摘要：為進(jìn)一步了解和明確土壤微生物多樣性的全球現(xiàn)狀和研究熱點(diǎn)，基于Web of Science 全數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)1999-2019年土壤微生物多樣性領(lǐng)域的所有文獻(xiàn)進(jìn)行計(jì)量學(xué)分析，利用VOSviewer分析關(guān)鍵詞熱點(diǎn)分布，探討此領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)以及未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。結(jié)果表明，在世界范圍內(nèi)發(fā)文量總體呈逐年上升趨勢(shì)，美國(guó)的發(fā)文量第一，中國(guó)的發(fā)文量次之;中國(guó)科研機(jī)構(gòu)發(fā)文量第一，法國(guó)次之;其中中國(guó)科學(xué)院產(chǎn)出的文章總數(shù)最多，對(duì)我國(guó)土壤微生物多樣性的貢獻(xiàn)最大;來(lái)自美國(guó)密歇根大學(xué)的學(xué)者Kozich， JamesJ的文章被引用次數(shù)最多。

關(guān)鍵詞：Web of Science;微生物生態(tài)學(xué);土壤微生物多樣性;文獻(xiàn)計(jì)量分析;VOSviewer;

Bibliometric Analysis of Soil Microbial Diversity Based on Web of Science

Abstract： In order to further understand and clarify the global status and research hotspots of soil microbial diversity， all the literatures in the field of soil microbial diversity in 1999-2019 were analyzed based on the Web of Science database， and VOSviewer was used to analyze the distribution of key words. Explore research hotspots and future trends in this area. The results show that the number of publications in the world is increasing year by year， the number of publications in the United States is the first， and the number of publications in China is second. The number of publications by Chinese institutions is the highest， followed by France. The total number of articles

produced by the Chinese Academy of Sciences is the highest. Microbial diversity has contributed the most; articles from the University of Michigan， Kozich， JamesJ， have been cited the most.

Key words： Web of Science; Microbial ecology; soil microbial diversity; bibliometric analysis; VOSviewer;

0引言

微生物生態(tài)學(xué)是微生物學(xué)、生態(tài)學(xué)、生態(tài)系統(tǒng)學(xué)的交叉學(xué)科，涉及微生物種群、多樣性、功能以及微生物與微生物生態(tài)系統(tǒng)中的生物和生物環(huán)境之間的關(guān)系。土壤微生物是森林生態(tài)系統(tǒng)中的重要組成部分，包含原核生物與真核生物。土壤微生物在生態(tài)系統(tǒng)中起到極為重要的作用，有利于有機(jī)物的分解和轉(zhuǎn)化、菌根的形成、促進(jìn)土壤生物化學(xué)循環(huán)等作用[1-3]。除此之外，在碳、氮、磷等物質(zhì)的分解以及養(yǎng)分的循環(huán)中起到重要的影響，可以應(yīng)對(duì)變化的氣候所帶來(lái)的影響[4]。細(xì)菌和真菌都可以通過(guò)自身的方式來(lái)改善土壤質(zhì)量，從而提高作物的產(chǎn)量[5，6]。而土壤中的環(huán)境因子也會(huì)對(duì)土壤微生物有一定的影響，例如土壤的pH、重金屬含量、有機(jī)質(zhì)的濃度等[7]?，F(xiàn)今土壤微生物多樣性的研究也出現(xiàn)一些新的方法，應(yīng)用分子系統(tǒng)發(fā)育學(xué)，DNA微陣列，功能基因組學(xué)的復(fù)雜分析將提供大量新數(shù)據(jù)，可能增加我們對(duì)土壤微生物生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能以及其中發(fā)生的相互作用的理解。因此，研究土壤微生物多樣性對(duì)研究微生物生態(tài)學(xué)有很大的價(jià)值與意義。

目前，文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)在各個(gè)領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用，是以檢索文獻(xiàn)為研究對(duì)象，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)方法對(duì)檢索結(jié)果進(jìn)行分析，可以客觀地反映研究領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)和研究熱點(diǎn)[8]。現(xiàn)有很多學(xué)科領(lǐng)域利用文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)的方法揭示和預(yù)測(cè)該研究領(lǐng)域的發(fā)展，取得很好的效果[9-10]。本文對(duì)20年間在Web of Science數(shù)據(jù)庫(kù)中發(fā)表的有關(guān)于土壤微生物多態(tài)性的文獻(xiàn)進(jìn)行檢索分析，研究該領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)及熱點(diǎn)，為國(guó)內(nèi)的研究學(xué)者提供一定的數(shù)據(jù)參考。

1 數(shù)據(jù)收集與分析

Web of Science數(shù)據(jù)庫(kù)中收錄了豐富的全球期刊，包括自然科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)等一萬(wàn)多個(gè)領(lǐng)域，是覆蓋學(xué)科最多的學(xué)術(shù)資源庫(kù)[11]。本研究基于Web of Science全部數(shù)據(jù)庫(kù)作為樣本，采用普通檢索方式，以“microbial ecology*”作為檢索主題詞，“soil microbial diversity*”為精煉依據(jù)主題詞。檢索時(shí)間跨度為1999-2019年，截止到2019年6月，共檢索文獻(xiàn)18219篇。運(yùn)用Web of Science數(shù)據(jù)庫(kù)中的文獻(xiàn)檢索分析結(jié)果功能對(duì)檢索結(jié)果進(jìn)行分析，然后利用文獻(xiàn)計(jì)量分析軟件Ucinet[12]、NetDraw[13]將數(shù)據(jù)整合表達(dá)，進(jìn)行發(fā)文量統(tǒng)計(jì)、年發(fā)文量變化、發(fā)文國(guó)家、作者、機(jī)構(gòu)、期刊分布、高被引論文分布等分析，本文利用Excel對(duì)土壤微生物多樣性的論文數(shù)據(jù)進(jìn)行文獻(xiàn)計(jì)量分析[14]。VOSviewer依據(jù)文獻(xiàn)之間的被引關(guān)系進(jìn)行知識(shí)網(wǎng)絡(luò)圖譜的繪制，廣泛用于文獻(xiàn)計(jì)量分析的軟件[15]。本文運(yùn)用VOSviewer對(duì)檢索結(jié)果的文獻(xiàn)關(guān)鍵詞進(jìn)行分析，研究領(lǐng)域中的研究熱點(diǎn)的分布[16]。

2 結(jié)果與分析

2.1文獻(xiàn)產(chǎn)出時(shí)間趨勢(shì)

發(fā)文量隨著發(fā)表年份的變化趨勢(shì)可以看出研究領(lǐng)域?qū)ｎ}動(dòng)態(tài)變化。根據(jù)檢索分析得到，1999年-2019年間，Web of science 數(shù)據(jù)庫(kù)中全世界有關(guān)微生物生態(tài)學(xué)下土壤微生物多樣性的文獻(xiàn)量共有18219篇。從圖1可以看出發(fā)文量隨著發(fā)文年份總體呈上升趨勢(shì)。從1999年的發(fā)文量?jī)H為26篇，到2019年發(fā)文量為增長(zhǎng)為822篇?？煽闯鋈蛲寥牢⑸锒鄻有匝芯看笾鲁势椒€(wěn)增長(zhǎng)趨勢(shì)。1998-2006年研究處于低速發(fā)展階段，發(fā)文量增長(zhǎng)相對(duì)遲緩。2006-2019年土壤微生物多樣性研究呈現(xiàn)高速增長(zhǎng)趨勢(shì)，2011年世界發(fā)文量突破1000篇;2014年相較2013年發(fā)文量?jī)H增長(zhǎng)54篇，發(fā)文量出現(xiàn)較小平臺(tái)期。2018年的發(fā)行量達(dá)到峰值為2020篇，是1998年發(fā)行量的81倍，是1999年的45倍。截止2019年6月，全球土壤微生物多樣性論文發(fā)行量已達(dá)817篇，預(yù)計(jì)2019年底發(fā)現(xiàn)量在2000篇左右。從發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，近年來(lái)基于土壤微生物多樣性的領(lǐng)域得到重視，預(yù)測(cè)從2019年起論文發(fā)行量還會(huì)延續(xù)平穩(wěn)增長(zhǎng)的狀態(tài)。

2.2國(guó)家和地區(qū)

國(guó)家與地區(qū)發(fā)表的論文數(shù)可以反映出該國(guó)對(duì)該領(lǐng)域的研究熱度與活躍度。圖2中展示了有關(guān)于土壤微生物多樣性領(lǐng)域的文獻(xiàn)里，發(fā)文量排名前15的國(guó)家和地區(qū)。在前15位國(guó)家中，美國(guó)的發(fā)文量較領(lǐng)先于其他國(guó)家，占發(fā)文量的25.15%。中國(guó)僅次于美國(guó)，位居第二位，占發(fā)文量的13.36%。其后依次是德國(guó)、法國(guó)，發(fā)文量均在1000篇以上，加拿大、英格蘭、澳大利亞、西班牙等國(guó)家發(fā)文量均在1000篇以下，發(fā)文量的篇數(shù)相差不大。美國(guó)和中國(guó)的總發(fā)文量約占世界發(fā)文總量的50%?？梢钥闯?，美國(guó)和中國(guó)在微生物生態(tài)學(xué)土壤微生物多樣性領(lǐng)域中的研究較為領(lǐng)先。

針對(duì)總發(fā)文量居于前五位國(guó)家制作年度發(fā)文量變化趨勢(shì)如圖3，1999-2019年間，美國(guó)在基于微生物生態(tài)學(xué)微生物多樣性領(lǐng)域的發(fā)文量呈現(xiàn)緩慢上升的趨勢(shì)。中國(guó)在1999和2000年并未發(fā)表有關(guān)文章，2001年發(fā)表第一篇文章后，年發(fā)文量快速增長(zhǎng)，逐年呈現(xiàn)指數(shù)型增長(zhǎng)，直至2015年，中國(guó)的年發(fā)文量已達(dá)到458篇，并一直處于領(lǐng)先地位。從發(fā)文量可以看出，中國(guó)在土壤微生物多態(tài)性研究領(lǐng)域一直處于積極活躍狀態(tài)，其他國(guó)家例如德國(guó)、法國(guó)、加拿大和英格蘭在該領(lǐng)域中的發(fā)文量只呈現(xiàn)小幅度的增長(zhǎng)，活躍程度較低。

2.3來(lái)源機(jī)構(gòu)分析

表1中選取了在土壤微生物多樣性領(lǐng)域中，近20年來(lái)發(fā)文量排名前10的研究機(jī)構(gòu)。從表格中可以看出發(fā)文量最多的研究機(jī)構(gòu)是中國(guó)科學(xué)院，統(tǒng)計(jì)結(jié)果為2969篇，發(fā)文量可占據(jù)總發(fā)文量的16.296%，遠(yuǎn)超其他研究機(jī)構(gòu)，顯然這表明中國(guó)相較于其他國(guó)家在土壤微生物多樣性方向投入最大。法國(guó)國(guó)家科研中心以總發(fā)文量689篇位列第二位，美國(guó)加利福尼亞大學(xué)以總發(fā)文量628篇位列第三。排名前十名的機(jī)構(gòu)來(lái)自五個(gè)不同國(guó)家，分別為中國(guó)、美國(guó)、法國(guó)、西班牙和德國(guó)。其中來(lái)自中國(guó)和美國(guó)的科研機(jī)構(gòu)最多，均有3個(gè)上榜。這表明，在微生物生態(tài)學(xué)領(lǐng)域土壤微生物多樣性方向上中國(guó)與美國(guó)相對(duì)于其他國(guó)家占據(jù)更大優(yōu)勢(shì)。

2.4主要作者及來(lái)源期刊

科研人員是科研工作的核心，表2展示了Web of science上1999-2019年基于微生物生態(tài)學(xué)土壤微生物多樣性的發(fā)文量最多的前10位的學(xué)者分布排名，這10位科學(xué)家總共發(fā)文1280篇，占全部作者總發(fā)文量的7.027%。其中，來(lái)自美國(guó)俄克拉荷馬大學(xué)的學(xué)者周集中ZHOU JZ以參與發(fā)文總量311的記錄數(shù)位列榜首，其文章總被引頻次達(dá)17003次，篇均被引次數(shù)達(dá)80.92次，可以看出這位學(xué)者土壤微生物多樣性領(lǐng)域以絕對(duì)優(yōu)勢(shì)占據(jù)領(lǐng)先地位，為該領(lǐng)域奉獻(xiàn)極大。排名前10名學(xué)者中，有8位來(lái)自中國(guó)，發(fā)文總量累計(jì)可達(dá)871篇，可以看出，中國(guó)在該領(lǐng)域的研究中的技術(shù)水平和重視程度較高于其他國(guó)家。從被引頻次角度來(lái)看，來(lái)自國(guó)外研究機(jī)構(gòu)的周集中ZHOU JZ和SCHLOTER M文章總被引頻次明顯多于中國(guó)學(xué)者，中國(guó)學(xué)者在文章發(fā)表數(shù)量上有一定優(yōu)勢(shì)，但在被引頻次方面還有很大的提升空間。

將世界范圍內(nèi)有關(guān)土壤微生物多樣性文獻(xiàn)發(fā)文量居前10名的期刊進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，匯集成表3。1999-2019年間，排名前十的期刊總發(fā)文量為5899篇，平均影響因子為4.148;其中《Soil biology and biochemistry》收納的文章數(shù)量最多，為841篇。主要的發(fā)文國(guó)家為美國(guó)（237篇）、中國(guó)（208篇）、德國(guó)（108篇）、法國(guó)（92篇）、澳大利亞（78篇），總共發(fā)文量為723篇;影響因子最高的雜志是《Sience of the Total Environment》，為5.589;總被引次數(shù)與篇均被引次數(shù)最高的雜志是《Applied and Environmental microbiology》，為76340篇和99.4篇，其h指數(shù)為144（h指數(shù)是基于以“被引頻次”計(jì)數(shù)降序排列的出版物列表，表明有h篇文章已被引用至少h次）。

2.5高被引論文分析

高被引論文的研究?jī)?nèi)容可以在一定程度上反映一個(gè)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。在檢索到有關(guān)微生物生態(tài)學(xué)土壤微生物多樣性的18219篇文獻(xiàn)中，高被引論文有312篇。本次列舉了按被引頻次排列前十名的文章繪制成表4。排名前10篇高被引頻次論文作者中有4人來(lái)自美國(guó)，2人來(lái)自德國(guó)，瑞典、奧地利、愛(ài)沙尼亞共和國(guó)和澳大利亞均有一人上榜。由Kozich， JamesJ.2003年發(fā)表題為“用于分析MiSeq Illumina測(cè)序平臺(tái)上擴(kuò)增子序列數(shù)據(jù)的雙指數(shù)測(cè)序策略和管理流程的開(kāi)發(fā)”的文章以被引頻次1660次高居榜首，該文章主要采用重新測(cè)序來(lái)自人類糞便，小鼠糞便和土壤的模擬群落和天然樣品的方法來(lái)評(píng)估16S rRNA基因的三個(gè)重疊區(qū)域，提出了一種基因測(cè)序改進(jìn)的方法，即使用Illumina的MiSeq平臺(tái)對(duì)16S rRNA基因內(nèi)的可變區(qū)進(jìn)行測(cè)序[17]。被引用頻次排名第2位的論文是由美國(guó)科羅拉多大學(xué)Lauber，Christian L.在2009撰寫(xiě)發(fā)表，他提出 “基于焦磷酸測(cè)序的土壤pH值評(píng)估作為大陸土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的預(yù)測(cè)指標(biāo)”的有關(guān)研究，揭示了土壤細(xì)菌群落的結(jié)構(gòu)在一定程度上可以在較大的空間尺度上預(yù)測(cè)，并且即使是相對(duì)粗略的分類學(xué)分辨率，土壤pH也對(duì)細(xì)菌群落組成造成明顯影響[18]。排名第三位的是瑞典隆德大學(xué)科學(xué)家在2010年發(fā)表的“在耕地土壤中通過(guò)pH梯度土壤細(xì)菌和真菌群落”，說(shuō)明了相比于細(xì)菌，真菌通常表現(xiàn)出更寬的pH范圍以實(shí)現(xiàn)最佳生長(zhǎng)[19]。

2.6關(guān)鍵詞及研究熱點(diǎn)分析

對(duì)關(guān)鍵詞的統(tǒng)計(jì)分析可以幫助我們更好地了解某一領(lǐng)域的熱點(diǎn)，它可以準(zhǔn)確地表達(dá)文章的中心，是揭示文章內(nèi)容的重要方式[20]。將1999-2019年之間有關(guān)于土壤為生物多樣性研究的18219篇相關(guān)文獻(xiàn)導(dǎo)入VOSviewer，進(jìn)行標(biāo)題與摘要的關(guān)鍵詞分析（詞頻>207）。圖4是通過(guò)VOSviewer構(gòu)建的以土壤生物多樣性為主題的知識(shí)圖譜。由圖，每個(gè)圓圈代表一個(gè)術(shù)語(yǔ)，基于標(biāo)題和摘要的共現(xiàn)詞進(jìn)行分布，兩個(gè)術(shù)語(yǔ)共同出現(xiàn)的次數(shù)越多兩個(gè)圓圈距離越近，其次具有相同顏色的術(shù)語(yǔ)代表一個(gè)主題?？梢缘贸鰩讉€(gè)熱點(diǎn)研究方向如環(huán)境科學(xué)生態(tài)學(xué)、農(nóng)學(xué)、遺傳信息、生物多樣性保護(hù)、微生物學(xué)、生物化學(xué)與分子生物學(xué)、植物科學(xué)與進(jìn)化生物學(xué)等，同時(shí)可以分析得出在土壤微生物多樣性方向存在以下幾種熱點(diǎn)：一是土壤微生物群的復(fù)雜性問(wèn)題;二是土壤微生物的結(jié)構(gòu)與能問(wèn)題;三是與作物疾病相關(guān)的土壤微生物群落的不同作用分析。

對(duì)1999-2019年土壤為生物多樣性文章進(jìn)行整合，將排名前20摘要高頻關(guān)鍵詞繪制成表5，由表可知排名前三的關(guān)鍵詞為effect（影響），bacterium（細(xì)菌），species（物種）

3 分析與討論

本文對(duì)Web of Science 1999-2019年間基于微生物生態(tài)學(xué)的土壤微生物多樣性的文獻(xiàn)進(jìn)行文獻(xiàn)計(jì)量分析，從年發(fā)文量、文獻(xiàn)國(guó)家/地區(qū)來(lái)源、作者、機(jī)構(gòu)、來(lái)源期刊、關(guān)鍵詞以及高被引論文等方面進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，研究表明自1999年起全球基于土壤微生物多樣性文章發(fā)行數(shù)量大致呈現(xiàn)逐年遞增的上升趨勢(shì)。從文章發(fā)行數(shù)目上看美國(guó)總發(fā)文量處于領(lǐng)先地位，中國(guó)僅次于美國(guó)位列第二名。從年發(fā)表趨勢(shì)來(lái)看，美國(guó)與中國(guó)20年間年發(fā)表量均呈上升趨勢(shì)，但美國(guó)發(fā)文數(shù)年增長(zhǎng)幅度小。中國(guó)在2001年前沒(méi)有相關(guān)領(lǐng)域的論文的產(chǎn)出，在2001-2011年年發(fā)文量增勢(shì)緩慢;2001-2019年每年發(fā)文數(shù)呈指數(shù)形式增長(zhǎng)，并于2015年趕超美國(guó)位列第一。以如此的增長(zhǎng)速度觀察下去，在不久的將來(lái)，中國(guó)在土壤微生物多樣性領(lǐng)域的文獻(xiàn)產(chǎn)出量將趕超美國(guó)，說(shuō)明中國(guó)近幾年在該領(lǐng)域的研究勢(shì)頭相較于其他國(guó)家最為強(qiáng)勁。中國(guó)科學(xué)院是世界在土壤微生物多樣性領(lǐng)域發(fā)文數(shù)量最多的機(jī)構(gòu)，以2969篇的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)處于領(lǐng)先地位，占全球總發(fā)文量的16.296%。結(jié)合發(fā)文量排名前十作者的總被引次數(shù)與平均被引次數(shù)和高被引文論文排名來(lái)看，中國(guó)科學(xué)家在發(fā)文數(shù)量上占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，但是相較于他國(guó)作者來(lái)說(shuō)被引次數(shù)相對(duì)較小，在高被引論文top10排行榜上并沒(méi)有中國(guó)科學(xué)家上榜，說(shuō)明來(lái)自中國(guó)的文章在綜合實(shí)力方面還有很大的提升空間。縱觀關(guān)鍵詞的分布熱點(diǎn)，我們可以看出，近20年的研究主題主要涉獵在細(xì)菌、真菌等微生物多樣性的影響，土壤微生物種類、群落等變化、微生物與植物關(guān)系，微生物基因測(cè)序等方面。

根據(jù)對(duì)1999-2019年Web of Science數(shù)據(jù)庫(kù)中收錄的有關(guān)于土壤微生物多樣性研究領(lǐng)域的文獻(xiàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，檢索結(jié)果表明在世界范圍內(nèi)對(duì)微生物生態(tài)學(xué)、土壤微生物多樣性的重視程度很高，來(lái)自發(fā)達(dá)國(guó)家的貢獻(xiàn)力度很大，對(duì)作者、機(jī)構(gòu)、期刊等相關(guān)指數(shù)分析，在發(fā)展中國(guó)家中中國(guó)對(duì)該領(lǐng)域投入對(duì)多，研究勢(shì)頭最盛，貢獻(xiàn)力量最大。但相比于美國(guó)為代表的發(fā)達(dá)國(guó)家，中國(guó)在研究層次、團(tuán)隊(duì)實(shí)力、國(guó)際合作以及論文質(zhì)量等方面均有很大的進(jìn)步空間，應(yīng)明確研究熱點(diǎn)、增強(qiáng)國(guó)際交流、增強(qiáng)創(chuàng)新能力，加快科研進(jìn)度，從而提升我國(guó)在微生物生態(tài)學(xué)土壤微生物多樣性領(lǐng)域的綜合實(shí)力。

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作者簡(jiǎn)介：楊永軍（1975-），男，黑龍江虎林人，工程師，主要從事造林等方面的工作。15045777000