李 通 崔麗珍 劉亭亭 宋秀芳，4*

1 中國(guó)科學(xué)院大學(xué) 北京 100049

2 格里菲斯大學(xué)地球健康和糧食安全中心 布里斯班 澳大利亞 4111

3 中國(guó)航空制造技術(shù)研究院 北京 100024

4 中國(guó)科學(xué)院文獻(xiàn)情報(bào)中心 北京 100190

腐植酸是動(dòng)植物殘?bào)w經(jīng)微生物分解和轉(zhuǎn)化以及一系列地球生物化學(xué)過程而生成的一類高分子聚合有機(jī)物質(zhì)的總稱[1～3]。在環(huán)境治理、生態(tài)修復(fù)、污染治理、化工工藝、醫(yī)藥和農(nóng)林園藝等多領(lǐng)域應(yīng)用廣泛[4，5]。腐植酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、分子特性、實(shí)踐應(yīng)用等已有大量研究文獻(xiàn)，對(duì)系統(tǒng)全面認(rèn)識(shí)這類物質(zhì)的特征譜系起到了重要作用。目前我國(guó)關(guān)于腐植酸結(jié)構(gòu)、分子等基礎(chǔ)研究與實(shí)踐應(yīng)用的報(bào)道雖多，但缺乏對(duì)腐植酸國(guó)際整體態(tài)勢(shì)的分析。為此，本研究以2011—2020年間Web of Science（WOS）數(shù)據(jù)庫中收錄的相關(guān)英文文獻(xiàn)為研究樣本，采用文獻(xiàn)計(jì)量分析法和可視化知識(shí)網(wǎng)絡(luò)分析方法，對(duì)文獻(xiàn)的產(chǎn)出規(guī)律及當(dāng)前研究態(tài)勢(shì)進(jìn)行了系統(tǒng)分析。

文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)可以幫助從文獻(xiàn)中找尋整個(gè)研究領(lǐng)域的研究重點(diǎn)和未來發(fā)展趨勢(shì)[6～9]。文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)以科技文獻(xiàn)的各種外部特征為研究對(duì)象，運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法對(duì)某一學(xué)科領(lǐng)域的研究狀況和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行描述、評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)，并輸出量化的信息結(jié)果[10，11]。結(jié)果主要通過知識(shí)地圖的形式將學(xué)科的發(fā)展過程、研究現(xiàn)狀、研究熱點(diǎn)和前沿趨勢(shì)進(jìn)行可視化。文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)在許多領(lǐng)域均被廣泛使用，在學(xué)科評(píng)審中占據(jù)重要地位[11]。

本研究基于WOS 數(shù)據(jù)庫[12]，采用文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)方法，結(jié)合VOSviewer 軟件和R 軟件（Biblioshiny），對(duì)腐植酸的研究領(lǐng)域、研究結(jié)果等研究信息進(jìn)行全面解析。本研究目的是了解當(dāng)前國(guó)際上腐植酸研究發(fā)展動(dòng)態(tài)，明確當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。

1 材料和方法

由美國(guó)科學(xué)索引研究所（ISI）開發(fā)的WOS 是目前應(yīng)用較為廣泛的引文數(shù)據(jù)庫，涵蓋了世界上最重要、最具有影響力的研究成果。本研究以WOS科學(xué)引文索引擴(kuò)展版（SCI-E）為數(shù)據(jù)源，采用高級(jí)檢索的方法，以“TS=humic AND TS=acid*”為檢索對(duì)象，檢索周期為2011—2020年的英文“article”和“review”文獻(xiàn)。經(jīng)篩選和提煉，共得到14839 條記錄，包含作者、標(biāo)題、來源出版物、摘要和引用的參考文獻(xiàn)。

采用Microsoft Excel、Biblioshiny 和VOSviewer軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析和可視化。VOSviewer是基于JAVA（計(jì)算機(jī)編程語言）的免費(fèi)軟件，由荷蘭萊頓大學(xué)科技研究中心（CWTS）的Van Eck 和Waltman 于2009年開發(fā)[13]。它可以對(duì)文檔知識(shí)單元進(jìn)行關(guān)系構(gòu)建和可視化分析，可以繪制科學(xué)知識(shí)圖譜，并可以顯示知識(shí)領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)、演變和合作之間的關(guān)系。結(jié)果圖包括網(wǎng)絡(luò)可視化、疊加可視化和項(xiàng)目（如國(guó)家、機(jī)構(gòu)、期刊、關(guān)鍵詞等）密度可視化。在項(xiàng)目密度可視化中相鄰項(xiàng)目越多、相鄰項(xiàng)目權(quán)重越高的點(diǎn)就越接近紅色。反之，其顏色會(huì)更接近于藍(lán)色。Biblioshiny 是基于R 語言可以在一個(gè)互動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)界面上完成相關(guān)的科學(xué)測(cè)量和可視化分析[14]，可對(duì)研究國(guó)家、機(jī)構(gòu)、期刊和重要作者等進(jìn)行系統(tǒng)的分析的一個(gè)包。其中核心期刊的確定是根據(jù)Bradford’s Law運(yùn)算，可以幫助研究者尋找有影響力的核心期刊。根據(jù)普萊斯定律，對(duì)核心作者群進(jìn)行分析，進(jìn)一步探討作者發(fā)表的文獻(xiàn)數(shù)量，其計(jì)算公式：，Nmin指發(fā)文量最低作者的文獻(xiàn)數(shù)量；Nmax指發(fā)文量最高作者的文獻(xiàn)數(shù)量（如果一個(gè)作者發(fā)文量大于Nmin，那么該作者就是核心作者）[13]。

2 結(jié)果與分析

利用VOSviewer 軟件和Biblioshiny 包對(duì)2011—2020年間與腐植酸研究相關(guān)的14839 篇英文文獻(xiàn)的時(shí)間分布、研究作者、研究機(jī)構(gòu)、文獻(xiàn)期刊、研究重點(diǎn)、主題變化等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和可視化。具體結(jié)果如表1 所示：近10年的文獻(xiàn)年均增長(zhǎng)率高達(dá)4.92%，共有125 個(gè)國(guó)家參與腐植酸研究，涉及6308 個(gè)研究機(jī)構(gòu)，1607 種文獻(xiàn)期刊，17990 個(gè)關(guān)鍵詞，相關(guān)作者32350 位，其中作者間的合作指數(shù)為2.21。

表1 所有文獻(xiàn)的基本統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)Tab.1 Basic statistical data of all literatures

2.1 文獻(xiàn)數(shù)量的時(shí)間序列分析

圖1 為時(shí)間上的動(dòng)態(tài)變化的年發(fā)表文獻(xiàn)數(shù)。結(jié)果顯示2011—2020年間全球腐植酸年文獻(xiàn)數(shù)量變化呈現(xiàn)整體上升趨勢(shì)，其中2017—2020年間文獻(xiàn)發(fā)表數(shù)量大幅增加，2019年度發(fā)表數(shù)量達(dá)到峰值1951 篇?？v觀全球發(fā)展趨勢(shì)，腐植酸研究呈現(xiàn)穩(wěn)定的近指數(shù)增長(zhǎng)趨勢(shì)，世界腐植酸研究將進(jìn)入一個(gè)高速發(fā)展期。

圖1 2011—2020年腐植酸研究文獻(xiàn)年發(fā)表量的時(shí)間趨勢(shì)Fig.1 Time trend of annual publication on humic acid research literatures from 2011 to 2020

2.2 研究學(xué)科

根據(jù)WOS 分類領(lǐng)域的學(xué)科分布結(jié)果，全球腐植酸研究領(lǐng)域已從2011年的92 個(gè)領(lǐng)域增加至2020年的147 個(gè)。主要集中于環(huán)境科學(xué)、工程環(huán)境、工程化學(xué)、水資源、化學(xué)多學(xué)科、土壤科學(xué)、材料科學(xué)多學(xué)科、地球化學(xué)和地球物理學(xué)等領(lǐng)域。在14839 篇文獻(xiàn)中，前3 個(gè)研究領(lǐng)域文獻(xiàn)數(shù)量為12261 篇，約占總數(shù)的82.62%，這表明全球腐植酸研究?jī)?nèi)容主要集中于環(huán)境科學(xué)及其應(yīng)用科學(xué)方面，其學(xué)科特點(diǎn)呈現(xiàn)出跨學(xué)科整合的趨勢(shì)（圖2）。

圖2 2011—2020年WOS 中關(guān)于腐植酸研究的前15 個(gè)主要研究領(lǐng)域Fig.2 Top 15 main research fields in WOS on humic acid research studies during 2011-2020

2.3 研究國(guó)家和機(jī)構(gòu)

通過分析，全世界有120 個(gè)國(guó)家開展與腐植酸相關(guān)的研究工作（圖3），就國(guó)家分布而言，發(fā)表量前5的國(guó)家分別是中國(guó)（5860）、美國(guó)（2340）、德國(guó)（705）、俄羅斯（575）和加拿大（548）。該圖還可看出在非洲等地研究較少，特別是中非、南非，這些地區(qū)將是未來研究的潛在發(fā)展地區(qū)（從學(xué)科均衡綜合發(fā)展和世界科學(xué)研究地區(qū)共享發(fā)展現(xiàn)實(shí)必要角度理解）。除文獻(xiàn)數(shù)量，國(guó)家合作中心性（網(wǎng)絡(luò)鏈接強(qiáng)度）也可作為衡量一個(gè)國(guó)家研究實(shí)力的指標(biāo)之一。中心性排名前5的國(guó)家是中國(guó)、美國(guó)、印度、加拿大和俄羅斯。其中中國(guó)與德國(guó)、加拿大、澳大利亞和日本等34 個(gè)國(guó)家有合作，美國(guó)與中國(guó)、巴西、澳大利亞等20 多個(gè)國(guó)家有合作（圖4）。

圖3 世界120 個(gè)國(guó)家關(guān)于腐植酸研究的文獻(xiàn)分布Fig.3 Literatures distribution of humic acid research in 120 countries in the world

圖4 國(guó)家間合作研究腐植酸的網(wǎng)絡(luò)分析Fig.4 Network analysis of humic acid research cooperation among countries

發(fā)表文獻(xiàn)數(shù)量最多的前20 家機(jī)構(gòu)見圖5，組織合作關(guān)系密度見圖6。腐植酸研究具有規(guī)模大、范圍廣特點(diǎn)，涉及6380 個(gè)的研究機(jī)構(gòu)和合作者。圖5 顯示發(fā)表文獻(xiàn)量前20的機(jī)構(gòu)，其中中國(guó)科學(xué)院、俄羅斯科學(xué)院和法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究中心位列前三，其文獻(xiàn)發(fā)表量占腐植酸總發(fā)文量的12.69%。中國(guó)科學(xué)院的發(fā)文量顯著高于其他研究機(jī)構(gòu)，是世界腐植酸研究領(lǐng)域的重要機(jī)構(gòu)，是國(guó)際學(xué)術(shù)研究的核心（圖6）。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)一步分析表明，生態(tài)環(huán)境研究中心、南京土壤研究所和廣州地球化學(xué)研究所是中國(guó)科學(xué)院在腐植酸研究領(lǐng)域產(chǎn)出最多的3 個(gè)機(jī)構(gòu)。

圖5 發(fā)表文獻(xiàn)數(shù)量最多的前20 家機(jī)構(gòu)Fig.5 Top 20 institutions with the highest number of published literatures

圖6 重要出版機(jī)構(gòu)間的合作網(wǎng)絡(luò)密度分析Fig.6 Analysis of cooperation network density among important publishing institutions

2.4 文獻(xiàn)期刊

已出版期刊的分布可以為學(xué)者發(fā)表文獻(xiàn)選擇合適的期刊提供參考[11]。腐植酸研究的發(fā)表涉及1658 種SCI 期刊，其中已發(fā)表期刊的平均文獻(xiàn)數(shù)為8.9，排名前3的期刊分別是Environmental Science Technology、Chemosphere和Science of the Total Environment。表2 中列出了2011—2020年刊發(fā)文量前15的期刊（5095 篇，34.3%）。

2.5 研究作者

將研究作者進(jìn)行分析，發(fā)文量前5的作者分別是Xing Baoshan（邢寶山，80），Gao Baoyu（高寶玉，76），Chen Wei（陳衛(wèi)，65），Yue Qinyan（岳欽艷，59），Ma Jun（馬軍，58）。引文統(tǒng)計(jì)通常被用來評(píng)價(jià)學(xué)術(shù)期刊的相對(duì)影響力。Xing Baoshan（邢寶山，3048，38.04），Hayat Tasawar（2540，49.80），Ma Jun（馬軍，2020，34.83）和Chen Wei（陳衛(wèi)，2004，30.83）4 位作者的引用次數(shù)和單篇引用次數(shù)較高，表明這些作者不僅有大量的文獻(xiàn)發(fā)表，并且在該領(lǐng)域具有重要的影響力。

使用普萊斯定律對(duì)核心作者群體進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，發(fā)表過7 篇以上腐植酸文獻(xiàn)作者是核心作者，該領(lǐng)域的核心作者有774 位，表3 顯示發(fā)文量前15的作者。其中有10 位來自中國(guó)的研究機(jī)構(gòu)，僅有5 位來自其他國(guó)家，這也表明中國(guó)腐植酸主題的相關(guān)研究正在引領(lǐng)全球的發(fā)展。

這些文獻(xiàn)涉及32350 名作者。有158 位獨(dú)立作者，發(fā)表了254 篇文獻(xiàn)，其余10677 名作者為共同作者，合作指數(shù)為2.21?？傮w來看平均每位作者貢獻(xiàn)0.45 篇文獻(xiàn)，每篇文獻(xiàn)平均有2.18 人次作者。圖7 表明腐植酸研究是一個(gè)多作者合作研究，同時(shí)作者合作密度圖紅色部分也展現(xiàn)了具有重要合作關(guān)系和高鏈接強(qiáng)度的作者，鏈接強(qiáng)度表示該作者與其他作者之間的合作關(guān)，系值越大代表關(guān)系越緊密，合作網(wǎng)絡(luò)密度也就越高。如表3 所示，鏈接強(qiáng)度最高的3 位作者是：Xing Baoshan（邢寶山，4004.23），Hayat Tasawar（2867.32），Chen Wei（陳衛(wèi)，2749.42）。

2.6 高引文分析

引文次數(shù)在一定程度上可以反映文獻(xiàn)在某一領(lǐng)域的地位和影響[9]。從腐植酸文獻(xiàn)引用次數(shù)排名前10的文獻(xiàn)來看（表4），“Heavy metal removal from water/wastewater by nanosized metal oxides:a review”引文次數(shù)最高，為1340 次；其次是“Few-layered graphene oxide nanosheets as superior sorbents for heavy metal ion pollution management”，引文次數(shù)為1193 次；再次是“The use of zero-valent iron for groundwater remediation and wastewater treatment:a review”，引文次數(shù)為850 次。

3 結(jié)論

以腐植酸“humic acid”作為研究主題，通過WOS 數(shù)據(jù)庫檢索出相關(guān)主題英文文獻(xiàn)14839 篇，采用文獻(xiàn)計(jì)量方法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。發(fā)現(xiàn)2011—2020年間腐植酸文獻(xiàn)呈現(xiàn)近指數(shù)的穩(wěn)定增長(zhǎng)趨勢(shì)，涉及125 個(gè)研究國(guó)家，6308 個(gè)研究機(jī)構(gòu)，1658 種載文期刊，參與文獻(xiàn)發(fā)表的作者更是高達(dá)32350位，共涉及17990 個(gè)關(guān)鍵詞。從研究領(lǐng)域上看，腐植酸研究主要集中于環(huán)境科學(xué)、工程環(huán)境、工程化學(xué)等領(lǐng)域，覆蓋領(lǐng)域達(dá)147 個(gè)。從研究國(guó)家來看，對(duì)腐植酸研究前3 位的國(guó)家是中國(guó)、美國(guó)和德國(guó)，也是合作密度較高的國(guó)家，非洲地區(qū)的國(guó)家基本沒有涉及相關(guān)領(lǐng)域的研究。從研究機(jī)構(gòu)來看，中國(guó)科學(xué)院具有國(guó)際領(lǐng)先地位，不論是文獻(xiàn)發(fā)表的數(shù)量還是質(zhì)量（影響力），均處于國(guó)際腐植酸研究的學(xué)術(shù)核心地位。從載文期刊來看，已發(fā)表期刊的平均文獻(xiàn)數(shù)為3.5，排名前3的期刊是Environmental Science Technology、Chemosphere和Science of the Total Environment。從文獻(xiàn)研究作者來看，文獻(xiàn)數(shù)量最多的前3 位作者分別是Xing Baoshan（邢寶山）、Gao Baoyu（高寶玉）、Chen Wei（陳衛(wèi)），而Hayat Tasawar 文獻(xiàn)單篇引用次數(shù)超45 次。從高引文分析來看，被引用次數(shù)較多的文獻(xiàn)主要集中在環(huán)境和化學(xué)領(lǐng)域，這與全球腐植酸行業(yè)整體發(fā)展的趨勢(shì)相符合。

本研究揭示了世界范圍內(nèi)有關(guān)腐植酸研究的文獻(xiàn)發(fā)表模式和發(fā)展?fàn)顩r。通過對(duì)腐植酸相關(guān)文獻(xiàn)的分析，提供了當(dāng)前研究發(fā)展趨勢(shì)，確定了重要機(jī)構(gòu)、載文期刊和重要作者及學(xué)術(shù)熱點(diǎn)。這些文獻(xiàn)的系統(tǒng)分析對(duì)于科研人員深入了解腐植酸研究的國(guó)際態(tài)勢(shì)發(fā)展具有重要科學(xué)價(jià)值。