基于WebofScience土壤微生物多样性领域文献计量分析

摘要：为进一步了解和明确土壤微生物多样性的全球现状和研究热点，基于Web of Science 全数据库对1999-2019年土壤微生物多样性领域的所有文献进行计量学分析，利用VOSviewer分析关键词热点分布，探讨此领域的研究热点以及未来的发展趋势。结果表明，在世界范围内发文量总体呈逐年上升趋势，美国的发文量第一，中国的发文量次之;中国科研机构发文量第一，法国次之;其中中国科学院产出的文章总数最多，对我国土壤微生物多样性的贡献最大;来自美国密歇根大学的学者Kozich， JamesJ的文章被引用次数最多。

关键词：Web of Science;微生物生态学;土壤微生物多样性;文献计量分析;VOSviewer;

Bibliometric Analysis of Soil Microbial Diversity Based on Web of Science

Abstract： In order to further understand and clarify the global status and research hotspots of soil microbial diversity， all the literatures in the field of soil microbial diversity in 1999-2019 were analyzed based on the Web of Science database， and VOSviewer was used to analyze the distribution of key words. Explore research hotspots and future trends in this area. The results show that the number of publications in the world is increasing year by year， the number of publications in the United States is the first， and the number of publications in China is second. The number of publications by Chinese institutions is the highest， followed by France. The total number of articles

produced by the Chinese Academy of Sciences is the highest. Microbial diversity has contributed the most; articles from the University of Michigan， Kozich， JamesJ， have been cited the most.

Key words： Web of Science; Microbial ecology; soil microbial diversity; bibliometric analysis; VOSviewer;

0引言

微生物生態学是微生物学、生态学、生态系统学的交叉学科，涉及微生物种群、多样性、功能以及微生物与微生物生态系统中的生物和生物环境之间的关系。土壤微生物是森林生态系统中的重要组成部分，包含原核生物与真核生物。土壤微生物在生态系统中起到极为重要的作用，有利于有机物的分解和转化、菌根的形成、促进土壤生物化学循环等作用[1-3]。除此之外，在碳、氮、磷等物质的分解以及养分的循环中起到重要的影响，可以应对变化的气候所带来的影响[4]。细菌和真菌都可以通过自身的方式来改善土壤质量，从而提高作物的产量[5，6]。而土壤中的环境因子也会对土壤微生物有一定的影响，例如土壤的pH、重金属含量、有机质的浓度等[7]。现今土壤微生物多样性的研究也出现一些新的方法，应用分子系统发育学，DNA微阵列，功能基因组学的复杂分析将提供大量新数据，可能增加我们对土壤微生物生态系统的结构和功能以及其中发生的相互作用的理解。因此，研究土壤微生物多样性对研究微生物生态学有很大的价值与意义。

目前，文献计量学在各个领域中被广泛应用，是以检索文献为研究对象，运用统计方法对检索结果进行分析，可以客观地反映研究领域的发展趋势和研究热点[8]。现有很多学科领域利用文献计量学的方法揭示和预测该研究领域的发展，取得很好的效果[9-10]。本文对20年间在Web of Science数据库中发表的有关于土壤微生物多态性的文献进行检索分析，研究该领域的发展趋势及热点，为国内的研究学者提供一定的数据参考。

1 数据收集与分析

Web of Science数据库中收录了丰富的全球期刊，包括自然科学、生物医学等一万多个领域，是覆盖学科最多的学术资源库[11]。本研究基于Web of Science全部数据库作为样本，采用普通检索方式，以“microbial ecology*”作为检索主题词，“soil microbial diversity*”为精炼依据主题词。检索时间跨度为1999-2019年，截止到2019年6月，共检索文献18219篇。运用Web of Science数据库中的文献检索分析结果功能对检索结果进行分析，然后利用文献计量分析软件Ucinet[12]、NetDraw[13]将数据整合表达，进行发文量统计、年发文量变化、发文国家、作者、机构、期刊分布、高被引论文分布等分析，本文利用Excel对土壤微生物多样性的论文数据进行文献计量分析[14]。VOSviewer依据文献之间的被引关系进行知识网络图谱的绘制，广泛用于文献计量分析的软件[15]。本文运用VOSviewer对检索结果的文献关键词进行分析，研究领域中的研究热点的分布[16]。

2 结果与分析

2.1文献产出时间趋势

发文量随着发表年份的变化趋势可以看出研究领域专题动态变化。根据检索分析得到，1999年-2019年间，Web of science 数据库中全世界有关微生物生态学下土壤微生物多样性的文献量共有18219篇。从图1可以看出发文量随着发文年份总体呈上升趋势。从1999年的发文量仅为26篇，到2019年发文量为增长为822篇。可看出全球土壤微生物多样性研究大致呈平稳增长趋势。1998-2006年研究处于低速发展阶段，发文量增长相对迟缓。2006-2019年土壤微生物多样性研究呈现高速增长趋势，2011年世界发文量突破1000篇;2014年相较2013年发文量仅增长54篇，发文量出现较小平台期。2018年的发行量达到峰值为2020篇，是1998年发行量的81倍，是1999年的45倍。截止2019年6月，全球土壤微生物多样性论文发行量已达817篇，预计2019年底发现量在2000篇左右。从发展趋势来看，近年来基于土壤微生物多样性的领域得到重视，预测从2019年起论文发行量还会延续平稳增长的状态。

2.2国家和地区

国家与地区发表的论文数可以反映出该国对该领域的研究热度与活跃度。图2中展示了有关于土壤微生物多样性领域的文献里，发文量排名前15的国家和地区。在前15位国家中，美国的发文量较领先于其他国家，占发文量的25.15%。中国仅次于美国，位居第二位，占发文量的13.36%。其后依次是德国、法国，发文量均在1000篇以上，加拿大、英格兰、澳大利亚、西班牙等国家发文量均在1000篇以下，发文量的篇数相差不大。美国和中国的总发文量约占世界发文总量的50%。可以看出，美国和中国在微生物生态学土壤微生物多样性领域中的研究较为领先。

针对总发文量居于前五位国家制作年度发文量变化趋势如图3，1999-2019年间，美国在基于微生物生态学微生物多样性领域的发文量呈现缓慢上升的趋势。中国在1999和2000年并未发表有关文章，2001年发表第一篇文章后，年发文量快速增长，逐年呈现指数型增长，直至2015年，中国的年发文量已达到458篇，并一直处于领先地位。从发文量可以看出，中国在土壤微生物多态性研究领域一直处于积极活跃状态，其他国家例如德国、法国、加拿大和英格兰在该领域中的发文量只呈现小幅度的增长，活跃程度较低。

2.3来源机构分析

表1中选取了在土壤微生物多样性领域中，近20年来发文量排名前10的研究机构。从表格中可以看出发文量最多的研究机构是中国科学院，统计结果为2969篇，发文量可占据总发文量的16.296%，远超其他研究机构，显然这表明中国相较于其他国家在土壤微生物多样性方向投入最大。法国国家科研中心以总发文量689篇位列第二位，美国加利福尼亚大学以总发文量628篇位列第三。排名前十名的机构来自五个不同国家，分别为中国、美国、法国、西班牙和德国。其中来自中国和美国的科研机构最多，均有3个上榜。这表明，在微生物生态学领域土壤微生物多样性方向上中国与美国相对于其他国家占据更大优势。

2.4主要作者及来源期刊

科研人员是科研工作的核心，表2展示了Web of science上1999-2019年基于微生物生态学土壤微生物多样性的发文量最多的前10位的学者分布排名，这10位科学家总共发文1280篇，占全部作者总发文量的7.027%。其中，来自美国俄克拉荷马大学的学者周集中ZHOU JZ以参与发文总量311的记录数位列榜首，其文章总被引频次达17003次，篇均被引次数达80.92次，可以看出这位学者土壤微生物多样性领域以绝对优势占据领先地位，为该领域奉献极大。排名前10名学者中，有8位来自中国，发文总量累计可达871篇，可以看出，中国在该领域的研究中的技术水平和重视程度较高于其他国家。从被引频次角度来看，来自国外研究机构的周集中ZHOU JZ和SCHLOTER M文章总被引频次明显多于中国学者，中国学者在文章发表数量上有一定优势，但在被引频次方面还有很大的提升空间。

将世界范围内有关土壤微生物多样性文献发文量居前10名的期刊进行统计，汇集成表3。1999-2019年间，排名前十的期刊总发文量为5899篇，平均影响因子为4.148;其中《Soil biology and biochemistry》收纳的文章数量最多，为841篇。主要的发文国家为美国（237篇）、中国（208篇）、德国（108篇）、法国（92篇）、澳大利亚（78篇），总共发文量为723篇;影响因子最高的杂志是《Sience of the Total Environment》，为5.589;总被引次数与篇均被引次数最高的杂志是《Applied and Environmental microbiology》，为76340篇和99.4篇，其h指数为144（h指数是基于以“被引频次”计数降序排列的出版物列表，表明有h篇文章已被引用至少h次）。

2.5高被引论文分析

高被引论文的研究内容可以在一定程度上反映一个领域的研究热点。在检索到有关微生物生态学土壤微生物多样性的18219篇文献中，高被引论文有312篇。本次列举了按被引频次排列前十名的文章绘制成表4。排名前10篇高被引频次论文作者中有4人来自美国，2人来自德国，瑞典、奧地利、爱沙尼亚共和国和澳大利亚均有一人上榜。由Kozich， JamesJ.2003年发表题为“用于分析MiSeq Illumina测序平台上扩增子序列数据的双指数测序策略和管理流程的开发”的文章以被引频次1660次高居榜首，该文章主要采用重新测序来自人类粪便，小鼠粪便和土壤的模拟群落和天然样品的方法来评估16S rRNA基因的三个重叠区域，提出了一种基因测序改进的方法，即使用Illumina的MiSeq平台对16S rRNA基因内的可变区进行测序[17]。被引用频次排名第2位的论文是由美国科罗拉多大学Lauber，Christian L.在2009撰写发表，他提出 “基于焦磷酸测序的土壤pH值评估作为大陆土壤细菌群落结构的预测指标”的有关研究，揭示了土壤细菌群落的结构在一定程度上可以在较大的空间尺度上预测，并且即使是相对粗略的分类学分辨率，土壤pH也对细菌群落组成造成明显影响[18]。排名第三位的是瑞典隆德大学科学家在2010年发表的“在耕地土壤中通过pH梯度土壤细菌和真菌群落”，说明了相比于细菌，真菌通常表现出更宽的pH范围以实现最佳生长[19]。

2.6关键词及研究热点分析

对关键词的统计分析可以帮助我们更好地了解某一领域的热点，它可以准确地表达文章的中心，是揭示文章内容的重要方式[20]。将1999-2019年之间有关于土壤为生物多样性研究的18219篇相关文献导入VOSviewer，进行标题与摘要的关键词分析（词频>207）。图4是通过VOSviewer构建的以土壤生物多样性为主题的知识图谱。由图，每个圆圈代表一个术语，基于标题和摘要的共现词进行分布，两个术语共同出现的次数越多两个圆圈距离越近，其次具有相同颜色的术语代表一个主题。可以得出几个热点研究方向如环境科学生态学、农学、遗传信息、生物多样性保护、微生物学、生物化学与分子生物学、植物科学与进化生物学等，同时可以分析得出在土壤微生物多样性方向存在以下几种热点：一是土壤微生物群的复杂性问题;二是土壤微生物的结构与能问题;三是与作物疾病相关的土壤微生物群落的不同作用分析。

对1999-2019年土壤为生物多样性文章进行整合，将排名前20摘要高频关键词绘制成表5，由表可知排名前三的关键词为effect（影响），bacterium（细菌），species（物种）

3 分析与讨论

本文对Web of Science 1999-2019年间基于微生物生态学的土壤微生物多样性的文献进行文献计量分析，从年发文量、文献国家/地区来源、作者、机构、来源期刊、关键词以及高被引论文等方面进行统计分析，研究表明自1999年起全球基于土壤微生物多样性文章发行数量大致呈现逐年递增的上升趋势。从文章发行数目上看美国总发文量处于领先地位，中国仅次于美国位列第二名。从年发表趋势来看，美国与中国20年间年发表量均呈上升趋势，但美国发文数年增长幅度小。中国在2001年前没有相关领域的论文的产出，在2001-2011年年发文量增势缓慢;2001-2019年每年发文数呈指数形式增长，并于2015年赶超美国位列第一。以如此的增长速度观察下去，在不久的将来，中国在土壤微生物多样性领域的文献产出量将赶超美国，说明中国近几年在该领域的研究势头相较于其他国家最为强劲。中国科学院是世界在土壤微生物多样性领域发文数量最多的机构，以2969篇的绝对优势处于领先地位，占全球总发文量的16.296%。结合发文量排名前十作者的总被引次数与平均被引次数和高被引文论文排名来看，中国科学家在发文数量上占有绝对优势，但是相较于他国作者来说被引次数相对较小，在高被引论文top10排行榜上并没有中国科学家上榜，说明来自中国的文章在综合实力方面还有很大的提升空间。纵观关键词的分布热点，我们可以看出，近20年的研究主题主要涉猎在细菌、真菌等微生物多样性的影响，土壤微生物种类、群落等变化、微生物与植物关系，微生物基因测序等方面。

根据对1999-2019年Web of Science数据库中收录的有关于土壤微生物多样性研究领域的文献进行统计和分析，检索结果表明在世界范围内对微生物生态学、土壤微生物多样性的重视程度很高，来自发达国家的贡献力度很大，对作者、机构、期刊等相关指数分析，在发展中国家中中国对该领域投入对多，研究势头最盛，贡献力量最大。但相比于美国为代表的发达国家，中国在研究层次、团队实力、国际合作以及论文质量等方面均有很大的进步空间，应明确研究热点、增强国际交流、增强创新能力，加快科研进度，从而提升我国在微生物生态学土壤微生物多样性领域的综合实力。

参考文献：

[1]杉山修一，黄孝春，张立功.土壤微生物使土地肥沃[J].果农之友，2018（04）：36-38.

[2]韦莉莉，卢昌熠，丁晶，俞慎.丛枝菌根真菌参与下植物—土壤系统的养分交流及调控[J].生态学报，2016，36（14）：4233-4243.

[3]宋贤冲，王会利，秦文弟，邓小军，田红灯，谭一波，王绍能，曹继钊.退化人工林不同恢复类型对土壤微生物群落功能多样性的影响[J/OL].应用生态学报：1-11[2019-01-07].

[4] 纳小凡，郑国旗，邢正操，等. 2017.连作对再植枸杞根际细菌群落多样性和群落结构的影响[J].土壤学报，54（5）： 1280-1292

[5] 闫华，欧阳明，张旭辉，等. 2018.不同程度重金属污染对稻田土壤真菌群落结构的影响[J].土壤，50（03）： 513- 521

[6] 张连忠，路克国，王宏伟，等.2005.重金属和生物有机肥对苹果根区土壤微生物的影响[J].水土保持学报，（02）： 92-95.

[7] 张媚，林马水，曹秀秀，等.2018.不同经营模式山核桃林地土壤pH值、养分与细菌多样性的差异[J].生物多样性， 26（06）： 611-619

[8][11]周元慧. 基于Web of science 的国际海草研究文献计量评价. 生态学报，2019.39（11）

[9] 邱均平，段宇锋，陈敬全，等.我国文献计量学发展的回顧与展望[J].科学学研究，2003，21（2）：143-148.

[10]Onofre Martorell Cunill，Antonio Socias Salvá，Luis Otero Gonzalez，Carles Mulet-Forteza. Thirty-fifth anniversary of the International Journal of Hospitality Management ： A bibliometric overview[J]. International Journal of Hospitality Management，2019，78.

[12] Borgatti S P， Everett M G， Freeman L C. Ucinet for W indows： Software for Social Net work Analysis. Harvard， MA： Analy tic Techrologies ， 2002..

[13] Borgatti S P. NetDraw Software for Network Visualization. Analytic Technologies. Lexington， KY ： Analytic Technologies， 2002

[14] 訾學红，陈永宝，刘淑珍，张红光，林兴桃.Excel软件在物理化学实验数据处理中的应用[J].中国现代教育装备，2015（01）：15-18.

[15，16] 高凯.文献计量分析软件VOSviewer的应用研究[J].科技情报开发与经济， 2015 （12） ：95-98.

[17] Kozich， James J. Development of a Dual-Index Sequencing Strategy and Curation Pipeline for Analyzing Amplicon Sequence Data on the MiSeq Illumina Sequencing Platform[J]. Applied and Environmental microbiology.2013.79（17）：5112-5120

[18] Lauber， Christian L. Pyrosequencing-Based Assessment of Soil pH as a Predictor of Soil Bacterial Community Structure at the Continental Scale [J]. Applied and Environmental microbiology，2009.75（15）：5111-5120.

[19] Rousk， Johannes. Soil bacterial and fungal communities across a pH gradient in an arable soil [J]. ISME Journal，2010，4（10）：1340-1351.

[20] 李珊珊，张文毓，孙长虹等.基于文献计量分析土壤修复的研究现状与趋势[J].环境工程2015.33（5）：160-165.

作者简介：杨永军（1975-），男，黑龙江虎林人，工程师，主要从事造林等方面的工作。15045777000