基于文献计量学的百合属植物研究态势分析

郎利新, 窦晓莹, 王欢, 孔滢, 白锦荣

北京市辐射中心, 北京师范大学核科学与技术学院射线束技术教育部重点实验室, 北京 100875

百合是百合科(Liliaceae)百合属(Lilium)植物的统称[1]，为多年生单子叶球根植物[2]，花朵硕大，花色丰富，花香怡人[3]，是世界重要的切花和盆栽花卉。全球百合属植物约有100种，主要分布于北半球的温带和寒带地区，集中于亚洲、欧洲和北美洲。中国是世界百合的起源中心，分布47个种[4-5]，近年来，人工培育的百合新种质逐渐增多，已进行国际登录的百合新品种超过2万个[6]。百合鳞茎也是食用和药用的主要部分，具有抗氧化、化痰止咳、宁心安神等多种功效[7]。随着研究的深入开展，百合属植物的应用日趋广泛。

文献计量学(bibliometrics)是以文献体系和文献计量特征为研究对象，采用数学、统计学等计量方法，评价和预测科学技术的现状与发展趋势的图书情报学分支学科[8]，目前已广泛用于评价科学生产率，其方法主要根据在核心期刊上发表论文的数量和期刊的等级，计量评价某个国家或地区、研究机构、科学家的科研绩效与影响力[9]。

CiteSpace软件是使用Java语言开发的分析科学文献中蕴含的潜在知识，并在科学计量学、数据和信息可视化背景下逐渐发展起来的引文可视化分析软件，得到的图形称为“科学知识图谱”(mapping knowledge domains)[10]。这些图谱用于揭示科学研究的发展现状及变化、前沿分析、领域分析和科研评价等[11]。

目前百合属植物的研究进展快速，但缺乏系统全面的多层次分析。本文采用文献计量学方法，利用CiteSpace软件对Web of Science(简称WoS)核心数据库收录的百合属植物文献进行计量研究，掌握其研究概况和前沿动态，以期为百合属植物相关科研工作提供数据参考。

1 数据来源与方法

1.1 数据来源

WoS数据库是由美国科技信息所(Institute for Scientific Information，简称ISI)推出的引文索引数据库，是目前提供引文回溯数据最深的数据库，所收录的文献覆盖了全世界最重要和最有影响力的研究成果，已成为国际公认进行科学统计与科学评价的主要检索工具[12]。

1.2 分析方法

本文以WoS数据库为数据来源，采用普通检索方法，以“lilium”为主题且以“liliumor lily or lilies”为标题进行检索，检索年份范围为1998—2018年，检索时间为2019年10月6日，文献类型为article、proceedings article和review。对检索出的文献用ISI软件对发表时间、国家及地区、研究机构、作者、核心期刊、学科、高被引论文及研究前沿等进行总被引频次、篇均被引频次和h-指数。利用Excel软件进行数据编辑。

采用CiteSpace5.3.R3软件构建关于百合属植物作者、学科和文章的共被引科学分析图谱[11]，并对图谱进行综合分析。将WoS中导出的txt文本导入CiteSpace。参数设置为：①时间分区(time slicing)：时间跨度为1998—2018，1年一切割，分成20个时段处理；②术语来源(term source)：标题(title)、摘要(abstract)、作者关键词(author keywords)和关键词(keywords plus)；③术语类型(term type)：名词短语(noun phrases)；④节点类型(node types)分别选择：作者(author)、科学领域结构(category)、文章(article)；⑤剪裁功能区(pruning)：寻径网络(pathfinder network)、对合并后的网络进行剪裁(pruning the merged network)；⑥可视化功能区(visualization)：静态聚类视图(cluster view-static)、显示分析的整体网络(show merged slices)。

知识图谱中引文年环(tree ring history)代表某学科引文历史，年环的整体大小反映本学科文章被引用或出现的次数，节点越大则总被引频次或出现次数越高，节点的年环圈代表不同年份发表论文的数量，年环厚度和相应时间分区内引文数量成正比，引文年环的颜色代表相应的引文时间，年代越近颜色越浅。最外圈紫环越大则中介中心性越高，且带有紫环的节点中介中心性不小于0.1。年环之间的连线反映合作关系强度或耦合强度[10]。除此以外，CiteSpace利用时间线和时区图的视图模式，能够多方位、全角度的呈现该文献(或作者、期刊以及机构等)在知识领域的发展进程。

1.3 主要指标

发文量：通过检索WoS数据库筛选后得到的文献数量；总被引频次：全部发文量的总被引用次数；篇均被引频次：总被引频次/发文量；h-指数(h-index)：指一个科研工作者、科研机构、学科、期刊或国家(地区)在一定期间内所发表的文章至少有h篇的被引频次不低于h次[13]；JCR(期刊引证报告)：基于引文数据的统计信息的期刊评价资源。通过对参考文献的统计汇编，JCR可以在期刊层面衡量某项研究的影响力[14]。

2 结果与分析

2.1 百合属文献年度趋势分析

1998—2018年间，WoS数据库中共搜索到有关百合属植物研究的文章1 058篇，总体呈波动式上升趋势(图1)，其中2018年的文献84篇，占7.94%，是发表文章最多的年份。通过对搜索的国内文献进行统计可知，1998—2018年间，国内作者共发表文章366篇。1998—2007年间中国发表文章数量为每年1～8篇，其被引频次差异具有统计学意义，原因可能是文章质量差异较大。2008年开始，文章发表量显著上升呈波动式增长，至2018年年均发文量28篇，2008—2018年发文量占总量的83.88%，其增长原因可能与国内研究百合属科研人员增加和SCI收录的期刊和范围不断增加有关[15]。2017年中国发表文章数量最多，共计47篇，占全球比例的62.67%。由图1可见，中国和全球发文量趋势正相关，中国对百合属植物的研究具有一定国际影响力。

图1 1998—2018年间世界和中国百合属植物文章年度变化趋势

2.2 不同国家发表论文分析

论文被SCI收录的数量一定程度上反映了一个国家在某一研究领域的科研实力和影响力[16]。从文献的国家分布来看，21年间发表有关百合属植物文章的国家共59个，发文量前10位的国家发文量、总被引频次、篇均被引频次以及h-指数见表1。其中，中国发文量366篇，占总发文量的34.59%。日本位居第二，占总发文量的16.73%，共177篇。发文量前四位国家的发文量年度变化趋势见图2，可以看出美国、日本的发文量呈逐年下滑趋势，而中国和韩国的文章数量呈波动上升趋势。自2006年起中国成为发表百合属植物论文最多的国家，重视程度和文章数量逐年赶超发达国家。这在一定程度上反映出我国百合属植物研究领域持续发展的科技创新能力和科技竞争力，也与世界园艺产业正向发展中国家转移的趋势相一致[13]。

论文总被引频次、篇均被引频次和h-指数反映其对后续研究的影响程度[17]。结合表1和图2显示出研究百合属植物各个国家的科研实力分布。中国发表文章的总被引频次为3 841次，h-指数达29，领先于其他国家。日本和美国分列第二和第三位，总被引频次依次为2 865次和2 679次，h-指数依次为29和27。篇均被引频次最高的是荷兰，达到22.84次。荷兰百合产业化程度高，是球根花卉主要供应国[18]，丰富的育种材料和旺盛的产业化需求是荷兰学者产出篇均质量高且影响力广泛的文章的原因之一。美国不仅百合属科研论文数量居于世界前列，而且具有良好的人才引进政策，还有规模化、自动化和集约化的园艺中大型企业以及庞大的产品出口量[19]，科研实力雄厚。

2.3 研究机构及作者分析

文献是科研成果的固化，其数量和质量反映了科研水平和能力[20]。排名前10的研究机构发文量见表2。其中学校8所，研究所1所，具有招收研究生资格的研究所1所。全球发表百合属植物文章最多的机构是中国科学院，计48篇，占总发文量的4.54%。排名第三的瓦赫宁根大学发表文章的总被引频次是980次，篇均被引频次23.33次，h-指数达到19，全球居首。表2显示，高校和具有招生资格的研究所具有显著优势，这些机构资源整合能力强、人才集中，对前沿技术的高度集合和挖掘使其对百合属植物的基础研究成果质量更高[21]。

表1 1998—2018年间百合属植物发文量前10位的国家

图2 1998—2018年间百合属植物发文量前四位国家年度变化趋势

以1998—2018年百合属植物文章发表作者为统计对象，发文量排名前10的作者见表3。van Tuyl J M、Lim K B和Ramanna M S均来自荷兰瓦赫宁根大学，其中van Tuyl J M和Ramanna M S合作文章高达19篇；Okubo H和Hiramatsu M来自日本九州大学，两位学者合作文章也达19篇。WoS导出txt文本导入到CiteSpace中，得到作者共被引聚类图谱(图3)。图3看出以van Tuyl J M教授为中心的研究团队专家数量庞大。其团队研究方向涉及农学、植物科学及遗传学等。通过荷兰球根花卉的高度产业化和丰富育种资源的优势，带动基础研究，成为百合属植物最具影响力的研究团队，继而与他国学者交流合作向外辐射其影响力，形成了一个方向集中、深度挖掘、思维创新的国际化交流平台。

中国有6所研究机构发表百合属植物文章数量排名进入前10，分别为中国科学院、北京林业大学、中兴大学、西北农林科技大学、中国农业大学及中国科学院寒区旱区环境工程研究所。研究方向为植物科学、农学、生物化学和分子生物学。除中兴大学外，其他机构总被引频次、篇均被引频次和h-指数均处在中等至偏下区域，总体论文质量和学术影响力有待提高。中国科学院寒区旱区环境与工程研究所的谢忠奎(第五)、王亚军(第九)、王若愚(第十五)和张玉宝(第十六)来自同一研究团队(图3)，共同发表论文16篇。与其他国家学者之间紧密合作不同(图3)，中国研究者大多处于独立研究阶段。

注：CiteSpace设置时间间隔(timespan)：1998—2018(时间切片slice length=1)；选择标准(selection criteria)： 提取的每个时间切片的前50个作者Top 50 per slice；最大相邻节点数LRF(link retaining factor)=2；调节连线在时间上的跨度不大于8年LBY(look back years)=8；最低被引次数e=2.0；网络network：网络节点数量N=350，连线数量E=724(网络密度density=0.0119)；最大的子网络成员(largest CC)：54(15%)，节点标签(nodes labeled)：5.0%，网络剪裁(pruning)：无None。其余为人名。

研究机构所在国家发文量总被引频次篇均被引次数h-指数中国科学院中国 484779.9412北京林业大学中国432636.129瓦赫宁根大学荷兰4298023.3319中兴大学中国3883922.6816新泻大学日本3051717.2313西北农林科技大学中国302408.009北海道大学日本2870025.0016九州大学 日本271967.267美国农业部美国261606.157中国农业大学中国2530112.048

表3 1998—2018年间百合属植物发文量前10位的作者

表4 1998—2018年间百合属植物发文量前10位的期刊

2.4 期刊影响分析

期刊评价有助于优选高质量期刊[22]、文献查阅和文章发表[12]。百合属植物排名前10的期刊发文量见表4。JCR分区中期刊处于Q1和Q2区域的有7种，占70%，其中3种期刊来自美国。发文量、总被引频次以及h-指数均最高的期刊是园艺科学(ScientiaHorticulturae)。该刊主要刊登不同地区的蔬菜、果树、食用菌与观赏植物等的科学论文[23]，主要收录文章来自日本、韩国和中国等国家。其余5种在Q1区的期刊，其总被引频次均在442次以上，篇均被引频次均在17次以上，h-指数均在13以上，远远高于处于其他分区的期刊,前10期刊中60%为仅包括园艺学一种学科的期刊，但目前SCI收录期刊园艺领域的影响范围少于其他农业学科大类，总体影响因子处于下游[24]。不同学科交叉是提高文章影响因子的方法之一。

2.5 学科分析

WoS导出txt文本到CiteSpace中，得到学科共被引聚类图谱如图4。图4中中介中心性突出的学科即为百合属植物研究热点学科——植物科学、农学、生物化学和分子生物学，这三类学科文献总量大于87%。1998—2018年间百合属植物发文量前10位的学科见表5，从中看出细胞生物学也是重要学科之一，有关文章篇均被引频次最高，达21.92次。一篇文章涉及多门学科，各个学科之间交叉紧密。学科类别分布情况为理学70%、工学10%和农学10%。学科层次集中于技术科学，占70%，应用科学占20%，基础科学占10%。从发文量来看，技术科学的研究热度远远高于应用科学，基础科学最低。三种科学体系基本完备，但将自然科学中的基础科学和技术科学所产生的成果转化为实现观赏和食用产业化需求的应用科学，是亟待解决的问题。

表5 1998—2018年间百合属植物发文量前10位的学科

CiteSpace设置时间间隔(timespan)：1998—2018(时间切片slice length=1)；选择标准(selection criteria)： 提取的每个时间切片的前50个作者(top 50 per slice)；最大相邻节点数(link retaining factor)=2；调节连线在时间上的跨度不大于10年LBY(look back years)=8；最低被引次数e=2.0；网络Network：网络节点数量N=37，连线数量E=95(网络密度Density=0.1426)；最大的子网络成员(largest CC)：33(89%)，节点标签(nodes labeled)：5.0%，网络剪裁(pruning)：寻径算法Pathfinder。从左至右，从上至下依次是：农业多学科Agriculture，Multidisciplinary；生殖生物学Reproductive Biology；农学Agriculture；细胞生物学Cell Biology；生命科学及生物医学和其他主题 Life Sciences & Biomedicine-Other Topics；农学Agronomy；生物学Biology；进化生物学Evolutionary Biology；植物科学 Plant Sciences；食品科学与技术Food Science & Technology；园艺学Horticulture；发育生物学Developmental Biology；化学，多学科Chemistry，Multidisciplinary；生物化学和分子生物学Biochemistry & Molecular Biology；生物技术和应用微生物学Biotechnology & Applied Microbiology；基因和遗传学Genetics & Heredity；应用化学Applied Chemistry；药理学与药剂学Pharmacology & Pharmacy；环境，科学和生态学Environmental，Sciences & Ecology；药物化学Chemistry，Medicinal；生态学Ecology；生化研究方法Biochemical Research Medthods。

2.6 研究热点分析

分析百合属植物相关文献关键词可以反映该领域的研究热点[25]。突发词指某段时间内出现此专业术语的数量骤增，反映本专业的研究前沿和发展趋势[26]。表6是百合属植物前34个引用频次突增的研究热点词，可以看出形态学和生物学中植物细胞、衰老、细胞壁、遗传多样性、花粉管、花粉管伸长、顶端生长是百合属植物的持续研究内容。2009年以前组织培养技术和常规杂交育种是主要研究重点，麝香百合(Liliumlongiflorum)是主要研究对象。2006年后逐渐转向细胞生物学方向的多倍体育种、分子生物学方向的基因克隆、揭示分子机制和遗传转化体系的建立。

检索文章时发现，部分具有前瞻性的专家学者在2006年以前就集中于细胞生物学和分子生物学研究。“Effects of Yariv phenylglycoside on cell wall assembly in the lily pollen tube”在高被引论文中排名第1，主要内容为利用Yariv苯基糖苷干扰阿拉伯半乳聚糖蛋白，了解其在花粉管生长过程中对细胞壁合成的功能意义[27]。Lim K B团队在1999—2003年期间发表的5篇高被引文章内容分别为百合子代的基因组绘制[28]、利用GISH研究同源染色体间的重组和2n花粉形成的机制[29]、对子代进行核型分析和鉴定[30-31]，该团队发现百合在种间杂交时产生的新型减数分裂核恢复机制[32]。近5年被引频次最多的文章来自合肥工业大学的Gao Jie，该文发表在FoodChemistry上，研究方向是验证百合属植物活性物质的功能作用[33]。由此预测百合属植物研究方向可能向应用科学中的食品科学技术发展。

表6 1998—2018年间34个引用频次突增的研究热点词

3 讨论

1998—2018年间百合属植物发文量总体呈上升趋势，但1 058篇的发文量远低于作物类[33]、蔬菜类[34]及果树类[35]等植物。中国科学院大学、北京林业大学和中国科学院发文量位居前三位。百合属植物研究在中国起步较晚，但发展迅速，研究学者多，研究方向丰富但分散。在前10位的专家库中排名前两位均来自荷兰瓦赫宁根大学van Tuyl J M教授带领的研究团队，两位学者与多位不同国家和机构的专家合作，团队影响力及权威度居世界前列。来自中国科学院寒区旱区环境与工程研究所的谢忠奎专家所在团队有5人发文量达到16篇以上，是中国百合属研究方面的领先团队，但篇均被引频次为6.33次。从发文量、国家、研究机构、作者和期刊影响力综合看出，我国在百合属植物研究方面具有数量和研究机构上的领先优势，但具有国际影响力的作者较少，发表在优秀期刊上的高质量文章占比低于文章数量比例。因此我国各院校及科研机构应注重培养符合创新要求的人才队伍，加强与国内外权威专家交流合作，提升科研创新水平，不断增强我国在百合属植物研究方面的国际影响力。

学科分布中发现，荷兰瓦赫宁根大学、研究机构前10中的所有中国研究机构以及中国发表百合属文章最多的研究团队研究的学科中前五名中均包括植物科学、农学和生物化学和分子生物学。不同地域、国家的研究团队其学科研究方向基本相同，可见百合属植物在这三门学科中具有深度可挖掘性。

Roy S、Lim K B等教授发表的高被引论文内容主要围绕细胞生物学方向，细胞生物学作为研究遗传变异规律的重要方法和分子生物学研究的重要基础广泛应用于百合属植物研究中[36]，如百合细胞及细胞器的结构和功能研究[37]、染色体核型分析[38]、多倍体育种[39]等。近5年被引频次最多、排名上升最快的文章内容涉及百合活性物质在食品和医药领域的应用。从资源开发利用与营养学角度分析，百合由观赏性逐渐倾斜于食用、药用方向[40]，有益于科学研究向应用领域转换。

百合属植物相关研究热点从以形态学和生物学研究为重点逐渐转变为以细胞生物学和分子生物学研究为重点,集中于对花香[41]、花色[42]、花粉[43]、发育及抗性基因克隆、机理调节[44-45]的研究。由常规的杂交育种过渡到利用转基因技术定向修饰性状，采用分子生物学的技术和方法培育出高产、优质、抗逆性强的新种质。结合学科分布来看，目前应以细胞学方向和分子领域为研究热点，同时以社会需求为导向，增强应用类工程科学成果产出，增加科研成果转化能力，健全产业链，促进产业化结构升级，再由升级后的前沿机构支持科研发展，促进研究的不断深入，才是健康的可持续发展道路。

本文利用CiteSpace软件分析Web of Science核心数据库中关于百合属植物研究进展的文献。由于检索方式的不同和数据库不断更新，数据可能存在偏倚，其他未收录论文有待进一步研究，但分析过程中尽量修正疏漏和误差，在一定程度上本文客观反映了百合属植物的研究热点和发展趋势，对研究学者把握整体概况有一定参考意义。