基于CiteSpace文獻(xiàn)可視化分析軟件的減量施肥研究

蔡秋亮，梁彩婷，陳虹麗，方春秋，張傳芳

(百色學(xué)院，廣西百色 533000)

施用化肥不僅能提高土壤的肥力，也能增加作物單位面積的產(chǎn)量?；试谵r(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)主要的資料，目前我國(guó)已成為世界化肥使用量最多的國(guó)家之一?；实氖褂昧空嫁r(nóng)業(yè)生產(chǎn)投入成本的50%左右。根據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織(FAO)統(tǒng)計(jì)，化肥在整個(gè)農(nóng)作物提高產(chǎn)量的總份額中占40%～60%。但現(xiàn)如今存在化肥過(guò)量施用、盲目施用的現(xiàn)象，這不僅增加了農(nóng)業(yè)的投入成本，還造成農(nóng)業(yè)面積源污染的問(wèn)題。“高成本、低效益”的問(wèn)題也越來(lái)越涌出，雙重?cái)D壓日益嚴(yán)重。過(guò)量施用化肥產(chǎn)生會(huì)產(chǎn)生以下危害：致使土壤性狀惡化、農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)降低、環(huán)境出現(xiàn)污染問(wèn)題、產(chǎn)收比例大。黨和國(guó)家非常重視過(guò)度施肥帶來(lái)的問(wèn)題,國(guó)家農(nóng)業(yè)農(nóng)村部在2015年正式宣布了《到2020年化肥使用量零增長(zhǎng)行動(dòng)方案》的政策，為該研究領(lǐng)域指引了方向，因此近年來(lái)我國(guó)減量施肥的科學(xué)研究與論文發(fā)文量快速增加，也是肥料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

信息可視化軟件CiteSpace工具可用于觀察某個(gè)研究領(lǐng)域的研究趨勢(shì)和發(fā)展動(dòng)向，并且以可視化的方式呈現(xiàn)出來(lái)，也可以直觀獲取相關(guān)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)話題、重要學(xué)者和研究機(jī)構(gòu)，還能展示出特定時(shí)間跨度內(nèi)新研究話題突然增加的情況。該軟件在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域上應(yīng)用比較廣，已在農(nóng)作物連作障礙、土壤肥力領(lǐng)域、農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展等方面應(yīng)用。但針對(duì)減量施肥的研究態(tài)勢(shì)進(jìn)行定量分析和動(dòng)態(tài)發(fā)展趨勢(shì)尚有不足的地方。鑒于此，為了解我國(guó)減量施肥領(lǐng)域研究發(fā)展?fàn)顩r和知識(shí)結(jié)構(gòu)，采用文獻(xiàn)計(jì)量可視化的方法與對(duì)比分析的方法,以CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)1963—2021年收錄的1 199篇與相關(guān)減量施肥的論文為研究對(duì)象，分析了近23年減量施肥知識(shí)領(lǐng)域的研究機(jī)構(gòu)、核心作者群以及研究的熱點(diǎn)。

1 研究方法及數(shù)據(jù)采集

研究數(shù)據(jù)和可視化分析圖譜均來(lái)自中國(guó)知網(wǎng)CNKI文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)，為了確保數(shù)據(jù)來(lái)源的準(zhǔn)確性，通過(guò)高級(jí)檢索項(xiàng)，檢索的主題詞為“減量施肥”,檢索的時(shí)間區(qū)域?yàn)?963—2021年。文獻(xiàn)的類型是中文文獻(xiàn)。手動(dòng)篩選出作者、機(jī)構(gòu)、關(guān)鍵詞、發(fā)表時(shí)間均具備且與減量施肥的相關(guān)研究文獻(xiàn)，共得到1 199篇論文﹐并將記錄的內(nèi)容留存為Refworks格式。

使用CiteSpace文獻(xiàn)可視化分析軟件(5.7.R2.版本)進(jìn)行分析﹐對(duì)已整理收集好的文獻(xiàn)進(jìn)行文獻(xiàn)的知識(shí)區(qū)域共現(xiàn)，如作者共現(xiàn)、發(fā)布機(jī)構(gòu)共現(xiàn)，關(guān)鍵詞共現(xiàn)等。運(yùn)行CiteSpace的準(zhǔn)備工作、啟用工作如圖1、2所示。

圖1 運(yùn)行CiteSpace之前的工作流程Fig.1 Workflow before CiteSpace running

圖2 啟用CiteSpace軟件流程Fig.2 The processes of starting CiteSpace software

經(jīng)過(guò)CiteSpace分析所獲得的網(wǎng)絡(luò)圖譜中,每個(gè)節(jié)點(diǎn)代表1個(gè)關(guān)鍵詞﹐每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的大小代表這個(gè)關(guān)鍵詞出現(xiàn)的次數(shù)。節(jié)點(diǎn)之間的連線粗細(xì)代表關(guān)鍵詞共現(xiàn)強(qiáng)度的強(qiáng)弱﹐節(jié)點(diǎn)的圓圈代表年輪﹐年輪的大小可以指中心性的大小,中心性越大則說(shuō)明對(duì)其他的節(jié)點(diǎn)影響力越強(qiáng)。

2 結(jié)果與分析

研究某一領(lǐng)域的成果隨時(shí)間變化趨勢(shì)從側(cè)面反映出該領(lǐng)域的研究發(fā)展?fàn)顩r，有助于回顧、呈現(xiàn)出該領(lǐng)域的結(jié)果?，F(xiàn)將1963—2021年58年間從CNKI中搜集到的1 199篇減量施肥研究文獻(xiàn)作為研究對(duì)象，以發(fā)文年度作為橫坐標(biāo)，年份發(fā)文量作為縱坐標(biāo)，得出減量施肥研究年度發(fā)文量分布圖(圖3)。從圖3可以看出，1963—2006年的發(fā)文量很少有關(guān)于減量施肥的論文。近年來(lái)，化肥的使用量越多，產(chǎn)量就會(huì)越高，這也導(dǎo)致減量施肥文獻(xiàn)量少。然而，大量使用化肥導(dǎo)致土壤板結(jié)、酸化、鹽漬化、地力衰竭、土壤污染、水污染、大氣污染和各種病害的發(fā)生。2007年人們開(kāi)始意識(shí)到大量使用化肥帶來(lái)的不良后果，因此減量施肥領(lǐng)域的研究論文逐漸增加，從側(cè)面反映出減量施肥逐漸地成為了研究熱點(diǎn)。從圖3可以看出，2017年減量施肥的文獻(xiàn)量出現(xiàn)了第1次高峰，與農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、財(cái)政部相關(guān)減量施肥的文件要求，即貫徹落實(shí)“增產(chǎn)施肥、經(jīng)濟(jì)施肥、環(huán)保施肥”的施肥理念的時(shí)間基本一致。因此，減量施肥的文獻(xiàn)量在2017年發(fā)表較多，而在2018年減量施肥的文獻(xiàn)量出現(xiàn)了波動(dòng)；之后減量施肥的研究文獻(xiàn)又快速增長(zhǎng)，達(dá)300篇。

圖3 不同年份減量施肥文獻(xiàn)量的比較Fig.3 Comparison of the literature amount of reduced fertilization in different years

期刊分布情況。根據(jù)1963—2021年獲得的年刊載論文數(shù)量，得到20個(gè)期刊，具體的期刊分布情況見(jiàn)圖4。從圖4可以看出，《中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)》刊載減量施肥文獻(xiàn)占比最大，是總量的28.8%，發(fā)表的文獻(xiàn)研究量也最多，達(dá)13篇文獻(xiàn)。其次是《中國(guó)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)》刊載文獻(xiàn)量，占總量的13.33%，發(fā)表了6篇文獻(xiàn)，接下來(lái)是《生態(tài)學(xué)報(bào)》《環(huán)境科學(xué)》《作物學(xué)報(bào)》等期刊。以上期刊都是研究減量施肥的主要期刊，是主力軍，為以后在該研究領(lǐng)域發(fā)表文章時(shí)選擇投稿期刊，指明了方向。

圖4 減量施肥主要期刊研究文獻(xiàn)占比Fig.4 Proportions of research literatures of major journals on reduced fertilization

主要的基金分布情況。主要贊助資金的來(lái)源機(jī)構(gòu)從側(cè)面反映出贊助機(jī)構(gòu)對(duì)該研究領(lǐng)域的肯定、協(xié)助和支持。圖5對(duì)減量施肥研究領(lǐng)域發(fā)文量與排列前10的贊助機(jī)構(gòu)之間關(guān)系進(jìn)行分析，從圖5可以看出，國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家科技支撐計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金均是減量施肥研究領(lǐng)域的核心基金。國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃發(fā)表了131篇減量施肥的研究文獻(xiàn)；國(guó)家科技支撐計(jì)劃是減量施肥發(fā)表量排名第2的基金，共124篇，發(fā)表量排名第3的是國(guó)家自然科學(xué)基金，發(fā)表了100篇的支持基金。

圖5 減量施肥支撐基金的文獻(xiàn)量比較Fig.5 Comparison of literature support funds of fertilization reduction

研究機(jī)構(gòu)分析。從表1可以看出，關(guān)于“減量施肥”研究機(jī)構(gòu)的發(fā)文量在46篇以上的就有20家，集中在高等院校與科研院所。其中，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部環(huán)境保護(hù)科研監(jiān)測(cè)所和廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院的發(fā)文量均為61篇；上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境保護(hù)研究所農(nóng)業(yè)部，發(fā)文量為59篇；第4個(gè)是上海海洋大學(xué)海洋生態(tài)與環(huán)境學(xué)院，發(fā)文量為57篇；其他的研究機(jī)構(gòu)發(fā)文量在50篇左右。這些文獻(xiàn)對(duì)減量施肥的研究貢獻(xiàn)度高，從側(cè)面可看出各研究機(jī)構(gòu)對(duì)減量施肥研究領(lǐng)域的重視度。

研究機(jī)構(gòu)的共現(xiàn)圖譜程度說(shuō)明該研究領(lǐng)域的核心研究機(jī)構(gòu)及與其他機(jī)構(gòu)合作的強(qiáng)度，其中機(jī)構(gòu)間的連線代表他們之間的合作關(guān)系，線越粗合作強(qiáng)度越大，只有少部分機(jī)構(gòu)是合作較少。一般，文獻(xiàn)中心性在0.1以上或者是等于0.1的，說(shuō)明該機(jī)構(gòu)在這一方面的研究力度大，得到的研究成果具有較強(qiáng)說(shuō)服力。

表1 不同機(jī)構(gòu)發(fā)文量比較

圖6呈現(xiàn)了“減量施肥”領(lǐng)域研究機(jī)構(gòu)之間的合作關(guān)系。從圖6可以看出，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部環(huán)境保護(hù)科研監(jiān)測(cè)所的文獻(xiàn)中心性最高，為0.1，說(shuō)明該機(jī)構(gòu)在減量施肥方面的研究力度較大，研究成果有較強(qiáng)說(shuō)服力。

發(fā)文作者分析。發(fā)文作者的共現(xiàn)分析不僅可以反映出研究領(lǐng)域核心的作者，而且可以反映出他們之間的合作和互相引用文獻(xiàn)的關(guān)系。發(fā)文量的多少表明節(jié)點(diǎn)的大小，節(jié)點(diǎn)越大表明作者在該研究領(lǐng)域中是重點(diǎn)研究項(xiàng)目的對(duì)象，節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)之間的連線顯示了作者和作者之間的合作關(guān)系。連線的粗細(xì)表明合作強(qiáng)度的強(qiáng)弱，線越粗合作關(guān)系越強(qiáng)，反之亦然。從表2可以看出，發(fā)文量最大的核心作者是劉紅江，為60篇。發(fā)文量第2的核心作者是修偉明，為59篇。發(fā)文量第3核心作者是ARIFHUSAIN(艾弗桑)，為56篇，發(fā)文量第4是于雙，為56篇。從圖7可以看出，從中心性角度看，排名最高的項(xiàng)目作者是榮湘民，中心性為1.2，第2高的是周旋，中心性為1.1 ，第3高的是彭建偉， 第4高的是曹衛(wèi)東。中心性高說(shuō)明作者的交際面廣，在研究領(lǐng)域中處于核心地位，擁有廣闊的影響力；中心性低說(shuō)明作者不善交際，很少進(jìn)行合作，社會(huì)聯(lián)絡(luò)少，處于研究領(lǐng)域的邊緣地位?？傮w來(lái)看，作者的共獻(xiàn)圖譜側(cè)面表現(xiàn)出作者對(duì)減量施肥的研究有共同探討、互相合作的趨勢(shì)。

表2 不同作者發(fā)文量比較

文獻(xiàn)的關(guān)鍵詞是學(xué)術(shù)文獻(xiàn)研究主題的中心和核心地位。在關(guān)鍵詞的分析圖譜中，出現(xiàn)次數(shù)最多的關(guān)鍵詞是所研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)前沿，彼此之間的聯(lián)系顯現(xiàn)出研究領(lǐng)域中知識(shí)的內(nèi)在關(guān)系。圖8是通過(guò)運(yùn)用CiteSpace軟件，對(duì)減量施肥的關(guān)鍵詞進(jìn)行可視化分析，生成共現(xiàn)圖譜。從圖8可直觀看出，減量施肥的研究圍繞著產(chǎn)量、品質(zhì)、化肥減量、水稻、減量施肥等領(lǐng)域，這些領(lǐng)域與關(guān)鍵詞突現(xiàn)圖譜(圖9)中的產(chǎn)量問(wèn)題，化肥減量、化肥減量增效等有著較高的吻合率，說(shuō)明研究的熱點(diǎn)處于穩(wěn)定的狀態(tài)。

從圖9可以看出，從引文計(jì)數(shù)排名來(lái)看，第1是產(chǎn)量(引文計(jì)數(shù)為436個(gè))，第2是減量施肥(199個(gè))，第3是化肥減量(187個(gè))，第4是品質(zhì)(167個(gè))，第5是水稻(158個(gè))。引文計(jì)數(shù)數(shù)量多少就是關(guān)鍵詞頻次的高低，關(guān)鍵詞頻次越高，說(shuō)明該研究?jī)?nèi)容越受關(guān)注；中心性排名第1的是產(chǎn)量(中心性為0.21)，第2是減量施肥(中心性為0.19)，第3是化肥減量(中心性為0.14)，第4是品質(zhì)(中心性為0.11)。中心性越高，關(guān)鍵詞影響力越大，發(fā)表的相關(guān)文獻(xiàn)量越多。在突現(xiàn)圖譜中，從年份上看，近些年減量施肥的爆發(fā)文獻(xiàn)量增高，說(shuō)明減量施肥的相關(guān)研究呈上升趨勢(shì)。

圖6 研究機(jī)構(gòu)圖譜Fig.6 Chromatogram of research institute

圖7 減量施肥研究作者共現(xiàn)圖譜Fig.7 Co-occurrence map of the author of fertilization reduction

圖10是減量施肥時(shí)區(qū)圖，從圖10可以看出，減量施肥有多個(gè)時(shí)區(qū)節(jié)點(diǎn)，顯現(xiàn)出的節(jié)點(diǎn)是該關(guān)鍵詞在所有研究的論文里最早出現(xiàn)的時(shí)間，節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)連接所形成的線段數(shù)量越多，表明該關(guān)鍵詞在今后論文中出現(xiàn)的次數(shù)越高。

3 結(jié)論

該研究對(duì)1963——2021年我國(guó)國(guó)內(nèi)減量施肥的研究領(lǐng)域進(jìn)行梳理與分析。通過(guò)使用CiteSpace可視化分析軟件繪制圖譜，了解減量施肥研究主要的機(jī)構(gòu)、基金支撐、作者、關(guān)鍵詞共現(xiàn)和熱點(diǎn)前沿等。

減量施肥的研究經(jīng)歷了停滯期(1963—2005年)以及恢復(fù)增長(zhǎng)期(2006—2021年)2個(gè)時(shí)期；刊載研究減量施肥文獻(xiàn)最多的是《中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)》，其次是《中國(guó)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)》《生態(tài)學(xué)報(bào)》《環(huán)境科學(xué)》《作物學(xué)報(bào)》等；減量施肥研究的贊助機(jī)構(gòu)有很大的支撐作用，形成以國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃與國(guó)家科技

圖8 減量施肥關(guān)鍵詞共獻(xiàn)分析Fig.8 Analysis of key words of reduced fertilization

圖9 關(guān)鍵詞突現(xiàn)圖Fig.9 Keywords with the Strongest Citation Bursts

支撐計(jì)劃為中心的減量施肥研究領(lǐng)域贊助基金；減量施肥的研究機(jī)構(gòu)不僅具有廣大的涉及面，而且擁有密切的學(xué)術(shù)協(xié)作，以農(nóng)業(yè)農(nóng)村部環(huán)境保護(hù)科研監(jiān)測(cè)所和廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院為中心的研究機(jī)構(gòu)。劉紅江是作者間的核心，之間的合作將會(huì)促進(jìn)減量施肥的研究發(fā)展。減量施肥的研究熱點(diǎn)以產(chǎn)量、減量施肥、化肥減量、品質(zhì)、水稻為代表，呈現(xiàn)出未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。

減量施肥是通過(guò)減少肥料的施用來(lái)降低生態(tài)污染，是踐行國(guó)家綠色發(fā)展理念的有效載體，提高作物品質(zhì)和產(chǎn)量的發(fā)展思想，促進(jìn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

圖10 減量施肥時(shí)區(qū)圖Fig.10 Area map of reduced fertilization