花生重金属的研究重点和薄弱点的文献计量学分析

　　摘    要：　客观分析国内外花生重金属研究现状,总结现阶段研究的重点与薄弱点,为花生重金属科研工作者与决策者提供数据参考,以促进花生优质安全生产发展。笔者通过英文Web of Science数据库和中文CNKI数据库,以“花生”和“重金属”为主题,对花生重金属方面的研究文献进行检索,随后基于文献计量学观点及CiteSpace V分析,对花生重金属的文献数量、年代分布、国家、着者信息、出版刊物、研究内容及热点等深入的计量比较分析。结果表明,数据库中国内外最早关于花生重金属方面的文献发表于1978年；1987—2018年的40年中,花生重金属研究论文整体呈显着上升趋势,特别是2006年之后,是花生重金属研究的快速发展阶段。基于文献计量分析,花生重金属研究领域的热点关键词有花生壳、吸附、去除、金属硫球蛋白等,2013年至今新兴热点有稳定化、生物炭、植物修复等。花生重金属的研究内容主要集中在2个方面,一是重金属对花生生理及生长发育影响的研究,二是以花生壳为重金属吸附剂原料的研究。中国在花生重金属研究领域发文量占有显着优势,但论文被引频次有待提高。发文机构中占半数的为农林类高校和科研单位,主要集中在中国农业及学术力量雄厚的大省,如山东省、广东省等。经过多年发展,花生重金属研究领域的作者群初具规模,但高产活跃作者群聚集度不够,核心作者数量及所发论文质量有待提高,而国际合作是提高科研成果产出水平的有效途径。

　　关键词：　花生; 重金属; 文献计量; 发文趋势; 被引频次;

　　Abstract：　The study aims to analyze the research status of peanut(Arachis hypogaea) heavy metals at home and abroad, summarize the key points and weaknesses of research at this stage, and provide data reference for researchers and decision makers, so as to promote the development of peanut high-quality and safe production.Based on bibliometrics and CiteSpace V analysis, we make an in-depth quantitative comparison and analysis of the number, age distribution, country, author information, publications, research contents and hot spots of peanut heavy metals by searching peanut and heavy metals as the subject in English Web of Science database and Chinese CNKI database. The results showed that the earliest literatures on peanut heavy metals were published in 1978, and the research papers on peanut heavy metals showed a significant upward trend in the40 years from 1987 to 2018, especially after 2006, which was the rapid development stage of peanut heavy metals research. Based on bibliometric analysis, peanut shells, adsorption, removal and metallothioglobulin are the key words in the field of heavy metals research in peanut. From 2013 to now, stabilization, biochar,phytoremediation and other hot spots have emerged. The research on heavy metals in peanut mainly focuses on two aspects: one is the effect of heavy metals on peanut physiology and growth; the other is the study on raw materials of heavy metal adsorbents from peanut hulls. China has a significant advantage in the research of peanut heavy metals, but the frequency of citation needs to be improved. Agricultural and forestry universities and scientific research institutions account for half of the publishing institutions, mainly concentrated in provinces with strong agricultural and academic strength in China, such as Shandong and Guangdong. After years of development, the author group of peanut heavy metals research has taken shape, but the aggregation of high-yielding and active author group is not enough, the number of core authors and the quality of papers need to be improved, and international cooperation is an effective way to enhance the output level of scientific research results.

　　Keyword：　peanut; heavy metal; bibliometrics; publication trend; quoted frequency;

　　0 、引言

　　花生(Arachis hypogaea)是中国重要的油料作物和传统的出口农产品，每年种植面积5000万hm2左右，年产约1700万t，可提供约300万t油脂、大量的蛋白质及其制品，并能够产出500万t花生壳[1,2]。但同时，花生也是重金属易富集作物，除根系吸收转移到籽粒外，花生荚果也具有一定的吸收能力，这也增加了花生生产的环境污染风险[3,4,5]。另外，花生壳作为一种重要的吸附剂原料，能够有效吸附清除工农业生产中的重金属等物质[6,7]。为了深入了解和分析国内外花生重金属领域的研究进展，前人在花生中重金属的富集及消除，花生壳及其改性材料对重金属的去除等方面进行了总结，并对研究动态及研究发展趋势进行了预测[8,9,10,11]，为后期研究提供了许多思路和宝贵意见。
 

 

　　文献计量学基于科学文献定量化的分析，可展示某一研究领域或学术成果的发展趋势及动态等。目前，文献计量学已被广泛应用于各学科领域论文统计、发展态势分析、期刊或研究机构影响力评价等方面[12,13,14,15]，定量化地展示了各自研究目标的发展轨迹及成果水平。花生作为国内的重要油料作物，对重金属污染响应灵敏，同时，花生壳又是一种良好的重金属去除材料。前人对该方面研究进展的综述，多是学者基于对专业领域的把握及同行评议等获得，以小范围内、自下而上的视角进行，会受到主观认知及早期研究成果的影响，而定量化的绩效分析，以全球化、自上而下的视角，通过加权的、相对的度量方法，能够揭示最新研究的贡献。因此，以文献计量学方法总览分析花生重金属领域的研究态势，无论是对重金属的污染及治理，还是对花生产业的发展均具有重要意义。

　　笔者利用文献计量学方法，分析了1978—2018年Web of Science数据库和CNKI数据库中收录的研究文献，对文献数量、年度分布、国家、着者信息、出版刊物及研究内容等进行统计分析，并采用CiteSpace V可视化软件进行研究热点预测和分析，客观呈现花生重金属的研究重点和薄弱点，为相关研究人员及时掌握花生重金属的研究态势提供数据参考。

　　1、 数据来源与统计方法

　　1.1、 数据来源

　　本研究所用数据包括2个部分，英文文献信息来源于ISI Web of Science数据库，包括SCI-E(Science Citation Index Expanded)和CPCI-S(Conference Proceedings Citation Index-Science)，中文文献信息来源于中国知网(CNKI)，包括中国学术期刊网络出版总库、中国博士学位论文全文数据库、中国优秀硕士学位论文全文数据库、中国重要会议论文全文数据库、国际会议论文全文数据库。英文检索式为“主题=(peanu or groundnut)AND主题=(heavy metal)”，中文检索式为“主题=（花生）并含主题=（重金属）不含主题=（水花生）”。同时为了排除不相关文献的干扰，保证查准率和查全率，对检索结果进行筛查，识别剔除公告、通知等不相关文献。检索的时间跨度为1975—2018年，检索日期为2018年9月28日。

　　1.2、 统计分析方法

　　利用引文网络分析工具CiteSpaceⅤ进行文献数据挖掘和可视化分析[16]。在进行关键词共现分析之前，对关键词进行聚类，使用LLR算法提取研究前沿术语，再对聚类词进行Timeline分析，根据生成的TimeLine图谱。时间划分(Timing Slicing)设置为1975—2018年，时间节点(Years PerSlice)设为1年，术语来源(Term Source)勾选为标题(Title)、摘要(Abstract)、关键字(ID)，阈值设置为Top=50[17]。得出关键词的频次并生成花生重金属污染的可视化知识图谱。

　　文中以WoS论文数、被引频次、学科规范化的引文影响力和论文被引百分比等指标对发文数量和质量进行表征。其中，学科规范化的引文影响力是通过文献实际被引次数除以同文献类型、同出版年、同学科领域文献的期望被引次数获得的；论文被引百分比指标是一组出版物中至少被引用过一次的论文占总论文数的百分比，用于揭示某科研领域中其他科研工作者引用本机构科研成果的程度。

　　2、 文献分析

　　2.1 、花生重金属污染研究进程分析

　　如图1所示，在中国知网数据库中，检索到花生重金属方面的研究文献共215篇，其中最早的文献发表于1982年，随后发文量呈缓慢上升趋势，2006—2016年间发文量急剧增多，期间共发文文献176篇，占总发表文献的81.9%。

　　图1 1978—2018年国内外花生重金属研究论文数量动态

　　WOS数据库中文献检索结果显示，花生重金属方面的研究文献共260篇，数据库所收录的最早文献发表于1978年。从年度分布来看，自美国Randall等在《Journal of Applied Polymer Science》发表了第一篇关于花生重金属的研究文献之后[18]，国际上花生重金属文献发表数量总体呈波浪式上升趋势，2017、2018年发文量最多，为29篇。

　　以上检索文献数据表明，国内外对花生重金属研究课题的关注度基本一致，大致可分为2个阶段，第一阶段为1978—2005年，国内外对该课题的关注度不高，文献量较少；第二阶段为2006—2018年，是花生重金属研究的快速发展阶段，此时，国内外对花生重金属问题的关注度持续上升，文献发表量急剧增多。总体上，目前国内外对花生重金属问题的研究持续升温，已成为研究重点和热点之一。

　　2.2、 花生重金属研究的国家分布

　　对WOS数据库中花生重金属研究的发文区域进行分析，目前开展该方面研究工作的国家共有57个，其中，发文量在5篇以上的国家有10个，如表1所示。中国在国际上的发文量位居首位，为95篇，占发文总量的40.8%；其次为印度和美国，发文量分别为31篇和28篇。印度发文量虽然低于中国，但其论文被引频次为2771次，高于中国的2044次，同样显示了其在该方面不俗的研究成果。学科规范化的引文影响力是对不同文献类型、不同出版年、不同学科领域进行归一化后的评价指标，是一个十分有价值且无偏的引文影响力指标。若该指标等于1，则说明该机构的文献被引表现与全球水平相当；若该指标小于1，则低于全球平均水平。在花生重金属研究方面发文量最多的10个国家中，除加拿大外，其余国家和地区学科规范化的引文影响力均大于1，即表明这些国家和地区的文献被引表现高于全球平均水平。除美国外，其他9个国家和地区的论文被引百分比均不低于80%。

　　表1 不同国家和地区花生重金属研究论文发表情况

　　在中国发表的95篇文献中，与其他国家合作完成的有15篇，合作国家分布如表2所示，其中与美国和巴基斯坦合作完成的文献最多，分别有7篇和5篇，而与其他国家和地区的合作论文数量仅为1篇。除了与肯尼亚合作的论文，其他合作发表的论文学科规范化的引文影响力均大于1。且这15篇合作论文的学科规范化的引文影响力为3.54，大于全部95篇文献的学科规范化的引文影响力(1.53)，这就彰显了通过国际合作方式所得研究成果的高水平性。中国学者和科研机构在国内外位居第一的发文量及高被引频次，在一定程度上显示了中国在该领域研究的领先优势。

　　2.3、 花生重金属研究的发文机构分析

　　CNKI数据库结果显示，国内发表花生重金属研究相关论文3篇及以上的研究机构有31个。高校及科研院所是花生重金属研究的主要阵地，其中高校又占据绝对优势，是农业技术领域的重要研究力量。这些研究机构主要集中在中国农业及学术力量雄厚的大省，如山东省（山东省农业科学院、青岛科技大学、山东农业大学、山东师范大学、青岛农业大学、中国海洋大学、山东省青岛农业科学研究院等）、广东省（华南理工大学、华南农业大学、广州大学、中山大学、华南环境科学研究所、广东省农业科学院、广东省深圳市环境科学研究院等）。此外，这一研究领域的机构占半数的是农业及农林类高校及科研单位，基于专业优势，这些单位是花生重金属研究比较活跃的机构，属于国内该领域发文的领军团体。

　　WOS数据库结果显示，国内外共有251个机构发表了花生重金属的研究文献，分布较为广泛。发文量4篇及以上的机构有19个，共发表论文111篇，占外文全部发文量的47.64%，各机构发文情况如表3所示。发文量排名前19位的机构中，有8个为中国的科研机构，中国科学院以21篇的发文量遥居榜首，其次为南京大学和台湾的中华大学，各发文7篇。另外，美国的密西西比州立大学和印度技术学院虽然发文量只有4篇和5篇，但其论文被引频次高达659次和580次。中国研究机构在花生重金属领域发文量占据绝对优势，但论文被引频次有待提高。

　　对有中国机构参与的国际合作论文进行分析，发文量1篇以上及被引频次100次以上的机构如表4所示。对比表3可知，国际合作论文均具有较高的学科规范化的引文影响力，显示了国际合作间产出科研成果的先进性。中国科学院共发文21篇，单篇均被引频次为16.9次，学科规范化的引文影响力为1.85；其中7篇为国际合作论文，单篇均被引频次为20.9，学科规范化的引文影响力为3.01。通过国际间的有效合作，优势互补，可显着提升科研实力，推动高水平科研成果的产出及科研学者和科研机构国际影响力的提高。

　　2.4、 花生重金属污染研究的文献来源

　　在WOS数据库中，花生重金属方面的研究文献共发表在140个国际期刊上，期刊载文量多于1篇的期刊有41种，累计载文量132篇，占总文献的56.7%，载文量多于3篇的期刊有10种，累计载文59篇，占到总文献的25.32%，发文情况如表5所示。其中，《Journal of Hazardous Materials》发文量最多，为9篇，且被引频次也最多，为1207次。其后为《Desalination and Water Treatment》、《Journal of Applied Polymer Science》和《Environmental Science and Pollution Research》，发文量分别为8、7、7篇，但论文被引频次均不高，可能与期刊影响因子较低有关。另外，《Critical Reviews in Environmental Science and Technology》和《Journal of Colloid and Interface Science》虽然发文量只有1篇，但其被引频次分别为486和373。这一方面与其发文时间较早有关，这2篇文章分别发表于2009年和2007年；另一方面也与其发文期刊的较高影响因子有关，影响因子分别为7.68和5.09。

　　表2 在花生重金属研究方面与中国合作发文的国家和地区情况

　　表3 WOS数据库中花生重金属研究领域的主要科研机构

　　表4 WOS数据库中花生重金属研究领域与中国合作的主要科研机构

　　CNKI数据库中花生重金属的研究文献包括126篇期刊论文、86篇学位论文和3篇会议论文，其中，期刊论文和会议论文的文献来源分布如图2所示。期刊论文的来源期刊共有90种，载文量多于1篇的期刊有17种，共发文53篇，占期刊论文总量的42.06%。86篇学位论文分别来自50所不同的高校及科研单位，其中，发表学位论文多于1篇的高校及科研机构有19所，共发文55篇，占学位论文总量的63.95%。表6对发文量多于1篇的期刊及高校等进行了统计，结果显示，由于花生种植区域广泛及科研项目的大力支持，对于花生重金属的研究文献多发表在核心期刊，如表6中的17种期刊，仅有3种为非核心期刊。就论文被引频次来看，90种期刊中，刊载的论文累计引用次数超过100次的期刊有3种，分别是《生态环境学报》（246次）、《农业环境科学学报》（204次）和《土壤与环境》（128次）。虽然上述发文及被引频次较多的期刊主要为环境和农业类的专业期刊，但还有大量刊载论文数量为1篇的期刊，对比研究这些期刊可知，对花生重金属研究的涉及领域较为广泛，包括化工、生态、食品等多学科期刊，显示了该领域研究受到了多学科的关注。

　　表5 WOS数据库中花生重金属研究载文量多于3的期刊

　　图2 CNKI数据库中花生重金属文献来源情况

　　表6 CNKI数据库中花生重金属研究载文量多于1的期刊和机构

　　2.5、 花生重金属研究的作者分析

　　为了发现研究花生重金属领域的中坚力量，一般是探寻该领域的核心作者群体，他们往往是推动学术创新与学科发展、提升学术影响力和竞争力的中坚力量[19]。通常主要依据发表花生重金属相关论文的第一作者分布情况。对WOS数据库和CNKI数据库中检索出的花生重金属期刊文献进行分析，第一作者分别为208人和106人；其中，发文1篇的作者分别有190人和94人，各占其作者人数的91.35%和88.68%，高于洛特卡定律中的“发表1篇论文的作者为作者总数的60%”的比例[20]。这表明国内从事花生重金属的研究人员不够聚集，尚未形成长期稳定的研究群体。

　　根据普赖斯定律，经检索发现数据库中最高产作者论文篇数为6篇，代入到普赖斯公式[式(1)]，计算可得M=1.83，表明发文量≥2篇为核心作者，即高产活跃作者[21]。

　　式中，Nmax为最高产作者的论文篇数，M核心作者发文量下限。

　　WOS数据库中发文量为2篇及以上的第一作者有19人，共发表论文46篇，占花生重金属相关论文总数的19.57%。CNKI数据库中期刊发文量为2篇及以上的第一作者有12人，共发表论文28篇，占发文总量的22.95%。与普赖斯的推论“核心作者的论文数应占论文总数50%”的指标尚存一定差距，这显示国内外花生重金属研究尚未拥有稳定核心作者群体，且核心作者人数较少，发文质量及业界影响力仍待提高。

　　2.6、 花生重金属研究内容

　　对WOS和CNKI数据库文献进行研究内容分析，重金属类型主要集中在镉、铬、铅、铜和锌等，还涉及镍、锰和砷等。就研究方向分析，分别有66%和57%的文献是关于环境方面的研究，化学研究分别占12%和6.5%，植物学研究占6%和12.5%，其他文献占16%和24%。结合对文献关键词的分析结果，主要有以下3个方面研究内容。

　　2.6.1、 重金属对花生生理的研究

　　单一/复合重金属污染或与其他污染联合作用下对花生生理的影响；有机-无机配施（石灰-有机肥配施、钙镁磷肥-有机肥配施）、XF菌剂等不同施肥途径下、与其他作物或重金属富集植物间作下，花生对重金属胁迫的响应；重金属对不同花生品种的影响，花生不同生理期及不同部位对重金属的吸收和转运机制；重金属胁迫下，土壤中微生物如丛枝菌根、产铁载体细菌、枯草芽孢杆菌对花生生理期的影响。

　　2.6.2、 以花生壳为原料的重金属吸附剂

　　（1）以花生壳为原料的重金属吸附剂的制备及其动力学和热力学等吸附性能。为提高花生壳重金属吸附剂的性能，一般对花生壳进行改性。主要的改性方法包括活性炭或生物炭等活化改性和热化学改性，甲醛、酸、高锰酸钾等化学改性，酶改性，花生壳堆肥等。（2）花生壳类吸附剂对土壤重金属污染的修复，如不同土壤类型、施肥措施等对重金属形态的影响。（3）花生壳类吸附剂对含重金属污水的处理等。

　　2.6.3、 其他方面研究

　　主要包括花生食品中重金属的测定方法、花生产区重金属污染评价、花生或花生壳中功能性物质的提取及功能性食品的制备等。

　　2.7、 国内外花生重金属研究热点

　　2.7.1、 关键词共现和聚类分析

　　对国内外花生重金属研究文献进行关键词分析，获得最高频关键词如表7所示。一般认为，关键词出现频次高、中心性强的为研究热点[21]。经统计发现，国内花生重金属研究关注热点是重金属(60)、花生壳(37)、花生(36)、吸附(35)、土壤(15)等。新兴的研究热点有生物炭（2014年）、植物修复（2015年）和稳定化（2013年）。国际花生重金属研究关注热点是heavy metal(110)、adsorption(84)、aqueous solution(65)、removal(46)、sorption(43)等。新兴的研究热点有biochar(2013年）。总体而言，花生重金属研究的内容较为丰富，主要集中在花生壳改性、土壤污染及水污染处理方面。

　　表7 CNKI和WOS数据库中花生重金属文献关键词前20位

　　在以上关键词共现网络基础上，进行聚类分析得到花生重金属关键词共现聚类图（图3～4）。CNKI文献结果显示，国内花生重金属文献关键词共现网络共形成5个聚类，标识了该研究领域的知识基础结构及其动态演进的过程。图中聚类标签通常采用一定算法从标题、关键词和摘要中抽取得到。每个色块代表一个聚类，聚类序号与聚类大小呈反比，最大的聚类以#0标记，其他依次类推。网络的模块化是对其整体结构的一个全局性量度，模块化Q值和平均轮廓值是评估网络整体结构性能的2个重要指标[22]。Q值0.5309(>0.3)表示聚类是有效的，平均轮廓值0.7204表明结果是可信的。聚类#0、#1、#2、#3、#4交互叠错、联系较紧密，且聚类#0、#1、#4可归为以花生壳为原料的重金属吸附剂；聚类#1、#2、#3可归为重金属对花生的生理作用。WOS数据库的检索结果显示，国际花生重金属文献关键词共现网络共形成7个聚类，Q值0.4199(>0.3)显示了聚类的有效性，平均轮廓值0.6788显示结果具可信性。

　　图3 CNKI数据库中花生重金属研究文献关键词共现聚类图

　　2.7.2 、时间线视图

　　分析时间线视图可展现各聚类发展演变的时间跨度和研究进度。图5为以引文发表年份为X轴、聚类编号为Y轴而布局得到的花生重金属时间线视图。可清晰得到各聚类中的文献情况，聚类中文献越多，代表所得到的聚类领域越重要[23]。可见聚类#0～#2中文献都较多，说明这些聚类领域很重要，且时间跨度较大。图中各标识的节点年轮颜色及厚度表示词节点出现时段，节点大小表示出现次数，具有紫红色外框的节点是引发大量学者关注或研究突变的关键节点[19]。如图5所示，在CNKI数据库中，关键词重金属(0.71,#1)、吸附(0.37,#0)、花生(0.29,#2)、花生壳(0.14)等词的外周有紫色圈标注，其中介中心性>0.1，往往为连接不同领域的关键枢纽。如图6所示，在WOS数据库中，聚类#0～#3中文献都较多，显示了这些聚类领域很重要，且时间跨度较大。关键词heavy metal(0.54)、adsorption(0.34)、aqueous solution(0.21)、cadmium(0.21)、sorption(0.18)、lead(0.11)等词的外周有紫色圈标注，其中介中心性>0.1，同样为连接不同领域的关键枢纽。可以说，这几组标识词基本概况了国内外花生重金属的主要研究方向及达到的效果，也代表了研究热点的发展情况和结构变化情况。

　　图4 WOS数据库中花生重金属研究文献关键词共现聚类图

　　图5 CNKI数据库中花生重金属研究文献时间线视图

　　图6 WOS数据库中花生重金属研究文献时间线视图

　　3、 结论

　　近年来，针对花生重金属研究相关文献的分析综述已有一些，为国内外学者了解和指导开展花生的深层次利用起到重要作用[24,25]。这些研究主要包括2个方面。一方面，花生在不同生长阶段对重金属胁迫的响应不同，并据此提出了各种各样的重金属防治措施[3,26,27]。另一方面，花生壳是一种非常有潜力的重金属吸附剂，为提高其吸附性能，专家学者提出了各种各样的改性方法和处理工艺[10,28]。笔者通过Web of Science数据库和CNKI数据库对花生重金属进行检索，基于文献计量学观点及CiteSpace V分析，对花生重金属的文献数量、年代分布、国家、着者信息、出版刊物、研究内容及热点等做了全面的计量比较分析。研究结果显示，数据库收录的国内外最早关于花生重金属方面的文献发表于1978年，1987—2018年花生重金属研究论文整体呈上升趋势，特别是从2006年之后，是花生重金属研究的快速发展阶段。文献计量分析的关键词共现分析显示，花生重金属的研究内容主要集中在2个方面，即重金属对花生生理的研究、以花生壳为原料的重金属吸附剂。中国在花生重金属研究领域虽然占据了绝对发文优势，但论文被引频次有待提高，发文机构中占半数的为农业及农林类高校和科研单位，主要集中在中国农业及学术力量雄厚的大省，如山东省、广东省等。经过多年发展，虽然花生重金属研究领域的作者群初具规模，但仍欠缺长期稳定深入研究的科研团队，高产活跃作者群不够聚集，核心作者数量及所发论文质量有待提高，而国际合作是提高科研成果产出水平的有效途径。

　　4、 结语

　　花生是中国重要经济作物和油料作物之一。在重金属治理难度大的环境背景下，笔者基于文献计量学分析花生重金属污染研究现状，分析了现有技术在治理花生重金属污染过程中的作用，对开展花生重金属污染研究的作者群及有关单位、期刊、省份等进行分析，进一步明确当前国内这一方面研究的总体状况。通过文献计量学分析了近40年来重金属对花生的影响及花生壳作为重金属吸附剂的作用效果，突出了当前该领域的研究热点与难点。总之，本研究提供一个较为全面的文献计量学分析，为今后开展花生重金属污染防治提供了较好的研究基础。

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