基于文献计量的杂草生物学及安全防控学科发展态势分析

于 超，成 平，李祖任，张 哲 ，罗建军

（1.湖南省农业信息与工程研究所，湖南省智慧农业工程技术研究中心，湖南 长沙410125；2.湖南省农业生物技术研究所，杂草生物学及安全防控湖南省重点实验室，湖南 长沙 410125，3.湖南省农业科学院，湖南 长沙 410125）

农田杂草严重影响农作物的产量，为了有效控制杂草的发生量，平衡农田生态系统，使农业可持续发展，合理应用杂草资源并高效防控有害杂草成为农业生产的重要课题。杂草生物学及安全防控是一门研究农田草害高效治理、除草剂安全性、水田杂草防控等杂草与农田之间相互关系的学科，属于植物保护的一个分支学科。与国际杂草生物学研究相比，我国杂草生物学研究在杂草稻生物学、寄生杂草生物学机制、外来杂草快速适应性演化机制等领域的研究处于国际先进水平，但总体还处于赶超阶段，为提升我国杂草科学研究水平，加强杂草科学国际间合作研究是非常必要的[1-3]。基于此，笔者拟通过文献计量学的方法了解并分析全球杂草生物学及安全防控领域的发展现状及发展态势，以期为该领域研究发展提供知识服务和数据支撑。

一直以来，学科发展态势分析的研究在其他学科均有文献回溯[4-12]，但针对杂草生物学及安全防控学科发展态势的研究分析并不多见。该研究基于Web of Science数据库，采用文献计量学方法，利用VOSviewer分析软件，对2012—2021年近10 a杂草生物学及安全防控领域相关文献进行检索分析，通过国内外该领域的研究现状，从而获取科学发展动态，挖掘学科研究热点，以期为科研工作者与决策者提供参考，为我国杂草生物学及安全防控领域研究提供帮助。

1 数据来源与分析方法

1.1 数据来源

研究数据来源于Web of Science™核心合集中的Science Citation Index-Expanded（SCIE，科学引文索引），数据采集时间跨度是2012—2021年，根据杂草生物学研究、杂草抗药性研究、除草剂药害研究、杂草防控研究4个领域确定检索需要的英文关键词，数据检索下载时间为2022年9月6日。检索式 1：杂草生物学相关检索词，检索结果为 10 775 条；检索式 2：杂草抗药性检索词，检索结果为 11 446 条；检索式 3：除草剂药害检索词，检索结果为 3 534 条；检索式4：杂草防控检索词，检索结果为 15 874 条。4个检索式组配后获得 26 227篇相关文献，进一步筛选去重后获得26 000 篇相关文献。

1.2 分析方法

文献计量法利用数学和统计学，针对某一领域学科的当前成果产出，从多载体、多维度分析学科态势发展的方向及动态情况。该研究借助VOSviewer分析软件进行分析，基于文献引用、文献耦合、共同引用或共同作者等关系来构建知识网络[4-9]，用重要知识术语共现网络构建和可视化分析，从而获取科学发展动态、挖掘学科研究热点等。

2 结果与分析

2.1 逐年发文数量

近10 a来杂草生物学及安全防控领域发表的SCI论文数量变化趋势如图1显示，2012—2021年共收录杂草生物学及防控领域相关文献共26 000 篇，论文数量呈现稳步上升的趋势，逐年变化率为0.24%、0.05%、11.09%、5.30%、3.66%、12.68%、3.67%、15.25%、6.67%。由此可见，从 2015年开始该领域论文发表数量显著增加，尤其是2015 年、2018 年、2020 年这3 a的论文年增长率均超过了10%；且与2012年相比，2021年发表的论文数量增加了 74.63%。这表明，近10 a国际上学术界对杂草生物学及安全防控领域给予了持续性关注，开展了大量工作，取得了显著成果。

图1 2012—2021 年杂草生物学及安全防控领域SCI论文的发文量

2.2 高发文机构

统计显示，近10 a来杂草生物学及安全防控领域发文量最高的机构是美国农业部，共发文968篇，发文量占比3.72%；中国科学院在该领域共发文499篇，其第一作者发文量排名第二，通信作者发文量排名第一，是该领域实力较强劲的科研机构；佛罗里达大学在该领域共发文433篇，排名第三，其第一作者发文量排名第一，通信作者发文量排名第二；第一作者发文量与通信作者发文量排名第三的机构均为中国农业科学院。发文排名前二十的机构中，美国机构有6家，中国机构有5家，加拿大、澳大利亚、巴西机构各有2家，其余机构来自法国、西班牙、巴基斯坦，表明这些国家在杂草生物学及防控领域保持着较先进的研究水平，其中美国机构与中国机构在这个研究领域占有重要的位置，这些机构的属性大部分为高校、科研院所以及国家政府相关部门。

2.3 来源国家/地区

杂草生物学及安全防控领域文献来源排名前十的国家/地区如图2所示，美国在该领域发文较多，第一作者共发文5 034篇，通信作者发文5 144篇，均居第一位；中国第一作者发文 3 857篇，通信作者发文3 826篇，均排第二位；巴西第一作者发文2 123篇，通信作者发文2 095篇，均排第三位。另外，印度、澳大利亚、西班牙、加拿大等国家也是该领域发文比较多的国家，有着较多的成果产出。

图2 2012—2021 年杂草生物学及防控领域文献来源排名前十的国家

2.4 高发文刊物

如表1所示，收录杂草生物学及安全防控领域论文最多的期刊是《WEED TECHNOLOGY》，2012—2021年收录该领域论文987篇，该刊2021年的影响因子为1.807；排名第二的是《WEED SCIENCE》，收录相关论文672篇，该刊2021年影响因子为2.580；排名第三的是《PLANTA DANINHA》，收录相关论文625篇，该刊2021年影响因子为0.857。该领域收录文献排名前十的出版物中《SCIENCE OF THE TOTAL ENVIRONMENT》的影响因子最高，其2021年影响因子为10.753。

表1 2012—2021 年收录杂草生物学及安全防控领域高发文前十的出版物

2.5 高被引论文

杂草生物学及安全防控领域文献排名前十的高被引论文如表2所示，排名第一的文章是来自捷克科学院、布拉格查理大学、林肯大学与西班牙国家研究委员会共同发表的《A global assessment of invasive plant impacts on resident species, communities and ecosystems:the interaction of impact measures, invading species' traits and environment》，被引频次804次，影响因子为13.211；排名第二位的文章是来自 Benbrook Consulting Service 的《Trends in glyphosate herbicide use in the United States and globally》，被引频次770次，影响因子5.481；阿肯色大学费耶特维尔分校发表的文章《Reducing the Risks of Herbicide Resistance: Best Management Practices and Recommendations》被引频次排名第三，影响因子为2.580。

表2 2012—2021 年杂草生物学及安全防控领域被引频次排名前十的论文

2.6 文献类型

由图3可知，在这26 000篇文献中，包括研究型论文、综述、编辑性材料、会议摘要等；其中，研究型论文24 063篇，占比92.55%；综述1 603篇，占比6.17%；会议摘要134篇，占比0.51%；其他类型文献（编辑性材料、包括、新闻条目、致编辑信、参考文献、传记条目、撤稿）共200篇，占比0.77%；由此可知，研究型论文占据着主导地位。

2.7 研究前沿与热点分析

基于VOSviewer关键词共现聚类图和热力图可以客观地判断出杂草生物学及安全防控领域近10 a的研究热点。将web of science上检索到的26 000条英文数据导入VOSviewer，选择关键词分析选项中的共现分析选项，为使图谱更具可观性，仅选择出现次数在5次以上（含5次）的关键词节点，进行数据清洗后，符合条件的关键词共8 222个，由图4可知，2012—2021 年间杂草生物学及防控领域的关键词形成了5个聚类：聚类1为红色，重要热点词有herbicide、glyphosate、pesticide、soil、atrazine、toxicity、water、degradation、oxidative stress、exposure等；聚类2为绿色，重要热点词有management、weeds、plant、diversity、impact、biological control、evolution、temperature、biodiversity、community等；聚类3为蓝色，重要热点 词 有weed control、herbicide resistance、resistance、population、mechanism、metabolism、tolerance、interference、efficacy、translocation、glyphosate resistance、glycine max、cross resistance、mutation等；聚类4为黄色，重要热点词有growth、rice、germination、allelopathy、identification、phytotoxicity、response、acid、allelochemical等；聚类5为紫色，重要热点词有yield、system、crop、weed management、wheat、competition、nitrogen、tillage、maize、cover crop、integrated weed management等。

图 3 2012—2021年杂草生物学及安全防控领域文献类型

从图4上高频词可以看出，杂草生物学及防控领域的研究多体现在安全性除草剂，其中研究较多的为草甘膦与阿特拉津除草剂，另外对抗除草剂、植物保护、除草剂药害、环境影响等的研究也是热点。杂草生物学及防控领域研究偏向安全、可持续性的农业发展。

图4 基于关键词共现的杂草生物学及安全防控领域研究热点聚类

3 讨论与展望

该研究聚焦全球杂草生物学及安全防控学科领域发展态势，基于Web of Science数据库2012—2021年10 a间杂草生物学及安全防控领域的研究文献数据，从逐年发文数量、高发文机构、来源国家/地区、高发文出版物、高被引论文、文献类型等6个角度，通过文献分析揭示了该学科领域10 a以来的发展态势与研究热点。

（1）从整体发展态势来看，全球杂草生物学及安全防控领域研究近10 a来处于比较活跃的研究状态。发文数量呈稳步上升趋势，10 a间文献数量增加了74.63%，其中美国的发文量遥遥领先，以中国科学院、佛罗里达大学、中国农业科学院、昆士兰大学等机构为代表形成了一批推动杂草生态学及安全防控领域研究发展的领先力量。目前，中国的发文总量虽然排名第二，但从文章影响因子与被引频次来看，与其他领先国家还存在一定差距，整体水平有待提升。

（2）从研究前沿与热点来看，关于除草剂安全性的研究较为突出，尤其是针对外来入侵植物的安全防控方面是重点。而外来植物入侵是一个全球性的问题，对生态、经济、健康都有巨大影响。中国各省市地区一直非常关注外来入侵病虫及杂草的普查和防控工作。从近10 a的发展来看，杂草生物学及安全防控学科的研究成果在外来入侵植物和本土杂草的生物防控上发挥了重要作用，其研究热点与社会、生态、环境等问题密切相关。但随着杂草对除草剂产生抗性的速度越来越快，仅使用除草剂防治杂草是不可持续的，准确了解杂草的生态学和生物学习性对于确定最合适自身区域的非化学防控技术至关重要。

（3）外来杂草入侵一定程度上增加了杂草的多样性，国外对抗性杂草的研究也越来越深入，尤其是在杂草产生抗性后如何治理仍然是长期关注的热点[13-18]。中国在杂草稻生物学、寄生杂草生物学机制、外来杂草快速适应性演化机制等领域的研究成果已达到了国际领先水平，但在杂草基因组学、杂草抗药性、外来杂草入侵生物学、化学及防治技术、杂草生物防除技术、农田杂草演替与成灾机制等领域的研究成果还相对薄弱，需要更深入了解国内外该学科的发展趋势，并加强国际间的学术交流、合作研究和跨学科协同研究，争取在杂草多样性、基因组学与抗药性及防治技术领域取得重大突破，进一步提高中国在该学科的国际竞争力。

当前，各学科研究过程中都存在不同阶段的知识服务需求，学科发展态势分析在学科知识服务中发挥着越来越重的作用，利用文献计量学进行学科发展态势分析的学科范围逐渐在扩大[19-20]，对于各个研究领域数据的挖掘与分析也逐渐深入，该研究重点从文献计量学方面分析了杂草生物学及安全防控的研究态势，但全球杂草生物学及安全防控领域仍有许多问题亟待解决，其中有些问题困扰科研人员已久。在大数据时代背景下，除了采用常规方法继续研究以外，如何充分利用已有数据，创新思维，通过数据挖掘、数据分析等方法完善和拓展该学科一些现有的科学指标和定性评价方法也是一种研究思路。目前，在辅助工具上，利用Altmetrics（替代计量学）、Citespace、HistCite等工具辅助科研已有相关报道[21-22]；而在数据形式上，基于CNKI数据库的分析以及针对国内外相关专利、专著、研究报告、技术标准等研究成果的态势分析也有报道。另外，学科领域某一团队的国内外对比竞争力也值得分析。