李 祥, 張永春, 王 磊, 袁 潔, 王永麗, 張 輝

(1.江蘇大學(xué)環(huán)境與安全工程學(xué)院,江蘇 鎮(zhèn)江 212013;2.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所,江蘇 南京 210014)

甘薯[Ipomoeabatatas(L.) Lam]又稱番薯、紅芋、地瓜等,是旋花科一年生或多年生草本塊根植物,含有極其豐富的膳食纖維、蛋白質(zhì)、維生素、礦質(zhì)元素[1]。據(jù)FAO統(tǒng)計,2020年全世界甘薯種植面積為7.4×106hm2,總產(chǎn)量9.849×107t,其中中國甘薯種植面積和總產(chǎn)量的占比分別為30.40%和54.97%,是世界上最大的甘薯生產(chǎn)國。文獻(xiàn)計量可以從多方面系統(tǒng)地分析某一研究領(lǐng)域的整體發(fā)展情況,了解該領(lǐng)域國家、機(jī)構(gòu)間的合作關(guān)系,把握前沿?zé)狳c及趨勢。唐朝臣等[2]采用文獻(xiàn)計量分析方法對甘薯學(xué)科的研究態(tài)勢進(jìn)行分析,結(jié)果表明,甘薯研究領(lǐng)域中,國內(nèi)外學(xué)者研究的重點主要在作物學(xué)和食品科學(xué)。王崇等[3]采用文獻(xiàn)計量分析方法對甘薯研究態(tài)勢進(jìn)行分析得到相似的結(jié)論,當(dāng)前甘薯研究領(lǐng)域主要研究方向是分子生物學(xué)、遺傳學(xué)和食品科學(xué)。國內(nèi)外學(xué)者多采用文獻(xiàn)計量分析方法對土壤領(lǐng)域研究態(tài)勢做剖析。如宋長青等[4]分析了1985-2013年國內(nèi)外土壤科學(xué)的發(fā)展過程,張宇婷等[5]運用文獻(xiàn)計量法對國內(nèi)外土壤侵蝕研究進(jìn)行可視化分析,清晰地展現(xiàn)出當(dāng)前的發(fā)展趨勢和未來的研究方向。此外,采用文獻(xiàn)計量分析方法對有關(guān)土壤有機(jī)碳[6]、土壤微生物[7-8]、土壤酸化[9]等方面的發(fā)展態(tài)勢分析結(jié)果均有相關(guān)文獻(xiàn)報道。

甘薯根系具有分布廣、數(shù)量多的特點,有較強的養(yǎng)分吸收能力,生產(chǎn)中由于其常表現(xiàn)較強的耐瘠薄特性,因此甘薯種植的土壤問題沒有得到足夠的重視,但是甘薯作為全球第七大糧食作物,中國第五大作物[10],開展對甘薯種植土壤的研究具有重要的理論和現(xiàn)實意義。為全面了解種植甘薯土壤的研究進(jìn)展,本研究運用文獻(xiàn)計量分析方法,依據(jù)發(fā)文量及發(fā)文時間分布、被引總頻次、篇均被引頻次對國內(nèi)外種植甘薯土壤領(lǐng)域研究的國家及機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析,并建立國家、機(jī)構(gòu)間的可視化合作圖譜。重點對比了國內(nèi)外研究關(guān)鍵詞聚類和研究熱點,揭示了種植甘薯土壤領(lǐng)域的關(guān)鍵詞變化情況和熱點演化趨勢,以期為種植甘薯土壤研究提供參考。

1 數(shù)據(jù)來源及研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

中文文獻(xiàn)檢索的數(shù)據(jù)來源為中國知網(wǎng)(CNKI),在專業(yè)檢索下,檢索公式為SU%=(甘薯+紅苕+地瓜+山芋+甜薯+紅薯+白薯+番薯)*土壤,檢索的時間跨度為1992年1月1日-2021年12月31日,共計搜索到1 211篇文獻(xiàn)資料。英文文獻(xiàn)來自于Web of Science核心合集數(shù)據(jù)庫,高級檢索中以“(((((TS=(sweet potato)) OR TS=(sweetpotato)) OR TS=(sweetpotatoes)) OR TS=(sweet potatoes)) OR TS=(Ipomoeabatatas(L.) Lam)) AND TS=(soil)”進(jìn)行檢索,檢索的時間跨度為1992年1月1日-2021年12月31日,共計檢索到728篇英文文獻(xiàn)。

1.2 分析方法

通過Excel對發(fā)文量、機(jī)構(gòu)及國家等信息進(jìn)行統(tǒng)計分析,借助VOSviewer數(shù)據(jù)可視化軟件對1 211篇中文文獻(xiàn)和728篇英文文獻(xiàn)的重要機(jī)構(gòu)、國家間科研合作關(guān)系進(jìn)行可視化分析,運用CiteSpace軟件對國內(nèi)外高頻關(guān)鍵詞聚類及突發(fā)性進(jìn)行系統(tǒng)分析。基于統(tǒng)計分析及網(wǎng)絡(luò)圖譜結(jié)果獲得了近30年來種植甘薯土壤領(lǐng)域的年度發(fā)文趨勢、高產(chǎn)機(jī)構(gòu)、國家合作、研究現(xiàn)狀與前沿?zé)狳c。

2 結(jié)果與分析

2.1 文獻(xiàn)數(shù)量及時間分布特征

由圖1可見,近30年國內(nèi)和國際有關(guān)種植甘薯土壤研究論文發(fā)文量總體呈現(xiàn)出波動增長趨勢,國內(nèi)期刊上的發(fā)文量在2007年后增速顯著提高,而國際期刊上的發(fā)文量在前20年的發(fā)文量較為平穩(wěn),后期發(fā)展勢頭良好。國內(nèi)期刊上的發(fā)文量以2007年作為一個劃分節(jié)點,1992-2006年為第一階段,在這一階段發(fā)文量較少,共發(fā)表相關(guān)論文271篇,占中文總發(fā)文量的22%;2007年以后為第二階段,這一階段是論文發(fā)表的快速增長期,發(fā)表的論文占中文發(fā)文總量的78%,平均年度發(fā)文量為63篇,這與國家甘薯產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系的建設(shè)有著密不可分的關(guān)系[11]。國際期刊上在1992-2010年發(fā)文量較少,2011年以后發(fā)文量不斷攀升,近11年內(nèi)發(fā)表的論文占近30年國際期刊上發(fā)文總量的62%。

圖1 1992-2021年種植甘薯土壤研究論文年代分布

2.2 國內(nèi)研究機(jī)構(gòu)分析

表1總結(jié)了國內(nèi)種植甘薯土壤研究領(lǐng)域發(fā)文量排名前10的機(jī)構(gòu),結(jié)果表明,發(fā)文量第一的是江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院,共28篇;其次是四川農(nóng)業(yè)大學(xué)、西南大學(xué),各23篇。從排名前10的機(jī)構(gòu)中可以看出,科研院所4所和涉農(nóng)高校6所,其中涉農(nóng)高校不僅占比最多,且在發(fā)文量及被引頻次上均位于前列,由此可見在種植甘薯土壤研究領(lǐng)域中,涉農(nóng)高校的論文影響力與相關(guān)科研院所相比更勝一籌。其中四川農(nóng)業(yè)大學(xué)的論文篇被引頻次位于前列,這可能與西南地區(qū)是中國面積最大的甘薯種植區(qū)有關(guān)。

表1 國內(nèi)種植甘薯土壤研究領(lǐng)域發(fā)文量前10所機(jī)構(gòu)

圖2展示了國內(nèi)各個機(jī)構(gòu)間的合作緊密程度。由圖2可知,江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院處于圖譜中心位置,與多所涉農(nóng)高校都有合作,且與江蘇省、山東省、福建省、安徽省和江西省的研究機(jī)構(gòu)也有合作,其合作機(jī)構(gòu)分布最廣。其次是中國農(nóng)業(yè)大學(xué)和南京農(nóng)業(yè)大學(xué),其合作機(jī)構(gòu)分布較廣。其余機(jī)構(gòu)合作明顯帶有地域性特征,如山東農(nóng)業(yè)大學(xué),其合作機(jī)構(gòu)主要分布于山東省;如表1中四川農(nóng)業(yè)大學(xué)的總被引頻次和篇均被引頻次均位于首位,其論文在國內(nèi)的影響力較大,但從機(jī)構(gòu)合作圖譜中可以看出其與其他機(jī)構(gòu)的合作并不緊密,開展的學(xué)術(shù)研究相對獨立。當(dāng)前正處在信息化時代,各機(jī)構(gòu)資源信息交互共享往往是克服問題的關(guān)鍵,因此,種植甘薯土壤研究的各科研機(jī)構(gòu)應(yīng)加強合作,探索全方位深層次的信息融合途徑和資源優(yōu)勢互補,在種植甘薯土壤研究領(lǐng)域中不斷攀升和突破。

圖2 國內(nèi)種植甘薯土壤研究領(lǐng)域研究機(jī)構(gòu)間合作關(guān)系

2.3 國際上研究國家和機(jī)構(gòu)間合作分析

2.3.1 國家間合作分析 由圖3可知,美國總發(fā)文量為225篇,占國際論文總量的30.91%,年度發(fā)文量在10篇上下波動,位于第一。中國總發(fā)文量為142篇,位于第二,中國在種植甘薯土壤領(lǐng)域的研究起步較晚,但自2008年起,年度發(fā)文量呈快速增長的趨勢,2018年后年度發(fā)文量超越其他各國。其余各國的發(fā)文量年度間無明顯變化。圖4展示了國家間的合作關(guān)系網(wǎng)絡(luò),美國及中國同其他國家的合作關(guān)系最為密集。國家間的交流合作是提升科研創(chuàng)造性和加強科研能力的重要方式。

圖3 發(fā)文量前五國家的年度發(fā)文量變化情況

圖4 種植甘薯土壤研究領(lǐng)域主要國家間的合作關(guān)系

2.3.2 研究機(jī)構(gòu)間合作分析 表2顯示國際期刊上發(fā)文量排名前10的研究機(jī)構(gòu),美國6所、中國2所、國際合作組織2所研究機(jī)構(gòu)上榜。從發(fā)文量和總被引頻次上看,美國農(nóng)業(yè)部發(fā)表45篇、被引1 537次、篇均被引頻次34.16次,位于首位,在國際上其論文影響力最大。中國雖只上榜2所,但上榜2所機(jī)構(gòu)的篇均被引頻次位列前3,在國際上中國的論文影響力也較為突出。圖5展現(xiàn)各研究機(jī)構(gòu)間的合作關(guān)系,節(jié)點大小表明合作機(jī)構(gòu)的數(shù)量,圖中連線顯示機(jī)構(gòu)間的合作關(guān)系。美國農(nóng)業(yè)部、中國科學(xué)院、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)同其他研究機(jī)構(gòu)的合作較為密切,中國科學(xué)院處于機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)圖譜的中心位置,同國際機(jī)構(gòu)的合作最為頻繁。

表2 1992-2022年國際上種植甘薯土壤研究領(lǐng)域發(fā)文量前10所機(jī)構(gòu)

圖5 國際上種植甘薯土壤研究領(lǐng)域重要機(jī)構(gòu)間的合作關(guān)系

2.4 國內(nèi)研究關(guān)鍵詞和熱點分析

2.4.1 關(guān)鍵詞分析 關(guān)鍵詞是一篇論文表達(dá)主旨的核心要素,是論文必不可少的組成部分,對種植甘薯土壤研究相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行關(guān)鍵詞聚類分析有利于挖掘其研究熱點和演變趨勢。表3是CiteSpace作圖6形成的18個主要聚類,其中平均輪廓值(Silhouette值)均大于0.7,說明聚類效果較好?？梢钥闯?國內(nèi)種植甘薯土壤研究領(lǐng)域關(guān)鍵詞最大的聚類是產(chǎn)量,產(chǎn)量一直是甘薯研究的一個重點,自研究文獻(xiàn)截取最早的1992年起就有相關(guān)研究,直至今日依舊是研究熱點。將種植甘薯土壤研究論文依據(jù)關(guān)鍵詞聚類可分為三類:第一類為甘薯性狀研究,有產(chǎn)量和作物產(chǎn)量;第二類為土壤理化性質(zhì)研究,有土壤、土壤肥力、坡耕地、氮磷鉀;第三類為栽培技術(shù)研究,有土壤養(yǎng)分、栽培技術(shù)、栽培、夏玉米、甘薯產(chǎn)量、有機(jī)肥、經(jīng)濟(jì)效益、農(nóng)作物、壟作、防治、合理密植、耕作制度。由此可知,種植甘薯土壤研究中甘薯性狀研究和土壤理化性質(zhì)研究較少,這可能與甘薯較強的耐瘠薄特性有關(guān)。自20世紀(jì)末甘薯已從主要糧食作物轉(zhuǎn)變?yōu)檩o助性作物,人們更多地關(guān)注不同土壤環(huán)境對甘薯營養(yǎng)價值的影響,栽培技術(shù)研究成為國內(nèi)種植甘薯土壤研究的重點[12]。

圖6 1992-2021年種植甘薯土壤研究領(lǐng)域國內(nèi)論文關(guān)鍵詞聚類圖

2.4.2 研究熱點分析 表4顯示采用CiteSpace突變檢測得到9個主要突變詞。結(jié)合年度發(fā)文量的劃分,1992-2006年,中國耕地資源分布不均,且旱耕地問題日益凸顯,依據(jù)2009年完成的第2次全國土地調(diào)查顯示,中國全部旱地面積占總耕地面積的54.9%,其中坡耕地問題往往最為突出,據(jù)調(diào)查結(jié)果顯示坡耕地面積占總耕地面積28.3%,如何提高農(nóng)作物在旱地中的產(chǎn)量引起了人們的廣泛關(guān)注,因此學(xué)者的研究也更加關(guān)注旱地的“增產(chǎn)效果”和甘薯種植對“坡耕地”的影響[13-16]。在2007-2021年關(guān)鍵詞出現(xiàn)多樣化,隨著“種植模式”、“栽培”和“地膜覆蓋”關(guān)鍵詞的突現(xiàn),進(jìn)一步增強了對高產(chǎn)種植技術(shù)多樣化的研究[17-19]?！坝袡C(jī)肥”、“酶活性”和 “高產(chǎn)”是當(dāng)前種植甘薯土壤研究領(lǐng)域最新發(fā)展的主題,其主要的研究內(nèi)容是通過有機(jī)無機(jī)配施和輪作等手段,探尋土壤生態(tài)環(huán)境和甘薯高產(chǎn)及品質(zhì)之間的平衡,從而在實現(xiàn)甘薯高質(zhì)量綠色發(fā)展的同時保證土壤環(huán)境的健康[20-21]。總的來說,近30年來國內(nèi)種植甘薯土壤研究的突變詞較少,突變強度小,國內(nèi)種植甘薯土壤研究領(lǐng)域還有待激起新的研究浪潮,還需要尋找新的研究熱點。

圖4 1992-2021年種植甘薯土壤研究國內(nèi)論文中出現(xiàn)的突變詞

2.5 國際研究關(guān)鍵詞和熱點分析

2.5.1 關(guān)鍵詞分析 圖7為種植甘薯土壤研究國際文獻(xiàn)的關(guān)鍵詞聚類圖譜,共形成12個主要聚類,代表1992-2021年國際上種植甘薯土壤的主要研究領(lǐng)域。由表5可以看出,關(guān)鍵詞健康風(fēng)險(Health risk)這一聚類成為除了關(guān)鍵詞甘薯(Sweetpotato)外最大的聚類,說明國際上對于風(fēng)險評估的研究較為成熟。其次是關(guān)鍵詞連作(Continuous cropping)和輪作(Crop rotation)聚類。根據(jù)聚類結(jié)果,可以將關(guān)鍵詞分為四類:第一類為甘薯性狀,如甘薯;第二類為土壤理化性質(zhì),如土壤特性;第三類為栽培技術(shù),如連作、甜玉米、作物輪作;第四類為安全評價,如健康風(fēng)險、免耕、微生物抑制、叢枝菌根、種群動態(tài)、生物地球化學(xué)循環(huán)、時間動態(tài)。顯然,相較于國內(nèi)種植甘薯土壤研究,國際上此領(lǐng)域的研究更著重于對甘薯土壤環(huán)境的安全評價。

表5 國際上種植甘薯土壤研究論文關(guān)鍵詞聚類結(jié)果

圖7 1992-2021年種植甘薯土壤研究國際文獻(xiàn)的關(guān)鍵詞聚類圖

2.5.2 研究熱點分析 表6顯示了1992-2022年出現(xiàn)的突發(fā)性最強的7個關(guān)鍵詞。結(jié)合年度發(fā)文量的劃分可以看到在1992-2011年平穩(wěn)發(fā)展階段,高頻關(guān)鍵詞主要有感染(Infection)和甜玉米(Sweet corn),表示學(xué)者關(guān)注不同菌體對甘薯的影響機(jī)制[22-23]以及甜玉米(Sweet corn)等作物與甘薯的研究[24],但這兩個關(guān)鍵詞的突變值都不高,說明人們對它們的研究熱情并不高漲。2012-2022年隨著年度發(fā)文量的快速增長,高頻關(guān)鍵詞也逐漸增多,可以看到產(chǎn)量(Yield)和響應(yīng)(Response)的出現(xiàn),表示生態(tài)環(huán)境對甘薯生長的影響研究是當(dāng)時最受關(guān)注的主題。隨后,由于人們對環(huán)境保護(hù)和安全風(fēng)險意識的提高,重金屬(Heavy metal)和健康風(fēng)險(Health risk)成為當(dāng)今種植甘薯土壤研究領(lǐng)域發(fā)展?jié)摿ψ畲蟮闹黝},人們開始傾向于關(guān)注污染物對甘薯和土壤影響的安全風(fēng)險評價[25-27]。

圖6 1992-2021年種植甘薯土壤研究國際論文中出現(xiàn)的突變詞

3 結(jié)論

本研究發(fā)現(xiàn):(1)國內(nèi)外種植甘薯土壤研究的發(fā)文量總體呈波動上升趨勢,國內(nèi)在2008年之后,年度發(fā)文量大幅增加,國際上對種植甘薯土壤的研究,2011年前發(fā)文數(shù)量較少,但后期發(fā)展態(tài)勢良好;(2)國內(nèi)涉農(nóng)高校已成為種植甘薯土壤研究的中堅力量,但各研究機(jī)構(gòu)間的合作存在明顯的地域特性,且國內(nèi)各機(jī)構(gòu)開展的學(xué)術(shù)研究相較獨立,機(jī)構(gòu)間的合作并不緊密;(3)美國在種植甘薯土壤研究的發(fā)文最多,在國際上具有較大的影響力,美國農(nóng)業(yè)部和中國科學(xué)院在該領(lǐng)域的發(fā)文量和被引頻次都位于前列,且同國內(nèi)外各研究機(jī)構(gòu)合作密切;(4)通過對比國內(nèi)和國際上種植甘薯土壤研究論文的關(guān)鍵詞突變檢測可以發(fā)現(xiàn),現(xiàn)階段國內(nèi)側(cè)重于土壤生態(tài)環(huán)境與甘薯品質(zhì)同步提升的研究,而國際上更傾向于種植甘薯土壤生態(tài)安全的研究。