基于Citespace的文冠果研究文献计量学和可视化分析

吴洪敏，周 燕，李世安，高述民*

（1.北京林业大学 生物科学与技术学院，北京 海淀 100083；2.北京市园林绿化科学研究院绿化植物北京市重点实验室，北京 朝阳 100020；3.北京市大东流苗圃，北京 昌平 102200）

文冠果（Xanthoceras sorbifoliumBunge）属无患子科（Sapindaceae）文冠果属（XanthocerasBunge），是我国北方特有的珍稀木本油料树种和生态经济树种。文冠果抗盐［1］，抗旱，耐贫瘠，易繁殖，花形独特，花期长，是园林绿化的优良树种。文冠果种仁含油量高达67%，其中油酸28.6%～37.1%、亚油酸37.1%～46.2%［2］，还含有3.8%相对罕见的神经酸，0.133 mg/g 和0.277 mg/g 的维生素A 和维生素C［3］，不饱和脂肪酸含量也较高。除了作为食用木本油料之外，由于文冠果油的碳链长度与普通柴油碳链长度接近，用其加工制备生产出的生物柴油被认为是21 世纪最具发展潜力的可再生绿色能源［4］。有研究证明，文冠果壳中的次生代谢物文冠果苷等在神经保护［5-10］、抗HIV［11］、抗炎和抗肿瘤［12］、抗抑郁［13］等方面均具有较好的效果；果壳、果柄的提取物能有效提高记忆力，预防和缓解阿尔兹海默症［14-16］；此外，果壳中还含有活性成分槲皮素［17］，具有较高的医药价值。文冠果的种壳还是制作超级电容器的理想材料之一［18］。总之，文冠果是集经济利用价值、医药价值、观赏价值和生态价值于一体的发展潜力巨大的生态经济型树种，具有非常高的科研价值。因此，结合社会发展背景和当下学者关于文冠果的研究关注点，梳理文冠果研究的发展历程，有助于找出该领域研究热点并对未来研究方向进行预测。

科学知识图谱作为科学计量学的方法和领域，是以知识域为对象，显示科学知识的发展进程与结构关系的一种图像［19］。其中，Citespace［20-21］是目前最为流行的文献计量分析工具之一。与其他软件相比，Citespace 软件融合了聚类分析、社会网络分析、多维尺度分析等方法，侧重于探测和分析学科研究前沿的演变趋势、研究前沿与其知识基础之间的关系，以及不同研究前沿之间的内部联系，可以将科学知识的结构和规律以知识图谱的方式呈现，用来分析研究领域的热点、研究前沿以及主要发文作者和核心研究机构等。基于CNKI 数据库的学术期刊文献源，检索自2005～2021 年文冠果研究领域的论文，经手动整理删除无关条目后，最终获得1485 篇相关文献。借助Citespace 可视化分析软件，结合CNKI 数据库文献可视化分析平台，对文冠果研究的相关文献进行图谱分析，梳理该领域发展历程及研究现状，归纳研究热点、核心作者及研究机构，以期为其他研究学者准确把握该领域的研究进展和方向提供理论性参考。

1 数据来源与研究方法

1.1 数据来源

研究数据来源于CNKI 数据库，以“学术期刊”为文献类型进行高级检索，检索主题词为“文冠果”，检索时间为“2005～2021”。手动整理删除无关条目后，共获得1485 篇相关文献。将文献以“Refworks”的格式导出保存，作为分析数据样本。

1.2 研究方法

利用Citespace（v.5.8.R3）软件，采用文献计量学和科学知识图谱的方法，对文冠果研究领域文献进行可视化分析。将数据库导出的文献通过Citespace转化为可识别数据，结果显示1485条文献均为有效数据。软件参数设置如下：“Time Slicing”（时间跨度）为2005～2021 年；“Years Per Slice”（最小统计时间）为1，从而得到17个时间片段；“Term Source”（关键词来源）选择Title（标题）、Author Keywords（作者关键词）以及Keywords Plus（拓展关键词）；“Node Types”（节点类型）根据数据分析范围分别选择Keyword（关键词）、Author（作者）、Institution（机构）；“Pruning”（网络剪裁）选择MST（最小生成树剪裁）。网络节点关联强度默认Cosine（余弦函数）进行图谱分析。此外，借助数据库自带计量可视化分析平台和Excel 对年度发文量、关键词、作者和机构等进行数据统计和分析。通过可视化分析获得的知识图谱以及数据分析对文冠果研究领域的发展现状、热点和趋势等进行总结概括。

2 结果与分析

2.1 年度发文量及趋势分析

分析年度发文量及其随时间的变化情况，能够反映出文冠果研究的发展速度、发展趋势和受认可程度。根据图1 发文量可知，我国对于文冠果的研究始于二十世纪六十年代中期，发文量整体处于上升趋势，大致可以划分为四个阶段：第一阶段为萌芽期，时间段为1964～1990，此阶段研究学者较少，前期发文量较少，1967～1970 年发文量连续为零，在1976年和1981年分别达到第一个和第二个小高峰，发文量分别为26和36篇，之后至1990年，发文量逐年降低。第二阶段为缓慢发展期，时间段为1991～2004，此阶段发文量普遍较低，在不同年份之间零星分布，由于各种原因，文冠果研究发生阶段性中断。第三阶段为高速发展期，时间段为2005～2011，此阶段发文量呈井喷式增长，直接从2006 年的21篇增长到2011 年的116 篇，原因可能由于“十一五”期间，文冠果被确定为我国北方唯一适宜发展的生物质能源树种，迎来了在生物质能源上的发展机遇。第四阶段为波动增长期，时间段为2007～2021年，此阶段发文量上下波动，但仍然处于上升趋势，这一阶段有较多的学者关注该领域，发文量也处于较高的水平，在2018和2020年达到最高峰126篇。

图1 文冠果研究文献年度发文趋势图Fig.1 Annual publication trend of Xanthoceras sorbifolia Bunge research literature

基于CNKI 数据库文献计量在线分析可知，2005～2021 年，CNKI 中引用频次最高的论文为2010年发表于《西北植物学报》的“干旱胁迫对文冠果幼苗生理和生化特征的影响”（表1），该文采用称重控水的方法，研究了水分胁迫对文冠果幼苗生长过程中的生长和生理生化指标的影响［22］。被引频次排名前十的文献中有四篇为综述性论文，牟洪香的文章占比40%，表明该作者的研究在文冠果领域内受认可度较高，学术影响力较大。

表1 CNKI数据库中被引频次前10的文献（2005～2021）Tab.1 Top 10 most cited papers in CNKI databases（2005～2021）

2.2 研究机构及合作关系分析

文冠果研究发文量前十的机构排名见表2。该领域主要研究机构以高校为主，北京林业大学发文量为81篇，位居第一。内蒙古农业大学与西北农林科技大学发文量分别是39 和36 篇，三所高校发文量共占前十机构总发文量的48.4%。其余研究机构在发文量上没有较大差异。从文献篇被引频次看，中国林业科学院林业研究所的篇被引频次最高，表明其在该领域的学术观点受认可度较高，学术价值和专业影响力最大，在研究中起着关键作用。北京林业大学论文产出较多，单篇被引频次排名第四，表明发文的原创性和影响力稍弱。从发文机构地域分布上来看，主要研究机构均地处北方，具有明显的地域特色，可能与文冠果为我国北方特有树种具有较大关系。

表2 文冠果研究领域发文量排名前十机构Tab.2 Top 10 institutions in the field of Xanthoceras sorbifolia research

基于CNKI 文献数据对研究机构进行可视化分析可知，CNKI 数据中存在106 个节点，仅有32 条连线，研究机构间的合作交流较为微弱。如图2所示，机构间的合作关系比较固定且集中，北京林业大学与赤峰市林业种苗站合作较密切，但更多的合作关系存在于同一地域的机构之间，因此跨地域合作有待加强。

图2 主要研究机构及合作关系图谱Fig.2 Map of main research institutions and cooperative relations

2.3 主要发文作者及合作关系分析

CNKI中发文量前十的作者，分别累计发文量在14～36 篇，篇被引频次在5.55～25.92 次，其中敖妍、邓红和刘建海的发文量位居前三（表3）。从主要发文作者及其合作关系图谱可知（图3），共有690个节点，944 条连线。节点越大，表明出现频次越高，节点颜色越深，表明其中介中心性越高，颜色越偏向红色，则说明其在特定时间段内发生了突发性增长。根据连线颜色可以发现主要发文作者之间形成了比较固定的学术群，其中与敖妍有合作关系的作者有马履一、刘觉非、刘金凤、于海鑫、张宁、段劼、苏淑钗等，范菊萍和张虎、赵国生、王艺林等在近几年合作较密切，核心作者群的集中度较高。

图3 主要发文作者及合作关系图谱Fig.3 Map of main authors and cooperative relations

表3 文冠果研究领域发文量排名前十作者Tab.3 Top 10 authors in the field of Xanthoceras sorbifolia research

从发文作者的突现强度来看（图4），早期文冠果研究领域比较重要的作者是邓红，其发文从2006年持续到2010 年，总发文量也较多，排名第二。敖妍发文从2016 年开始持续至2019 年，突现强度最高，为8.14。姜继元、李铭、马新、董鹏和苏淑钗发文均从2016 开始至2018 年，突现强度相同，但发文量较少。刘建海发文从2018 持续到2021 年，突现强度较高，发文量排名靠前。范菊萍、王艺林与李守科分别在2018 年、2019 年至2021 年发生突现，表明在此时间段他们的论文引用量有较大的变化。综上，敖妍、邓红、马履一在文冠果研究领域的学术价值较高，刘建海、范菊萍、王艺林与李守科的文章在未来几年的研究影响可能会较大。

图4 主要发文作者突现图Fig.4 Emergence diagram of main authors

2.4 关键词分析

关键词是学术论文研究内容的高度提炼和概括，能够反映文章的研究内容和核心主题［23］，通过Citespace构建关键词共现网络、聚类图谱、时区图和突现图，对文冠果研究相关文献关键词进行分析和归纳，可以揭示文冠果研究领域的热点、发展脉络和知识基础。从图5 关键词的共现图谱可以看出，出现频次较高的关键词有“文冠果”、“生物柴油”、“文冠果油”、“栽培技术”、“育苗”、“文冠木”等；从中介中心性来看，除了出现频次较高的关键词之外，“引种”、“育苗技术”、“化学成分”、“出苗率”、“油用牡丹”等具有相对较高的中介中心性，相关的研究在该领域也具有重要贡献。

图5 文冠果研究关键词共现图谱Fig.5 Knowledge map of co-occurrence of research keywords of Xanthoceras sorbifolia Bunge

通过图6 关键词聚类分析可知，文冠果的研究可以归纳为10 类，分别是“#0 文冠果”、“#1 育苗”、“#2 文冠木”、“#3 生物柴油”、“#4 文冠果油”、“#5 幼苗”、“#6出苗率”、“#7优良单株”、“#8座果率”和“#9油用牡丹”。10 个研究类群相互交叉重叠，继承和衍生关系密切，根据聚类的位置将10个研究类群细分为3种类型，第一类型类群包括“#3生物柴油”、“#4 文冠果油”和“#9 油用牡丹”，此类群聚集了“提取”、“开发利用”、“脂肪酸”、“种仁油”、“农产品加工”等关键词，说明这一类群主要研究文冠果作为木本油料植物在食用价值和生态价值以及经济增长方面的问题。第二种类型主要是以“#2 文冠木”为聚类关键词的类群，此类群聚集了“蒙药”、“槲皮素”、“含量测定”等关键词，表明此类群主要研究文冠木的化学成分和药用成分等。第三种类型的类群包括“#0 文冠果”、“#1 育苗”、“#5 幼苗”、“#6 出苗率”、“#7 优良单株”，此类群聚集的关键词有“栽培引种”、“干旱胁迫”、“造林”、“种子处理”、“种实性状”、“无性繁殖”、“不孕花”、“落花落果”等，这一类型占有的类型数量最多，为文冠果研究的主题方向。

图6 文冠果研究关键词聚类图谱Fig.6 Cluster map of research keywords of Xanthoceras sorbifolia Bunge

从关键词突现图（图7）可以看到，文冠果早期研究重点为化学成分（突现年份自2005 年至2009年）、脂肪酸（突现年份自2007 年至2013 年）、生物柴油（突现年份自2008 年至2013 年）、育苗技术（突现年份自2008 年至2011 年）、造林（突现年份自2008 年至2012 年）、文冠木（突现年份自2008 年至2010 年）、造林技术（突现年份自2009 年至2011 年）等，其中关于造林方面的关键词突现出现了两次，生物柴油的突现强度明显高于其他关键词，表明这一时间段文冠果作为能源树种及其造林技术的研究较多，其中生物柴油方面的研究影响较大。关键词“幼苗”自2015 年突现持续至2021 年，栽培技术突现时间自2018 年至2021 年，其中“栽培技术”的突现强度为7.63，排名第二。由此可见，文冠果幼苗培育和栽培技术的研究在近几年较多，对未来几年文冠果的研究可能影响较大。

图7 文冠果研究关键词突现图Fig.7 Emergence of research keywords of Xanthoceras sorbifolia Bunge

在Citespace 中时区图是从时间跨度上展示知识演进的视图［24］，通过关键词时区图我们可以看出文冠果研究的演变趋势和关键词相互之间的继承与衍生关系。在关键词时区图中，所有节点被定位于横轴为时间的二维坐标中，按照关键词首次出现的时间，不同的节点被放置在相应的时间区内。

从关键词的演变来看（图8），在2005 年已经开展了关于文冠果油、文冠果木以及文冠果化学成分等的研究，后续开始研究高效栽培技术和优良品种选育，作为木本油料植株制备生物柴油及其发展前景，有效成分提取及含量测定，耐旱性与光合作用和生理指标的关系，种子发芽率与产量的关系，物候期对引种造林的影响，不同地域种质资源差异，文冠果种子发芽率、幼苗出苗率影响因素，可孕花数量和坐果率关系，品种与产量的关系，内源激素对产量的影响，功能基因的筛选与鉴定。总体来看，文冠果的各项研究均以提高产量为目的来开展，在此基础上来获得经济效益和生态发展。结合时代发展和社会进步要求，在十九大提出“实施健康中国战略”及2020 年提出的“碳中和”政策背景下，推测文冠果有效功能成分和生物柴油的研究将会成为未来研究的增长点。

图8 热点关键词时区图Fig.8 Hot key words time zone map

3 结论与讨论

文冠果作为生物质能源树种和其较高的经济价值，受到人们广泛关注。文冠果研究论文始于1964 年，发文量在经历了萌芽期和缓慢发展期后进入高速发展阶段，目前处于较稳定的波动增长时期。生物质能源作为一种可再生的清洁能源受到全世界范围的高度重视，文冠果作为我国特有的木本油料树种，在近几年迎来了全新的发展时期。“十一五”期间，文冠果被确定为我国北方唯一适合发展的生物能源树种；2014 年国务院办公厅将文冠果作为木本油料树种之一进行大力发展［25］；2016 年文冠果被纳入《林业发展“十三五”规划》进行大力推广［26］；之后组建了“文冠果工程技术研究中心”，搭建文冠果科技支撑、产业发展和学习交流平台［27］；后来国家林业局明确提出要扩大宣传、着力推广油用牡丹和文冠果产业，并投入大量经费资助［28］；紧接着国家粮食局将文冠果油纳入新型健康木本食用油，提倡大力发展［29］。国家对于文冠果产业开发的高度重视和支持，将使文冠果产业获得巨大的发展空间和良好的发展机遇。

文冠果领域研究机构以北方的高校和科研院所为主要组成部分，从发文数量来看，北京林业大学居第一位，内蒙古农业大学居于第二位，单篇被引频次均偏低，说明论文总体的原创性和影响力不足。中国林业科学院林业研究所、西北农林科技大学和陕西师范大学的篇被引频次分别位居第一位、第二位和第三位，说明这三个科研院校的学术观点和研究成果在文冠果研究领域具有较高的学术影响力和被认可度。整体来看，主要研究机构间的合作不够密切，合作对象固定且单一，跨地域合作有待加强。从主要发文作者来看，敖妍、邓红、马履一等在文冠果研究领域具有较高的学术影响力，刘建海在未来几年的影响力可能会比较大。牟洪香发文量较少，但是单篇被引频次排名均比较靠前，也是具有较高学术影响力的学者之一。主要研究作者呈聚集分布，有明显的合作关系。研究团队内部间的合作交流更为密切，不同团队之间受地域因素、研究方向不同等因素影响合作并不密切。各研究机构与学者应加强交流合作，结合不同研究方向和内容，实现文冠果研究新的突破。

文冠果研究备受关注的内容有文冠果油、生物柴油、良种选育、文冠果的育苗栽培技术等，根据关键词聚类将其分为10 个聚类，聚类之间关系较近，彼此之间相互交叠，再次细分为3个种类型，研究内容主要包括文冠果油提取和生物柴油的开发利用、文冠木化学成分的研究和含量测定、引种选育与栽培技术研究、开花座果与产量影响。从关键词突现结果来看，幼苗培育和栽培技术研究在未来几年的影响可能较大。通过分析2005～2021年文冠果研究热点演变历程可知，选种育苗和栽培技术研究始终受到学术界较高的关注。基于目前生物信息技术和高通量测序技术的高速发展，分析鉴定文冠果功能基因，探究内部分子发育机制从而达到增产目的的研究也越来越多［30-37］。综合分析来看，文冠果育苗技术、引种选育、栽培技术、化学成分、文冠果油的研究将持续成为文冠果领域的研究热点，生物柴油和功能基因的分析鉴定可能会成为未来几年的研究增长点。