謝 瑤 唐 研 劉 霞 孟 靜 王 磊*

（1.山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技信息研究所，濟南 250100；2.山東大學(xué)管理學(xué)院，濟南 250013；3.山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院玉米研究所，濟南 250100）

1 引言

玉米（Zea maysL.）是世界重要的糧食作物，廣泛種植于美國、中國、巴西等國家，是畜牧、養(yǎng)殖業(yè)的重要飼料來源，也是食品、醫(yī)療衛(wèi)生、輕工業(yè)、化工業(yè)等不可或缺的原料[1]。隨著現(xiàn)代化工業(yè)進程的加快，市場對玉米的需求量日益增大，如何提高玉米的綜合生產(chǎn)力成為了一個亟待解決的問題。

玉米的耐鹽性相對較差，閾值約為0.017M Na‐Cl。其中苗期是整個生長周期的關(guān)鍵時期，對各種外界不利環(huán)境因素的脅迫更為敏感，土壤鹽度高常會使玉米幼苗芽勢弱、胚根少且短、苗弱、成活率低，嚴(yán)重影響其后期生長發(fā)育及產(chǎn)量[2]。目前土壤鹽漬化已成為造成全球范圍內(nèi)農(nóng)作物減產(chǎn)的環(huán)境限制因素之一。我國耕地面積的6.62%為鹽堿地[3]，近年來，由于灌溉和施肥不當(dāng)，我國的鹽堿地面積不斷擴大，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響逐年加重[4]。因此，在防治之外，鹽堿地綜合利用成為科研的熱點，培育更抗鹽堿的玉米及其他作物品種成為研究者的重要任務(wù)之一。

目前研究發(fā)現(xiàn)，外源磷(Pi)的施用可以改變作物的耐鹽性[5]，并且施磷期間氮轉(zhuǎn)運相關(guān)基因的表達顯著改變[6][7]，說明氮的施加對耐鹽性可能起到作用。氮以及磷、鉀、鋁等其它元素的加入對玉米的耐鹽性是否有影響，其分子機制究竟如何，這些問題的研究不僅具有重要的科學(xué)意義，也為培育耐鹽品種、提高耐鹽性和產(chǎn)量以及充分發(fā)揮鹽堿地的生產(chǎn)潛力提供理論依據(jù)。

基于此，本文在中國知網(wǎng)（CNKI）全文數(shù)據(jù)庫及Web of Science 核心合集數(shù)據(jù)庫搜集相關(guān)文獻內(nèi)容，采用文獻計量學(xué)方法和CiteSpace知識圖譜可視化工具，分析了目前國內(nèi)外玉米逆境脅迫機制的研究進展，以期為相關(guān)學(xué)者提供新的研究視角。

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

2.1.1 國外數(shù)據(jù)

國外文獻樣本以Web of Science核心合集數(shù)據(jù)庫作為數(shù)據(jù)源，設(shè)置檢索條件：（TS=(maize OR *corn OR zea mays) AND TS=(salt tolerance OR salt stress OR salinity stress OR salin*) AND TS=(phosphorus OR nitrogen OR aluminum OR potassium)），時間跨度為“不限”，文檔類型（document type）為文章（article），檢索日期為2019 年11 月8 日，對結(jié)果數(shù)據(jù)進行清洗與去重后得到709篇文獻。

2.1.2 國內(nèi)數(shù)據(jù)

國內(nèi)文獻樣本以《中國學(xué)術(shù)期刊全文數(shù)據(jù)庫》（CNKI）作為數(shù)據(jù)源，設(shè)置檢索條件：（SU=（玉米*（脅迫+耐受））AND SU=（nacl+鹽+氮+磷+鉀+鋁）），時間跨度為“不限”，數(shù)據(jù)庫來源類別為“學(xué)術(shù)期刊”跨庫檢索，“來源類別”設(shè)置為“核心期刊”。檢索后對結(jié)果數(shù)據(jù)進行清洗篩選，得到431篇文獻。

2.2 研究方法

2.2.1 文獻計量法

文獻計量法是一種基于數(shù)理統(tǒng)計的定量分析方法，它以科學(xué)文獻的外部特征為對象，探討科學(xué)技術(shù)的結(jié)構(gòu)、特征和規(guī)律[8]。本文從定量分析的角度出發(fā)，利用CiteSpace信息可視化軟件，分析國內(nèi)外玉米逆境脅迫研究的現(xiàn)狀，揭示研究熱點和前沿問題。

2.2.2 對比分析法

對比分析法是把客觀事物加以比較，從數(shù)量上展示和說明研究對象之間的相關(guān)關(guān)系，以達到認識事物本質(zhì)和規(guī)律并做出正確評價的方法[9]。本文利用對比分析方法，將國內(nèi)外玉米抗逆境機制研究的文獻從時間和空間序列上對國家、機構(gòu)、期刊、作者及分析角度等方面進行橫向和縱向的定量對比，以從中發(fā)現(xiàn)國內(nèi)外研究的差異。

3 國外文獻統(tǒng)計分析

3.1 時間序列分析

在年代分布上，Web of Science 上收錄的文獻總量自1975 年的第一條記錄以來(圖1)，呈穩(wěn)步增長態(tài)勢，在2018年達發(fā)文量峰值69篇，截至檢索日（2019‐11‐09），2019年發(fā)文量已達65篇，推測2019年的總發(fā)文量可能超越2018 年成為該領(lǐng)域發(fā)文量最多的一年。由此可見，玉米的逆境脅迫相關(guān)研究在國際上仍然是一個穩(wěn)步成長中的研究點，仍保持在持續(xù)上升狀態(tài)。

3.2 空間序列分析

玉米逆境脅迫研究領(lǐng)域的文獻共見于68個國家/地區(qū)。其中我國發(fā)文量最高達142 篇，其次為美國109篇，巴基斯坦70篇、伊朗45篇、德國43篇、印度41篇、西班牙41 篇等（表1），均屬玉米種植面積或?qū)τ衩仔枨罅枯^大的國家。中美兩國的總發(fā)文量合計占全球總發(fā)文量的20%以上，在該領(lǐng)域研究中有較明顯的優(yōu)勢。

用CiteSpace 繪制玉米逆境脅迫文獻的國家分布知識圖譜，并獲得各國家/地區(qū)的貢獻中心度（圖2、表2），可見各國之間的聯(lián)系基本呈網(wǎng)狀，說明存在一定的國際合作關(guān)系。其中，美國、澳大利亞、韓國、巴基斯坦、中國等國家的中心度較高，占有更高的國際合作比例。根據(jù)社會網(wǎng)絡(luò)分析的原理，一個節(jié)點的中心度越高，就表明該節(jié)點在網(wǎng)絡(luò)中越重要，交流的頻繁程度越高[10]，由此可見，上述國家在國際合作中優(yōu)勢顯著，國際認可程度較高。同時，我國在該領(lǐng)域內(nèi)發(fā)文量雖位居第一，但中心度排名僅為第五，二者匹配度不高，反映出我國在該領(lǐng)域內(nèi)的研究多以本國合作為主，與其他國家的交流合作還有進一步加強的空間。

表1 Web of Science中玉米逆境脅迫研究發(fā)文量排名前15的國家/地區(qū)Table 1 Top 15 Countries/Regions in the Amount of Corn Stress Studies in Web of Science

表2 Web of Science中文獻貢獻中心度排名前15的國家/地區(qū)Table 2 Top 15 countries/regions in terms of centrali‐ty in Web of Science

3.3 主要研究機構(gòu)

本次檢索結(jié)果共涉及72 個機構(gòu)，中心度前15 位的機構(gòu)（表3）中發(fā)文量最高的是印度的費薩拉巴德大學(xué)，其次是中國科學(xué)院、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)等。但從節(jié)點中心度的排序來看，中國科學(xué)院的發(fā)文量雖不居首位，但中心度最高，體現(xiàn)出我國頂級科研院所與其他機構(gòu)的國際合作交流相對較多，合作質(zhì)量相對較高。該領(lǐng)域的核心發(fā)文機構(gòu)主要以農(nóng)業(yè)科研院所和農(nóng)業(yè)高校為主，機構(gòu)合作呈現(xiàn)較為分散的特征（圖3）。主要合作團體有兩個，一是以中國農(nóng)科院以及中國農(nóng)業(yè)大學(xué)為核心，與美國高等院校存在合作關(guān)系的合作網(wǎng)絡(luò)，另一個是印度部分大學(xué)之間的本國合作網(wǎng)絡(luò)。但最高0.06的中心度也說明：目前該領(lǐng)域的國際合作程度相當(dāng)不明顯，合作的程度與水平尚有提高空間。

表3 Web of Science中玉米逆境脅迫研究發(fā)文中心度排名前15的機構(gòu)Table 3 Top 15 institutions in terms of centrality in Web of Science

3.4 研究熱點分析

關(guān)鍵詞是查找文獻的重要檢索點，是目標(biāo)文獻與研究方向發(fā)展主旨的精煉，高頻關(guān)鍵詞常被視為一個領(lǐng)域的研究熱點[11]。高頻關(guān)鍵詞可以根據(jù)齊普夫第二定律T=（其中T 為高頻詞和低頻詞的分界頻次，I1是頻次為1的關(guān)鍵詞的數(shù)量）進行提取[12]。根據(jù)該定律，T≥18 即可認定為該領(lǐng)域中的核心關(guān)鍵詞。本次檢索中，關(guān)鍵詞頻大于18的有59個，通過篩選、合并、剔除同義詞等數(shù)據(jù)清洗方式，構(gòu)建了玉米逆境脅迫相關(guān)文獻高頻關(guān)鍵詞庫，其中頻率排名前20位的關(guān)鍵詞如表4所示。

表4 Web of Science玉米逆境脅迫研究關(guān)鍵詞中心度排序前20Table 4 Top 20 keyword centricity in Web of Science

利用CiteSpace 軟件繪制關(guān)鍵詞共現(xiàn)知識圖譜（圖4），進行數(shù)據(jù)清洗與選擇后，本研究領(lǐng)域的高頻關(guān)鍵詞主要包括“soil（土壤）”、“accumulation（積累）”、“quality（質(zhì)量）”、“water（水分）”、“irrigation（灌溉）”等。

以出現(xiàn)頻次最高的“玉米”為中心點，通過知識圖譜網(wǎng)絡(luò)定位其他高頻關(guān)聯(lián)詞，將這些詞匯聚類分析后，歸納出5個主要的研究熱點方向。

（1）鹽水（Saline Water），主要包括地表水鹽堿化導(dǎo)致的種植地鹽堿化、土壤、地表水鹽堿化導(dǎo)致的玉米種植條件惡化相關(guān)環(huán)境解決方案，包括氮肥施用、引入微生物以影響玉米種植土壤類型、農(nóng)業(yè)灌溉手段的科學(xué)管理方法研究等；

（2）氮礦化（nitrogen mineralization）的主要研究方向包括不同鹽度水平下氮礦化的相關(guān)操作、土壤微生物活性對于氮礦化過程的影響、氮礦化過程中的鉀再分配[13]、鈣質(zhì)鹽對氮礦化的影響作用，包括可促進氮礦化的微生物細胞內(nèi)各類生物活動的分子生物學(xué)與酶學(xué)研究等；

（3）促生細菌（PGPR），主要包括根際促生細菌對玉米逆境脅迫的作用[14]、各類根際促生細菌的基因組學(xué)研究、根際促生細菌與氮磷鉀肥施用對于鹽脅迫的聯(lián)合作用研究[15]等；

（4）放射性示蹤劑（同位素標(biāo)記物，Using K‐42），在聚類標(biāo)簽中出現(xiàn)鉀元素，說明鉀元素與脅迫條件的相互作用屬于較為主流的研究視角，而在玉米逆境脅迫相關(guān)研究中，與鉀離子相關(guān)的研究一般使用同位素標(biāo)記物來進行追蹤。主要研究方向包括生長過程中鉀的離子通量研究、鉀離子流入對玉米生長的改善（尤其是鹽脅迫條件下）、不同親和力水平的鉀離子在玉米細胞內(nèi)的轉(zhuǎn)運效果等。說明鉀元素與脅迫條件的相互作用屬于較為主流的研究視角；

（5）交互效應(yīng)（Interactive Effect）是指一個因素各個水平之間反應(yīng)量的差異隨其他因素發(fā)生變化的現(xiàn)象。它的存在說明同時研究的若干因素的效應(yīng)非獨立[16]。在該聚類標(biāo)簽下，涉及的文獻多為研究各類硫酸鹽、硝酸鹽等與根際促生細菌、各類酶（如硝酸還原酶、黃嘌呤脫氫酶、抗氧化酶等）的交互效應(yīng)，及對玉米芽期后生長面臨的逆境脅迫的影響。

3.5 研究前沿分析

在發(fā)掘前沿關(guān)鍵詞時，對Web of Science 中的主題詞按出現(xiàn)的時間進行排序（表5），利用CiteSpace的時間序列（Time Zone）圖譜（圖5）與突現(xiàn)關(guān)鍵詞（Burstness）爆發(fā)點圖譜（圖6）綜合分析該領(lǐng)域的研究前沿。其中突現(xiàn)關(guān)鍵詞檢測是用于挖掘某一學(xué)科領(lǐng)域在某段時間內(nèi)出現(xiàn)頻次最多的關(guān)鍵詞，得出在一段時間內(nèi)引文量最大的關(guān)鍵詞圖譜的方法[17]?？梢钥闯鯳eb of Science 中收錄的權(quán)威文獻中，與單一元素如鉀、鈣、氮等相關(guān)的研究在2010 年前后結(jié)束高強度被引。表明學(xué)界對于單一元素對玉米逆境脅迫影響的相關(guān)認識已足夠深入和全面，因此文章發(fā)表與引用數(shù)量近年來有所下降。隨著研究手段的不斷進步和研究視角的不斷更新，目前高被引的突現(xiàn)關(guān)鍵詞多存在于手段更為細化的、涉及玉米全生長期尤其是苗期細胞內(nèi)的多因素聯(lián)合效應(yīng)研究中。

表5 關(guān)鍵詞頻次按年度排序（前20項）Table 5 Top 20 items of keyword frequency sorted by Year

4 國內(nèi)文獻統(tǒng)計分析

4.1 時間序列分析

目前我國核心期刊涉及玉米逆境脅迫的文章最早見于1992 年（圖7‐8）。自第一篇核心文獻發(fā)表以來，發(fā)文數(shù)量存在較大的波動，但整體呈上升趨勢。2010 年發(fā)文數(shù)量達最大值為23 篇，占總發(fā)文量的近10%，2017年達到第二個小高峰20篇，目前發(fā)文量再次呈上升趨勢。結(jié)合我國在國際權(quán)威期刊中的發(fā)文量與中心度排名來看，為了提升該領(lǐng)域研究的核心能力與水平，我國學(xué)者應(yīng)尋求更多的國際交流與合作，以提升國際認可程度，朝著引領(lǐng)國際研究前沿的方向發(fā)展。

4.2 空間序列分析

中國學(xué)術(shù)期刊全文數(shù)據(jù)庫中的431 篇文獻共涉及33 個研究機構(gòu)，發(fā)文量排名前20 位的機構(gòu)如圖9所示。發(fā)文量最高的為沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)，累計發(fā)文34篇，其次為四川農(nóng)業(yè)大學(xué)（23 篇）、東北農(nóng)業(yè)大學(xué)（22篇）、西北農(nóng)林科技大學(xué)（19 篇）等，這些活躍的發(fā)文機構(gòu)大多屬于農(nóng)業(yè)大省的農(nóng)業(yè)院校。除國家級研究機構(gòu)外，國內(nèi)玉米主產(chǎn)區(qū)東北三省、甘肅、山東、河南等地的玉米研究機構(gòu)數(shù)量約占全部機構(gòu)的近半數(shù)，這說明玉米相關(guān)研究是依托于專業(yè)化研究和田間試驗，且種植需求可以推動科研進步。

在國內(nèi)玉米逆境脅迫方向研究機構(gòu)分布知識圖譜（圖10）中進行機構(gòu)同名合并后可以發(fā)現(xiàn)，目前該領(lǐng)域研究中機構(gòu)合作關(guān)系較不密切，存在的合作關(guān)系不超過10 組，且大多數(shù)合作發(fā)生于各農(nóng)業(yè)大省區(qū)域內(nèi)的機構(gòu)之間。例如，沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院和黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)農(nóng)學(xué)院、四川農(nóng)業(yè)大學(xué)玉米研究所和西昌學(xué)院農(nóng)業(yè)科學(xué)學(xué)院、山東農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院和山東省作物生物學(xué)重點實驗室之間的合作等。由并不密集的合作關(guān)系網(wǎng)絡(luò)可以看出，國內(nèi)玉米逆境脅迫領(lǐng)域的研究機構(gòu)之間的交流與合作尚有進一步加強的空間。

4.3 作者及共被引分析

全部文獻共涉及作者425 位，根據(jù)普賴斯定律[18]，本文將定義高產(chǎn)作者數(shù)量為位。由于位次21 的作者文獻產(chǎn)出量為5 篇，因此將發(fā)文量在5篇以上的作者列入高產(chǎn)作者（表6）。

表6 高產(chǎn)作者Table 6 High output authors

從數(shù)據(jù)可視化圖上可以發(fā)現(xiàn)，合作關(guān)系極為強烈的團隊之合作程度排名，基本與高產(chǎn)機構(gòu)的排名吻合。該領(lǐng)域作者合作與分布的知識圖譜（圖11）顯示：研究者們一般在自己所在的機構(gòu)或研究團隊內(nèi)部建立合作關(guān)系，并逐漸形成穩(wěn)定的科研團隊。例如黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)的楊克軍、王玉鳳團隊，河南農(nóng)業(yè)大學(xué)的王春麗、劉宗華團隊，沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)的王慶祥團隊等等。

4.4 研究熱點分析

在國內(nèi)玉米鹽脅迫相關(guān)文獻中提取高頻關(guān)鍵詞作為研究熱點分析樣本，利用CiteSpace 繪制關(guān)鍵詞共現(xiàn)知識圖譜（圖12），可以看到中心度較高的關(guān)鍵詞有鹽脅迫、低磷脅迫、低氮脅迫、玉米幼苗等。以高頻關(guān)鍵詞為節(jié)點，向四周發(fā)散的連線呈略有交叉的輻射狀，說明該領(lǐng)域的研究方向和熱點較多，并且各個研究方向與熱點之間存在一定的交叉關(guān)系，這也證實了國內(nèi)玉米鹽脅迫領(lǐng)域已呈現(xiàn)多學(xué)科、多熱點的交叉屬性。

由于國內(nèi)該研究方向的文獻相對較少，僅有400余篇，且由于逆境脅迫條件的非單一性，聚類分析時得出的聚類標(biāo)簽的區(qū)別程度不高，所包含的關(guān)鍵詞存在高度交叉重合的現(xiàn)象。

將聚類標(biāo)簽與關(guān)鍵詞（表7）進行結(jié)合分析，得到4個研究熱點，主要包括：

表7 詞頻前20的關(guān)鍵詞Table 7 Top 20 keywords ordered by frequency

（1）玉米全生長過程中鹽脅迫的影響研究，主要通過改變土壤中鹽含量來觀察不同品種、不同環(huán)境條件下玉米的產(chǎn)量變化和各項生理指標(biāo)變化[19]；

（2）玉米苗期鹽脅迫的干預(yù)研究，主要研究方向是在苗期添加各種不同外源性因素，如在土壤或葉面噴淋赤霉素[20]、水楊酸[21]、海藻糖[22]等，觀察對玉米鹽脅迫下的生理反應(yīng)以及對產(chǎn)量的影響；

（3）玉米鹽脅迫與基因組學(xué)研究，主要方向為異源表達的玉米基因?qū)τ谄渌镌邴}脅迫條件下的生理影響[23]、利用轉(zhuǎn)基因玉米自交系研究不同目標(biāo)基因?qū)τ衩讘?yīng)答鹽脅迫的影響及其反應(yīng)機制[24]等研究手段與方向；

（4）玉米鹽脅迫的酶學(xué)研究，主要包括鹽脅迫條件下玉米各類酶的表達分析[25]，酶對玉米抗鹽脅迫能力的作用分析[26]，以及針對抵消鹽脅迫對玉米各類酶活性的影響[27、28]的研究等。

4.5 研究前沿分析與展望

由國內(nèi)外研究熱點對比可見，近年來，國內(nèi)玉米鹽脅迫相關(guān)研究已經(jīng)涉及細胞學(xué)、遺傳學(xué)、表觀遺傳學(xué)、分子生物學(xué)等學(xué)科，其視角由專注研究某幾項單一因素脅迫及其生理特征，轉(zhuǎn)變?yōu)檠芯慷鄺l件、多因素的交互作用，以及涉及蛋白質(zhì)組學(xué)、酶學(xué)等的機制研究，逐漸向國際水平靠攏。

觀察近5年CNKI所收錄的我國核心期刊在該領(lǐng)域中的主要聚類關(guān)鍵詞（表8，圖13）可知，目前我國在此領(lǐng)域內(nèi)的研究與國際發(fā)展方向并不完全相同：國內(nèi)的研究仍專注于玉米本身的各項生理指標(biāo)在鹽脅迫下的不同表現(xiàn)，以及鹽脅迫與其他自然條件脅迫的綜合研究，其中涉及學(xué)科交叉、交互效應(yīng)等綜合視角的研究才剛剛開始。通過對國際權(quán)威數(shù)據(jù)庫收錄的論文進行分析，可以發(fā)現(xiàn)目前國際前沿的研究方向已經(jīng)涵蓋了包括大環(huán)境角度、土壤角度、基因?qū)用娴纳頇C制等各個方面更深入的研究。

由此可見，我國學(xué)者在該領(lǐng)域內(nèi)發(fā)文量較高，但中心度略低的情況有其深層次原因。要改變這個局面，需要國內(nèi)研究者積極關(guān)注國際的最新研究趨勢，加強聯(lián)系與合作，將目光發(fā)散至玉米生長的上下游全階段、全環(huán)境之中，以期將玉米鹽脅迫的相關(guān)研究做深做透。

表8 CNKI中玉米鹽脅迫研究近5年關(guān)鍵詞時間排序Table 8 Keywords of the last five years

5 結(jié)論

培育高產(chǎn)、穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)的玉米品種是改善民生的重大舉措，提高玉米鹽脅迫相關(guān)研究工作的創(chuàng)新能力和研究水平，使玉米種植整體朝著高水平、多元化的方向發(fā)展，是國內(nèi)外農(nóng)業(yè)科研工作者的重要研究課題。本文利用可視化數(shù)據(jù)分析方法在對國內(nèi)外玉米逆境脅迫相關(guān)文獻的現(xiàn)狀、熱點和發(fā)展前沿進行對比分析發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)該領(lǐng)域的研究不僅文獻產(chǎn)出量世界領(lǐng)先，研究方向也正在逐步接軌國際先進水平（圖13）。

展望未來，玉米鹽脅迫機制的相關(guān)研究還面臨許多挑戰(zhàn)，主要包括玉米生長全系列、全過程的細化研究，高精尖技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，不同學(xué)科、不同地域、不同團隊協(xié)作的構(gòu)建等。就國內(nèi)而言,充分利用生物學(xué)技術(shù)與其他學(xué)科的結(jié)合與交叉，研究玉米鹽脅迫的全過程相關(guān)影響因素，實現(xiàn)玉米品種的不斷改良，將是未來研究的主流趨勢。