基于全球文献计量的国际农田施氮效应研究

张亦涛，刘宏斌，雷秋良，翟丽梅，刘申，王洪媛*，任天志

1. 农业部面源污染控制重点实验室//中国农业科学院农业资源与农业区划研究所，北京 100081；2. 农业部环境保护科研监测所，天津 300191

基于全球文献计量的国际农田施氮效应研究

张亦涛1，刘宏斌1，雷秋良1，翟丽梅1，刘申1，王洪媛1*，任天志2

1. 农业部面源污染控制重点实验室//中国农业科学院农业资源与农业区划研究所，北京 100081；2. 农业部环境保护科研监测所，天津 300191

为了明确当前国际氮肥施用研究领域的研究热点、发展态势，文章基于ISI Web of Science数据库，采用文献计量学方法，根据发文量、发文机构、发文期刊以及论文被引频次等指标，对全球发表于1957─2014年8月的关于农田施氮的SCI文献进行了数量和质量分析。结果显示，与农田施氮研究相关的SCI论文共有7 460篇，主要集中在氮肥施用对作物产量、大气环境以及水体质量的影响等3个方面。近5年来，该领域发文量迅速增加，年均发文量均在400篇以上。欧美发达国家研究起步早、基础好、水平高，尤其美国优势明显，共计发文1 893篇，其中美国农业部是发文量最多的机构；中国虽起步较晚，但发展迅速，目前总发文量已排到全球第2位（784篇），中国科学院和中国农业大学发文量排在全球第3和第4位，南京农业大学和中国农业科学院发文量也排在了全球前25位。刊发该领域文章最多的期刊以及被引频次超过300的论文均出自欧美国家，中国学者的研究成果也得到了国际认可，有2篇文章被引频次在270以上，但中国仍缺少有影响力的主流国际期刊。因此，尽管中国在该领域的研究实力近年来不断增加，但仍需要加快培养一批有影响力的主流国际期刊，促进产出更多的优秀成果。此外，农田氮肥施用对作物产量和环境质量的影响仍将是未来研究的主要内容，而确定兼顾氮肥农学效应与环境效应的农田适宜施氮量将是未来研究的重点。

农田施氮；Web of Science；文献计量；发展态势；产量；环境

氮是大多数植物正常生长发育所必不可少的营养元素，农田施氮的增产作用明显，但氮素损失会导致不同程度的环境风险，第一次污染源普查公告显示，种植业源氮排放量占各类氮污染物总量的34%，而农田过量施氮及施氮后的损失是造成氮排放负荷较大的主要原因（Spiertz，2010）。氮肥施用对全球粮食产量提高的贡献远大于其他农学措施，其中，氮肥对发达国家粮食增产的贡献达到40%以上（Malhi et al.，2001），对发展中国家粮食增产贡献率高达55%（Li et al.，2009）。然而氮肥施入农田后，除被作物吸收利用外，盈余的氮素主要残留在土壤中，并大部分最终以挥发、淋溶或径流等形式损失进入大气和水体（Valkama et al.，2013），造成严重的环境问题（Cameron et al.，2013）。研究表明，地表水富营养化和地下水硝酸盐污染与农田氮肥过量施用密切相关，农田施用氮素的20%参与了地表水体富营养化过程（Howarth，1998），过量氮肥施用导致华北农区地下水硝酸盐含量超过饮用水限制标准的比例达50%（Zhang et al.，1996）。农田氮素损失受多种因素影响，损失特征也因地而异，研究不同条件下的农田氮素效应，有助于确定针对性的施氮策略（Asgedom et al.，2011）。近年来关于农田氮素效应的研究迅速发展，科技论文发表数量也持续增长。而针对科技论文进行的文献计量分析可以从不同角度揭示某一研究受重视的程度、发展趋势和热点，指示学科内新理论发展方向，对跟踪学科发展、掌握最新进展、实现创新突破、提高科研效率具有重要意义。文献计量学是情报学的一个分支，是对文献进行定量分析研究的科学，在微观上可确定核心文献、评价出版物、考察文献被引率，从而进行图书文献的科学管理，在宏观上可提高图书情报处理效率、评价及预测学科发展趋势等，其价值已经为一些发达国家政府所认识，并为这一研究提供资助（Alvarez et al.，1996；Almeida-Filho et al.，2003；Ahmed et al.，2013）；文献计量学方法被广泛应用于分析各种主题的科研成果和研究趋势，在全球生物多样性（Liu et al.，2011）、气候变化（Li et al.，2011）、水资源利用（Wang et al.，2011）、硝酸盐去除（Huang et al.，2012）等领域均有应用。随着分析技术的进步，进行文献计量分析时，基于 ISI（Institute of Scientific Information）的 Web of Science数据库应用最为广泛（Huang et al.，2012），该数据收录了全球6400多种各学科领域的领先期刊，覆盖面最广，可用于分析国际期刊 SCI文章的作者、发文机构、国家以及其他主要信息（Monge-Najera et al.，2012）。

农田氮素施用研究分支较多，并且相关论文刊发数量近年来呈迅猛增长的趋势，但是目前仍然缺少对该领域整体发展态势及研究重点的系统分析。本文拟利用文献计量学的分析方法，基于 Web of Science数据库，分析国内外农田施氮研究现状，探讨其发展态势及研究重点，以期为农业科技工作者选择农田氮肥效应研究热点提供参考，并为探索农田适宜施氮量的确定方法提供理论支撑。

1 材料与方法

以ISI Web of Science数据库的全部期刊为检索对象，限定发表时间为1957年至2014年8月，对“农田中氮肥施用”主题的SCI论文进行检索、数据清理、文献分类和主题分析。为检索出与“氮肥施用的农学与环境效应”主题相关的研究与综述论文，以农业和氮肥作为关键词构建检索策略（TOPIC：(Farmland or field or agriculture or farming) and (“nitrogen fertiliz*” or “N fertiliz*” or “fertiliz* nitrogen” or “fertiliz* N”)）。对检索的相关文献利用Excel统计相关数据信息，采用发文数量和被引频次对农田氮肥效应研究的国家、机构、出版期刊等进行研究分析，统计时均以第一作者、第一研究机构为标准。利用汤森路透公司研发的 TDA（Thomson Data Analyzer）软件，将选择的高频关键词与全部关键词进行相关分析并形成相互关系数矩阵，相互关系数矩阵显示的是某一数据表中各项目基于另外一张数据表的相关性，创建相互关系数矩阵需两个字段，第一个字段是矩阵中的行与列（通常为自己定义的一组数据），第二个字段是分析行与列中项目相关关系的基础；根据相互关系数矩阵绘制相互关系图，以揭示这些主题之间的关联性的紧密程度，其相关关系图中点的大小表示这一关键词下涉及的文献量，点之间线的粗细表示两个主题关键词之间的相关程度，线越粗，就表示越紧密。

2 结果

2.1 论文发表数量及发文国家

发文数量和被引频次对揭示学科或专业研究中的相互关系、客观反映论文的使用价值和期刊的质量、评价个人成就等方面有着极其重要的作用，是评价国家、机构和个人的科学影响力的准则。

（1）发文量

在web of science数据库中，共检索出涉及“农田中氮肥施用”的SCI论文7460篇，包括Article论文6882篇，Review论文196篇，其中关于施氮对作物产量影响的文献2773篇，关于施氮对环境影响的文献1609篇，关于施氮对水体水质影响的文献526篇。全球关于农业氮肥施用研究的第一篇SCI论文发表于1957年，此后的三十年多年间该领域的研究发展较为缓慢，年均发文量不超过6篇；进入20世纪90年代以后，农田氮肥施用问题逐渐受到关注，该领域的SCI论文年发文量从1991年的207篇增长到2013年的517篇，发文量增加了13%。尤其近5年来，国内外关于氮肥施用效应的研究发展迅速，年均SCI论文发表量均达到400篇以上（图1）。

（2）国家分布

全球共有超过120个国家或地区开展了关于农田氮肥施用的研究，其中美国在该研究领域优势明显，发文总量达到1893篇，第二梯队的中国、加拿大和德国在该领域的发文总量在500篇以上（图2），其他国家的发文总量均在400篇以下。该领域发文量排名前十的国家，SCI论文发表量占了全球总发文量的65%，其中美国发文量占25%，中国发文量占11%。从研究区域上看，全球关于农田氮肥施用的研究主要集中在农业较发达的国家，北美地区在农田氮肥施用研究领域处于领先地位，美国和加拿大的发文量之和占到全球总发文量的33%；欧洲也是进行该领域研究的主要地区，全球发文量排名在前20位的国家中有9个欧洲国家，分别是德国、英国、法国、荷兰、西班牙、意大利、瑞典、丹麦和波兰，这9个国家发文量之和占到总发文量的23.9%，这些国家也都是全球公认的农业发达国家；全球发文量排名在前20位的亚洲国家有6个：中国、印度、日本、伊朗、菲律宾和巴基斯坦，这些国家均具有人口多、相对耕地面积少的特点，由于其对粮食产量的迫切需求农田施氮研究备受重视，发文量之和占到总发文量的21.5%。其他地区，虽然种植业并不是其主要产业，但基于资源利用和环境保护的目的，也同样重视农田氮肥施用效应，如大洋洲的澳大利亚、新西兰，南美洲的巴西等均开展了这一领域的相关研究。

图1 1957─2013年农田氮肥施用主题的SCI论文发文量Fig. 1 Number of published SCI articles on the topic of farmland nitrogen fertilizer during 1957─2013

图2 农田氮肥施用主题的SCI论文发文量国家分布（前20位）Fig. 2 Number of published SCI articles of top 20 counties on the topic of farmland nitrogen fertilizer

美国在农田氮肥施用研究领域的发文量一直处于领先地位，并且优势明显，英国和德国也是较早开展农田氮肥研究的国家，并且在近30年内发文量保持了较稳定的水平，加拿大和中国在这方面的研究均晚于其他国家，但中国在该研究领域的发文量增长迅速，尤其是在2012年的发文量超过美国，排在了全球第一位，但在2013年又被美国反超，从近年来的整体状况来看，中国已快速发展成为在该研究领域内发文量排名第二的国家（图3）。

图3 农田氮肥施用主题的SCI论文发文量年际变化（前5位）Fig. 3 Annual variation of top 5 counties with the most SCI articles on the topic of farmland nitrogen fertilizer

2.2 主要发文机构

发文量排名前25位的研究机构中，来自美国的有10家，加拿大有5家，中国有4家，法国、印度、澳大利亚、瑞典、德国和荷兰等国家各有1家（表1）。美国农业部是是该领域SCI论文发表数量最多的机构，其次是加拿大农业及农业食品部，然后是中国科学院和中国农业大学，法国农业科学研究院发文量排名第5；其中，排名前3位的研究机构SCI论文总发文量均在300篇以上，分别有407篇、320篇和310篇。除美国和加拿大外，中国的研究机构在农田氮肥施用研究领域实力也相对较为突出，中国科学院和中国农业大学的SCI论文发表数量均排在了全球前 5位，南京农业大学、中国农业科学院也分别排在全球第16位和第21位。

表1 农田氮肥施用主题的SCI论文发文机构（前25位）Table 1 Top 25 affiliations with the most published SCI articles on the topic of farmland nitrogen fertilizer

近 20年来，美国农业部和加拿大农业及农业食品部是开展农田氮肥施用研究最多的机构，一直处于国际领先地位（图4）。其他国外机构如法国农业科学研究院、加州大学戴维斯分校以及国际水稻研究所等机构，也是较早大量开展此类研究的机构。中国的研究机构在该领域起步较晚，此类研究前期投入较少，但发展较为迅速，近 10年来研究投入不断加大，SCI论文发表数量快速增长，特别是中国科学院近5年的发文量达182篇，超过了美国农业部和加拿大农业及农业食品部，成为该研究领域的领军机构之一。

中国科学院发文量达到310篇（表2），占我国总发文量的40%，除此之外，其他研究机构的发文量也在不断提升，中国农业大学发文158篇，排在第二位，南京农业大学、中国农业科学院和浙江大学分列第3至第5位，发文量分别有72篇、61篇和44篇。

表2 中国研究机构SCI论文发文量Table 2 Top 10 affiliations with the most published SCI articles in China on the topic of farmland nitrogen fertilizer

图4 发文量前10位研究机构近20年间论文分布Fig. 4 Top 10 affiliations with the most published SCI articles on the topic of farmland nitrogen fertilizer during 20 years

2.3 本领域主要期刊和高被引论文

世界范围内，刊发关于农田氮肥施用研究SCI文章的期刊有670多个（表3），发文量最多的期刊主要集中在美国和荷兰，美国的 AGRONOMY JOURNAL发文量最多（447篇），其次是荷兰的PLANT AND SOIL（267篇）、FIELD CROPS RESEARCH（253篇）和NUTRIENT CYCLING IN AGROECOSYSTEMS（230篇），发文量超过 200篇的期刊还有美国的 COMMUNICATIONS IN SOIL SCIENCE AND PLANT ANALYSIS（218篇）和 SOIL SCIENCE SOCIETY OF AMERICA JOURNAL（203篇），其他期刊发文量均在200篇以下。

表3 农田氮肥施用研究领域发文期刊（前10位）Table 3 Top 10 journals of published articles on the topic of farmland nitrogen fertilizer

农田氮肥施用研究中高被引论文也主要出自欧美国家（表4），被引率最高的前20篇文章中，出自美国的有8篇，荷兰有3篇，德国和中国各有2篇，瑞典、英国、法国、菲律宾和加拿大各有 1篇。在论文的引用频次上，被引次数最高的是德国霍恩海姆大学的Kuzyakov Y于2000年在《SOIL BIOLOGY & BIOCHEMISTRY》上发表《Review of mechanisms and quantification of priming effects》，文中讨论了农田土壤中C、N循环机制及影响因素，该论文发表后被引用了611次。中国学者在该领域发表的SCI论文中，被引次数最多的是中国农业大学的巨晓棠教授在 2009发表在《PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA》上的《Reducing environmental risk by improving N management in intensive Chinese agricultural systems》，被引用了275次，其次是中国科学院生态环境研究中心的贺纪正研究员发表在《ENVIRONMENTAL MICROBIOLOGY》上的论文《 Quantitative analyses of the abundance and composition of ammonia-oxidizing bacteria and ammonia-oxidizing archaea of a Chinese upland red soil under long-term fertilization practices》，被引用了270次。

2.4 主要研究热点

将7460篇文章的关键词进行筛选、聚类后，进行相关性分析，获得农田氮肥施用主题相关关系图（图5）。从图中看出，目前关于农田氮肥施用效应的研究主要集中在氮肥施用量对作物产量的影响、氮肥施用对大气的影响以及氮肥施用对水体的影响3方面。

表4 农田氮肥施用主题的SCI热点论文（前20位）Table 4 Top 20 published articles of citation rates on the topic of farmland nitrogen fertilizer

施用氮肥可以明显提高作物产量，为保障粮食安全做出了重要贡献，但并不是施用越多的氮肥，产量越高，还要考虑作物氮素吸收能力和氮肥利用效率，更要考虑施氮后的作物品质。该领域，产量（Yield）与氮肥利用率（N use efficiency）、吸氮量（N uptake）、叶绿素（Chlorophyll）以及蛋白质（Protein）等关键词关系密切，同时，吸氮量（N uptake）和叶绿素（Chlorophyll）分别与土壤氮（Soil N）和光合作用（Photosynthesis）存在关联关系。

氮肥施用对大气的影响是一个复杂的过程，氮肥施用后部分氮素以氨的形式挥发进入大气，部分氮素发生反硝化反应，被还原为亚硝酸盐、一氧化氮、一氧化二氮和氮气等一系列氮氧化物进入大气，进入大气后导致气候变暖、臭氧层破坏以及形成酸雨等；另一方面，大气中的氮氧化物随干湿沉降返回陆地生态系统，也增加了农田土壤氮素，提高了土壤肥力。该研究中，氮肥（Nitrogen Fertilization）施用后产生的氮氧化物（Nitrous oxide）与甲烷（Methane）、硝化（Nitrification）、反硝化（Denitrification）、排放因子（Emission factor）之间的关系密切，这些关键词又与温室气体（Greenhouse gas）、全球气候变化（Global climate change）存在紧密联系。

图5 农田氮肥施用领域主题相关关系图Fig. 5 Affinity diagram on the topic of farmland nitrogen fertilizer

农田施氮与地表水和地下水中氮含量的增加密切相关，农田氮素流失是水体富营养化的重要原因，长期过量施用氮肥也是造成地下水硝酸盐污染的主要因素之一，该研究中，地下水（Groundwater）、硝酸盐（Nitrate）、淋失或淋洗（Leaching）和模型（Modeling）4个关键词关系密切。此外，氮（Nitrogen）、磷（Phosphorus）、施肥（Fertilization）、有机肥（Manure）之间的关系，轮作（Crop rotation）、耕作（Tillage）、氮肥（Nitrogen Fertilization）之间的交互效应，长期施肥（Long-term fertilization）对土壤有机质（Soil organic matter）的影响等方面也均是比较集中的研究重点。

3 讨论

3.1 计量分析

文献资料是科学家科研智慧的结晶，记录着科研工作者进行科学研究的过程，是学科发展动态最有力的见证，对后人开展科学研究、开拓新的研究方向具有非常重要的指导和借鉴意义。全球研究机构众多，学科方向较广，涉及范围较大，并且科学研究时刻进行，每时每刻都有新的成果发表，这些新内容也不断补充进文献数据库，因此，为保证数据库的稳定性，针对特定研究领域的文献计量分析只能划定一个时间范围，分析该时间范围内的文献信息（Huang et al.，2012），虽然这一方法并不能覆盖截止目前的所有文章，但仍可以客观公正的反应这一研究领域的发展态势。

自合成氨工艺发明以来，尤其是氮肥生产工业化的发展，氮肥逐渐应用于农田粮食生产，1957年开始出现了关于氮肥施用效应的研究性文章，但当时的氮肥生产量和施用量均较低，无论其农学效应还是环境效应均未显现出来，也未引起人们的普遍关注。近 30年来，农田施氮量不断增加，增产效果相当明显，同时农田施氮造成的环境问题也日益突出，尤其是农田氨、氧化亚氮、甲烷等温室气体的排放相当严重，各国也开始重视氮肥施用效应，该领域SCI文章发表数量从1991年的207篇增长到2013年的517篇，这些研究成果主要出自农业发达的欧美国家如美国、加拿大、德国、英国、澳大利亚、日本、法国、荷兰、意大利等，或者农业种植面积大的国家如中国、印度等，尤其是中国近几年在该领域的发文量增长迅速，排在了全球第二位，仅次于美国。这主要是由于当前中国政府对农业科研的投入很大，各研究单位也出台了奖励政策鼓励科研工作者发表SCI论文；同时近年来中国的科研工作者在国家相关基金、行业专项的支持下，积极开展国际合作，国际通用的研究方法及先进的研究技术被引入中国，相应的SCI科研论文产出量大幅度增加，论文水平也不断提高，并得到国际主流期刊的认可。

虽然中国在该研究领域的发文数量增长迅速，但文献质量还不高，相关研究成果被引频次较低，缺乏引领学科发展的突出成果，同时缺少被国际科研工作者认可的主流期刊，究其原因主要在于：（1）中国机构进行氮肥效应研究，模仿多、创新少，原创性成果更少；（2）追求论文发表数量，不重视数据积累，急于求成，导致论文水平不高；（3）急功急利，针对某一研究不能长期坚持，延续性差，导致结果可靠性较低；（4）为追求国际化、与世界接轨，刻意引用国外文献，故意避开国内同行研究成果；（5）中国缺少优秀的国际期刊，而国外期刊编辑对中国现状了解不够，往往容易导致拒稿；（6）虽然国际交流增多有助于国内科研工作者英文水平的提高，但具体到文章的撰写仍然会存在一些语言障碍。此外，中国在该领域的优秀研究团队较少，发文量最多的研究机构也都是中国农业大学、南京农业大学等国家985重点高校或者中国科学院、中国农业科学院等国家级科研院所，政府支持力度大、资金充足、人才集中，而面对中国农田面积大、气候地形复杂的现状，这些重点院校项目多、任务重，很难开展全面而又有创新性的研究，同时其他研究单位因缺乏财力、人力支持，研究工作无法长期运行，缺少成为优秀研究团队的基础。要改变当前中国目前面临的现状，最主要的是加大资金支持力度，建立公正的竞争机制和合理的评价机制，提升科研创新能力，改善学风浮躁和急功近利的状况。

3.2 研究热点与方向

文献计量分析结果显示，目前关于农田氮肥施用效应的研究主要集中在氮肥施用量对作物产量、大气以及水体的影响等3方面。农田施肥的增产效应毋庸置疑，英国洛桑长期定位试验站研究表明，小麦施肥后产量增加了2～3倍（Rasmussen et al.，1998）。增加肥料投入，尤其是氮肥投入，可以显著促进作物生长，同时还能提高光、热以及水分的利用效率，这一系列效果又都进一步促进了作物产量的提高（Spiertz，2010）。高产作物系统往往伴随着大量的氮素施用，但这些氮素并不能全部被作物吸收，盈余的氮素不但造成土壤氮素累积（Hong et al.，2007），其向环境的迁移也导致土壤质量退化（Yuan et al.，2014）和环境恶化（Adviento-Borbe et al.，2013），直至危害人体健康（Vitousek et al.，2009）。

随着研究的深入，关于农田氮肥施用的研究从农学效应扩展到环境效应，尤其是农田氮肥的普及，使得人们在关注氮肥产量效应的同时，逐渐开始重视氮肥施用对大气和水体环境的影响。农田作物种植的主要目的就是获得产量，满足人类粮食需求，而面对全球资源短缺的现状，作物产量和氮肥利用率成为当前氮肥农学效应研究中最受关注的问题（Salo，1999）。外源氮素投入可以改变与产量形成相关的因素如土壤氮含量、叶绿素含量、光合效率等，从而进一步影响作物生长、氮素吸收和蛋白质形成等过程。一定范围内，施氮量的影响往往是正面的、积极的，并且由于氮素的高效利用，没有多余的氮素损失（Abbasi et al.，2012），然而施氮量超出一定范围，氮素显现出毒害作用，作物生长受到抑制，产量和氮素利用率不能进一步提高，甚至有所降低。陆地生态系统是大气温室气体包括二氧化碳、甲烷、氧化亚氮等的重要排放源，而农田是陆地生态系统的主要部分，也是最大的温室气体排放源（Cai，2012），这主要是源于农田氮肥的大量施用（Cai，2012），并且农田温室气体的排放量随施氮量的增加显著增长（Migliorati et al.，2014）。此外，有降水事件发生时，农田土壤中的氮素被溶解并随水流迁移，从而发生以径流或淋溶为主的氮素流失，这也是当前造成农业面源污染（Strock et al.，2005）、水体水质恶化（Sogbedji et al.，2000）重要原因。

由于世界人口的不断增长，未来全球粮食需求量仍然很大，为保障粮食产量，农田氮肥施用必不可少，随之而来的环境风险也仍然存在，因此，平衡农田氮素施用的增产作用与环境风险的重点在于确定农田适宜施氮量。氮循环是生态系统中主要的循环过程之一，无论是产量的形成、土壤的固持、含氮化合物的排放还是氮素的流失等都发生在氮循环过程的某一环节上，所以在确定农田适宜施氮量时，应当重视氮素进入农田后在整个生态系统中的循环过程（Fowler et al.，2013），而不是仅仅局限于某一方面的效应。面对全球气候变化的大趋势，未来的研究更要因地制宜，综合考虑影响氮素效应的各种因素，探索作物高产基础上环境友好的氮肥管理施用策略，既满足人口日益增长对粮食的需求，又不造成显著的环境风险。

4 结论

基于Web of Science数据库，利用文献计量学的方法，可以很好地分析农田氮肥施用研究的发展态势，了解重点研究机构、主要发文期刊和高被引论文，掌握该领域的主要研究热点，预测未来发展趋势。欧美发达国家研究基础较好，较早的关注了氮肥施用效应，影响力大的期刊与高被引论文也主要出自欧美发达国家；中国在该研究领域的起步较晚，但发展迅速，近几年发文量已经排在了全球第二位，其中中国科学院、中国农业大学、南京农业大学和中国农业科学院的发文量都排在了世界前列。然而，中国仍缺少有影响力的国际主流期刊，被国际认可的研究成果也较少，因此应加快培养一批有影响力的主流国际期刊，促进高水平研究成果的产出。国际氮肥施用研究的热点主要集中在氮肥施用量对作物产量、大气环境以及水体环境等3方面，而且仍将是未来研究的主要方向，此外，以后的研究还应重视农田氮素在整个农田生态系统中的循环，并以此为基础，探索确定作物高产基础上环境友好的农田适宜施氮量。

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International Research on Farmland Nitrogen Application Based on Global Bibliometrical Analysis

ZHANG Yitao1, LIU Hongbin1, LEI Qiuliang1, ZHAI Limei1, LIU Shen1, WANG Hongyuan1, REN Tianzhi2
1. Ministry of Agriculture Key Laboratory of Nonpoint Source Pollution Control//Institute of Agricultural Resources and Regional Planning, CAAS, Beijing 100081, China; 2. Agro-Environmental Protection Institute, Ministry of Agriculture, Tianjin 300191, China

In order to identify hot topics and trends of international research on farmland nitrogen (N) application, SCI articles indexed by ISI Web of Science database during 1957 to August 2014 were retrieved and analyzed. Literature quantity and quality including number of articles, institutions of publications, journals and citation frequency were analyzed by using the bibliometric method. The results showed that a total of 7 460 SCI articles were published in the field of farmland N application during this period, and that the articles were mainly focused on the impacts of N fertilizations on crop yields, atmospheric environment and water quality. During the past five years, the number of articles increased rapidly and the annual average number of articles reached > 400. American and European countries were pioneers in the research and managed to build high-quality research upon a good foundation. Especially, the United States was obviously leading the research with a total of 1 893 articles, and the largest institution of publications was the United States Department of Agriculture. China started the research in this field relatively late, but it had developed rapidly in recent years and had become the second largest publication country (784 articles) in the world. In terms of total publications by each institution, the Chinese Academy of Sciences and Chinese Agricultural University ranked the third and fourth in the word respectively, and Nanjing Agricultural University and the Chinese Academy of Agricultural Sciences also entered into the world top 25. The journals that published most articles in this field and the papers with citations of > 300 were all produced in European and American countries. Research by the Chinese scholars had been internationally recognized gradually, and there were two articles with citations of > 270, but China is still lack of the high impact mainstream international journals in the field of farmland N application. Therefore, even though research capabilities of the Chinese institutions in this field have increased rapidly in recent years, it is urgently needed to produce a batch of high impact mainstream international journals to promote outputs of more outstanding achievements. In addition, research on effects of N application on crop yields and environmental quality will still be the main direction, and identifying optimal N application rate to achieve goals of both crop yield and environment will be the focus of this field in the future.

farmland nitrogen fertilization; web of science; bibliometric; development trend; yield; environment

10.16258/j.cnki.1674-5906.2015.08.024

S143.1；X592

A

1674-5906（2015）08-1415-10

张亦涛，刘宏斌，雷秋良，翟丽梅，刘申，王洪媛，任天志. 基于全球文献计量的国际农田施氮效应研究[J]. 生态环境学报, 2015, 24(8): 1415-1424.

ZHANG Yitao, LIU Hongbin, LEI Qiuliang, ZHAI Limei, LIU Shen, WANG Hongyuan, REN Tianzhi. International Research on Farmland Nitrogen Application Based on Global Bibliometrical Analysis [J]. Ecology and Environmental Sciences, 2015, 24(8): 1415-1424.

公益性（农业）行业科研专项项目（201003014）

张亦涛（1986生），男，博士研究生，研究方向为农田面源污染控制。E-mail: ytzhang1986@163.com *通信作者：王洪媛（1976生），女，副研究员。E-mail: wanghongyuan@caas.cn

2015-04-13