基于CiteSpace的2014—2023年國內牛糞堆肥發酵研究文獻計量分析

摘要 日益增加的農業廢棄物已成為全球環境污染的重要來源。妥善、快速地處理這些大量的廢棄物對農業和生態環境的可持續發展至關重要。揭示當下牛糞堆肥發酵研究領域的研究現狀，預測未來研究熱點，對于未來該領域相關研究工作的深入研究方向至關重要。采用文獻計量學方法，對2014—2023年Web of Science核心合集和中國知網數據庫收錄的牛糞堆肥發酵領域相關論文的發文特征、研究熱點及其演化趨勢進行定量分析，并借助CiteSpace軟件進行可視化。分析結果表明：自2018年起，國外關于牛糞堆肥發酵研究的發文量顯著增加，為40～85篇，遠高于國內；國內發文量保持穩定；國內研究機構合作松散，以區域合作為主。國際上，中國高校為主導，研究分支多。國外研究合作強度大，核心作者發表量高，但未形成固定群；國內合作網絡弱，研究分支少，多中心、分散。國外研究主題廣泛，內容細致，深入探討微生物效用和基礎理論。國內研究集中于堆肥材料和工藝優化，側重農業生產實踐。農業廢棄物再利用和牛糞堆肥發酵研究焦點轉向微生物學機制、工藝優化和質量提升。研究結果展示了近10年來牛糞堆肥發酵的發展歷程和研究熱點，為相關研究挖掘出新研究方向提供了參考。

關鍵詞 牛糞堆肥發酵；文獻計量；可視化；CiteSpace

中圖分類號 S-058 ""文獻標識碼 A" 文章編號 0517-6611（2025）03-0223-06

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2025.03.045

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Bibliometric Analysis of Domestic Research on Cow Manure Composting and Fermentation from 2014 to 2023 Based on CiteSpace

WANG Wen lin1，LIU Ju lian2，CHEN Li jia3 et al

（1.Ningxia Shunbao Modern Agriculture Co.，Ltd.，Qingtongxia，Ningxia 751600; 2.Institute of Agricultural Resources and Environment，Ningxia Academy of Agricultural and Forestry Sciences，Yinchuan，Ningxia 750002; 3.Yinchuan Livestock Technology Promotion Service Center，Yinchuan，Ningxia 750002）

Abstract Increasing agricultural waste has become an important source of global environmental pollution.Proper and rapid treatment of these large amounts of waste is essential for the sustainable development of agriculture and the ecological environment.Revealing the current research status in the field of cow manure composting fermentation， and predicting future research hotspots are crucial for the future in depth research direction of related research work in this field.In this paper，the bibliometric method was used to quantitatively analyze the publishing characteristics，research hotspots and evolution trends of related papers in the field of cow manure composting and fermentation included in the Web of Science core collection and China National Knowledge Infrastructure （CNKI） database from 2014 to 2023，and CiteSpace software was used for visualization.The results showed that：Since 2018，the number of publications on cow dung composting fermentation research abroad has increased significantly，from 40 to 85，which is much higher than that in China;the number of domestic publications remained stable.The cooperation of domestic research institutions is loose，mainly based on regional cooperation.Internationally，Chinese universities are dominant and there are many research branches.Foreign research cooperation is strong，and the number of core authors published is high，but no fixed group has been formed. The domestic cooperation network is weak，the research branch is few，multi center and scattered.Foreign research has a wide range of topics，detailed content，and in depth discussion of microbial utility and basic theory.Domestic research focused on composting materials and process optimization，focusing on agricultural production practices.The research focus of agricultural waste reuse and cow dung composting fermentation has shifted to microbiological mechanisms，process optimization and quality improvement.The results of this study show the development process and research hotspots of cow manure composting fermentation in the past 10 years，and provide a reference for related research to explore new research directions.

Key words Cow dung compost fermentation;Bibliometrics;Visualization;CiteSpace

基金項目 寧夏回族自治區重點研發計劃（2019BCF01001）。

作者簡介 王文林（1969—），男，寧夏石嘴山人，工程師，從事農業廢棄物資源化利用研究。*通信作者，碩士，農藝師，從事農業廢棄物資源化利用研究。

收稿日期 2024-03-27

農業廢棄物是指農業生產中產生的廢棄物，主要包括農作物秸稈和畜禽糞便^［1］。由于人口的增加，農業廢物的產生在世界范圍內逐年增加。中國是世界上最大的農業廢棄物生產國。畜禽糞便主要是指畜禽養殖業產生的羊糞、牛糞、雞糞、豬糞、鴨糞等固體廢棄物。禽糞便是一種主要的有機廢棄物，含有作物生長發育所必需的多種營養成分，但畜禽糞便還含有許多污染物，包括氨和硫化氫等有毒氣體，毒物和細菌等病原微生物^［2］。據估計，我國每年有38億t畜禽糞便，綜合利用率不到60%^［3］。

根據我國農業部和住建部的估算，2016年全國每年產生大量畜禽廢棄物，其中高達40.0%未經回收利用就被直接排放。每年秸稈產量近9億t，但利用率僅為77.7%。城市污泥產生量達到約3 500萬 t，處置率在50.0%～70.0%；城市生活垃圾產生量達到1.8億t^［4］。牛糞富含植物所需的有機質、纖維素和氮磷鉀等養分，是優質的肥料資源^［5］。然而，未經處理的牛糞直接施用，其肥效利用率較低，并可能引發燒苗和病蟲害的問題^［6］。目前，堆肥發酵技術是處理牛糞的主要方式^［7］。堆肥發酵是通過微生物的降解作用，牛糞中的纖維素、木質素等復雜成分被轉化為植物易于吸收的養分；同時，微生物活動產生的高溫能有效殺死病原體和害蟲卵，實現畜禽糞便的無害化處理^［8-9］。

為了深入了解牛糞堆肥發酵領域的研究進展及未來趨勢，該研究采用了文獻計量學的方法，系統性地檢索了中國知網數據庫 CNKI （China National Knowledge Infrastructure）以及 WOS （Web of Science）核心文獻數據庫中2014—2023年的相關文獻。利用數據庫自帶的分析工具，并借助陳超美團隊開發的 CiteSpace 6.2.R6（64 bit）可視化分析軟件，對全球范圍內的牛糞堆肥發酵研究進行了全面的梳理和深入的分析，以期揭示該領域的研究現狀、前沿動態以及我國在該領域的研究情況和發展趨勢，提供有價值的參考和借鑒，推動牛糞堆肥發酵領域的持續發展。

1 數據來源

該研究所用文獻數據主要以CNKI和WOS核心合集數據庫作為中英文文獻來源。在CNKI高級檢索模式下主題詞為“牛糞+堆肥+發酵”，選取同義詞擴展，時間范圍為2014—2023年，選擇文獻類型為“學術期刊”，檢索時間截至 2023年12月31日，共檢索到200篇文獻，將其以“Refworks”格式導出；外文數據選自 WOS 核心合集數據庫，檢索主題為TS= “Cattle Manure” OR “Composting” OR “Aerobic Fermentation”，引文索引選擇：Web of Science Core Collection（核心數據集）；時間跨度為2014—2023年，選擇文獻類型為“Article”，檢索時間截至 2023年12月31日，共檢索到521篇文獻，將其以“.txt”的格式導出。

該研究運用了CiteSpace 6.2.R6軟件，對2014—2023年的數據進行了深入分析。對于CNKI數據庫，時間切片的長度設定為每2年（Slice length=2），而對于WOS數據庫，時間切片的長度設定為每4年（Slice length=4）。在參數選擇上，遵循了 Top 25 per slice 的準則，即從每個時間切片中選取排名前25的數據，以生成最終的網絡結構^［10］。為了全面解析牛糞堆肥發酵領域的相關文獻，筆者進行了關鍵詞的時間軸聚類分析、關鍵詞共現分析以及突現詞分析等多維度匯總分析。通過這些分析方法，繪制了可視化的知識圖譜，從時間發展的角度揭示技術研究的發展軌跡和熱點趨勢。

2 結果與分析

2.1 牛糞堆肥發酵研究年度發文量統計

年度發文量可以反映一定時間內某個研究領域的整體狀況，能夠客觀反映該領域的發展過程和研究規律^［11］。該研究利用OriginPro 2023b軟件將所導出的文獻進行統計分析，繪制出2014—2023年國內外牛糞堆肥研究的年度發文量（圖1）。由圖1可知，WOS數據庫的牛糞堆肥研究的年度發文量在2015—2021年呈明顯的增長趨勢，說明在此期間，牛糞堆肥研究在國際上被廣泛關注，2021年后，國際上關于牛糞堆肥研究的年度發文量略有下降；CNKI數據庫在2014—2021年年度發文量處于波動上升的增長趨勢；2018年后，年度發文量始終維持在20～30篇；2021年最高，為30篇。總體而言，國際上關于牛糞堆肥發酵的研究仍是一個研究熱點，受到學者們廣泛的關注與研究，并具有很大的研究空間，而國內預計仍然處于一個穩定增長的狀態。

2.2 牛糞堆肥發酵研究文獻作者分析

對某一領域的期刊文獻作者進行分析，可以清楚了解該研究領域核心團隊作者及其合作關系^［12］。由表1可知，國內張玉、周海賓、丁京濤、王振等學者在牛糞堆肥研究方面做出了重要貢獻；在國際上，以Zhang Zengqiang、Xu Xiuhong、Li Qunliang為首的科研團隊在牛糞堆肥研究方面做出了重要貢獻。如圖2所示，國內范圍內張玉團隊與張曉東、娜仁花、梁天等學者有著較強的合作關系，王振與韓永勝、張淑芬等學者有著較強的合作關系；而在國際上，Zhang Zengqiang與Liu Tao等學者具有較密切的合作關系。綜合可知，團隊內部成員之間的合作較為緊密，而不同團隊科研工作者之間合作較為薄弱。

2.3 牛糞堆肥發酵研究機構發文情況與發文國家分析

基于CNKI數據庫與WOS數據庫的文獻數據對研究機構進行統計分析，結果見表2。CNKI數據庫中發文量前4位的機構分別是東北農業大學、內蒙古農業大學以及農業農村部2個下轄機構，此外中國農業大學以及寧夏大學的發文量也名列前茅；在國際上，中國科學院大學（University of Chinese Academy of Sciences）的發文量位居榜首，為19篇，中國農業大學（China Agricultural University）和東北農業大學（Northeast Agricultural University China）發文量次之，均為17篇。由表3可知，從WOS數據庫檢索到的相關文獻主要分布于亞洲，中國的發文量最高，為175篇；其次為印度和美國，分別為58和51篇。此外，通過分析發現，WOS數據庫中有5家中國機構發文量居于前10位，合計占據排名前10位機構總發文量的57.82%，說明中國在牛糞堆肥發酵領域有著舉足輕重的重要地位，并在全球范圍內做出了巨大貢獻。

2.4 研究熱點及其演變趨勢分析

2.4.1 關鍵詞共現分析。

研究熱點可以反映出一定時間內具有的內在聯系、數量相對較多的一類論文所探討的主題。關鍵詞共現網絡是對文章研究內容的高度凝練和總結，研究領域內某關鍵詞出現的次數越多，該關鍵詞越能夠代表該領域內的研究熱點^［13-15］。圖3a為CNKI數據庫中2014—2023年牛糞堆肥發酵研究的關鍵詞共現圖譜。共得到223個節點，543條連線，密度為0.021 9。由圖3a可知，關鍵詞較多，且彼此之間聯系較強，牛糞堆肥發酵領域高頻且重要的關鍵詞主要有“牛糞”“堆肥”“好氧發酵”“畜禽糞便”以及“牛糞堆肥”等，說明國內關于牛糞堆肥發酵領域的研究仍然集中于牛糞好氧堆肥發酵方面。圖3b為WOS數據庫中2014—2023年牛糞堆肥發酵研究的關鍵詞共現圖譜。共得到291個節點，1 587條連線，密度為0.037 6。由圖3b可知，關鍵詞間的連線非常密集，說明各個關鍵詞之間聯系密切。

2.4.2 關鍵詞聚類分析。

該研究針對所篩選出的文章中的關鍵詞進一步做了聚類分析。由圖4a可知，CNKI數據庫中牛糞堆肥發酵研究領域相關文獻聚類圖譜表明關鍵詞結構網絡良好，其中有223個節點，543條連線，密度為0.021 9。將其以節點數為依據進行排序，前5個聚類包含的數目都大于20，因此僅分析前5個聚類的結果。聚類的規模排序如下：“堆肥”“玉米秸稈”“好氧堆肥”“發酵”和“牛糞堆肥”。由圖4b可知，WOS數據庫中關鍵詞聚類圖譜291個節點，1 587條連線，密度為0.037 6。聚類結構規模排序如下：“Vermicomposting（蚯蚓堆肥）”“Compost（堆肥）”“Microbial community（微生物群落）”“Heavy metals（重金屬）”“Methane（甲烷）”“Nitrous oxide（氧化亞氮）”“Antibiotic resistance genes（抗生素抗性基因）”“Bulk density（容重）”“Dairy cow（奶牛）”和“Chicken manure（雞糞）”。

2.4.3 關鍵詞時間線分析。

依據聚類結果，依靠時間線圖進一步展現關鍵詞的發展歷程與聯系，同時也能展現研究熱點^［16-17］。如圖5所示，在2014年，堆肥、牛糞、好氧發酵在牛糞堆肥發酵研究中擁有舉足輕重的作用。對于堆肥這一方向，在2015—2020年主要集中于添加劑的研究，2020年左右主要圍繞發酵工藝進行研究，而發展至2023年，堆肥開始向著更深入的方向，如微生物群落、抗病耐藥基因方向研究。此外，對于發酵這一研究方向，溫室氣體的排放也是其發展過程中的一個重要熱點；在牛糞堆肥這一研究方向，發酵菌劑的添加成為該方向在2020年前的一個研究熱點。對于WOS數據庫中牛糞堆肥發酵研究的時間線圖進行分析（圖6）。在國際上，堆肥發酵一直以來都是農業廢棄物再利用研究的熱點。許多學者致力于畜禽糞便堆肥發酵的原理和機制研究，通過試驗和模擬，深入探討了堆肥過程中微生物的群落結構和功能，以及有機物的分解機制。同時，他們還研究了堆肥過程中溫度、濕度、pH等參數的變化規律，為優化堆肥條件提供了理論依據。此外，一些發達國家還開展了畜禽糞便堆肥發酵的應用研究。例如，歐洲的一些國家將畜禽糞便與秸稈等廢棄物混合堆肥，生產出有機肥料和土壤改良劑。美國則利用畜禽糞便生產出高效生物肥料，用于蔬菜、水果等作物的種植。

2.4.4 關鍵詞突現分析。

通過對關鍵詞的突現分析，可以清楚了解研究領域在某一階段的研究熱點和發展趨勢^［18］。CNKI數據庫和WOS數據庫中牛糞堆肥發酵研究的關鍵詞突現分析結果見表4。對CNKI數據庫中牛糞堆肥發酵研究的關鍵詞突現分析數據可以看出，在該研究時間階段的早期，主要以“奶牛糞”“雙孢蘑菇”“木醋液”為主，“腐熟”“溫室氣體”的出現頻率在2016年出現了一個峰值，隨后逐漸下降，說明在此期間，部分學者與專家聚焦于堆肥過程中溫室氣體排放等環境問題；2016年后，牛糞堆肥發酵研究逐步向微生物方面、混合堆肥方面深入探索。從WOS數據庫中牛糞堆肥發酵研究的關鍵詞突現分析數據可以看出，早期的關鍵詞主要為“Organic matter（有機質）”“Soil（土壤）”“Systems（系統）”等。大部分關鍵詞的出現頻率在2016年出現了一個峰值，隨后逐漸下降。這可能表明這些方向在牛糞堆肥發酵領域的研究熱度在2016年達到頂峰，之后開始降溫。“Municipal solid waste（城市固體廢物）”“Availability（適用性）”“Swine manure（豬糞）”以及“Organic amendments（有機添加劑）”的出現頻率在2018年出現了峰值，隨后又逐漸下降。這可能表明在2018年，這些研究方向在牛糞堆肥發酵研究領域熱度增加，但隨后又有所降溫。2019年隨著關鍵詞“Bacterial community（細菌群落）”的出現，牛糞堆肥發酵逐步向微生物方面深入探索，與此同時，“Aerobic composting（好氧堆肥）”也被重點研究，并持續至2023年。整體來看，關于牛糞堆肥發酵的關鍵詞的出現頻率開始呈現平穩或微弱增長的趨勢。這可能表明這一領域的研究已經進入了一個相對穩定的階段，或者正在醞釀新的突破。

3 結論與展望

3.1 結論 該研究基于CiteSpace軟件，分析了2014—2023年國內外牛糞堆肥研究的發文量、研究作者與機構、關鍵詞演變及變化趨勢等得出以下結論：

（1）從發文量來看。國外發文數量較國內多，在2018年后發文量明顯上升；國內關于牛糞堆肥發酵研究的發文量則保持在一個平穩的態勢。

（2）從作者及發文機構來看。國內研究機構合作關系較弱，以區域性的團體合作為主。國際上以中國各大高校為主導力量，且研究分支多。國外對好氧發酵、有機質研究等話題的研究合作強度較大，核心研究作者發文量高，未形成核心研究作者群；國內研究機構合作網絡關系較弱，研究分支較少，呈現多中心、分散式的結構模式。

（3）從關鍵詞共現分析來看。國外文獻關鍵詞研究主題涉及領域更廣，更加細化且在關于微生物效用方向更加深入，偏向于基礎理論方向的研究；國內的研究更集中于堆肥材料的選擇以及堆肥工藝優化的方向，更偏向于農業生產實踐方向的研究。

（4）從研究熱點與關鍵詞變化趨勢來看。近些年，關于農業廢棄物再利用或牛糞堆肥發酵領域的研究逐漸變得更深入，更偏向于深入研究牛糞堆肥的微生物學機制，進一步優化堆肥工藝和提高堆肥質量；此外，研究的熱點逐漸側重于響應全球氣候變化下環保的環保要求，如何實現牛糞堆肥的環保和可持續性愈發成為研究的重點，該方向的研究將更加關注減少能耗、降低污染物排放、提高資源利用效率等方面。

3.2 展望

日益增加的農業廢棄物已成為全球環境污染的重要來源。妥善、快速地處理這些大量的廢棄物對農業和生態環境的可持續發展至關重要。未來應關注以下幾個方面：

（1）技術創新。隨著科技的進步，未來牛糞堆肥領域將更加注重技術創新。例如，通過引入新的微生物菌種、優化堆肥工藝等方式，提高堆肥效率和產品質量。同時，智能化、自動化技術的應用也將成為未來的發展趨勢，如利用物聯網技術對堆肥過程進行實時監控和調整。

（2）環保政策推動。隨著環保政策的不斷加強，未來牛糞堆肥領域將迎來更多的發展機遇。政府將加大對有機農業和環保產業的支持力度，推動牛糞堆肥產業的快速發展。

（3）產業鏈整合。未來牛糞堆肥產業將更加注重產業鏈的整合和優化。通過與上下游企業的合作，形成完整的產業鏈條，提高整個產業的競爭力和抗風險能力。

（4）國際化發展。隨著全球化進程的加快，未來牛糞堆肥領域也將更加注重國際化發展。通過與國際先進企業的合作和交流，引進先進的技術和管理經驗，推動我國牛糞堆肥產業的快速發展。總之，未來牛糞堆肥領域將繼續保持快速發展的勢頭，為環保事業和有機農業的發展作出更大的貢獻。

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