范利超，韓文炎

(中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 茶葉研究所，浙江 杭州 310008)

基于Web of Science數(shù)據(jù)庫(kù)的生物炭研究發(fā)展態(tài)勢(shì)分析

范利超，韓文炎*

(中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 茶葉研究所，浙江 杭州 310008)

基于2006—2015年Web of Science收錄的生物炭相關(guān)論文(以biochar為主題詞檢索)，利用數(shù)據(jù)庫(kù)提供的出版年份、論文數(shù)量、國(guó)家/地區(qū)、研究機(jī)構(gòu)、資助基金來(lái)源、作者和高被引論文等條件，分析生物炭發(fā)展態(tài)勢(shì)。結(jié)果表明，生物炭相關(guān)論文發(fā)表數(shù)量逐年增加，美國(guó)和中國(guó)發(fā)文量領(lǐng)先，但美國(guó)、英國(guó)、新西蘭等國(guó)作者發(fā)表的生物炭論文篇均引用頻次遠(yuǎn)高于中國(guó)作者。美國(guó)和中國(guó)的生物炭相關(guān)研究機(jī)構(gòu)數(shù)量較多，但美國(guó)的論文質(zhì)量較高，影響力更大。在中國(guó)的科研機(jī)構(gòu)中，上海交通大學(xué)和中國(guó)科學(xué)院發(fā)文量和研究水平較高。

生物炭； 文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)； Web of Science； 研究方向

生物炭是生物質(zhì)在缺氧條件下通過(guò)熱裂解過(guò)程而產(chǎn)生的固體產(chǎn)物[1]，它具有很高的碳素含量、較高的表面積、優(yōu)良的多孔性和較強(qiáng)的陽(yáng)離子交換能力[2]。近年來(lái)，生物炭在生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域的效應(yīng)越來(lái)越受到關(guān)注。Marris[3]和Sohi[4]分別在《Nature》和《Science》雜志上報(bào)道強(qiáng)調(diào)生物炭能夠有效降低大氣CO2濃度，生物質(zhì)炭化還田可以緩解全球變暖效應(yīng)，呼吁對(duì)生物質(zhì)人為輸入的土壤環(huán)境行為和環(huán)境效應(yīng)加強(qiáng)研究。目前生物炭研究相關(guān)論文的發(fā)表數(shù)量每年呈指數(shù)型增長(zhǎng)，這些研究深入揭示了生物質(zhì)炭在改良、修復(fù)土壤生態(tài)系統(tǒng)，凈化環(huán)境，以及在替代能源方面的潛力，凸顯了其在全球生物地球化學(xué)循環(huán)、氣候變化和環(huán)境保護(hù)中的重要作用，也進(jìn)一步刺激了相關(guān)研究的蓬勃開(kāi)展。

文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)基于文獻(xiàn)事實(shí)，可以客觀有效地幫助研究者了解特定領(lǐng)域的文獻(xiàn)發(fā)表情況，并揭示該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和研究趨勢(shì)[5- 6]，已廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、經(jīng)濟(jì)、政治、生態(tài)、管理等諸多領(lǐng)域。劉彬等[7]基于文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)方法，分析了園藝學(xué)基礎(chǔ)研究發(fā)展?fàn)顩r，表明中國(guó)園藝學(xué)被SCI收錄文獻(xiàn)的數(shù)量在增加，產(chǎn)出已居世界第一，但質(zhì)量提升還未跟上，與農(nóng)業(yè)結(jié)合相對(duì)緊密的研究文獻(xiàn)數(shù)量比例偏少；馬靜一[8]基于Web of Science數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行食品科學(xué)文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)雖然食品科學(xué)與技術(shù)仍是目前食品科學(xué)研究的熱點(diǎn)，但與生物學(xué)、化學(xué)、營(yíng)養(yǎng)學(xué)，以及醫(yī)學(xué)等學(xué)科的交叉將是未來(lái)食品科學(xué)研究的重點(diǎn)方向；劉作儀等[9]基于Web of Science數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)2001—2010年我國(guó)管理與運(yùn)籌學(xué)研究態(tài)勢(shì)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)該領(lǐng)域研究最為廣泛的主題包括調(diào)度、線性矩陣不等式、遺傳算法。為此，本研究擬基于Web of Science收錄數(shù)據(jù)，對(duì)國(guó)內(nèi)外生物炭研究進(jìn)行文獻(xiàn)計(jì)量分析，以期為相關(guān)研究提供參考。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源與統(tǒng)計(jì)方法

數(shù)據(jù)來(lái)源于美國(guó)湯森路透公司W(wǎng)eb of Science中的SCIE數(shù)據(jù)庫(kù)，該數(shù)據(jù)庫(kù)收錄的文獻(xiàn)覆蓋了全世界最重要和最有影響力的研究成果，是世界公認(rèn)的自然科學(xué)領(lǐng)域最為重要的檢索平臺(tái)。利用主題詞(TS)Biochar檢索2006—2015年發(fā)表的關(guān)于生物炭的相關(guān)論文(文獻(xiàn)類型為Article和Review，檢索時(shí)間為2016年6月16日)。以這些文獻(xiàn)作為分析的數(shù)據(jù)集，結(jié)合Excel 2010和Web of Science中自帶的分析軟件，對(duì)生物炭研究領(lǐng)域發(fā)文量的變化趨勢(shì)、主要發(fā)文國(guó)家和機(jī)構(gòu)，以及研究領(lǐng)域和高被引論文等進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 發(fā)文量及年度變化

發(fā)文量表征科學(xué)界對(duì)本領(lǐng)域的關(guān)注程度，一定意義上可反映該領(lǐng)域的發(fā)展速度和發(fā)展進(jìn)程。2006—2015年，SCIE引文數(shù)據(jù)庫(kù)收錄的生物炭領(lǐng)域發(fā)表論文2 421篇。依其年度發(fā)文量制圖(圖1)，可以看出，自2006年開(kāi)始(1篇)，生物炭研究領(lǐng)域的發(fā)文量呈指數(shù)增長(zhǎng)，2015年達(dá)807篇。從2010年開(kāi)始，年增長(zhǎng)量均突破100篇，增加趨勢(shì)明顯，說(shuō)明近年來(lái)生物炭方面的研究受到研究人員的高度重視，且研究熱度也逐漸提高。

圖1 2006—2015年生物炭研究領(lǐng)域發(fā)文量年度變化

2.2 論文來(lái)源國(guó)家/地區(qū)

在本研究檢索范圍內(nèi)，2006—2015年生物炭相關(guān)論文的來(lái)源國(guó)家/地區(qū)總計(jì)87個(gè)。從表1可以看出，美國(guó)的發(fā)文量高居首位，共計(jì)680篇，占比28%，其次是中國(guó)，發(fā)文量達(dá)635篇?？傮w來(lái)看，美中兩國(guó)在該領(lǐng)域的發(fā)文量居于第一梯隊(duì)，而隨后的澳大利亞、德國(guó)等國(guó)發(fā)文量呈斷崖式下降，分別僅為268與188篇。從總被引頻次看，來(lái)源于美國(guó)的論文遠(yuǎn)高于其他國(guó)家和地區(qū)。英國(guó)學(xué)者在該領(lǐng)域的發(fā)文量雖然不及美國(guó)，但其篇均被引頻次卻在發(fā)文量前20名的國(guó)家中排名最高，其次為美國(guó)、澳大利亞和新西蘭。中國(guó)的篇均被引頻次較低，僅為英國(guó)篇均被引頻次的54%。由此可見(jiàn)，雖然我國(guó)學(xué)者在生物炭領(lǐng)域的發(fā)文總量較高，但論文的整體質(zhì)量與世界先進(jìn)水平相比還有一定差距，存在大而不強(qiáng)的問(wèn)題。

2.3 發(fā)表機(jī)構(gòu)

發(fā)文量名列前20的研究機(jī)構(gòu)中，美國(guó)農(nóng)業(yè)部排名第1位，中國(guó)科學(xué)院、浙江大學(xué)、南京農(nóng)業(yè)大學(xué)和上海交通大學(xué)分別排名第2、6、7和14位(表2)。在發(fā)文量前20的科研機(jī)構(gòu)中，有8家來(lái)自美國(guó)，5家來(lái)自澳大利亞，4家來(lái)自中國(guó)，西班牙、英國(guó)和韓國(guó)各有1個(gè)。總被引頻次，美國(guó)康奈爾大學(xué)居首，其次為美國(guó)農(nóng)業(yè)部和佛羅里達(dá)州立大學(xué)。中國(guó)科學(xué)院發(fā)文的總被引頻次僅為康奈爾大學(xué)的65%。在發(fā)文量前20的科研機(jī)構(gòu)中，康奈爾大學(xué)的篇均被引頻次亦遙遙領(lǐng)先，其次為澳大利亞新南威爾士大學(xué)，而發(fā)文量最大的美國(guó)農(nóng)業(yè)部的篇均被引頻次在表2中的排名僅為第11位，發(fā)文量第2位的中國(guó)科學(xué)院的篇均被引頻次排名更為靠后，僅為14位。在上榜的來(lái)自我國(guó)的4家科研機(jī)構(gòu)中，上海交通大學(xué)的篇均被引頻次最高，但排名亦僅為第9位。

表1 生物炭研究發(fā)文量排名前20的國(guó)家/地區(qū)

表2 生物炭領(lǐng)域發(fā)文量排名前20的機(jī)構(gòu)

2.4 作者

在發(fā)文量排名前20位(并列18名人數(shù)較多，導(dǎo)致總數(shù)共計(jì)21人)的作者中，有7位來(lái)自美國(guó)，7位來(lái)自中國(guó)，3位來(lái)自澳大利亞，2位來(lái)自西班牙，另有韓國(guó)和挪威的作者各1位(表3)。發(fā)文量最多的作者是美國(guó)康奈爾大學(xué)的Johannes Lehmann，而且其發(fā)表論文的總被引頻次、篇均被引頻次和單篇最高被引用頻次也均居于首位。來(lái)自中國(guó)的有上海交通大學(xué)的高斌和曹心德，中國(guó)計(jì)量學(xué)院的張明，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)的Stephen Joseph、潘根興和李戀卿，以及中國(guó)科學(xué)院的徐仁扣。其中上海交通大學(xué)的高斌教授發(fā)文量居第2位，總被引頻次亦居第2位，但篇均被引頻次排名第6位，單篇最高被引用頻次排名第5位。需要特別指出的是，在發(fā)文量排名前20的作者中，上海交通大學(xué)的高斌和曹心德、南京農(nóng)業(yè)大學(xué)的潘根興和李戀卿、西班牙馬德里理工大學(xué)的A. Méndez和G. Gascó均來(lái)自同一科研團(tuán)隊(duì)。

表3 生物炭研究發(fā)文量排名前20的研究作者

2.5 來(lái)源刊物

在本研究檢索范圍內(nèi)，共有409種期刊刊載了生物炭相關(guān)論文，其中發(fā)文量排名前20的期刊共計(jì)刊載論文1 068篇，占總數(shù)的44.11%。在所有期刊中，荷蘭的期刊《Bioresource Technology》發(fā)文量最多，占總數(shù)的7.02%，是排名第二的期刊《Journal of Analytical and Applied Pyrolysis》發(fā)文量的2.10倍(表4)。在發(fā)文量排名前20的期刊中：來(lái)自英國(guó)的有8本期刊，共計(jì)載文360篇；來(lái)自荷蘭的有5本期刊，共計(jì)載文373篇；來(lái)自美國(guó)的有4本期刊，共計(jì)載文222篇；來(lái)自德國(guó)的有3本期刊，共計(jì)載文113篇。發(fā)文量排名前20的期刊中，荷蘭的《Bioresource Technology》總被引頻次排名第1位，美國(guó)的《Environmental Science Technology》排名第2位，英國(guó)的《Soil Biology & Biochemistry》排名第3位。篇均被引頻次排名第1位的為英國(guó)的《Soil Biology & Biochemistry》，排名第2位的為荷蘭的《Plant and Soil》，排名第3位的為美國(guó)的《Environmental Science Technology》。可見(jiàn)生物炭領(lǐng)域的文章主要發(fā)表在英國(guó)、荷蘭、美國(guó)和德國(guó)期刊上。

2.6 基金資助機(jī)構(gòu)

在生物炭研究的基金資助來(lái)源排名前20的機(jī)構(gòu)中(表5)：中國(guó)有8家，其資助發(fā)表的論文總量為504篇，總引用頻次為7 021次，篇均引用頻次為13.9次；美國(guó)有4家，共計(jì)發(fā)表論文114篇，總引用頻次4 972次，篇均引用頻次為43.6次。中國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金資助發(fā)表的生物炭相關(guān)論文數(shù)量最多，是美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)資助發(fā)表論文數(shù)量的4.16倍，但中國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金資助發(fā)表的生物炭相關(guān)論文的總引用頻次僅是美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)資助發(fā)表論文的1.33倍，可見(jiàn)中國(guó)對(duì)生物炭領(lǐng)域的科研資助力度很大，但是所發(fā)表論文的水平仍有進(jìn)一步提高的空間。

表4 生物炭論文發(fā)表量排名前20的刊載期刊

表5 資助發(fā)文量排名前20的基金項(xiàng)目來(lái)源

2.7 高被引論文

在過(guò)去10年間，生物炭研究相關(guān)論文中引用頻次超過(guò)100次的論文在本研究檢索范圍內(nèi)共有87篇，其中排名前20的論文全部為英文語(yǔ)種論文。引用頻次最高的為美國(guó)康奈爾大學(xué)Lehmann教授撰寫(xiě)，2011年發(fā)表在《Soil Biology & Biochemistry》上的一篇關(guān)于生物炭對(duì)土壤生物影響的綜述性論文，引用頻次為583次。在引用頻次排名前20的論文中，美國(guó)康奈爾大學(xué)的Johannes Lehmann教授有5篇論文名列其中，可見(jiàn)其在生物炭研究領(lǐng)域的強(qiáng)大實(shí)力。從刊源來(lái)看，在引用頻次排名前20的論文中，有4篇發(fā)表在《Soil Biology & Biochemistry》，4篇發(fā)表在《Plant and Soil》，3篇發(fā)表在《Environmental Science & Technology》，說(shuō)明生物炭在土壤、植物和環(huán)境領(lǐng)域是研究的熱點(diǎn)和重要的研究材料。排名前20的高被引論文主要發(fā)表在2009—2011年，說(shuō)明生物炭研究領(lǐng)域在此期間取得了重要的基礎(chǔ)研究成果，為后續(xù)研究打下重要基礎(chǔ)(表6)。

表6 生物炭研究論文排名前20的高被引用論文

2.8 來(lái)源期刊分類

從刊載生物炭論文期刊的分類(表7)可知，生物炭在環(huán)境科學(xué)(Environmental science)領(lǐng)域發(fā)文量和總引用頻次是最多的，在總檢索文獻(xiàn)數(shù)量中占32.38%，其次是土壤科學(xué)(Soil science)和能源燃料(Energy fuels)方向，這與其物理特性及主要應(yīng)用方向有關(guān)。生物炭具有多孔性，可以吸附大量的溫室氣體，進(jìn)而起到固碳減排的生態(tài)環(huán)境效果，是一種有助于緩解全球變暖的生態(tài)材料。在土壤學(xué)科里，將生物炭作為土壤修復(fù)劑，可以有效地改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，提高土壤有機(jī)碳含量，提高土壤持水性，吸附土壤重金屬和有機(jī)污染物(如農(nóng)藥等)，在農(nóng)業(yè)土壤和城市綠地土壤中有較好的推廣應(yīng)用潛力。此外，生物炭作為生物質(zhì)材料熱裂解的產(chǎn)物，還是一種可再生的清潔生物質(zhì)能源。

表7 刊載生物炭研究論文的期刊學(xué)科分類

3 小結(jié)與展望

本研究利用Web of Science數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)近10 a生物炭領(lǐng)域的研究論文進(jìn)行文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)研究。結(jié)果顯示，近年來(lái)關(guān)于生物炭的論文數(shù)量呈指數(shù)型增加，美國(guó)和中國(guó)在發(fā)文量和總被引頻次上領(lǐng)先，但篇均引用頻次上中國(guó)與美國(guó)、英國(guó)等國(guó)差距較大。生物炭研究機(jī)構(gòu)主要分布在美國(guó)和中國(guó)，美國(guó)農(nóng)業(yè)部和中國(guó)科學(xué)院在論文發(fā)表量上排名居前，而美國(guó)康奈爾大學(xué)和澳大利亞新威爾大學(xué)在篇均引用頻次上遙遙領(lǐng)先。在國(guó)內(nèi)研究單位中，上海交通大學(xué)生物炭領(lǐng)域論文的篇均引用頻次居首，其次為中國(guó)科學(xué)院。在資助基金來(lái)源方面，中國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金和美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)資助發(fā)表的論文較多?？d生物炭相關(guān)論文的期刊主要來(lái)自美國(guó)、荷蘭、英國(guó)和德國(guó)，發(fā)表相關(guān)論文數(shù)量最多的期刊為荷蘭的《Bioresource Technology》。從高被引用論文可以看出，生物炭在農(nóng)業(yè)土壤、改善環(huán)境、清潔能源等領(lǐng)域的應(yīng)用研究是各界廣泛關(guān)注的焦點(diǎn)。

近10 a來(lái)，我國(guó)生物炭領(lǐng)域的研究論文數(shù)量一直處于上升態(tài)勢(shì)，發(fā)文量亦高居世界第二位，但篇均引用頻次遠(yuǎn)落后于美國(guó)、英國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家，論文質(zhì)量總體偏低，研究水平仍有待提高。生物炭現(xiàn)已成為環(huán)境科學(xué)、土壤科學(xué)、新能源研究、大氣科學(xué)、地學(xué)等方面的研究熱點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)用潛力，我國(guó)科研人員應(yīng)主動(dòng)把握生物炭在各領(lǐng)域的研究趨勢(shì)和研究方向，順勢(shì)而為，積累原始創(chuàng)新，為我國(guó)科技進(jìn)步及相關(guān)研究成果的轉(zhuǎn)化提供新材料、新技術(shù)、新思路、新途徑。

[1] LEHMANN J, RILLIG M C, THIES J, et al. Biochar effects on soil biota- A review[J]. Soil Biology & Biochemistry, 2011, 43(9):1812- 1836.

[2] REDDY K R. Characteristics and applications of biochar for environmental remediation: A review[J]. Critical Reviews in Environmental Science and Technology, 2015, 45(9):939- 969.

[3] MARRIS E. Putting the carbon back: black is the new green[J]. Nature, 2006, 442(7103):624- 626.

[4] SOHI S P. Carbon storage with benefits[J]. Science, 2012, 338(6110):1034- 1035.

[5] MEHO L I, YANG K. Impact of data sources on citation counts and rankings of LIS faculty: Web of science vs. scopus and google scholar[J]. Journal of the Association for Information Science and Technology, 2007, 58(13):2105- 2125.

[6] DRAGOS C M, DRAGOS S L. Bibliometric approach of factors affecting scientific productivity in environmental sciences and ecology[J]. Science of the Total Environment, 2013, 449(2):184- 188.

[7] 劉彬, 鄧秀新. 基于文獻(xiàn)計(jì)量的園藝學(xué)基礎(chǔ)研究發(fā)展?fàn)顩r分析[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2015, 48(17):3504- 3514.

[8] 馬靜一. 基于Web of Science的食品科學(xué)文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)研究[J]. 農(nóng)產(chǎn)品加工(創(chuàng)新版), 2012(11):68- 71.

[9] 劉作儀, 吳登生, 李建平. 2001—2010年我國(guó)管理與運(yùn)籌學(xué)研究態(tài)勢(shì)的計(jì)量分析:基于Web of Science數(shù)據(jù)[J]. 北京理工大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版), 2012, 14(1):1- 8.

(責(zé)任編輯：高 峻)

2016- 11- 08

國(guó)家自然科學(xué)基金(41171218)

范利超(1988—)，男，山東菏澤人，碩士，從事土壤碳氮循環(huán)方面的研究工作，E- mail: flcxsy@126.com。

韓文炎(1963—)，男，浙江嵊州人，博士，研究員，從事茶園土壤碳氮循環(huán)方面的研究工作，E- mail: hanwy@tricaas.com。

10.16178/j.issn.0528- 9017.20170355

X71

A

0528- 9017(2017)03- 0541- 06

文獻(xiàn)著錄格式：范利超，韓文炎. 基于Web of Science數(shù)據(jù)庫(kù)的生物炭研究發(fā)展態(tài)勢(shì)分析[J].浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，58(3)：541- 546,551.