基于文獻計量的雜草生物學及安全防控學科發展態勢分析

于 超，成 平，李祖任，張 哲 ，羅建軍

（1.湖南省農業信息與工程研究所，湖南省智慧農業工程技術研究中心，湖南 長沙410125；2.湖南省農業生物技術研究所，雜草生物學及安全防控湖南省重點實驗室，湖南 長沙 410125，3.湖南省農業科學院，湖南 長沙 410125）

農田雜草嚴重影響農作物的產量，為了有效控制雜草的發生量，平衡農田生態系統，使農業可持續發展，合理應用雜草資源并高效防控有害雜草成為農業生產的重要課題。雜草生物學及安全防控是一門研究農田草害高效治理、除草劑安全性、水田雜草防控等雜草與農田之間相互關系的學科，屬于植物保護的一個分支學科。與國際雜草生物學研究相比，我國雜草生物學研究在雜草稻生物學、寄生雜草生物學機制、外來雜草快速適應性演化機制等領域的研究處于國際先進水平，但總體還處于趕超階段，為提升我國雜草科學研究水平，加強雜草科學國際間合作研究是非常必要的[1-3]。基于此，筆者擬通過文獻計量學的方法了解并分析全球雜草生物學及安全防控領域的發展現狀及發展態勢，以期為該領域研究發展提供知識服務和數據支撐。

一直以來，學科發展態勢分析的研究在其他學科均有文獻回溯[4-12]，但針對雜草生物學及安全防控學科發展態勢的研究分析并不多見。該研究基于Web of Science數據庫，采用文獻計量學方法，利用VOSviewer分析軟件，對2012—2021年近10 a雜草生物學及安全防控領域相關文獻進行檢索分析，通過國內外該領域的研究現狀，從而獲取科學發展動態，挖掘學科研究熱點，以期為科研工作者與決策者提供參考，為我國雜草生物學及安全防控領域研究提供幫助。

1 數據來源與分析方法

1.1 數據來源

研究數據來源于Web of Science?核心合集中的Science Citation Index-Expanded（SCIE，科學引文索引），數據采集時間跨度是2012—2021年，根據雜草生物學研究、雜草抗藥性研究、除草劑藥害研究、雜草防控研究4個領域確定檢索需要的英文關鍵詞，數據檢索下載時間為2022年9月6日。檢索式 1：雜草生物學相關檢索詞，檢索結果為 10 775 條；檢索式 2：雜草抗藥性檢索詞，檢索結果為 11 446 條；檢索式 3：除草劑藥害檢索詞，檢索結果為 3 534 條；檢索式4：雜草防控檢索詞，檢索結果為 15 874 條。4個檢索式組配后獲得 26 227篇相關文獻，進一步篩選去重后獲得26 000 篇相關文獻。

1.2 分析方法

文獻計量法利用數學和統計學，針對某一領域學科的當前成果產出，從多載體、多維度分析學科態勢發展的方向及動態情況。該研究借助VOSviewer分析軟件進行分析，基于文獻引用、文獻耦合、共同引用或共同作者等關系來構建知識網絡[4-9]，用重要知識術語共現網絡構建和可視化分析，從而獲取科學發展動態、挖掘學科研究熱點等。

2 結果與分析

2.1 逐年發文數量

近10 a來雜草生物學及安全防控領域發表的SCI論文數量變化趨勢如圖1顯示，2012—2021年共收錄雜草生物學及防控領域相關文獻共26 000 篇，論文數量呈現穩步上升的趨勢，逐年變化率為0.24%、0.05%、11.09%、5.30%、3.66%、12.68%、3.67%、15.25%、6.67%。由此可見，從 2015年開始該領域論文發表數量顯著增加，尤其是2015 年、2018 年、2020 年這3 a的論文年增長率均超過了10%；且與2012年相比，2021年發表的論文數量增加了 74.63%。這表明，近10 a國際上學術界對雜草生物學及安全防控領域給予了持續性關注，開展了大量工作，取得了顯著成果。

圖1 2012—2021 年雜草生物學及安全防控領域SCI論文的發文量

2.2 高發文機構

統計顯示，近10 a來雜草生物學及安全防控領域發文量最高的機構是美國農業部，共發文968篇，發文量占比3.72%；中國科學院在該領域共發文499篇，其第一作者發文量排名第二，通信作者發文量排名第一，是該領域實力較強勁的科研機構；佛羅里達大學在該領域共發文433篇，排名第三，其第一作者發文量排名第一，通信作者發文量排名第二；第一作者發文量與通信作者發文量排名第三的機構均為中國農業科學院。發文排名前二十的機構中，美國機構有6家，中國機構有5家，加拿大、澳大利亞、巴西機構各有2家，其余機構來自法國、西班牙、巴基斯坦，表明這些國家在雜草生物學及防控領域保持著較先進的研究水平，其中美國機構與中國機構在這個研究領域占有重要的位置，這些機構的屬性大部分為高校、科研院所以及國家政府相關部門。

2.3 來源國家/地區

雜草生物學及安全防控領域文獻來源排名前十的國家/地區如圖2所示，美國在該領域發文較多，第一作者共發文5 034篇，通信作者發文5 144篇，均居第一位；中國第一作者發文 3 857篇，通信作者發文3 826篇，均排第二位；巴西第一作者發文2 123篇，通信作者發文2 095篇，均排第三位。另外，印度、澳大利亞、西班牙、加拿大等國家也是該領域發文比較多的國家，有著較多的成果產出。

圖2 2012—2021 年雜草生物學及防控領域文獻來源排名前十的國家

2.4 高發文刊物

如表1所示，收錄雜草生物學及安全防控領域論文最多的期刊是《WEED TECHNOLOGY》，2012—2021年收錄該領域論文987篇，該刊2021年的影響因子為1.807；排名第二的是《WEED SCIENCE》，收錄相關論文672篇，該刊2021年影響因子為2.580；排名第三的是《PLANTA DANINHA》，收錄相關論文625篇，該刊2021年影響因子為0.857。該領域收錄文獻排名前十的出版物中《SCIENCE OF THE TOTAL ENVIRONMENT》的影響因子最高，其2021年影響因子為10.753。

表1 2012—2021 年收錄雜草生物學及安全防控領域高發文前十的出版物

2.5 高被引論文

雜草生物學及安全防控領域文獻排名前十的高被引論文如表2所示，排名第一的文章是來自捷克科學院、布拉格查理大學、林肯大學與西班牙國家研究委員會共同發表的《A global assessment of invasive plant impacts on resident species, communities and ecosystems:the interaction of impact measures, invading species' traits and environment》，被引頻次804次，影響因子為13.211；排名第二位的文章是來自 Benbrook Consulting Service 的《Trends in glyphosate herbicide use in the United States and globally》，被引頻次770次，影響因子5.481；阿肯色大學費耶特維爾分校發表的文章《Reducing the Risks of Herbicide Resistance: Best Management Practices and Recommendations》被引頻次排名第三，影響因子為2.580。

表2 2012—2021 年雜草生物學及安全防控領域被引頻次排名前十的論文

2.6 文獻類型

由圖3可知，在這26 000篇文獻中，包括研究型論文、綜述、編輯性材料、會議摘要等；其中，研究型論文24 063篇，占比92.55%；綜述1 603篇，占比6.17%；會議摘要134篇，占比0.51%；其他類型文獻（編輯性材料、包括、新聞條目、致編輯信、參考文獻、傳記條目、撤稿）共200篇，占比0.77%；由此可知，研究型論文占據著主導地位。

2.7 研究前沿與熱點分析

基于VOSviewer關鍵詞共現聚類圖和熱力圖可以客觀地判斷出雜草生物學及安全防控領域近10 a的研究熱點。將web of science上檢索到的26 000條英文數據導入VOSviewer，選擇關鍵詞分析選項中的共現分析選項，為使圖譜更具可觀性，僅選擇出現次數在5次以上（含5次）的關鍵詞節點，進行數據清洗后，符合條件的關鍵詞共8 222個，由圖4可知，2012—2021 年間雜草生物學及防控領域的關鍵詞形成了5個聚類：聚類1為紅色，重要熱點詞有herbicide、glyphosate、pesticide、soil、atrazine、toxicity、water、degradation、oxidative stress、exposure等；聚類2為綠色，重要熱點詞有management、weeds、plant、diversity、impact、biological control、evolution、temperature、biodiversity、community等；聚類3為藍色，重要熱點 詞 有weed control、herbicide resistance、resistance、population、mechanism、metabolism、tolerance、interference、efficacy、translocation、glyphosate resistance、glycine max、cross resistance、mutation等；聚類4為黃色，重要熱點詞有growth、rice、germination、allelopathy、identification、phytotoxicity、response、acid、allelochemical等；聚類5為紫色，重要熱點詞有yield、system、crop、weed management、wheat、competition、nitrogen、tillage、maize、cover crop、integrated weed management等。

圖 3 2012—2021年雜草生物學及安全防控領域文獻類型

從圖4上高頻詞可以看出，雜草生物學及防控領域的研究多體現在安全性除草劑，其中研究較多的為草甘膦與阿特拉津除草劑，另外對抗除草劑、植物保護、除草劑藥害、環境影響等的研究也是熱點。雜草生物學及防控領域研究偏向安全、可持續性的農業發展。

圖4 基于關鍵詞共現的雜草生物學及安全防控領域研究熱點聚類

3 討論與展望

該研究聚焦全球雜草生物學及安全防控學科領域發展態勢，基于Web of Science數據庫2012—2021年10 a間雜草生物學及安全防控領域的研究文獻數據，從逐年發文數量、高發文機構、來源國家/地區、高發文出版物、高被引論文、文獻類型等6個角度，通過文獻分析揭示了該學科領域10 a以來的發展態勢與研究熱點。

（1）從整體發展態勢來看，全球雜草生物學及安全防控領域研究近10 a來處于比較活躍的研究狀態。發文數量呈穩步上升趨勢，10 a間文獻數量增加了74.63%，其中美國的發文量遙遙領先，以中國科學院、佛羅里達大學、中國農業科學院、昆士蘭大學等機構為代表形成了一批推動雜草生態學及安全防控領域研究發展的領先力量。目前，中國的發文總量雖然排名第二，但從文章影響因子與被引頻次來看，與其他領先國家還存在一定差距，整體水平有待提升。

（2）從研究前沿與熱點來看，關于除草劑安全性的研究較為突出，尤其是針對外來入侵植物的安全防控方面是重點。而外來植物入侵是一個全球性的問題，對生態、經濟、健康都有巨大影響。中國各省市地區一直非常關注外來入侵病蟲及雜草的普查和防控工作。從近10 a的發展來看，雜草生物學及安全防控學科的研究成果在外來入侵植物和本土雜草的生物防控上發揮了重要作用，其研究熱點與社會、生態、環境等問題密切相關。但隨著雜草對除草劑產生抗性的速度越來越快，僅使用除草劑防治雜草是不可持續的，準確了解雜草的生態學和生物學習性對于確定最合適自身區域的非化學防控技術至關重要。

（3）外來雜草入侵一定程度上增加了雜草的多樣性，國外對抗性雜草的研究也越來越深入，尤其是在雜草產生抗性后如何治理仍然是長期關注的熱點[13-18]。中國在雜草稻生物學、寄生雜草生物學機制、外來雜草快速適應性演化機制等領域的研究成果已達到了國際領先水平，但在雜草基因組學、雜草抗藥性、外來雜草入侵生物學、化學及防治技術、雜草生物防除技術、農田雜草演替與成災機制等領域的研究成果還相對薄弱，需要更深入了解國內外該學科的發展趨勢，并加強國際間的學術交流、合作研究和跨學科協同研究，爭取在雜草多樣性、基因組學與抗藥性及防治技術領域取得重大突破，進一步提高中國在該學科的國際競爭力。

當前，各學科研究過程中都存在不同階段的知識服務需求，學科發展態勢分析在學科知識服務中發揮著越來越重的作用，利用文獻計量學進行學科發展態勢分析的學科范圍逐漸在擴大[19-20]，對于各個研究領域數據的挖掘與分析也逐漸深入，該研究重點從文獻計量學方面分析了雜草生物學及安全防控的研究態勢，但全球雜草生物學及安全防控領域仍有許多問題亟待解決，其中有些問題困擾科研人員已久。在大數據時代背景下，除了采用常規方法繼續研究以外，如何充分利用已有數據，創新思維，通過數據挖掘、數據分析等方法完善和拓展該學科一些現有的科學指標和定性評價方法也是一種研究思路。目前，在輔助工具上，利用Altmetrics（替代計量學）、Citespace、HistCite等工具輔助科研已有相關報道[21-22]；而在數據形式上，基于CNKI數據庫的分析以及針對國內外相關專利、專著、研究報告、技術標準等研究成果的態勢分析也有報道。另外，學科領域某一團隊的國內外對比競爭力也值得分析。