基于文献计量的国内水稻耐盐性研究态势分析

王 洋，张 瑞，周雨晴，刘永昊，SHAHID Hussain，刘高生，戴其根

（扬州大学农学院，江苏扬州 225009）

0 引言

据联合国教科文组织和粮农组织不完全统计，中国盐碱地面积为9913万hm2[1]。中国成为继澳大利亚和俄罗斯之后世界第三大盐碱地分布地区[2]，盐碱地作为重要的土地后备资源具有巨大农业和经济发展潜力，其改良与利用是实现中国农业可持续发展的重要举措[3]。水稻是沿海滩涂和盐碱地改良的首选粮食作物，研究水稻耐盐机理对提高盐碱地水稻产量有重要意义，有利于进一步保障国内粮食安全[4]。

21世纪以来，现代科学技术在各个领域（包括水稻盐胁迫领域）内发展迅猛，相关文献积累量也呈爆炸式增长[5]。文献计量学方法可以对科技论文进行质与量的综合评价[6]，它是一门以整个人类知识体系为对象，运用定量分析和计算技术对社会知识的知识能力和知识的社会关系进行综合研究的交叉学科[7]。此方法已广泛应用于作物学、生态环境、食品科学、土壤学等领域[8-15]。本研究用CiteSpace和VOSviewer对近年来国内在水稻盐胁迫领域内的高质量论文进行文献分析，整理国内在水稻盐胁迫研究方面的探索路径与研究热点等，以期为今后的水稻盐胁迫领域的研究提供参考。

1 资料与方法

1.1 数据来源

以国内资源最丰富和用户量最大的中国知网(CNKI)作为数据库为数据源[16]，检索方式为高级检索，以“盐胁迫”和“水稻”为主题词，时间跨度为1990—2020年，初步检索得到611篇论文。为保证文章质量，引文索引为北大核心期刊和CSCD收录论文，检索条件为(((主题%='水稻'or题名%='水稻'or title='水稻'or v_subject='水稻')AND(主题%='盐胁迫'or题名%='盐胁迫'or title='盐胁迫'or v_subject='盐胁迫'))AND(是否基金文献='Y'))AND((年 Between('1992','2020'))AND((核心期刊='Y')OR(CSCD期刊='Y')))，之后经过人工识别，筛选剔除重复或者相关性较弱的，最后得到相关文献442篇。

1.2 研究方法

输出参考文献格式为Refworks格式，后在CiteSpace软件中转化为WOS格式。机构名称皆只使用该期刊文献的第一机构单位，机构名称统一为机构的一级，例如将“浙江大学农学系”改为“浙江大学”。

以文献计量学为基础对水稻盐胁迫领域的科学文献进行评估。文献计量分析是近年来对特定领域内的结构进行回顾、评估和客观表示的最常用方法之一[17]。用荷兰莱顿大学的Nees Jan van Eck和Ludo Waltman开发的VOSviewer_1.6.16和由英国籍华裔、美国德雷塞尔大学陈超美教授开发的CiteSpace 5.7.R5绘制关键词共现等科学知识图谱[18]，Origin 2018pro作图。CiteSpace和VOSviewer可用来对一个研究领域或一个学科的学术文献进行可视化分析[19]。其网络视图可以直观地反映出分析数据权重大小和分析数据之间的相互关系，各种网络图谱不同节点代表作者/关键词等要素，节点越大与字体越大代表出现次数越多，节点间的连线代表节点间研究内容相似或有合作关系，并用统一颜色表示[20]。

2 结果与分析

2.1 水稻盐胁迫方面研究文献年度发文量变化

从图1的水稻盐胁迫方面每年的文献发文量可知，1990—2000年国内水稻盐胁迫方面文献发文量处于缓慢增长阶段，期刊文献总发文量为21篇；2001—2010年文献发文量处于快速增加阶段，期间期刊文献总发表量为132篇；2011—2020年水稻盐胁迫方面论文产出量呈爆炸式增长，期间期刊论文总发表量为289篇。

图1 国内水稻盐胁迫领域每年文献发文情况

2.2 水稻盐胁迫领域作者合作共现分析

CiteSpace依据网络结构和聚类的清晰度，提供了聚类模块值（modularity，Q值）和聚类平均轮廓值（silhouette，S值）2个参数指标，它们可以作为评判绘制效果的一个依据。一般情况下，Q＞0.3意味着聚类结构显著，S＞0.5聚类就是合理的，S＞0.7意味着聚类是令人信服的[21]。从图2可知，关键词聚类分析图的聚类模块值为0.9546，表明该关键词聚类是合理的；聚类平均轮廓值为1，表明该关键词聚类是令人信服的。每一个聚类都代表一个机构单位，字体越大，表示该作者在水稻盐胁迫领域贡献越大，从图2A能够看出研究者在所处机构内各自组成稳定的合作关系，其中对水稻盐胁迫研究较多、贡献较大的团队有于志晶、代金英、刘健、刘君、刘向东等。

图2 水稻盐胁迫研究作者聚类共现分析图

VOSviewer分析了在水稻盐胁迫领域发文量至少3篇以上的作者，由图2B可知，水稻盐胁迫领域作者共现分析图中共显示32个作者群，这32个作者群中的作者都是1990—2020年中每年平均发文量为3篇以上的作者。庄杰云团队和王仁雷团队是进行水稻盐胁迫研究较早的团队；2015年左右，赵宏伟团队和张所兵团队是进行水稻盐胁迫研究的中坚力量；近几年戴其根团队、谢先芝团队、张均华团队是进行水稻盐胁迫研究的后起之秀；而刘国振团队、周鸿凯团队和张燕红团队进行水稻盐胁迫研究长达10年之久。图2C展示作者之间的合作关系，赵宏伟团队和邹德堂团队合作最多，而孙健和张丽丽团队在2010年前后合作较多。

2.3 水稻盐胁迫领域关键词聚类共现分析

由图3A可知，关键词聚类分析图的聚类模块值为0.686，表明该关键词聚类是合理的；聚类平均轮廓值为0.9243，表明该关键词聚类是令人信服的。关键词聚类中数字越小表示聚类中包含的关键词越多，每个聚类都是由多个紧密相关的词组成。从图3可知，关键词聚类为10个类群，按数字从小到大分别为盐胁迫、生物信息学、耐盐性、非生物胁迫、干旱胁迫、种子萌发、植物、水稻幼苗、生长发育和转录因子。

图3 水稻盐胁迫文献关键词聚类共现分析图

关键词聚类共现分析可用于发现该领域的研究方向、识别论文的研究主题和查找某一研究方向的经典文献等[13]。1990—2020年在水稻盐胁迫领域共1836个关键词，重复次数为4次以上的关键词定为高频词，统计出158个高频词，去掉高频词中的英文重复部分，在简化后的关键词基础上绘制1990—2020年水稻盐胁迫领域关键词共现的科学知识图谱[23]，结果划分为8个聚类（图3B），分别代表该领域内8个研究方向：（1）基因表达（黄色聚类），关键词有免疫印迹、启动子、表达模式、转录因子和表达谱等；（2）脯氨酸（深蓝色聚类），关键词有渗透胁迫、盐碱胁迫和抗逆等；（3）转基因水稻（粉红色聚类），关键词有冷胁迫、农艺性状和渗透调节等；（4）水稻（绿色聚类），关键词有耐盐性、种质资源、综合评价和苗期等；（5）盐胁迫（紫色聚类），关键词有水稻幼苗、抗氧化酶、酶活性、种子萌发和杂草稻等；（6）非生物胁迫（红色聚类），关键词有产量、品质和研究进展等；（7）光合作用（天蓝色聚类），关键词有叶绿素荧光、水杨酸和生理特性等；（8）粳稻（橘黄色聚类），关键词有SSR标记和诱抗剂等。

2.4 水稻盐胁迫领域高被引文献分析

由表1可知，国内水稻盐胁迫领域相关文献中被引次数最高的是《热带亚热带植物学报》的《干旱、盐和低温胁迫对水稻幼苗脯氨酸含量的影响》，被引频次为402次；其次是来自《中国农业科学》的《盐胁迫下钙对水稻幼苗光合作用及相关生理特性的影响》，被引频次为245次。从高被引文献的发表时间来看，这些文献中80%的文献是2000—2010年发表。被引频次前10位的文献发表单位皆为高校和科研院所，且高校和科研院所所在地均为滩涂盐碱地和盐碱地较多的省份。高被引文献着眼于盐胁迫下水稻渗透调节物质、生理特性和光合特性等生理生化方面，可以看出生理生化研究在水稻盐胁迫研究领域的重要性。

表1 1990—2020年高被引文献及期刊来源

2.5 水稻盐胁迫领域科研单位分析

由图4可知，湖南农业大学、南京农业大学、扬州大学、广东海洋大学、上饶师范学院、吉林师范大学、河北师范大学、江苏沿海地区农业科学研究所、湖北大学、东北农业大学和中国农业科学院在水稻盐胁迫领域研究较多，各个机构单位在水稻盐胁迫方面的发文量依排名先后而递减。水稻盐胁迫研究机构单位和地域关系很大，多为水稻种植地区的沿海省份和盐碱地面积较大的省份。

图4 1990—2020年高被引机构单位共现图

2.6 水稻盐胁迫领域关键词鱼眼图分析

从图5可知，关键词聚类分析图的聚类模块值为0.686，表明该关键词聚类是合理的；聚类平均轮廓值为0.9243，表明该关键词聚类是令人信服的。鱼眼图的分类关键词与图3的关键词聚类一样，区别在于鱼眼图将一个聚类群中的各个关键词按出现年份先后从左到右依次排列（时间线图）[24]。从图5可以看出，近年来在水稻盐胁迫领域方面侧重于根系生长、矿质元素、基因家族表达分析、不同水稻品种的耐盐性、水稻苗期耐盐性、基因编辑技术在水稻耐盐育种方面的应用、钠钾平衡等方面的研究。

图5 1990—2020年关键词鱼眼图

2.7 水稻盐胁迫领域关键词突现分析

关键词突现分析可以探测出频次变化率高的关键词，确定研究领域的前沿内容[25]。通过关键词突现分析得到水稻盐胁迫领域中排名前20位的突现词（图6），水稻盐胁迫研究初期主要突现词是相对盐害率；之后是种子引发、籽粒充实和细胞质膜透性；近几年的突现词为非生物胁迫、碱胁迫、转录因子和基因表达。

图6 1990—2020年关键词突现图

3 结论

通过科学知识图谱可视化分析得出国内水稻盐胁迫高质量文献产出经历了指数型增长的过程，即从1990—2000年处于缓慢增长阶段，2001—2010年处于快速增加阶段，2011—2020年产出量呈爆炸式增长。从关键词共现聚类将水稻盐胁迫领域分类10大类，分别为盐胁迫、生物信息学、耐盐性、非生物胁迫、干旱胁迫、种子萌发、植物、水稻幼苗、生长发育和转录因子。从作者和机构文献产出量看，赵宏伟、刘国振和周鸿凯团队的文献产出量最多，赵宏伟团队和邹德堂团队合作关系多且久远，从水稻盐胁迫文献被引机构单位来看，研究单位以高校和科研所单位为主体，且大多地处沿海地区和盐碱地地区。通过鱼眼图和突现分析可以及时抓住水稻盐胁迫研究热点，本研究表明，水稻根系研究、生理特性研究、基因表达研究和基因编辑技术育种等方面是水稻盐胁迫研究的主要方向。

4 讨论

中国盐碱土面积大、分布广，根据各地区不同气候因素以及地区分布，盐渍土可以分为滨海盐碱土和滩涂、黄淮海平原盐渍土、东北松嫩平原盐碱土、半荒漠内陆盐碱土及草原盐渍区[26-27]。开发利用盐碱土能够保障耕地资源，增加粮食储备。水稻是改良盐碱地的先锋作物，国内外在水稻耐盐碱研究方面也取得了一定成果，但仍需进一步研究、完善、优化整合，形成一个完整的体系，可以从以下方面开展工作：（1）深度开展水稻全生育期耐盐机理研究，水稻耐盐机理是提高水稻耐盐性的基础，本研究表明很多水稻耐盐性研究都在芽期和苗期，对全生育期研究相对较少，产量是粮食生产的重要结果，水稻耐盐机理应该围绕产量结果展开；（2）加强水稻耐盐基因的发掘，鉴定能够同时控制不同生长阶段、遗传性好且稳定的优异耐盐基因[4]；（3）加强耐盐碱水稻种质创新和新品种选育，筛选耐盐水稻品种是提高盐胁迫下水稻产量的重要途径；（4）国内各地气候、盐碱土理化性质不同，各地研究团队应筛选适合本地区生长的耐盐水稻品种及其他作物，并研究其耐盐机理，提高盐碱地作物产量；（5）加强盐碱土改良，土壤是作物生长的基础，盐碱土改良与耐盐碱水稻相结合才能更好地提高作物产量；（6）土壤盐渍化地区的各耐盐碱研究团队，及全国的耐盐碱研究团队加强合作、交流，开展深入、系统的研究，为所在地区及全国的盐碱地农业生产贡献智慧；（7）耐盐研究成果系统化、理论化，最后通俗化；（8）加强农业推广，一切耐盐性研究都是为了农业生产实践，加强耐盐研究成果的推广是提高盐碱地作物产量的最后一环。