基于Web of Science的土壤微生物研究现状与热点分析

曹洋 谢冬冬 徐娇

摘 要：为了解近5年土壤微生物研究现状和热点，以Web of Science核心集合为数据源，利用CiteSpace软件、VOSviewer软件，分析2015—2020年发表的与土壤微生物有关的研究性论文的数量、学科、刊物、国家/地区与机构、研究热点。结果表明：（1）土壤微生物相关研究越来越受重视，发文数量增加迅速;（2）环境科学与生态学、农学和环境科学等学科对土壤微生物的相关研究最多，土壤微生物相关研究在Soil Biology & Biochemistry、Applied Soil Ecology和Science of The Total Environment等期刊上具有较高的发文量和引用次数;（3）中国、美国、德国、澳大利亚、英格兰等国家在该领域发文最多且合作密切;中国科学院、中国科学院大学、俄克拉荷马大学、清华大学、美国劳伦斯伯克利国家实验室等机构发文较多且合作密切;周集中和Kuzyakov Yakov是土壤微生物领域发文数量和被引用次数最多的作者;（4）该领域研究热点从前期土壤微生物量及组成与功能研究，到土壤微生物群落的结构和功能，再到土壤微生物多样性、土壤微生物结构与功能，以及在土壤元素生物地球化学循环，土壤微生物与环境之间关系等方面。

关键词：土壤微生物;文献计量分析;VOSviewer;CiteSpace;Web of Science

中图分类号 S154.36文献标识码 A文章編号 1007-7731（2020）15-0023-05

Abstract： In order to understand the current research status and hot spots of soil microorganisms in the past five years， the number， disciplines， journals， countries/regions， institutions and research hotspots of research papers related to soil microorganisms published from 2015 to 2020 were analyzed with the core collection of Web of Science as the data source and the software CiteSpace and VOSviewer as the software. The results showed that ：（1） More and more attention was paid to soil microbial research， and the number of articles published increased rapidly;（2） Subjects such as Environmental Science and Ecology， Agriculture and Environmental Science have the most studies on soil microorganisms. Soil microbial researches have a high number of publications and citations in journals such as Soil Biology & Biochemistry， Applied Soil Ecology and Science of The Total Environment.（3） China， the United States， Germany， Australia， England and other countries have the most publications and close cooperation in this field; The Chinese academy of sciences， the university of Chinese academy of sciences， the university of Oklahoma， Tsinghua university， Lawrence Berkeley national laboratory and other institutions have published many articles and cooperated closely. Zhou Jizhong and Kuzyakov Yakov are the authors with the most published and cited articles in the field of soil microbiology.（4） Research focuses in this field range from the preliminary study of soil microbial biomass and composition and function， to the structure and function of soil microbial community， to soil microbial diversity， soil microbial structure and function， as well as the biogeochemical cycle of soil elements and the relationship between soil microorganisms and the environment.

Key words： Soil Microorganism; Bibliometric Analysis; VOSviewer; CiteSpace; Web of Science

土壤微生物数量巨大，种类繁多，是连接不同圈层物质与能量交换的重要纽带，同时也是推动土壤物质转化、能量流动和营养元素生物地球化学循环的动力，被称为地球关键元素生物地球化学循环过程的引擎[1-4]。土壤微生物对环境变化敏感，可反映生态系统功能变化和土壤质量的敏感指标[5，6]。随着分子技术的不断成熟，从初期对细菌、真菌以及放线菌等的描述性研究，到分子、细胞、群落等不同尺度的系统研究，深入到农业、环境、生态等重要领域进行了大量的基础研究[7]。目前，土壤微生物多样性及其功能、土壤微生物与环境相互作用的机制、土壤微生物为基础的生物地球化学循环等多方面已取得了重要进展。

文献计量是一种用数学和统计学的方法，以文献数量、作者、词汇数量等为研究对象，研究文献的分布、结构、数量关系、变化规律及定量管理，进而探讨科学技术的研究重点、未来趋势[8，9]。文献计量具有客观、准确、应用广泛等特点，已成为学者分析文献、获取领域研究进展与发展趋势等方面信息的重要途径[10-16]。田亚平等[17]利用文献计量法分了中国生态脆弱性的研究进展，研究表明脆弱性实证评价发展迅速，理论研究相对滞后，评价方法缺乏统一规范;李贺等[18]以Web of science为数据源，从大数据理论、储存与处理分析技术、应用方面分析当前热点和对未来的展望。

本研究以Web of Science核心合集数据库（WOS）为数据源，基于文献计量法，利用WOS自带分析工具、CiteSpace软件、VOSviewer软件分析了土壤微生物领域的发文数量、主要发文刊物、学科分布、国家/地区与机构，了解土壤微生物领域的研究现状;通过分析关键词、关键词共现网络等，掌握土壤微生物领域的热点，以期为土壤微生物研究提供理论指导。

1 数据来源与研究方法

1.1 数据来源 本研究以Web of Science数据库的核心集合为数据源，“soil microbial”、“soil microorganism”、“soil microbe”为检索词，检索时间为近5年（2015—2020年，包含2020年1—3月），文献类型为“article”，在检索结果的基础上手动筛选出土壤微生物相关文献，最终获得文献为4730篇。

1.2 研究方法 利用WOS自带分析工具、CiteSpace软件、VOSviewer软件分析近5年发表的土壤微生物相关文章，对发文数量（1900—2020年）、刊物、学科、国家/地区、机构、关键词进行计量分析。WOS自带分析工具和CiteSpace分析发文数量、刊物、学科等指标;VOSviewer分析国家/地区、机构、关键词等指标。另外，文中的图和表格分别用Origin和EXCEL软件完成。

2 结果与分析

2.1 发文数量、学科分布与刊物

2.1.1 发文数量 图1为WOS检索出1900—2020年关于土壤微生物的发文数量。由图1可知，自1909年有第1篇关于土壤微生物的研究性论文发表以来，总体上发文数量呈上升趋势，尤其是进入21世纪后增加趋势加速。关于土壤微生物的研究可分为3个阶段，第1阶段（1909—1960年）的起步阶段，发文数量好，甚至出现中断现象;第2阶段（1961—1992年）文章逐渐增加，这一阶段土壤微生物的研究方法取得一定突破，在土壤微生物量方面研究逐渐增加;第3阶段（1993—至今）以rRNA为基础的3域分类理论逐渐得到学术界认可，随着分子技术的不断发展[7]，改变了以往土壤微生物学的研究理念，并得到了不同领域和学科的高度关注，发文量呈现快速增加的趋势。

2.1.2 发文的主要学科和刊物 表1为近5年WOS核心数据集中关于土壤微生物发文数量发文前10位的学科，前3位的学科为环境科学与生态学（Environmental Sciences & Ecology）、农学（Agriculture）和环境科学（Environmental Sciences），发文量分别为1353篇、1261篇、1061篇;中介中心性环境科学与生态学最高，为0.23，其次是土壤科学（Soil Science），为0.22;而微生物（Microbiology）仅排在第5位，发文量为329篇。总体上，土壤微生物受到多学科重视，并进行着多学科交叉研究，从微观到宏观多尺度研究，有利于土壤微生物学的发展。从土壤微生物发文数量前10位的期刊（表2）看出，近5年期刊发文量和总引用量的前3位分别为Soil Biology & Biochemistry、Applied Soil Ecology和Science of The Total Environment发文数量321、260和199篇，总引用量分别为5764次、2287次和2017次;从单篇平均引用量看，最高的为Isme Journal，单篇平均引用量为27.32次，其次为Agriculture Ecosystems & Environment，单篇平均引用量为23.78次，而前10位最低的是Applied Soil Ecology，单篇平均引用量为8.80次。从发文数量和引用量看出，土壤微生物的相关论文主要发表在微生物、生态环境、农业、土壤等相关期刊上，而且具有较高的影响因子。

2.2 发文的主要国家/地区、机构和研究学者

2.2.1 主要国家、地区、机构 通过VOSviewer软件对WOS核心集合近5年发表的土壤微生物论文的主要国家/地区和机构的合作关系进行分析（见图2、图3），图中圆圈代表国家/地区的发文数量，圆圈之间的连线表示国家/机构的联系强度。从发文数量来看，中国最多（1940篇）、其次是美国（1032篇），排第3名的是德国（389篇），澳大利亚、英格兰、法国、西班牙、加拿大等国家也发表了较多的论文;从引用量来看，与发文量排序大致相同，单篇平均引用次数瑞士最高（23.36次），其次是英格兰（17.30次），排第3位是德国（15.67次）。中国发文数量较多的机构有中国科学院（732篇）、中国科学院大学（282篇）、西北农林科技大学（117篇）、中国农业科学院（110篇）、南京农业大学（91篇）等。从总联系强度（total link strength，TLS）參数值来看，国家层面中国（956）、美国（896）、德国（551）、澳大利亚（370）、英格兰（299）、法国（281）、西班牙（232）、加拿大（211）等国家在土壤微生物研究上联系紧密;机构层面中国科学院（1359）、中国科学院大学（599）、俄克拉荷马大学（Univ Oklahoma，204）、清华大学（178）、美国劳伦斯伯克利国家实验室（lawrence berkeley natl lab，126）、中国农业科学院（91）、美国密歇根州立大学（michigan state univ，65）、加利福尼亚大学伯克利分校（univ calif berkeley，62）、西北农林科技大学（61）等机构合作较为紧密。

2.2.2 主要研究學者 图4为近5年发文的主要学者合作关系图，图中的圆圈大小代表发文数量，圆圈之间的连线的粗细代表学者之间合作关系的紧密程度。从发文数量和引用次数看，Zhou Jizhong（周集中，发文数量55篇，引用次数1036次）、Kuzyakov Yakov（发文数量47篇，引用次数1073次）、Delgado-Baquerizo Manuel（发文数量28篇，引用次数402次）、Singh Brajesh K.（发文数量28篇，引用次数455次）、Wang Jun（王军，发文数量28篇，引用次数225次）、Yang Yunfeng（杨云峰，发文数量28篇，引用次数484次）是土壤微生物研究领域高产和引用学者。TLS分析表明，Zhou Jizhong、Van Nostrand Joy D.、He Zhili、Wu Liyou、Deng Ye、Yang Yunfeng、Wang Jun、Tiedje James M.、Luo Yiqi、Wang Jinhua、Zhu Lusheng等人在土壤微生物领域与其他学者合作比较密切。

2.3 热点分析

2.3.1 高频关键词分析 关键词是文章内容的高度凝练和总结，可以从本质上表达文章的研究内容，某一关键词出现的频率越高，说明相关主题受关注程度越高，即反映该研究领域的热点问题[19]。通过VOSviewer软件导出高频关键词，如表3所示。从表3可以看出，关于土壤微生物出现最多的关键词是多样性（Diversity，词频为1108次），其次为微生物量（Microbial Biomass，词频为1052次）、排第3位的为微生物群落（Microbial Community，词频为1030次），表明这个3个关键词是研究领域的核心部分;细菌（Bacterial）、碳（Carbon）、氮（Nitrogen）、细菌群落（Bacterial Community）、有机质（Organic-Matter）是土壤微生物重要研究内容。从高频关键词可以看出，土壤微生物研究领域在微生物群落多样性、土壤微生物对碳氮循环的作用以及对有机质的转化[20];此外，群落结构（Community Structure）、动态（Dynamics）、降解（Decomposition）、根际（Rhizosphere）、退化（Degradation）等词频不断增加，说明相关方向的研究也受到了重视。

2.3.2 高频关键词共现网络分析 通过高频关键词共现网络可以分析一个领域高频关键词及高频关键词之间的联系[21]。从图5可以看出，多样性、微生物量、微生物、微生物群落、碳、氮、有机质、酶活性等高频次关键词与其他关键词均有较高的共现性，说明不同研究热点之间联系紧密，共同推动着土壤微生物研究领域的发展。研究热点从前期土壤微生物量及组成与功能研究，到土壤微生物群落的结构和功能，再到土壤微生物多样性、土壤微生物结构与功能，以及在土壤元素生物地球化学循环，土壤微生物与环境之间关系等方面。这些研究热点取得的成就有土壤氮素转化微生物机制、气候变化下的土壤微生物功能、土壤微生物-土壤肥力影响机制、根际微生物生态环境、土壤表面矿物与微生物的相互影响机理、土壤污染微生物反应机制及污染控制机理等众多方面[22-32]。

3 结论

随着分子技术的不断发展，改变了以往土壤微生物学的研究理念，逐渐受到各学科的重视，尤其是进入21世纪后发文量迅速增加。近5年发文量排前3位的学科为环境科学与生态学、农学和环境科学，发文量分别为1353篇、1261篇、1061篇;发文量和总引用量排前3位期刊分别为Soil Biology & Biochemistry、Applied Soil Ecology和Science of The Total Environment，发文数量分别为321、260和199篇，总引用量分别为5764次、2287次和2017次;从发文数量来看，中国最多（1940篇）、其次是美国（1032篇），排第3名的是德国（389篇）;从总联系强度看，中国（956）、美国（896）、德国（551）等国家在土壤微生物研究上联系紧密，其中中国科学院（1359）、中国科学院大学（599）、俄克拉荷马大学（204）、清华大学（178）、美国劳伦斯伯克利国家实验室（126）等机构合作较为紧密。Zhou Jizhong（周集中）和Kuzyakov Yakov是土壤微生物领域发文数量和被引用次数最多的作者。多样性、微生物量、微生物、微生物群落、碳、氮、有机质、酶活性等高频次关键词与其他关键词均有较高的共现性，说明不同研究热点之间联系紧密，共同推动着土壤微生物研究领域的发展。

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（責编：张宏民）