基于CiteSpace的杀虫剂对昆虫亚致死效应研究可视化分析

刘迪，施秋萍，蒋琴杰，唐鑫，李黄开媚，安丰轩，陈恩海

（1广西职业技术学院，南宁 530226；2梧州学院，广西梧州 543003；3广西农业职业技术大学，南宁 530226）

0 引言

化学防治是害虫治理的主要手段之一。化学农药由于施用剂量和田间残留降解等原因，产生亚致死浓度，作用于害虫引起亚致死效应，亚致死作用主要表现在害虫的生态行为、生殖能力、发育期和抗药性等方面[1-3]。亚致死效应的研究能全面地反映药剂使用后害虫的存活、发育、生殖和种群增长率的变化，为探讨害虫抗药性的产生机制及害虫防治提供科学依据[4-8]。笔者使用CiteSpace 软件对国内外杀虫剂对害虫的亚致死效应的研究文献进行可视化分析，如文献发表数量、机构、国家、作者合作情况、热点词频率、研究趋势等，从整体上把握亚致死效应研究领域的发展动态，更直观地探究国内外亚致死效应的研究现状及前沿热点问题，旨在为相关研究提供有力的支持。

1 数据来源与方法

CiteSpace 软件是陈超美应用Java 语言开发的一款信息可视化工具，可视化分析软件可以通过绘制知识图谱显示一个学科或知识域在一定时期的发展趋势与动态，梳理某一研究领域的演进脉络、前沿热点以及发展趋势等[9-11]。本研究主要运用CiteSpace 6.1.2知识图谱软件对亚致死效应研究领域的前沿热点和发展趋势进行可视化分析，并将结果以知识图谱的方式呈现出来，以直观展示国内外亚致死效应领域的研究动态及发展趋势[12]。

研究的文献数据来源于WOS(Web of science)数据库和中国知网(CNKI)数据库，数据采集于2022年10月10 日。其中外文文献、中文文献检索主题词为“insecticide and sublethal effect”、“亚致死效应”，检索年度跨度为2010—2022年、1995—2022年。所得文献经除重后最终得到外文文献1644篇、中文文献794 篇（表1）。时间切片(year per slice)为1年，根据分析研究机构、关键词及作者将节点类型(node types)分别设置为Institution/Keyword/Author，剪切方式(pruning)采用pruninng sliced networks和pathfinder法[13]。

表1 数据来源及检索策略

2 结果与分析

2.1 国内外亚致死效应研究的年发文量分析

国内有关于杀虫剂亚致死效应研究的文献年发文数如图1 所示，该研究领域的论文数量总体上呈现出增长的态势，其发展历程可划分为3 个阶段。第一阶段为萌芽期（1995—2002年），学术界对亚致死效应的研究处于起步阶段，中国农业发展迅速，病虫害的发生是不可避免的，在化学防治过程中，少部分害虫没有直接被杀死，而产生了亚致死效应，该现象引起了不少研究者的注意，开始对杀虫剂对害虫的亚致死效应展开研究，此阶段的研究成果也为后续研究提供了理论依据。第二阶段为快速增长期（2003—2008年），文献数量逐步增加，整体的上升趋势非常明显，对比第一阶段上升10篇左右，2008年的发文量达到39篇，是整个中期阶段的小峰值。第三阶段是波动上升期（2009—2022年），虽然在某些年份仍保持稳定的增长，但也有部分年份有所下降，其中2018—2019 年下滑幅度最大，到2020年后才开始回升。国际发文情况见图2，国际文献的增长速度很快，2008年发文仅8篇，2009年发文数量急剧增加，到2021年文献数量增长了30倍。

图1 国内1995—2022年发文量

图2 国际2010—2022年发文量

2.2 作者分布

核心作者对该研究领域的发展起着关键的推动作用，其研究方向及成果反映了该领域的发展趋势，体现了该领域的研究水平，并也为后续研究者的发展提供了重要的参考和理论支持[14]。按照普赖斯定律计算公式（M为核心作者最少发文篇数，Nmax为发文最多作者的发文篇数）[15]，国内发表论文最多的作者是刘富强（表2），共发表了26篇论文，通过计算M约为3.819，因此，在国内至少发表4 篇以上的论文是核心作者，国内该研究领域的核心作者共有44 位，总发文量347篇，占国内文献总发文量的43.70%。

表2 国内核心作者情况（发文量前5位）

国际发表论文数量最高的作者是Desneux N（表3），发表论文47 篇，经计算，M约为5.135，在国际该领域发文数不低于6 篇的是核心作者，国际核心作者有62位，总发文量为665篇，占总量的40.45%。

表3 国际核心作者情况（发文量前5位）

绘制知识图可以清楚地显示出作者的协作状况。国内外作者的合作分布图如图3。1 个节点表示一个作者，节点越大，代表作者的文章占比越高，节点的连线代表作者合作关系的密切程度[16]。国内核心作者的网络不紧密，2～3个作者合作交流情况的较多，如刘富强和叶培明等作者之间形成了研究群体。但仍需要加强核心作者的联络，形成更紧密的学术交流，有利于推动亚致死效应研究领域的发展。国际作者之间的协作非常密切，以Desneux N、Guedes R、Gao X等核心作者为主要中心，各节点的联系更加紧密，表明作者群中存在着很强的协作关系。

图3 国内外作者合作图

2.3 机构分布

通过分析发文机构的分布和机构间的协作交流，可以了解各研究领域的主要科研力量的分布情况[17]。图4 结果表明，发表论文数量最多的机构是维索萨联邦大学，发表论文94篇，其次为中国农业科学院、中国农业大学、山东农业大学等中国的研究机构，共发124篇，中国农业科学院与国内其他交流较密切，如华南农业大学、华中农业大学等，此外还与法国国家农业食品与环境研究院、卡塔尼亚大学、拉夫拉斯联邦大学等有良好互动。国外机构以维索萨联邦大学、圣保罗大学、美国农业科学研究院居前3位（表4），机构之间的合作交流表现亦十分频繁。在国际上亚致死效应的研究领域，各机构已达成良好的合作关系网，良好的交互关系促进了该领域研究的发展。

表4 国际机构发文量

图4 国际机构分布

国内机构分布如图5、表5。发文数量最多的是中国农业科学院，发表论文37 篇，其次为中国热带农业科学院（发文31篇），其后是中国农业大学以及华中农业大学等机构，这些机构的合作关系很好，但从整体上看机构之间的连线还是比较少的。国内主要的发文机构以农业科学院、农业类高校为主。

表5 国内发文机构发文量情况

2.4 国家分布

图6 显示，中国、巴西、美国和法国等国家的研究节点较突出，说明这几个国家的亚致死效应相关研究较多。国家节点之间的连线密集，显示各国家中的研究机构的相互合作、研究交流较频繁。

图6 国家分布情况

中心性表示的是一个节点在整个网络中发挥作用大小，节点的中心性愈高，说明它在网络中的联系愈紧密，愈具影响力。通常，如果一个节点的中心性大于0.1，则表示该节点为一个关键节点。统计排名前8名的国家发表论文数量和中心性（表6），中国的相关文献最多，达到了318 篇，中心性0.16，是关键节点。其次是美国，发表论文301 篇，中心性0.35，美国在该领域研究影响力最大。第三是巴西，发表论文274篇，中心性为0.15，巴西是世界农业大国，可见巴西对于亚致死效应研究领域的贡献很大。

表6 排名前8位的国家发文量及中介中心性

2.5 研究热点及研究趋势分析

关键词是一篇文章的核心内容的体现，是对其文章主题的高度概括，它对文章所要传达的主题有很强的代表性，因此，频繁出现的关键词常常被作为一个研究领域中热门话题的预测[11]。经软件分析得到了国内文献中高频词关键词（表7）和国际文献中高频词关键词（表8）。国内文献频次最高的关键词是“解毒酶”，频次是101 次，中心性0.14，“杀虫剂”次之，中心性0.14，也是关键节点。中心性最大的关键词是“亚致死”，中心性为0.24，可见研究者对于亚致死仍极为关注，其次是害虫以及其生长发育情况等关键词。国际该领域研究中“农药”出现的频次最高（448 次），中心性0.03；其次是“杀虫剂”，频次是418，中心性0.02；第三是毒性，频次为346，中心性0.07是高频词中关注度最高，说明研究者在该领域的研究中对杀虫剂及农药的毒性关注度极高。

表7 国内亚致死效应研究高频关键词（频次≥30）

表8 国际亚致死效应研究高频关键词（频次≥120）

2.5.1 研究热点聚类中文文献热点词共聚成了11 个聚类（图7），其轮廓值见表9，主要聚类轮廓值均不低于0.70。频次最高聚类是“二斑叶螨”，轮廓值0.846；其次是“棉蚜”，频次45，轮廓值0.912；第三和第四分别是“亚致死”、“毒性”，轮廓值分别为0.986、0.932。从整体聚类分析可见，在国内领域研究方向主要集中在害虫治理和亚致死毒力研究等方面[18-20]。

图7 中文文献热点词聚类图谱

外文文献热点词共形成5个聚类（图8），对其进行分析，结果见表10。“氧化应激”聚类频次最高，频次为133，轮廓值0.803；“亚致死效应”次之，频次107，轮廓值0.763；第三是“植物杀虫剂”，频次0.647，轮廓值93。国际上该领域的研究方向主要体现在杀虫剂及亚致死效应试验和害虫治理等方面[21-23]。

表10 外文文献热点词聚类及轮廓值

图8 外文文献热点词聚类图谱

比较中文和外文文献中亚致死效应的关键词聚类，发现所形成的聚类存在着相似之处，研究热点主要集中在杀虫剂、毒性、害虫等方面。而对比聚类轮廓值显示，中文文献的研究重点偏向的是化学农药、毒性和害虫等相关研究，外文文献则是对亚致死效应、杀虫剂、氧化胁迫反应等更重视。

2.5.2 突现词分析突现词是短时间内关键词发生显著变化的值，可以反映出未来学术领域发展的重要指标。表11 中，从中文文献的关键词突变强度可以看出，“生长发育”与“甜菜夜蛾”是国内近几年亚致死效应研究中最大的前沿热点，其突现时间分别为2012—2016年、2009—2017年。突变强度为4以上有“毒力”、“解毒酶”、“杀虫剂”。从关键词突变的时间来看，研究热点并不是一成不变的，会随着研究深度的发展和热门话题的转变发生改变，目前国内亚致死效应的研究热点词是“棉蚜”。如亚致死浓度氟啶虫酰胺和吡虫啉处理后棉蚜成蚜寿命和产蚜量均显著下降，而氟啶虫胺腈对棉蚜有明显的刺激性亚致死效应，而这种效应不仅会因药剂亚致死浓度的不同而不同，而且具有滞后效应和跨代影响[24-27]。

表11 中文文献亚致死效应研究突现词列表

外文文献突现词强度如表12。从突现强度看，“expression”是当前最热门的研究热点，也是从2020—2022年一直在热点研究的关键词。从整体上看，所有突现词的突现强度都在4以上，其中突现强度较高的关键词是invitro（2014—2016 年）、chemical composition（2020—2022 年）、surface water（2017—2019 年）、chronic exposure（2017—2019年）。近年来国际亚致死效应研究领域的研究热点关键词为“expression”、“chemical composition”、“identification”。

表12 外文文献亚致死效应研究突现词列表

2.5.3 热点词演进趋势分析热点词演进趋势图可以从时区视图反映出热点词在时间维度上的演化历程，图中的节点代表关键词，节点大小表示词频，节点越大频次越高，它们之间的连线表示热点词在时间上的演进趋势。

从图9 可见，国内亚致死效应研究热点词演进可分为3 个时期。初期为1995—1999 年，还没出现显著的研究热点；中期为2000—2013 年，属研究的发展阶段，学者们重点关注害虫、生长发育情况及杀虫剂，出现大量热点关键词；后期为2014—2022 年，该阶段研究方向更深入，主要集中在害虫的代谢、酶活力以及其行为能力和各类新型杀虫剂。

图9 中文文献亚致死效应研究热点词演进

由图10可知，国际亚致死效应研究热点词演进也可分为3个阶段，2010—2012年为萌发阶段，关键词有sublethal effect（亚致死效应）、brown planthopper（褐飞虱）、sublethal（亚致死）、risk assessment（风险评估），表明研究者主要围绕着亚致死效应展开研究实践；2013—2016年为发展阶段，在此阶段出现了许多新的关键词，说明该领域的研究开始拓展并深入，研究热点急剧增多；2017—2022 年亚致死效应研究迅猛发展，大量突现词在此阶段出现，如surface water、pest control、chemical composition等，此阶段对生化成分的研究成为最新热点，chemical composition和expression成为这个阶段的代表性关键词。

图10 外文文献亚致死效应研究热点词演进

3 结论

笔者运用CiteSpace 软件对国内外的亚致死效应研究领域的文献发表情况、作者分布、机构分布、国家分布以及关键词和热点词的演变趋势进行了知识图谱绘制并分析。国内外发文量的上升趋势基本一致，但是国内的发文量相对较少，2018 年、2019 年出现了较大幅度的波动。国际上的发文量总体呈良好的趋势，且波动性不大。国内发表论文最多的作者是刘富强，发表了26篇文章；国内的核心作者有44位，共发表了347篇论文，占论文总数的43.70%。Desneux N在国际的发文量最高，发文数量47篇，国际核心作者有62位，共发表论文665 篇，占论文总数量的40.45%。国内外核心作者网络差异较大，国内作者之间合作发表论文的现象较少，少数作者还在自主研究。国际上核心作者已经形成了较为稳固的核心作者群体，作者间有着紧密的联系。国际机构分布中，维索萨联邦大学的论文发表数量最高，中国机构排名第二，中国农业科学院、中国农业大学、山东农业大学等是主要研究机构，共发124 篇，中国农业科学院与国内其他发文机构有着密切的协作关系，和其他国家发文机构之间也有良好交流合作关系。国内主要的发文机构为中国农业科学院、中国热带农业科学院、中国农业大学以及华中农业大学等，这些院校的合作关系很好。中国、巴西、美国和法国都有大量的亚致死效应的研究，中国的论文量最多，中心性0.16；其次是美国，中心性0.35，美国在该研究领域的影响最大。目前，国内外有关于亚致死效应研究的高频词及聚类都围绕着“农药”、“杀虫剂”以及“毒性”等关键词进行。热点词的演变过程较相似，前期集中在亚致死的研究，中期阶段针对不同杀虫剂对害虫的生长发育的影响进行了相关探究，后期开始涌现许多新的研究方向，使该领域的研究更加深入。

4 展望

杀虫剂主要用于防治农业害虫，使用历史悠久、用量大、品种多。近年来由于杀虫剂的大量使用导致了许多农业生产问题，如土壤农药残留超标、环境污染、害虫抗性增强等。在提倡无公害、绿色有机的大背景下，杀虫剂减施是必然途径。了解当前杀虫剂对昆虫的亚致死效应研究现状，能更有针对性地促进杀虫剂减量使用，也能促进低残留、低污染的杀虫剂开发。从本研究的结果看，知识图谱可视化分析较好地整理了亚致死效应研究领域的研究现状、热点研究的演进趋势，可帮助研究者更快速地了解该领域的最新进展，也可为亚致死效应主题研究新兴发展趋势及热点问题提供参考。国际上对于亚致死效应研究内容十分丰富，拥有大量的相关文献，各方向研究也十分深入。国内的相关文献数量相对较少，仍处于上升发展阶段，存在着研究主题不够多面化、相关研究学术影响力不足、未形成稳固核心作者群等问题。因此，在后续研究中应继续提升研究者的自身水平，建立科研人员间良好交流合作机制，从而提高亚致死效应研究领域的科研水平。