甜菜研究現狀的CiteSpace計量分析

王 堽，路正禹，郝王森，耿 貴,

（1黑龍江大學生命科學學院，哈爾濱 150080；2黑龍江大學現代農業與生態環境學院，哈爾濱 150080）

0 引言

甜菜(Betavulgaris)和甘蔗(Saccharumofficinarum)是世界兩大重要的糖料作物[1]。甜菜抗逆性強、適應性廣，且具有耐旱、耐寒及耐鹽堿等特點，種植范圍較大[2]。國內甜菜主產區分布在黑龍江、吉林、遼寧、河北、內蒙、山西、甘肅和新疆等地[3-4]。

近年來，在甜菜的基礎及應用相關研究領域做了大量的深入研究，發現甜菜屬于一種耐鹽性較強的兩年生作物，3 mmol/L Na+低鹽水平能促進甜菜幼苗的生長；而高濃度的鹽濃度仍會抑制甜菜生長，在280 mmol/L Na+脅迫時根系吸收營養的能力減弱，生長受到抑制[5-7]。在甜菜種質資源的開發和利用上，通過甜菜農藝性狀變異分析培育優勢的雜交品種、保護甜菜遺傳多樣性[8]。甜菜在國內主要受甜菜立枯病、褐斑病、根腐病、叢根病的威脅[9-10]，通過輪作和培育抗性品種等措施來降低甜菜發病率，通過了解每種病害的傳播方式及途徑來控制病害的暴發[11-13]。有學者統計發現，甜菜容易受到甜菜象甲、跳甲、蠐螬等150多種害蟲的侵襲，在蟲害防治上主要是通過化學防治以及生物信息激素進行誘殺[12-13]。近年來關于甜菜在化學材料工業領域作為新型生物材料的研發也有很多，制糖工藝所產生的甜菜粕可作為纖維素納米纖的合成材料[14]。同時利用這些甜菜粕也實現了乳酸發酵和工業乙醇生產，以及生物合成菌體蛋白、生物吸附材料[15-16]。

借助科學分析工具對國內外甜菜基礎研究領域文獻進行系統地整理與分析，有助于了解及掌握甜菜基礎研究領域的發展脈絡，探究該領域的研究前沿、熱點及未來的發展趨勢。CiteSpace信息可視化軟件由陳超美團隊于2004年開發，可通過對文獻引文網絡的分析，繪制整個學科或知識域在一定時期內的歷史演進過程、研究前沿熱點及未來發展趨勢[17]。現階段中國在甜菜相關的研究報道較多，但有關甜菜研究的可視化文獻計量分析相對較少。為全方面了解近年來國內甜菜研究現狀，本研究通過文獻計量可視化統計分析方法，對2015—2020年間中國知網(CNKI)中文核心期刊、Web of Science(WOS)核心合集數據庫收錄的甜菜相關文獻進行系統地計量分析，以期了解國內甜菜研究領域在近5年的研究狀況和發展趨勢。

1 資料與方法

1.1 數據來源

研究文獻數據采集于CNKI和WOS收錄的核心期刊。在CNKI上以“主題=甜菜AND題名=甜菜AND關鍵詞=甜菜AND時間范圍=（2015-06-01至2020-06-01）”為檢索式，檢索到文獻總量506篇，去除會議18篇、報紙刊物2篇、國家標準4篇、成果刊物11篇，以及特殊主題詞“甜菜堿”等相關文獻，得到有效中文文獻406篇。在WOS數據庫上以布爾運算“TS=sugar beet AND TI=sugar beet AND Time range=(2015-6-1 to 2020-6-1)”進行檢索，得到有效文獻1549篇，單獨列出中國學者發文150篇。

1.2 研究工具

本研究使用的研究工具是由陳超美博士及其團隊開發的可視化分析軟件CiteSpace。CiteSpace擁有自己的數據轉換器，可對CNKI和Web of Science數據庫中下載的數據進行相應的轉換。通過數據分析提取作者、機構、國家、術語、關鍵字、來源、類別、參考、引用作者、引用期刊等節點類型的網絡，以呈現科學性的智能統計。利用Microsoft office Excel 2019進行數據整理和矢量圖繪制。

1.3 研究方法

1.3.1 文獻研究方法 通過文獻數據庫CNKI和Web of Science收集、區分、比較和整合甜菜相關文獻，提取選文中的關鍵詞、研究熱點和作者機構等信息，認識甜菜研究問題的本質，探索甜菜研究內在關系，了解其領域研究的宏觀趨勢；然后對各研究機構在甜菜領域的貢獻挖掘與分析；最后，根據關鍵詞統計和研究熱點可視化分析，明確甜菜領域的研究熱點與發展趨勢。

1.3.2 知識統計分析 通過可視化統計呈現研究前沿，展示甜菜研究領域結構和發展趨勢。運用科學計量學的統計研究方法分析甜菜研究的總體趨勢；CNKI和Web of Science檢索得到的文獻以“RefWorks”的格式導出并通過CiteSpace軟件選擇“機構”、“作者”和“關鍵詞”進行計算得到研究機構貢獻率、作者背景分析和關鍵詞詞頻分析結果。

貢獻率是CiteSpace軟件通過目標文獻出現的頻數占統計分析文獻的百分比的統計運算，能有效反映文獻探究對象在研究領域中的關注度[18]。

2 結果與分析

2.1 總體趨勢分析

自2015年以來關于甜菜主題的年度發文量統計分析如圖1所示。CNKI數據庫中統計到2015年發文量為53篇，2016年達到了82篇，呈現緩步上升趨勢。2017、2018、2019年發文量相對穩定，分別為75、83、78篇。WOS數據庫對甜菜研究發文量統計的結果顯示，2015年為261篇，2016年為297篇，增長趨勢明顯。2017、2018、2019年的發文量變化趨于平穩，分別為264、276、289篇。在國際WOS數據庫中，中國學者連續5年(2015—2019)的發文量分別是25、29、20、22、28篇。

圖1 甜菜研究文獻年度分布

對WOS數據庫2015—2020年收錄的1549篇文獻進行分析，發文量和貢獻率排在中國之前的是德國和美國；德國文獻量197篇，貢獻率12.72%；美國發文量197篇，貢獻率為11.68%（表1）。

表1 WOS數據庫中發文量和貢獻率排名前10位的國家

2.2 甜菜研究機構分析

文獻計量分析發現，2015—2020年黑龍江大學對甜菜的研究一直保持較高的熱情，在CNKI數據庫中統計到215篇文獻，以53.09%的貢獻率排在數據庫首位（表2）。其次是內蒙古農業大學（發文量68篇，貢獻率16.79%）、內蒙農業農牧科學院（發文量28篇，貢獻率6.91%）。石河子大學和東北農業大學分別有24、20篇的發文量，5.93%、4.94%的貢獻率。在WOS數據庫中華南理工大學、東北農業大學的發文量最高，分別是103、52篇，貢獻率是63.67%、34.67%。其次是中國農業大學、蘭州理工大學、黑龍江大學，發文量相對均衡，分別為 43、33、32篇，貢獻率為 28.67%、22.00%、21.33%。此外石河子大學、北京科技大學、哈爾濱工業大學等也在WOS上發表了關于甜菜研究的相關文獻。綜合評估貢獻率較高的高校有華南理工大學、黑龍江大學、東北農業大學、內蒙古農業大學、中國農業大學、石河子大學、蘭州理工大學，科研院所有內蒙古農牧科學研究院、新疆石河子農業科學院、內蒙古牧業科學院，表明內蒙古、甘肅、新疆等地是國內三大甜菜產區，幾個省份內的相關研究單位為甜菜的應用及基礎研究發揮了重要作用[3,19-21]。此外，華南理工大學在甜菜生物材料領域上發文量較多[14]。

表2 中國在2個數據庫中關于甜菜研究影響力排名前10位的機構

2.3 甜菜學科領域和關鍵詞可視化分析

通過WOS和CNKI數據各自可視化視圖下學科劃分統計分析，2個數據庫的劃分的學科范圍不同，但不難發現，可視化結果顯示甜菜研究主要集中于農業科學領域（圖2）。在WOS數據庫上除生命科學類的植物科學、生物化學與分子生物學，還包括食品科學類、化學、飲食營養學、生態環境類和其他的基礎科學領域。CNKI收錄文獻可視化結果顯示，在農業科學領域上包括作物學、農業工程學、植物保護學、農業基礎學、農藝學和農業經濟學，其他科學研究有生命科學領域的生物學、信息科學領域的計算機軟件和應用、環境科學領域的環境與資源利用等。綜合2個數據庫在學科分布可視化分析中的結果，甜菜研究的學科分布集中在農業科學領域，包括作物學種植、植物保護學、農業經濟、農業工程等，以及生命科學中的植物學、植物生理學、生物化學與分子生物學及遺傳學等，此外還涉及到環境生態學和材料化學。

圖2 數據庫中甜菜研究的相關科學領域統計

關鍵詞出現頻數一定程度上揭示了甜菜領域的相關研究問題。基于CNKI和WOS數據庫的有效文獻進行關鍵詞詞頻可視化分析結果如圖3所示。在對CNKI和WOS數據庫的文獻進行檢索時，檢索式中都以“甜菜”為第一主題詞，因此結果中“甜菜”的頻數最高。CNKI數據庫中關鍵詞報道頻率較高的依次有甜菜種質資源、鹽脅迫、褐斑病、產量數、栽培技術、功能分析和甜菜品種。WOS數據庫中，除甜菜外，鹽脅迫、褐斑病為高頻關鍵詞。此外統計到甜菜品種、氮素營養、功能分析、甜菜種植、遺傳多樣性、耐鹽性、光合特性等關鍵詞出現頻率較高。通過對關鍵詞出現頻率的統計分析，發現國內關于甜菜的研究主要涉及種質資源、逆境脅迫、甜菜種植、甜菜栽培營等方面。

圖3 關鍵詞出現頻次統計

在CiteSpace的平臺上，時間選項設置為2015—2020年，節點類型設置為“關鍵詞”，對2個數據庫期刊進行綜合分析，展示與甜菜報道相關的275個關鍵詞可視化結果如圖4。圖中節點字號大小反映該關鍵詞在統計文章中報道的頻數。報道頻數較高的有產量、根腐病、含糖率、指紋圖譜、光合特性、產糖量、滴灌、分子標記、栽培技術、遺傳多樣性等。

圖4 基于CiteSpace的目標文獻中關鍵詞可視化結果

通過分析結果不難看出，關鍵詞綜合頻數較高的有甜菜、產量、根腐病、含糖量、光合特性、產糖量、鹽堿脅迫、分子標記、逆境脅迫、遺傳多樣性等。根腐病在甜菜植物保護領域備受關注，甜菜根腐病是甜菜生育期受多種真菌和細菌侵染引起的塊根腐爛的總稱[23-26]。含糖量和產糖量是糖用甜菜生長的基本屬性及糖料產業評價的重要指標[1,22]。光合特性是甜菜生長中重要的生理監測指標，在甜菜研究中光合特性關注的指標包括凈光合速率、胞間二氧化碳濃度、氣孔導度、蒸騰速率等[27-28]。通過甜菜研究領域學科分布和關鍵詞詞頻討論發現，國內甜菜研究集中在農業科學領域，主要為解決甜菜農業生產中的關鍵問題，如甜菜種植產量、種質資源研發、甜菜適應環境脅迫、甜菜植物保護等。

3 討論

3.1 應用文獻計量基于CiteSpace可視化分析甜菜研究熱點

通過對發文量、關鍵詞頻數、研究機構發文量分析可以揭示甜菜的研究熱點和發展態勢[29]。從2015—2020年甜菜領域的發文量看，甜菜領域相關研究基本維持平穩發展態勢。發文量較高機構集中在東北和西北地區省份。在學科領域上集中于生命科學和農業科學上。

本研究通過關鍵詞詞頻關系分析得到關于甜菜領域的熱點主題。學術論文的關鍵詞是論文內容高度的凝練，關鍵詞在不同文章的出現頻率可以揭示其在學科領域的研究意義[30]。本研究提取了2015—2020年發表的論文的關鍵詞，研究發現自2015年以來研究的熱點詞有甜菜種質資源、鹽脅迫、褐斑病、產量數、栽培技術、功能分析、甜菜品種等。這與近些年國內甜菜種植產業的發展有莫大的關系。近年來，不合理施肥導致甜菜種植區土地嚴重鹽堿化，大量土地重茬種植影響了甜菜產量，導致病害程度加重[31]。因此鹽脅迫、褐斑病和甜菜產質量成為備受關注的問題。隨著國內生態環境保護力度的加大，未來土壤鹽堿化將是生態環境面臨的又一熱點問題[32]。因地制宜地結合生態農業和智慧農業的新型農業發展，甜菜種植的研究在推動現代農業科學理念發展方面將具有重要的意義。

很多研究也把甜菜種質資源作為研究熱點呈現，這一研究首先是為了讓作物適應國內多元化的氣候環境，其次在保護甜菜種子資源的前提下有利于保護物種多樣性，此外對甜菜種質資源的開發有利于農業種植和提高甜菜產質量。

3.2 甜菜研究領域的研究機構情況

文獻計量統計到2015—2020年關于甜菜研究的論文發表量是2055篇，發表量較大的前9所機構和高校共計發表712篇，占所有的發表論文的34.6%，說明這些機構和科研單位在甜菜研究相關論文影響力上略顯優勢。從機構的地理分布上看，這些高校和科研機構主要分布于西北、華北和東北地區，這些地區是國內甜菜種植的主產區。不難看出，國內高校關于農業科學的研究結合了地方經濟作物種植、服務于區域農業發展。

4 結論

本次研究在考慮到單一數據庫收錄不全的提前下充分利用了CNKI和WOS數據庫，對有關甜菜領域研究在2015—2020年間發文量統計發現：（1）近5年來甜菜研究一直處于穩定狀態，未來的研究會以交叉學科和現代農業推進為導向。（2）學科上未來依然傾向農業科學和生命科學主導，同時新型化學材料和生態環境也會作為交叉學科在甜菜研究領域上開展，人工智能大數據導向下的智慧農業將成為甜菜研究領域的創新點。（3）在近些年的研究中關于甜菜種質資源開發和利用上，雖然國內在甜菜育種探索及甜菜遺傳多樣性保護等方面報道較多，但有待培育適應國內種植的甜菜優質品種；在甜菜植物保護相關研究工作中，做了大量關于微生物病害防治的工作，對病菌侵染機理關注較少；在甜菜抗逆境生長研究上，對甜菜耐鹽堿及耐干旱的報道較多，對耐冷及耐澇等其他非生物脅迫的相關研究較少。