基于文献计量的国际草地农业生态学研究发展态势分析

杨景宁，沈禹颖，王彦荣

(草地农业生态系统国家重点实验室，兰州大学草地农业科技学院，甘肃 兰州 730020)



基于文献计量的国际草地农业生态学研究发展态势分析

杨景宁，沈禹颖*，王彦荣

(草地农业生态系统国家重点实验室，兰州大学草地农业科技学院，甘肃 兰州 730020)

草地农业生态学研究体现出生物学、农学和地理学交叉的特点。近年来，全球许多国家及相关研究机构对草地农业生态学的研究力度不断加大。本研究以SCIE论文数据库作为数据源，利用Thomson Data Anlyzer(TDA)和UCINET软件对1996-2015年草地农业生态学研究论文进行数据挖掘和定量分析，探究了近20年来国际草地农业生态学研究的变化趋势、研究力量分布、重点领域、研究热点及国际合作。结果表明，近20年来，国际草地农业生态学研究论文以平均8%的速度增长；草地农业生态学研究所涉及的学科较多，主要有农业、环境科学与生态学、植物科学、生物多样性与保护、地质学等；除了对草地、农业关注外，草地农业生态学研究也对物种及生态环境保护较为重视；美国、英国等发达国家的草地农业生态学研究论文的综合影响力较高，美国在国际间合作中表现最为突出，与各主要国家间均具有很强的合作关系；中国科学院在草地农业生态学研究方面非常活跃，其论文量遥遥领先于法国农业科学研究院、加拿大萨斯喀彻温大学等其他机构，但研究水平、影响力以及国际合作能力仍有待提升。

文献计量；草地农业生态学；发展态势

生态环境与人类可持续发展息息相关[1]，随着经济的发展，资源的不合理开发和利用，全球生态环境正在经历空前的巨大变化：如土地荒漠化加剧[2]、生物多样性大幅下降、水土流失严重、森林草原生态系统衰退、环境污染严重等[3-4]。全球环境问题和生态危机日趋严重，日益引起人们的高度关注，生态危机是人类面临的巨大挑战[5-6]。草地农业生态学是生态学的一个分支，它研究草地资源的各种非生物因素(如气候、土地等)，生物因素(如动物、植物、微生物)和社会生产劳动因素之间的相互关系，探讨一定水热条件下，土壤-植物-动物系统的基本规律，在保持系统健康的前提下，不断提高其整体农业效益[7]。草地农业生态学的发展和生态学基本同步。草地农业系统是一个能使生态和生产两者兼顾且能持续发展的现代农业系统[8]。草地农业的发展具有巨大潜力[9]，经过多年的发展，人们逐渐认识到其在国家经济、环境和社会的建设中所发挥的重要作用，也因此对草地农业生态学的研究力度逐渐加大，草地农业生态学的发展蒸蒸日上，日新又新，这对生态环境的保护和修复意义重大。

文献计量学是图书情报学与文献学的一个分支学科[10]，文献计量学方法大多用于对科学技术的现状和发展趋势进行描述、评价和预测[11-12]，近年来该方法已逐渐被研究者广泛应用于许多学科领域[13-20]。目前，在生态学研究领域已有一些基于文献计量的研究报道[21-29]，但基于文献计量的国际草地农业生态学研究发展态势仍鲜见报道。

本研究选取收录了世界最优秀的科技期刊——美国科学信息研究所的科学引文索引扩展版(Science Citation Index Expanded, SCIE)数据库为数据源，所收录的论文能在一定程度上及时反映科学前沿的发展动态[30-32]，并运用文献计量方法对国际草地农业生态学研究进行统计分析和内容挖掘，探究了其在全球的发展现状和态势。以期为我国草地农业生态学未来的研究方向提供科学参考和理论指导。

1 材料与方法

1.1 检索词的选择与检索方式

本研究在SCIE数据库中，以检索式TS=[(grassland or meadow or meadowland or lawn or greensward or grassplot) and (agricultural ecology or agroecology or agro-ecology)]获得1996-2015年间与草地农业生态学研究相关的论文[文献类型包括学术会议论文(proceeding paper)、研究论文(article)和研究综述(review)，数据采集时间为2016年2月5日]。

1.2 数据处理

对检索结果进行人工查阅，最终获得1996-2015年草地农业生态学研究方面发表的国际论文，共计15156篇。首先利用美国汤森路透公司开发的专业数据分析工具Thomson Data Anlyzer(TDA)进行文献数据挖掘，其次将研究论文以发表年度、研究机构、引用情况、学科类别、主题词(关键词)和国家合作等信息输入 Excel软件进行统计计算和制图。基于共现分析法，利用TDA得出该领域的高频关键词、主要研究国家和机构在整个1996-2015年间的共现矩阵，最后借助Ucinet对该矩阵进行可视化分析，得到高频关键词、主要研究国家和机构的关联可视化图。

2 结果与分析

2.1 草地农业生态学研究论文年度变化趋势分析

20年中(1996-2015年)，全球在SCIE数据库中发表的草地农业生态学论文为15156篇。如图1所示，国际草地农业生态学研究论文的数量整体呈上升态势。其中，1996-2002年，年论文数量均相对较少，维持在486篇以下，可称之为第1阶段。此后，从2003年(当年论文量迅速跃升至576篇)开始，论文量大幅上升，至2014年达到最高峰1329篇，可称之为第2阶段。从论文增长率来看，1996-2015年间，论文增长率处于不断波动状态，与草地农业生态学相关的研究论文年均增长率为8%，其中，最大增长率出现在2003和2008年，为18.52%。这也反映出国际社会越来越重视草地农业生态学研究，并正吸引着更多的研究者关注该领域。

图1 1996-2015年国际草地农业生态学研究论文年度变化趋势Fig.1 Annual change trend of grassland agroecology research papers during 1996-2015

2.2 草地农业生态学研究力量分析

2.2.1 研究力量分布 通过对第一作者(下同)所属国家的分析发现，在1996-2015年的文献中，发文量排名前10位的国家除中国外，其他国家都属于发达国家(表1)，由此可见，发达国家在草地农业生态学研究方面的研究实力较强。美国以3305篇的发文量居全球之首，大约占全部论文的22.44%，约是排在第2位的英国的2.6倍。中国在该领域的研究论文数量逐年大幅上升，年均增长率超过46%，为各国之首，尤其是近3年(2013-2015)发表的论文数量约占到其论文总量的42.53%。因此，可以看出，中国对草地农业生态学研究的力度在日益加大。同时，虽然瑞士的发文量比较少，年均发文量在18篇左右，但该国的论文年均增长率却仅次于中国，约为37%。

表2是1996-2015年国际草地农业生态学研究主要机构发文情况，发文量排前10位的机构大多来自发达国家，其中有3个来自美国，2个来自加拿大，仅中国科学院来自发展中国家(中国)。具体来看，在这10个机构中，只有美国农业部农业研究服务局和中国科学院的发文量超过300篇。瑞典农业科学大学的论文年均增长率超过76%，明显高于其他机构，处于领先地位，其次是加拿大农业与农业食品部。从近3年的情况来看，该领域表现得非常活跃的研究单位分别是中国科学院、威斯康星大学和法国农业科学研究院，这3个机构近3年发文量分别占各自总发文量的39.13%，32.69%和31.73%。

表1 1996-2015年国际草地农业生态学研究主要国家发文情况Table 1 The number of research papers on grassland agroecology in major countries during 1996-2015

2.2.2 研究力量比较 论文数量和论文被引分别从量的角度和质的角度反映研究者对某领域的关注程度及研究水平、影响力的高低。从国家层面来看(表3)，论文总被引频次较高的国家有美国、英国、德国、荷兰和法国，总被引频次均超过1万次，其中美国的论文总被引频次超过8万次，其次为英国，达到40957次；英国、荷兰、美国、德国和瑞士的篇均被引频次较高，篇均被引均大于21次(平均值)；美国、英国和德国的高被引论文(被引频次≥20)数量均超过290篇(平均值)，表现出一定的优势；从被引频次≥20的高被引论文所占比例来看，荷兰、英国、瑞士、德国和美国的高被引论文占其发文总量均超过了平均值。综合以上各指标来看，美国、英国、德国、荷兰和瑞士等国的草地农业生态学研究论文的综合影响力较高。

本文将采用文献[2]中介绍的有机玻璃简支梁模型作为计算模型，利用实体单元建立对应的有限元模型，在有限元分析软件ANSYS中进行分析求解，将数值计算结果与文献中的计算值及试验数值进行比较，对计算单元的选择与数值计算方法的正确性进行验证。对于进入塑性阶段的箱梁截面的剪力滞效应，与弹性阶段的区别也需要进一步计算才能得出相应的结论。

表2 1996-2015年国际草地农业生态学研究主要机构发文情况Table 2 The number of research papers of major institutions on grassland agroecology during 1996-2015

表3 1996-2015年国际草地农业生态学研究主要国家发文及被引情况Table 3 The number and cited times of research papers on grassland agroecology in major countries during 1996-2015

从机构层面来看(表4)，发文量前10的机构中，美国农业部农业研究服务局、中国科学院、法国农业科学研究院、瓦赫宁根大学、哥廷根大学的总被引频次较高(均高于3000次)；美国农业部农业研究服务局、荷兰瓦赫宁根大学、德国哥廷根大学、美国密歇根州立大学发表的论文篇均被引均超过23次/篇，这些机构的篇均被引频次较高，其中最高的是哥廷根大学，高达41.16次/篇；发表高被引论文(被引频次≥20次)较多的机构有美国农业部农业研究服务局、法国农业科学研究院、中国科学院、瓦赫宁根大学，均有超过52篇的高被引论文；从高被引论文所占比例来看，密歇根州立大学、瓦赫宁根大学和哥廷根大学均远超过平均值31.8%。综合以上各指标来看，美国农业部农业研究服务局、瓦赫宁根大学、哥廷根大学等机构的草地农业生态学研究论文的综合影响力较高。

表4 1996-2015年国际草地农业生态学研究主要机构的发文及被引情况Table 4 The number and cited times of research papers on grassland agroecology in major institutions during 1996-2015

2.3 草地农业生态学研究的重点领域和热点分析

2.3.1 重点学科领域分布 1996-2015年国际草地农业生态学研究中所涉及的前10个学科领域(表5)，其中在农学方面的发文量最多，为6061篇，说明其受研究者的关注程度最高，列居第2的是环境科学与生态学。从篇均被引频次来看，生物多样性与保护、生物技术和应用微生物学以及环境科学与生态学颇受研究者的关注。这也反映出科学界关注农业的同时也高度关注生态环境保护问题。

2.3.2 研究热点分析 关键词直接体现了文章研究的主要内容，通过采用作者关键词词频统计能更精细分析研究领域的现状和热点。基于研究论文著者关键词的词频统计，得出草地农业生态学研究论文的高频关键词词频分布图(图 2)，从图中可以看出，1996-2015年间，草地农业生态学研究领域出现频次较高的关键词有草地(grassland)、农业(agriculture)、土地利用(land use)、生物多样性(biodiversity)、氮(nitrogen)、放牧(grazing)、土地利用变化(land use change)、气候变化(climate change)、磷(phosphorus)、一氧化氮(nitrous oxide)、土壤(soil)、草(grass)、自然资源保护(conservation)、模型(modeling)、物种丰富度(species richness)等。其中，出现频次最高的关键词为草地，出现了717次，其次为农业(523次)，土地利用和生物多样性分别列第3和第4位。总的来看，当前国际草地农业生态学研究除了对草地、农业关注外，也对物种及生态环境保护较为重视。

表5 1996-2015年国际草地农业生态学研究涉及的重点学科领域Table 5 The major research areas of grassland agroecology from 1996 to 2015

图2 1996-2015年草地农业生态学研究论文的关键词词频分布Fig.2 Grassland agroecology key words frequency distribution of research papers during 1996-2015 1:草地Grassland;2:农业Agriculture;3:土地利用Land use;4:生物多样性Biodiversity;5:氮Nitrogen;6:放牧Grazing;7:土地利用变化Land use change;8:气候变化Climate change;9:磷Phosphorus;10:一氧化氮Nitrous oxide;11:土壤Soil;12:草Grass;13:自然资源保护Conservation;14:模型Modelling;15:物种丰富度Species richness;16:放牧地Pasture;17:恢复Restoration;18:土壤有机碳Soil organic carbon;19:施肥Fertilization;20:碳封存Carbon sequestration.

2.3.3 研究热点的关联分析 从图3(图中点与点之间的连线粗细代表关联关系的强弱，点的大小代表论文数量的多少。下同)可以看出，草地和农业、放牧、生物多样性、一氧化氮、氮之间的关联度很强，农业与土地利用、草地、气候变化、模型、氮、磷等之间也有很强的关联度，此外，氮与磷之间的关联关系也很强，这些关联在整体上反映了草地农业生态学领域的主要研究内容。从图中还可以看出，生物多样性与草地、保护、物种丰富度、农业之间的关联关系也很强，草地与气候变化、自然资源保护、恢复之间也存在较强的关联度。这些诸多关联反映了草地农业生态学领域的另一重要研究内容。

2.4 草地农业生态学研究的合作情况

在草地农业生态学研究领域国家之间呈现出较强的合作态势(图4)，美国在国际间合作中表现最为突出，其与各国都有合作，其中，美国与中国的合作强度非常高，美国与英国、加拿大、澳大利亚、德国之间的合作强度较高，美国与法国、荷兰、瑞士、巴西之间的合作较少。此外，英国、德国和法国在草地农业生态学研究中国际间合作也较频繁，中国除了与美国合作紧密之外，其在草地农业生态学研究上的主要合作伙伴还有澳大利亚、英国、加拿大和德国。

图3 草地农业生态学研究热点关联可视化图Fig.3 The correlation map of research hotspot on grassland agroecology

图4 草地农业生态学研究主要国家的合作情况Fig.4 Cooperation network of the major countries on grassland agroecology research

从图5可以看出，美国农业部农业研究服务局与科罗拉多州立大学、加利福尼亚大学戴维斯分校、威斯康星大学之间的合作很强，而这4个机构都来自美国，说明美国国内机构间的合作非常紧密；美国农业部农业研究服务局和加拿大农业与农业食品部、法国农业科学研究院之间的合作强度较高；美国农业部农业研究服务局与中国科学院、瑞典农业科学大学、德国哥廷根大学之间的合作较少。此外，荷兰瓦赫宁根大学与法国农业科学研究院、哥廷根大学、加利福尼亚大学戴维斯分校、瑞典农业科学大学之间也具有较高的合作强度，从图中还可以看出，中国科学院和科罗拉多州立大学、瑞典农业科学大学、哥廷根大学、加拿大农业与农业食品部等机构之间也具有较强的合作关系，这也反映出中国科学院是草地农业生态学研究领域国际间合作较活跃的研究机构。

图5 草地农业生态学研究主要机构的合作情况Fig.5 Cooperation network of the major institutions on grassland agroecology research

3 结论

通过对国际草地农业生态学研究论文进行数据挖掘与分析，获得以下结论。

1996-2015年，国际草地农业生态学研究论文的数量整体呈上升态势，且论文增长率处于不断波动状态，年均增长率达8%。

美国、英国是草地农业生态学研究论文产出大国，特别是美国，发文量居全球之首，约是排在第2位的英国的2.6倍。研究机构主要集中于美国，如美国农业部农业研究服务局、威斯康星大学、密歇根州立大学均进入了全球前10名。中国科学院的论文量进入了全球前10名，其是该领域非常活跃的研究单位。

根据草地农业生态学文献高频关键词的分析，草地农业生态学研究除了对草地、农业关注外，也对物种及生态环境保护较为重视。

发达国家(美国、英国、德国、荷兰和瑞士)的草地农业生态学研究论文的综合影响力较高，中国虽然在论文数量上占据一定优势，但论文的被引情况并不乐观，与欧美发达国家还有一定差距。美国农业部农业研究服务局、荷兰瓦赫宁根大学、德国哥廷根大学等机构的草地农业生态学研究论文的综合影响力较高。中国科学院在草地农业生态学研究中显示出其应有的优势，其论文量遥遥领先于瓦赫宁根大学、哥廷根大学等机构，但篇均被引频次较低，影响力还有待提高。

在研究合作情况方面，美国在草地农业生态学研究上有很大优势，在国际间合作中表现最为突出，与各主要国家间均具有很强的合作关系；美国国内的4个机构之间以及它们与国际上的其他主要机构间的合作强度也很高。中国科学院是草地农业生态学研究领域国际间合作较活跃的研究机构之一，中国科学院和科罗拉多州立大学、瑞典农业科学大学、哥廷根大学、加拿大农业与农业食品部等机构之间具有较强的合作关系。

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5.表格采用三线表，线条应均匀，文中表格插图要清晰，照片要保证清楚、反差较大。图题(表题)、图注(表注)及图(表)中的文字均须附英文对照，标有图、表序号。

6.文稿请一律使用我国法定计量单位，并以符号表示。已废弃的非法定单位不得使用。

7.参考文献只列出与本文有关的最新发表的主要文献，未经公开发表的文献和资料不能引用(可作脚注)。作者应负责所引文献的准确性。参考文献采用顺序编码制著录，在正文引用处按出现的先后顺序用阿拉伯数字连续排序，用上角标。其著录格式如下：a)专著：著者.书名[M].出版地：出版者，出版年. b)专著中析出的文献：著者.题名[M]//原文献责任者.书名.出版地：出版者，出版年：起止页. c)期刊析出文献：作者.题名.刊名，年，卷(期)：起止页.

参考文献的作者为3人以内的全部列出，3人以上的列出前3位，后加“等”，作者一律先姓后名，名后不加缩写点，空1个字母的间隔。中、英文期刊名都请使用全称。

8.文稿中出现的生物名称，应注明拉丁学名，属、种名为斜体。外文字母书写要注意区别正斜体、大小写、上下角标，易混淆者应标明。

9.来稿文责自负，勿一稿两投，以研究简报和学位论文摘要形式发表的，今后可全文另行发表。

10.凡是不符合上述要求的来稿，一律不予送审, 将稿件退还作者，修改达到要求后再接受送审，同时请寄审稿费100元。

11.编辑部收到稿件4个月内通知作者稿件刊用与否，超过4个月未接到通知者，请作者另行处理，一般情况下不予退稿，请自留底稿。返作者修改稿无故逾3个月未修回者，视为自行退稿。编辑部对采用的稿件，将在文字上作必要修改。稿件一经刊用，酌付稿酬，并赠送2本样刊。

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A bibliometric analysis of international grassland agroecology research

YANG Jing-Ning, SHEN Yu-Ying*, WANG Yan-Rong

StateKeyLaboratoryofGrasslandAgro-ecosystems,CollegeofPastoralAgricultureScienceandTechnology,LanzhouUniversity,Lanzhou730020,China

Grassland agroecology research covers diverse subjects in biology, agriculture, and geography. In recent years, research on grassland agroecology has intensified in many countries and research institutions around the world. In this study, we used Thomson Data Analyzer and UCINET for data mining, and conducted a quantitative analysis of grassland agroecology research papers listed in the SCIE database from 1996 to 2015. We explored the annual trends, the distribution of scientific research strength, major research areas and hotspots, and international cooperations in grassland agroecology research from 1996 to 2015. The objectives of this study were to assess the current status of grassland agroecology research worldwide, to identify the international influences on this area of research by analyzing and comparing characteristic features of published papers, and to provide directions for future research. The number of grassland agroecology research papers has shown an average growth rate of 8% over the past 20 years. This field of research involves multiple disciplines, such as agriculture, environmental science and ecology, plant science, biodiversity and conservation, geology and so on. In addition to grassland and agriculture, protection of species and the environment have become more popular topics. The United States, the United Kingdom, and other developed countries have a stronger overall influence on grassland agroecology research. The United States is the most prominent country in international cooperative research, and has established strong research relationships with other major countries. The Chinese Academy of Sciences is very active in this field, and has published many more papers than the French National Institute for Agricultural Research (INRA), University of Saskatchewan, and other institutions. However, the research quality and the influence of the Chinese Academy of Sciences, as well as its capacity for international cooperation, should be improved.

bibliometric analysis; grassland agricultural ecology; development trends

10.11686/cyxb2016218

http://cyxb.lzu.edu.cn

2016-05-23；改回日期：2016-08-05

教育部长江学者创新团队项目(IRT13019)，甘肃省科技支撑计划(1504NKCA081)和甘肃省重大科技专项(1203FKDA035)资助。

杨景宁(1976-)，女，甘肃靖远人，在读博士。E-mail：yangjn15@lzu.edu.cn*通信作者Corresponding author. E-mail：yy.shen@lzu.edu.cn

杨景宁, 沈禹颖, 王彦荣. 基于文献计量的国际草地农业生态学研究发展态势分析. 草业学报, 2017, 26(5): 224-233.

YANG Jing-Ning, SHEN Yu-Ying, WANG Yan-Rong. A bibliometric analysis of international grassland agroecology research. Acta Prataculturae Sinica, 2017, 26(5): 224-233.