基于Web of Science和 CNKI 学术文献发现平台的磷输入研究知识图谱分析

2022-02-19肖凡刘洢杋向珊珊段敏

安徽农业科学 2022年2期

肖凡刘洢杋向珊珊段敏

摘要以“磷添加”“磷沉降”“磷输入”为检索词，在Web of Science数据库和CNKI 学术文献发现平台中检索2011—2020年相关文献，共得英文文献1 549篇，中文文献624篇。运用CiteSpase知识图谱分析工具对关键词、作者、机构等分析对象进行可视化分析。结果显示， 2011—2020年文献发表量逐年增加;该研究领域出现频次最高的关键词是磷添加、氮磷添加、植物生长、土壤养分;刊载磷输入相关论文最多的英文、中文期刊分别是Science of the Total Environment 和生态学报。随着研究的深入，氮磷互作、氮磷添加对植物生长和生态系统的影响有可能是未来的研究热点。

关鍵词 CNKI;Web of Science;CiteSpase;磷输入;可视化分析

中图分类号 S-058 文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2022）02-0237-07

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.02.063

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Phosphorus Input Knowledge Graph Analysis Based on Web of Science and CNKI Academic Literature Discovery Platform

XIAO Fan1，LIU Yi-fan2，3，XIANG Shan-shan2，3 et al （1.Library of Guangxi Normal University，Guilin，Guangxi 541006;2.Key Laboratory of Ecology of Rare and Endangered Species and Environmental Protection （Guangxi Normal University）of Ministry of Education，Guilin，Guangxi 541006;3.College of Life Sciences，Guangxi Normal Univeristy，Guilin，Guangxi 541006）

Abstract Using phosphorus addition，phosphorus deposition and phosphorus input as search terms，we searched the relevant literatures from 2011 to 2020 in Web of Science database and CNKI academic literature discovery platform.A total of 1 549 literatures in English and 624 literatures in Chinese were obtained.The Citespase knowledge graph analysis tool was used to conduct visual analysis on the analysis objects，such as keywords，authors and institutions.The results showed that the number of published literatures increased year by year from 2011 to 2020;the most frequent keywords in this research field were phosphorus addition，nitrogen and phosphorus addition，plant growth，and soil nutrients;Science of the Total Environment and Chinese Journal of Ecology were the English and Chinese journals，respectively，which published most phosphorus input related papers.With the deepening of research，the effects of N/P interaction and N/P addition on plant growth and ecosystems were likely to be the research focus in the future.

Key words CNKI;Web of Science;CiteSpase;Phosphorus input;Visual analysis

基金项目

广西科技基地和人才专项“模拟氮沉降对喀斯特生态脆弱区森林土壤氮循环的影响机制”（桂科AD20159055）;

广西高校中青年教师科研基础能力提升项目“喀斯特森林土壤氮循环对不同形态氮沉降的响应机制研究”（2020KY02027）。

作者简介肖凡（1984—），女，陕西汉中人，馆员，硕士，从事学科服务和研究工作。*通信作者，副教授，博士，从事森林生态系统氮磷养分循环研究。

收稿日期 2021-04-27;修回日期 2021-06-11

磷是植物生长的主要限制因子之一，它介入植物体内多种生理反应过程，对植物的生长发育、代谢、营养物质的积存和产量起着重要作用[1]。增加土壤磷的输入，可以缓解磷不足对植物生长的影响，提高土壤细菌群落的丰度和多样性，加速复杂有机碳的降解，增强植物的生存和生长能力[2-5]。

文献计量学具有客观性、定量化、模型化等优势，已被用于宏观研究各领域、各学科的发展[6]。Citespace可视化分析软件是美国德雷塞尔大学英籍华裔陈超美教授在 2004 年基于 Java 环境开发的引文网络分析工具，该软件可以准确、便利和高效地显示某科学领域的发展新趋势和新动态。尽管有研究利用文献计量学分析国际生物炭研究的动态发展[7]，但运用Citespace 可视化分析探讨生物炭领域的研究热点以及我国在该领域的研究历程至今还鲜见报道。该研究就生物炭领域的相关文献进行计量和可视化分析，以便科研工作者准确掌握该领域的研究概况和前沿动态以及我国的整体情况，旨在为我国更深入的生物炭研究提供宏观战略性的指导。

科学知识图谱是以知识域（knowledge domain）为对象，显示科学知识的发展进程与结构关系的一种图像[6]，随着信息可视化的发展，绘制科学知识图谱的工具越来越多，由美国德雷克塞尔大学信息科学与技术学院的陈超美教授于2004年开发的CiteSpase信息可视化软件是近年来在信息分析中最具有特色和影响力的信息可视化软件。据统计，CiteSpase软件被至少超过60个国家的学者引用了上万次，已经成为科学计量学普遍采用的新工具[7]。鉴于此，笔者以“phosphorus deposition” or “phosphorus addition” or “phosphorus input” or “P deposition” or “P addition” or “P input”为检索词对Web of Science核心合集中的文章进行标题检索，以“磷添加”“磷沉降”“磷输入”为主题词对CNKI 学术文献发现平台进行检索，并分别使用CiteSpase軟件对CNKI 学术文献发现平台和Web of Science数据库中磷输入相关论文的发文年度、作者、研究机构等信息进行分析，以反映该研究领域的研究进展以及发展趋势，展望研究热点与前沿主题，旨在为相关科研工作者与决策者提供数据参考。

1 材料与方法

1.1 数据来源

文献来源于Web of Science数据库和CNKI 学术文献发现平台。在Web of Science核心合集数据库中，选择Science Citation Index Expanded （SCI-EXPANDED），设置标题词为“phosphorus deposition” or “phosphorus addition” or “phosphorus input” or “P deposition” or “P addition” or “P input”，限制发表时间为2011—2020 年，限制文献类型为ARTICLE。在 CNKI 学术文献发现平台中，设置主题词为“磷添加” or “磷沉降”or “磷输入”进行检索，限制发表时间为2011—2020 年，为了避免CNKI 学术文献发现平台中检索出的英文文章与Web of Science数据库中的文章重复，在CNKI 学术文献发现平台中限制语言为“中文”，为了去除期刊声明和新闻报道等无关文献，限制文献类别为“科技”。为了确保数据有效性，对文献数据进行手动筛选后，得到英文文献1 549篇，中文文献624篇。

1.2 研究方法

对检索出的数据，利用Excel 软件对年度发文量、支持基金等信息进行统计分析。将文献数据导入CiteSpase 5.7R5W软件，对关键词、研究机构等信息进行分析，了解关键词共现、主要研究作者及主要研究机构合作关系等信息，分析磷沉降研究的现状和热点。

2 结果与分析

2.1 发文量及年度变化分析

发文总量体现了科学界对该领域的关注程度，能够从一定意义上反映该研究领域的发展速度和趋势。从年度发文量来看，总体来说磷输入相关论文的发文量呈逐年上升态势（图1），但与Web of Science据库和CNKI 学术文献发现平台的发文量趋势有所区别。Web of Science数据库中2011—2020年间磷输入的发文量均在百篇以上，除2017年较前1年有小幅下降外，各年均呈逐年上升态势。 CNKI 学术文献发现平台中2011—2020年间磷输入的发文量呈阶梯上升态势。在10年中出现了3个比较明显的平台期，第1个平台期是2011—2013年，这3年每年的发文量都在30篇左右;第2个平台期是2014—2018年，这5年每年发文量都在60～70篇;第3个平台期是2019—2020年，每年发文量都在100篇以上。Web of Science数据库与CNKI 学术文献发现平台关于磷输入的发文量均呈上升态势，表明磷输入逐渐得到了学术界越来越多的关注，同时基本类似的趋势也表明中国在磷输入的研究方面与世界同步发展。

2.2 关键词及年度变化分析

关键词是对科研文章研究内容、方法、结论的高度摘要，是科学计量的重要指标[8]。一般说来，关键词出现的频率能够在一定程度上反映某研究领域内的热点问题，出现频次高的关键词即为该领域内的研究热点[9]。从关键词共现图谱可以看出，Web of Science数据库中磷输入相关文献出现频率最高的10个关键词及其对应的频次（图2）分别为：phosphorus（170篇）、growth（143篇）、thin film（129篇）、nitrogen（127篇）、carbon（88篇）、fertilization（79篇）、deposition（72篇）、microstructure（70篇）、limitation（68篇）、behavior（68篇）。CNKI 学术文献发现平台磷输入相关文献中出现频率最高的10个关键词及其对应的频次（图3）分别为：氮磷添加（67篇）、磷添加（50篇）、氮添加（40篇）、氮沉降（33篇）、土壤养分（19篇）、生物量（17篇）、富营养化（16篇）、施肥（15篇）、高寒草甸（15篇）、养分添加（14篇）。对2个数据库中共现的关键词进行分析表明，在该研究领域中影响力较大的是磷添加、氮磷添加、植物生长。

在关键词共现图谱中，图形的明暗程度表示年份的近远程度。通过对关键词进行聚类后可以看出，Web of Science 数据库中关于磷输入的研究近几年主要集中在氮沉降、磷方面，过去则主要集中在化学过程及磷需求方面（图4）。CNKI 学术文献发现平台中关于磷输入的研究近几年主要集中在磷添加、氮磷添加、土壤养分等方面，而之前的研究则集中在富营养化、大气沉降、生物量等方面（图5），表明科学界对磷添加的研究最初停留在现象研究及对现象的解释方面，目前则发展到营养元素的互相作用及对环境的影响方面，更重要的是对未来可能出现的环境进行了模拟，开展了种种前瞻性的探索。

2.3 研究机构分析

在磷输入研究领域，于Web of Science数据库中发文位列前10的研究机构如表1所示。中国科学院10年间发文200篇，是发文最多的机构。发文量位居第2的是中国科学院大学，共发文87篇。位居第3的是俄罗斯科学院，发文21篇。其余机构发文量均在20篇以下。根据Web of Science数据库中检索结果来看，发文量前10的机构中，我国的科研机构占据8席，其中中国科学院和中国科学院大学的发文量远远高于其他机构。

根据CNKI 学术文献发现平台所检索出的数据显示，在磷输入领域发表相关研究论文2篇及以上的研究机构有10个，其中最主要的研究机构是高校，具体情况如表2所示。华南农业大学是该领域发文最多的机构，发文篇数为10篇;安徽农业大学发文3篇，位居第2;山东农业大学、中国科学院水利部水土保持研究所等机构位居3，均发文2篇。

国际、国内磷输入研究机构的合作情况如图 6、7。总体看来，除中国科学院和中国科学院大学外，各研究机构合作情况的知识图谱网络分布较零散，未出现明显的聚集，仅个别研究机构之间有重叠，说明在磷添加研究领域虽然部分机构有合作，但大部分机构独立开展研究，机构之间

合作较少，这将从一定程度上影响磷输入领域研究的发展速度和深度。

2.4 研究学者分析

通过CiteSpase 5.7R5W 软件对磷输入领域的研究者进行分析，得到Web of Science数据库中发文量5篇以上的作者情况如表3所示。由表3可知，JIANGMING MO是该领域Web of Science数据库中检索出的最重要的作者，共发文13篇，位居发文量第1。WEI ZHANG、TAO ZHANG分别发文11和6篇，位居第2和3。

通过CiteSpase 5.7R5W 软件对CNKI 学术文献发现平台中的研究者进行分析，发文量3篇以上的作者情况如表4所示。由表4可知，薛立发文8篇，是CNKI 学术文献发现平台中该领域发文最多的作者;排名第2的是王洪义，发文7篇。排名第3的是王妍，发文5篇;解亚鑫、刘玉槐、刘世亮、杜崇宣、张芸香、于会民、王德海7位作者均发文3篇。

磷输入研究人员的合作情况见图 8、9。总体上看，作者分布呈现出大范围分散、小范围集中的特点。这表明同一机构的研究人员有合作，但不同机构的研究人员之间缺乏合作。

2.5 文献来源分析

通过对磷输入相关科研论文的文献来源进行统计，Web of Science数据库中位列前10的基金的如表5所示，CNKI 学术文献发现平台中位列前5的的基金如表6所示。国际刊载量位列前10的期刊中，中科院大类分区1区的有2种，2区的有4种，3区的有1种，4区的有2种。国内刊载量位列前5的期刊均为中文核心期刊，其中《生态学报》《植物生态学报》《应用生态学报》的刊载量均在10篇以上。

2.6 支持基金分析

通过对磷输入相关科研论文的支持基金进行统计，Web of Science数据库中位列前10的基金如表7所示，CNKI 学术文献发现平台中位列前5的基金如表8所示。Web of Science数据库中数据显示对磷输入研究项目支持力度最大的是中国自然科学基金和中国自然基础研究计划，在这2项基金的支持下，学者共发文593篇，日本教育文化与体育科学技术部、日本科学促进会、欧盟委员会支持力度次之。CNKI 学术文献发现平台数据显示，支持磷输入研究项目的基金多数为国家拨款，数量最多的是国家自然科学基金。排在第2、3位的是国家重点研发计划和国家重点基础研究发展计划（973 计划）（国家重点研发计划是由国家重点基础研究发展计划（973计划）与其他一些国家级计划整合而来，考虑到先后关系，笔者未将其合并），分别为41与33篇。位列第4、5的分别是国家科技支撑计划和中国科学院知识创新工程，分别为14和5篇。

3 结论与讨论

该研究对Web of Science数据库和CNKI 学术文献发现平台中近10年来关于磷输入研究的文章进行了梳理。分析结果显示，尽管科学界对磷输入的研究日趋重视，但总体来

说这方面的研究仍然比较薄弱。从发文总量来看，2011—2020年磷输入相关英文文献1 549篇，中文文献624篇，而对同属植物营养元素氮，有学者仅以（ “nitrogen deposition”） or （ “N deposition”）为主题词，在SCIE （ SCI-EXPANDED）中以1999—2019年为时间跨度进行检索，得到了相关论文 5 812 篇[10]。笔者也在CNKI 学术文献发现平台中以同样的时间跨度对氮输入及其相关研究的中文论文进行了检索，总共检索到中文论文1 951篇。究其原因，这是由于近年来人类活动造成了过多的氮排放[11]，空气中氮含量的增加不仅使温室效应持续增加[12-14]，氮沉降还使原有的各种生态系统发生改变[15-17]。为了应对氮输入对环境的影响，科学界对其研究热度持续上升。然而有研究表明，氮沉降在改变氮循环过程的同时，也可能影响其他元素的生物地球化学循环过程[18]。磷是植物生长的主要限制因子之一，其生物地球化学循环过程相当漫长。含磷的岩石矿物缓慢风化分解，磷元素由此進入土壤、大气、海洋[19-21]。限于时间尺度的难以测量性，目前对磷地球化学循环过程的研究以磷素迁移转化过程所涉及的耦联系统为主，主要包含土壤—植物耦联系统、土壤—水域耦联系统和地表—大气耦联系统[18]。氮磷之间具有密切的耦合关系，氮沉降如何影响磷的地球化学循环、非同步增长的氮磷元素对各生态系统的影响及其机制，在生态保护和全球变化领域也值得深入探讨和研究。

分析发现，尽管磷输入研究逐渐深入，从现象研究[22-24]深入到模拟环境研究[25]，从单一营养元素分析研究[26-27]拓展到和氮等其他元素互作研究[28-30]，但总体来看研究成果较少。各个研究机构之间、不同研究机构的研究人员之间缺乏紧密的合作且支持该项研究的基金项目相对较少、较单一，这都会在一定程度上影响该领域的科研产出，也从一定程度上反映出该领域未得到足够的重视。另外，分析结果显示，氮磷互作、氮磷添加对不同生态系统的影响及其机制有可能是未来的研究热点。

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