玉米茎腐病研究领域可视化分析

王宝宝，夏玉生，王绍新，李中建，丁 鑫，郑书海，耿晓彬，许 洛，冯健英*

(1.石家庄市农林科学研究院，河北石家庄 050041；2.中国农业科学研究院 作物科学研究所，北京 100081)

玉米(L.)是中国种植面积最大的农作物，2019年玉米总播种面积约4.128 4×10hm，产量为2.607 7×10kg，无论种植面积或是产量在农作物中均居首位。其中河北省玉米播种面积约3.408 2×10hm，产量为1.986×10kg，分别占全国的8.26%和7.62%(http：//www.stats.gov.cn/tjsj/ndsj/2020/indexch.htm)。玉米茎腐病又称茎基腐病或青枯病，是世界玉米产区普遍发生的一种土传病害，也是我国玉米生产中的主要病害之一，在各种植区均有发生。我国茎腐病病原主要为肿囊腐霉()、禾生腐霉()和禾谷镰孢()。该病害的发生和流行不仅极大地降低了玉米产量，而且病原真菌产生的毒素影响着食品安全，对国家玉米产业的安全生产以及国家粮食储备战略构成严重威胁。

利用文献计量学方法分析预测学科发展动态已成为各学科领域发展态势分析的方法，目前鲜见有从文献计量学的角度对全球玉米茎腐病研究领域及热点问题进行分析的报道。世界各国对于玉米茎腐病的研究总体规模十分庞大，但对于解决玉米茎腐病这个世界性难题仍有较大的提升空间。因此，了解全球玉米茎腐病研究领域的概况，全面把握玉米茎腐病研究的发展历程、主题脉络及前沿趋势是十分必要的。鉴于此，笔者借助Web of Science核心合集数据库以及中国知网(CNKI)，万方数据库和维普数据库在1980—2021年间发表的以玉米茎腐病为主题的相关文献，利用Web of Science网页分析工具以及文献计量学软件CiteSpace，从年度、研究机构、国家/地区、研究方向和关键词共现词分析等角度，阐述玉米茎腐病领域中相关研究的发展态势、热点问题，以期为今后玉米抗茎腐病相关研究提供情报支撑与理论基础，为研究者掌握学科当前发展程度、科学地选择研究方向提供参考。

1 数据来源与研究方法

国内该领域发表文章的数据获取：目前，中国知网数据库、万方数据库、维普数据库收录的中文期刊是国内所有中文数据库中数量最大、种类最齐全的，因此该研究选择三大数据库作为数据的来源，时间跨度为1980—2021年，主题词为“玉米茎腐病”，同义词为“玉米青枯病”和“玉米茎基腐病”，检索条件为“精确”，期刊来源类别为“核心期刊”“CSSCI”以及“CSCD”，检索时间为2021年3月，共检索出678篇文献，经查重筛选处理对三大数据库中重复的论文以及与主题相关性不大的论文进行人工预处理，最后确认得到具有代表性的研究样本文献共计385篇。

国际该领域发表文章的数据获取：Web of Science是基于WEB开发的产品，共包括8 000多种世界范围内最有影响力、高质量的期刊。以Web of Science核心期刊上所能检索到的有关“玉米茎腐病”的所有文献为基础进行数据分析，具体检索式为“主题=(“maize stalk rot”or“corn stalk rot”)”，时间范围设置为“1980～2021”，选择Science Citation Index Expanded(SCI-EXPANDED)以及Social Sciences Citation Index(SSCI)。检索时间为2021年3月，共获取文献551篇，经过人工排重去除新闻报道、会议等筛选后为488篇。题录保存为其他格式文件，每条题录包括作者、机构、关键字及参考文献等信息。

科学知识图谱是引文分析与数据、信息可视化相结合的产物。它以知识为对象，显示知识发展进程与结构关系的一系列图形，挖掘、分析知识及知识之间的相互联系。CiteSpace软件是陈超美教授使用Java语言开发的一款信息可视化软件。科学知识图谱着眼于科学分析中蕴含的潜在知识，并在科学计量学、数据和信息可视化中有着重要的用途。它可以提供诸多信息，如作者、机构、关键词等共现分析功能。运用CiteSpace软件将规范化的题录载入运算，时间段选择1980—2021年，时间切片设置为1，选择寻径网络方法，以便降低网络密度，提高网络的可读性。利用软件提供的引文共被引分析和关键词共现词分析等功能，选择不同主题，包括作者、机构、关键字、作者共被引等几个方面，再通过聚类分析，最后调整各个节点大小，设置合适阈值后绘制科学知识图谱。

2 结果与分析

玉米茎腐病领域研究发表论文的数量随时间迁徙的关系，可以揭示该领域的发展脉络、研究重点以及研究进程，并可以预测其发展趋势。

图1表明玉米茎腐病自我国报道以来，一直是热点研究问题。1981—1988年在中文核心期刊论文数均为0。1992年以来年平均发表中文核心论文数维持在20篇左右，呈现波浪状上升趋势，玉米茎腐病领域相关研究将继续保持较快的发展态势，分为萌芽阶段(1980—1991年)、波浪形发展阶段(1992—2011年)、近年增长阶段(2012—2020年)3个阶段。

图1 1980—2021年国内外玉米茎腐病领域论文发表趋势Fig.1 Trend of published papers on maize stalk rot at home and abroad from 1980 to 2021

对Web of Science数据库发文章数进行统计，从中可以看出40年来，发文章数呈现逐步上升的趋势，这与中文核心期刊论文发表的趋势相似，且近10年来，年平均发表SCI论文数保持在20篇左右，年发表论文数增长迅速。

由表1可知，Web of Science 核心数据库中发表文章数以美国最多为185篇，占到488篇总文章数的37.91%；中国次之，有68篇，占13.93%，但其中文数据库中的核心文章数是385篇，说明中国研究者倾向于在中文期刊上发表论文；SCI中国文章数不及美国的50%，发展空间较大，中美两国发文占比超过国际上该领域发文的50%，可见两国是推动该领域学术发展的重要动力。两国对玉米茎腐病的重视程度均较高，发表文章前24名的国家基本都是农业大国，玉米茎腐病领域的研究在未来依旧是世界各国科研工作者重点关注问题。

CiteSpace提供了学者合作、机构合作与国家和地区合作3个层次的研究，节点大小代表了作者、机构、国家或地区发表论文的数量。该研究对玉米茎腐病文献进行了学者与机构合作网络分析。从图2中聚类第6分支以及表2可以看出，国内该领域研究机构以中国科学院、中国农业大学、上海交通大学为主，聚类关键词是禾谷镰孢，表明国内玉米茎腐病研究以禾谷镰孢致病菌为主；而美国、欧洲等地区以拟轮枝镰孢以及炭腐病菌的研究为主。国内外各研究机构在该领域合作较少、联系不紧密，中国在该领域核心竞争力较美国有一定差距，相关研究人员应着眼于全球玉米茎腐病的研究热点，结合自身优势展开国际合作，促进研究深入发展。

根据布拉德福定律(Law of Bradford，也称文献分散规律)，学科领域论文不规则的分布在相关的学术期刊中出现的频率与其发表期刊的专业程度呈正相关。根据文献分析显示，Web of Science数据库中分布在核心区域的SCI期刊有20余种，其中以 《Plant disease》杂志数量最多，达到了40篇；《Maydica》次之，有26篇；《Phytopathology》有25篇；《European journal of plant pathology》有15篇；《Crop science》 有12篇；《Molecular plant microbe interactions》 和 《Theoretical and applied genetics》各有10篇；《Crop protection》有9篇，都是国际知名期刊。

表1 1980—2021年各国家在Web of Science 核心数据库发表文章比较

在中文核心数据库中，《玉米科学》发文量最大，为37篇；《植物保护》有25篇；《植物病理学报》有23篇；《种子》有22篇；《河南农业科学》有19篇；《植物保护学报》有14篇；《中国农业科学》有14篇；《作物杂志》有14篇；《植物遗传资源学报》有9篇；《作物学报》和《华北农学报》各有7篇，这11种刊物即为刊载玉米茎腐病研究领域论文中位于核心区的期刊。

利用CiteSpace的引文共被引分析功能对1980—2021年间 Web of Science上发表论文的所有参考文献进行分析。研究方向以植物科学学科为主，文章数接近发文量的50.00%，有236篇；农业学科总量也较大，占比38.73%；生物技术与应用微生物学、遗传学、微生物学、生物化学分子生物学、真菌学、化学、食品科学技术与毒理学等学科为该研究领域世界排名TOP10学科，表明该领域各学科之间联系紧密，跨领域合作将是研究常态。从数据库的时间线图可以看出，拟轮枝镰孢茎腐病、禾谷镰孢茎腐病、炭疽茎腐病和细菌性茎腐病是国内外玉米茎腐病研究领域的主要对象，镰孢菌种类多，能导致玉米多种病害的发生，近年一些新分离鉴定得到的病原菌，如温带镰孢()发病范围逐渐变广。真菌毒素的研究，尤其是其对动物健康的影响等的研究逐步深入，粮食安全问题成为国际间科研工作者共同面临的严峻挑战。

图2 1980—2021年Web of Science数据库学者与机构合作网络分析Fig.2 Analysis of cooperation network between scholars and institutions in web of science database from 1980 to 2021

从国内研究来看，对中文数据库 1980—2021年发表的该领域中文章的关键词进行共现词分析，结果如图3所示。通过中英文数据库关键词的对比发现，在玉米茎腐病领域国际、国内发文研究相关。根据文献分析显示，Web of Science数据库中分布在核心区域的SCI期刊有20余种，其中以 《Plant disease》杂志数量最多，达到了40篇；《Maydica》次之，有26篇；《Phytopathology》有25篇；《European journal of plant pathology》有15篇；《Crop science》 有12篇；《Molecular plant microbe interactions》 和 《Theoretical and applied genetics》各有10篇；《Crop protection》有9篇，都是国际知名期刊。

表2 1980—2021年Web of Science数据库发表机构比较

重心存在重合。例如，中文数据库中的“禾谷镰孢”“品种选育”“镰孢菌”“致病性”“抗病材料”等关键词，可体现出国内外研究步伐基本一致。致病性的研究较为广泛，尤其是病原菌分离鉴定在近年来研究报道较多，其与其他作物，如花生大豆病害间的相互作用关系也有报道，茎腐病的防治一直是研究重点问题，综合防治为主，化学防治是核心，目前主要有生物种衣剂(16频次)、成膜剂(32频次)和杀菌剂等，生物防治是目前研究新兴热点，尤其是拮抗菌抑菌的研究频次共出现59次(表3、4)。玉米茎腐病寻找抗病材料是关键，人工接种进行抗病表型鉴定是基本方法，我国研究机构对于玉米茎腐病人工接种方法以及评价标准已发展成为成熟体系。从作者时间线图(图4)可以看出，随着时间推移，研究玉米茎腐病的科研人员在20世纪90年代到21世纪初达到最多，在2007年以后逐年减少。发表文章数越来越多，但其主要由少数科研工作者取得。

3 结论

该研究利用文献计量学软件CiteSpace，对1980—2021年在Web of Science和CNKI、万方、维普数据库收录的以“玉米茎腐病”为主题发表的国内外文献展开了分析，一定程度上反映了玉米茎腐病中相关研究的发展方向及热点。

(1)1980—2021年相关研究领域发展迅速，发文量态势呈波浪形上升，尤其是近年来发文量较大，有超过美国的发展势头。中国的相关研究成果居世界前列，且中美两国发文占比国际该领域发文量的51.84%，但中国科研人员在该领域的世界顶级期刊发文量较少，发展空间较大。

(2)从国际该研究领域的发展方向和热点上看，共有拟轮枝镰孢茎腐病、禾谷镰孢茎腐病、炭疽茎腐病、致病因子、伏马菌素产生及含量、抗性遗传、真菌毒素、动物健康等几个重要热点问题开展研究。

表3 1980—2021年国际间玉米茎腐病领域研究主要高频关键词(Web of Science top 24)

表4 1980—2021年我国玉米茎腐病领域研究主要高频关键词(top 24)

图3 1980—2021年我国玉米茎腐病领域研究关键词共现词 Fig.3 Key words co-occurrence of corn stalk rot in China from 1980 to 2021

图4 1980—2021年我国玉米茎腐病领域研究作者时间线 Fig.4 Time lines of research authors on corn stalk rot in China from 1980 to 2021

(3)从国内该领域研究热点来看，镰孢菌茎腐病相关研究最受关注，同时也围绕品种选育、致病性、抗病材料、防治等问题开展了大量研究，我国研究人员和机构在数量上占据优势，但各研究机构间在该领域合作事宜较少，应注意材料分享，共同合作攻克玉米茎腐病这一世界级难题。