吳文彥，程智超，李夢莎，隋 心，曾憲楠

（1黑龍江大學生命科學學院黑龍江省寒地生態(tài)修復與資源利用重點實驗室，哈爾濱150080；

2黑龍江省科學院自然與生態(tài)研究所，哈爾濱150040；3黑龍江省農科科學研究院耕作栽培研究所，哈爾濱150086）

0 引言

根瘤菌是指與豆類作物根部共生形成根瘤并能固氮的細菌，多呈短棍、圓球狀，營腐生、寄生；而日常生活中常接觸的根瘤菌一般為根瘤菌屬和慢生根瘤菌屬，且兩屬都歸于根瘤菌目。在沒有找到寄主之前，多呈短棍狀，以腐爛植物的根莖葉供給營養(yǎng)；在根瘤菌感測到豆科植物分泌的特殊物質時，便會呈圓球狀聚集在豆科植物根部，并形成外向突出生長的根瘤。根瘤菌依附在豆科植物根部所形成的共生體系不僅能抑制相關病原真菌的生長，還具有極佳固氮能力，能將空氣中的含氮物質轉化為植物可吸收的營養(yǎng)成分。眾所周知，空氣中有將近78%為N2，可植物無法直接利用。而根瘤菌和豆科植物的共生體系的發(fā)現，使人們開始學會運用人工接種根瘤菌劑，大大提高了共生固氮的效率及氮的利用率。當下，相關科研工作者在根瘤菌領域的研究主要圍繞根瘤菌的自身特性，尤其是它的生物學多樣性以及根瘤菌在農、林、牧業(yè)上的實際應用展開；因此，有關根瘤菌未來研究熱點將更加受人關注。

文獻計量學是一門綜合數學和統(tǒng)計學，運用定量分析的方法，對文獻加以處理和分析的交叉學科。學者們從20世紀初開始研究這門學科，現已發(fā)展為情報學和文獻學的一個重要學科分支。它通過對知識載體的統(tǒng)計以及對其他方面的分析，間接體現出被研究的知識載體的性質和發(fā)展方向。全世界每年運用文獻計量學方法發(fā)表的學術論文約400～500篇，但通過翻閱文獻資料發(fā)現，截至目前為止，還未出現與根瘤菌相關的、運用文獻計量學分析方法的相關學術論文。因此，筆者通過利用文獻計量學分析方法，對2000—2019年之間的與根瘤菌相關研究進行動態(tài)分析，得出根瘤菌研究的動態(tài)發(fā)展方向，以期為相關研究人員提供數據參考。

1 數據來源與分析

本研究采用普通檢索方式對美國科學信息研究所(ISI)Web of knowledge的Web of scienceTM核心合集進行檢索，其中數據檢索主題詞為“nodule bacteria”，數據采集范圍設置為2000—2019年，數據檢索時間為2020年2月14日，數據庫更新時間為2020年2月14日，共檢索到3651篇相關學術論文。本研究應用Excel圖表制作相關表格，從而對根瘤菌相關數據進行文獻計量分析；利用文獻可視化工具VOSviewer對數據的共引與共被引原理，生成根瘤菌相關文獻的可視化圖譜，并進行相關文獻計量分析。

2 結果與分析

2.1 文獻產出趨勢

如圖1分析可知，每年度文獻產出量大體呈現上升趨勢。2000年發(fā)文量為103篇，2001年發(fā)文量為128篇，達到極值點，而后2002年發(fā)文量便減少為121篇。可見發(fā)文量在連續(xù)兩年的增長之后出現較小幅度減少現象。但2003—2004年發(fā)文量又出現平穩(wěn)上升趨勢，而2005年又出現小幅度減少。依圖可以觀察到，2005—2008年、2008—2010年、2008—2013年、2013—2016年、2016—2018年5個年度區(qū)間內發(fā)文量也呈現出了“先增后減”的現象。直到2019年達到峰值，為270篇，占研究區(qū)間相關文獻總量的7.395%。從整體發(fā)展趨勢來看，近年有關根瘤菌的研究總體仍處于“有潛力，待發(fā)展，波動態(tài)增長”階段，但隨著時間推移，2019年發(fā)文量于近20年發(fā)文總量占比最多，體現出相關科研工作者也越來越重視根瘤菌的研究。筆者預測，隨著科技與時俱進，2020年根瘤菌領域文獻產出會再創(chuàng)新高。

圖1 2000—2019年根瘤菌相關文獻數量

2.2 國家和地區(qū)

圖2 數據表明，2000—2019年有關根瘤菌的發(fā)文量總數前十的國家從高到低依次為：美國、法國、中國、印度、西班牙、德國、日本、澳大利亞、巴西、墨西哥。其中，發(fā)文量排名前五的國家在根瘤菌領域的發(fā)文總量超過世界相關文獻發(fā)表總量的一半以上，達到53.88%；美國的發(fā)文量明顯高于其他國家，共740篇，占根瘤菌發(fā)文總量的20.27%；法國的發(fā)文量位居第二，共376篇，占根瘤菌發(fā)文總量的10.30%；中國的發(fā)文量居于第三，共354篇，占根瘤菌領域文獻總量的9.70%。通過分析可知，在根瘤菌相關研究領域中，美國在世界上暫處于相對領先地位，優(yōu)勢較為明顯；而法一個極大值，而在2015年發(fā)文量達到近20年內最大值；法國在根瘤菌領域的發(fā)文量前10年間趨于平緩，后10年出現一定波動，但總體而言呈增長趨勢；中國在根瘤菌領域的發(fā)文量呈大幅度增長趨勢，尤其是在2019年趕超美國，發(fā)文量達到41篇；印度和西班牙在根瘤菌領域的發(fā)文量在部分年區(qū)間出現小范圍波動，但整體均呈小幅度增長趨勢。整體而言，中國對根瘤國和中國發(fā)文量遠少于美國，說明相關領域還待深入研究，研究力量仍需進一步加強。

圖2 2000—2019年根瘤菌領域發(fā)文量世界前十的國家

通過數據分析，繪制出2000—2019年根瘤菌領域世界前5位國家年度發(fā)文量折線圖（圖3）。依圖可知，2000—2019年間，美國在根瘤菌領域的發(fā)文量大體上呈現出增長的趨勢，但波動幅度較大，尤其是在2005—2006年間波動幅度最大，使2006年發(fā)文量達到菌領域研究的重視程度隨著年份的增加而增加，相關領域科研工作者的研究活躍程度也在逐年增長。

圖3 2000—2019年根瘤菌領域世界前五的國家年度發(fā)文量

2.3 研究機構

通過分析2000—2019年根瘤菌領域的相關文獻，整理出發(fā)文量排名前十的研究機構（表1）。通過整理，在統(tǒng)計范圍內，排名前十的機構總發(fā)文數已達1244篇，占世界根瘤菌領域文獻總數的34.10%。其中，西班牙科學研究高級委員會和莫道克大學發(fā)文量并列第一，同為120篇，兩者發(fā)文量之和占前十名發(fā)文總量的29.59%，占世界根瘤菌文獻總量的6.58%；法國國家農業(yè)科學研究院發(fā)文量位居第三，共88篇，占世界相關文獻發(fā)表總量的2.41%。前十名的研究機構分別來自于7個不同的國家；其中，中國的機構占20%,而這3家機構在根瘤菌領域的發(fā)文總量占前十名發(fā)文總量的16.52%，占世界上此領域的發(fā)表總量的3.67%；而來自法國的研究機構雖也占20%，其發(fā)文量在世界上此領域發(fā)文總量中占比4.77%。因此根據分析得出，法國的研究機構在根瘤菌領域的研究較其他國家的研究機構更具有優(yōu)勢，而中國的相關研究機構應繼續(xù)探索此領域相關研究，且增進與世界各國研究機構之間的學術交流，拉近科研水平。

表1 2000—2019年全世界在根瘤菌領域發(fā)文量居前十名的研究機構

2.3 研究機構

通過分析檢索結果，整理出2000—2019年中國在根瘤菌領域發(fā)文量居前10名的研究機構（表2）。而此10名機構在根瘤菌領域的文獻發(fā)表總量占中國此領域文獻總量的78.81%，共279篇。

表2 2000—2019年中國在根瘤菌領域發(fā)文量居前十名的研究機構

依據檢索結果可知，中國農業(yè)大學近20年在根瘤菌領域發(fā)文量位居國內第一，其次是中國科學院、西北農林科技大學等機構。

2.4 作者和載文期刊分析

統(tǒng)計范圍內，整理出2000—2019年世界上根瘤菌領域發(fā)文量居前10名的作者（表3）。他們分別來自墨西哥、中國、澳大利亞、美國，其中來自美國的作者最多，有5位，來自墨西哥和澳大利亞均為2位，而來自中國的作者只有1位。來自墨西哥國立理工學院的Wang ET雖然發(fā)文量位居第一，共65篇，被引總頻次位居第二，但是H指數排名并不突出；來自中國南京中醫(yī)藥大學的Chen WX發(fā)文量為59篇位居第二，被引頻次位居第三，H指數位居第四；來自澳大利亞默多克大學的Reeve W發(fā)文53篇位居第三，被引頻次位居第四，可H指數卻只有20；而來自美國能源部(DOE)的Kyrpides N發(fā)文量雖然較少，可H指數卻位居第一，說明這位作者雖然在此領域發(fā)文量較少，但文章影響力較高。可見，美國在根瘤菌領域具有明顯的領先水平，而中國在此領域研究力度仍有待加強，學術產出水平存在進步空間。

表3 2000—2019年世界上根瘤菌領域發(fā)文量居前十名的作者

統(tǒng)計范圍內，世界上根瘤菌領域載文期刊載文量前十名如表4。這10種期刊在根瘤菌領域已載文871篇，占總載文量的23.85%，通過計算得知近5年這10種載文期刊的平均影響因子為3.46。通過統(tǒng)計，10種期刊中有4種來自美國，3種來自英國，體現出這2個國家在根瘤菌領域的學術研究上占據一定領先地位；2種來自荷蘭，1種來自德國，并未有中國期刊上榜，說明中國相關載文期刊在該領域影響力相對來說水平仍待提升。在此排名中，“Molecular Plant Microbe Interactions”被引總頻次最多，為5008，而載文量共136篇排在第二；“Applied And Environmental Microbiology”在此排名中影響因子高達4.701，位居第一，而載文量排在第三僅為101篇；而“International Journal Of Systematic And Evolutionary Microbiology”載文量最多，達到160篇，被引總頻次達到4894，但該期刊近5年影響因子為2.212，低于平均值。因此，從分析數據可知我們不可僅以載文量和影響因子作為論文學術水平的評價標準。

表4 2000—2019年世界上根瘤菌領域載文期刊發(fā)文量前十名

2.5 高被引文獻分析

在統(tǒng)計范圍內，整理出2000—2019年Web of Science數據庫中根瘤菌領域被引次數最高的前十篇文獻（表5）。從第一作者國別來看，美國有三篇，英國兩篇，南非、瑞士、丹麥、巴基斯坦、匈牙利各一篇；由此可見美國在根瘤菌領域具有明顯的領先水平，英國次之，而中國暫無相關文獻進入排行，則更加值得重視。在此排行中，位居第一的是來自美國明尼蘇達大學的Young,ND發(fā)表在NATURE期刊的“The Medicago GenomeProvidesInsight IntoTheEvolutionof Rhizobial Symbioses”，被引次數達695，平均每年被引次數69.5。超過半數文獻發(fā)表于2000—2004年說明2000—2004年間根瘤菌領域研究有了初步進展；4篇文獻發(fā)表于Nature期刊，說明根瘤菌領域的研究目前在全世界上研究的很深入。

表5 2000—2019年Web of Science數據庫中根瘤菌領域被引次數最高的前十篇文獻

續(xù)表5

2.6 關鍵詞及研究熱點

研究高頻關鍵詞能體現研究范圍內根瘤菌領域的代表性熱點研究方向以及未來有潛力發(fā)展方向，可以給予相關研究者引導與啟發(fā)作用。通過相關資料翻閱得知當下相關科研工作者在根瘤菌領域的研究主要圍繞根瘤菌的自身特性以及根瘤菌在農業(yè)上的實際應用展開。而本研究通過運用文獻可視化工具VOSviewer，在統(tǒng)計范圍內，針對2000—2019年根瘤菌領域文獻高頻摘要關鍵詞和標題關鍵詞研究熱點分布情況，構建出根瘤菌相關文獻的可視化圖譜（如圖4），并進行相關文獻計量分析，列出相關高頻關鍵詞表（如表6、表7）。

圖4 2000—2019年根瘤菌領域文獻摘要關鍵詞研究熱點分布

表6 2000—2019年根瘤菌領域文獻摘要關鍵詞前二十

表7 2000—2019年根瘤菌領域文獻標題關鍵詞前二十

通過對2000—2019年根瘤菌領域文獻進行摘要關鍵詞分布分析，得出出現頻次排在前三的是：species（物種）、isolate（隔離種群）、expression（表達），這3個高頻摘要關鍵詞出現總頻次占前二十出現總頻次的27.83%。從表中可以觀察到，species（物種）的出現頻次不僅約為isolate（隔離種群）和expression（表達）的出現頻次之和，而且占前二十的出現頻次的13.68%；因此，通過分析可見，近年來對根瘤菌的相關研究都與根瘤菌的自身性質、與其保持共生關系的物種及入侵物種的方式有關。

通過對2000—2019年根瘤菌領域相關文獻的分析，整理出標題關鍵詞出現頻次前二十圖表（表7）。筆者觀察到，2000—2019年根瘤菌領域文獻標題常提及sp.nov.（新物種）、root nodule（根瘤）、species（物種）等關鍵詞；在此排名中位居前三的高頻標題關鍵詞總出現頻次占前二十關鍵詞的出現頻次總數的29.51%；對比摘要關鍵詞（表5），可以觀察到species（物種）和infection（感染）的出現頻次在標題和摘要中均排在前五之內，說明在研究范圍內，根瘤菌的相關研究熱點與根瘤菌入侵感染的物種和方式有關。根據翻閱資料及統(tǒng)計結果分析，筆者推測，未來根瘤菌領域的相關研究熱點可能會與根瘤菌的生物學多樣性與其自身功能、根瘤菌在各領域的實際應用的方法改良有關。

3 結論與討論

通過運用統(tǒng)計文獻數量以及分析作者數、被引數等基于“量“的相關指標的方法，來評價科研學術水平高低，分析出在相關領域的研究現狀及未來方向，以便科學高效的管理工作。這是《文獻計量學》作者邱均平[14]教授提出的相關理論。而本研究正是運用此種方法，對近20年的根瘤菌領域的相關文獻進行文獻計量學分析，為相關科研工作者提供近期科研動態(tài)及相關研究熱點。但在分析過程中也發(fā)現，運用普通檢索式查詢Web of Science數據庫的相關數據數量、種類過于龐大，容易出現檢索結果相關性偏差、分析結果無法代表整個數據群體等問題，這些問題容易導致研究結論出現偏差問題，從而出現權威性不全的問題。由此可見，相關科學技術水平研究方法仍需謹慎使用和加以優(yōu)化。

從年發(fā)文量來看，2000—2019年根瘤菌領域發(fā)文量總體呈現上升趨勢，其中2015—2019年間尤佳，說明近年來相關研究工作者越發(fā)重視根瘤菌的相關研究。從國家和地區(qū)來看，美國在根瘤菌領域處于相對領先的地位，但從各國的年發(fā)文量來看，中國總體呈現良好上升趨勢，2019年更是趕超美國，說明中國在根瘤菌領域的科研力量逐年加大，越來越多中國的科研人員展現出積極良好的研究勢態(tài)；也說明了根瘤菌領域有關科學研究也在逐年深入和備受重視。

從研究機構來看，西班牙的研究機構對根瘤菌相關研究的貢獻較大，其次是法國和墨西哥；而在國內，中國農業(yè)大學和中國科學院在根瘤菌領域具有一定優(yōu)勢，說明中國在相關領域具有良好前景。從作者來看，世界前十發(fā)文量的作者僅有一位來自中國，但此學者的被引總次數較高，說明中國科研工作者在相關領域具有無限潛力，前景較為明朗。

從對高頻關鍵詞的分析來看，近年來對根瘤菌的相關研究主要與根瘤菌的自身性質及與其保持共生關系的物種和入侵物種的方式有關；而隨著根瘤菌相關研究的深入，推測未來的研究熱點可能與根瘤菌的功能有關。而從高被引文獻排名來看，前十篇文獻中沒有文獻出自中國學者；筆者推測這可能與Web of Science數據庫只收入英文文獻而導致中國學者的文獻發(fā)表存在限制有關，因此若想具體探究中國相關領域文獻被引量，還需從各大知名中文數據庫中獲取相關資料，以期獲取更加全面具體的科研勢態(tài)。

近年來，中國在根瘤菌領域處于迅猛發(fā)展中，主要應用于農林牧業(yè)，也有不少與環(huán)境保護相關的實際應用，當然大多數研究都是源于根瘤菌本身對農業(yè)的促進作用。根瘤菌能附于植物根部，對植物的生長加以改善，降低相關農作物的病害發(fā)生率；除此之外，根瘤菌能與豆科植物形成共生關系，寄生在豆科植物根部，將空氣中的分子態(tài)氮轉化為植物可利用的物質，從而為植物提供相關營養(yǎng)。這對身為農業(yè)大國的中國而言，將根瘤菌應用于實際農業(yè)生產中生產效率將大大提高；而在全球環(huán)境保護方面，根瘤菌的固氮作用又能改善各類型突然條件，改善林、牧業(yè)相關資源環(huán)境；又因根瘤菌的生物學多樣性范圍廣，細菌種類多，可研究方向也眾多，因此與此相關的研究占大多數也不足為奇。但在農業(yè)生產應用中還存在許多謎題，如不同種類根瘤菌對增產的具體對比，不同種類根瘤菌固氮作用效率的差異等；不僅限于農業(yè)領域，根瘤菌應用于其他領域時出現的問題以及根瘤菌選擇宿主專一性強等與其特性相關的問題也待人深掘。此外除去根瘤菌的相關優(yōu)點，事物的對立面——根瘤菌對生物群落的不良影響等問題也有待考究。因此，中國在根瘤菌領域應持嚴謹的科學態(tài)度，明確根瘤菌相關研究熱點，建立穩(wěn)定資源共享關系，充實并嚴格檢錄根瘤菌資源數據庫(RRDB)，加快相關科研發(fā)展進程，以期增進根瘤菌領域研究深度。

通過對Web of Science數據庫中2000—2019年間根瘤菌相關文獻進行動態(tài)分析，可以得出近10年發(fā)文量呈上升趨勢；中國對此領域研究貢獻顯著；但由于此數據庫中文獻收入的局限性，若要探究國內學者在相關領域的貢獻還需各大知名中文數據庫中獲取相關資料；目前對根瘤菌的相關研究主要與根瘤菌的自身性質及與其保持共生關系的物種和入侵物種的方式有關，未來根瘤菌領域的相關研究熱點可能會與根瘤菌的生物學多樣性與其自身功能、根瘤菌在各領域的實際應用的方法改良有關。