基于文献计量的草地贪夜蛾研究热点与前沿分析

潘科　章玉苹　刘炼

摘要：为了解全球草地贪夜蛾的研究趋势，以Web of Science核心合集SCIE数据库收录的2002—2021年全球草地贪夜蛾研究的相关文献作为数据样本，基于文献计量学方法利用CiteSpace工具对草地贪夜蛾研究文献进行可视化分析与研究。主要从时空角度对草地贪夜蛾研究的发文时间及数量、发文学科、研究机构及学者团队等进行分析；从主题词角度对草地贪夜蛾的研究热点进行分析；从突变词角度对草地贪夜蛾研究前沿进行分析；并通过关键词时间线图谱梳理出近20年全球草地贪夜蛾研究的演进脉络。研究结果显示，从全球范围来看，近20年以来，全球关于草地贪夜蛾的研究论文共计3 360篇，发文数量整体呈逐年增长趋势；草地贪夜蛾受到多学科的广泛关注；研究机构以美国农业部农业研究组织发文量最多，国际合作程度最高；全球已形成以Meagher R等学者为核心的合作较多、联系紧密的学术团队群；苏云金芽孢杆菌、杆状病毒等生物防治是草地贪夜蛾的研究热点；迁移规律及入侵影响、抗性基因筛选、苏云金芽孢杆菌等是近年草地贪夜蛾的前沿研究方向。

关键词：草地贪夜蛾；研究热点；研究前沿；CiteSpace；可视化

中图分类号：S433.4文獻标志码：A

文章编号：1002-1302（2023）14-0022-10

草地贪夜蛾（Spodoptera frugiperda），别称秋黏虫，属鳞翅目夜蛾科，原生于美洲热带和亚热带地区，可危害玉米、水稻、小麦等76科353种植物［1-3］，是联合国粮农组织全球预警的迁飞性农业重大害虫。2016年首次入侵非洲的尼日利亚和加纳，在此后的2年时间内，席卷了撒哈拉以南地区44个国家［4-5］。2018年5月，入侵印度后迅速扩散至缅甸、泰国、也门、斯里兰卡、老挝、越南等亚洲国家［6-7］。2018年12月从缅甸传入我国，目前已扩散至我国大部份省区［8-9］。当前，我国草地贪夜蛾防治形势十分严峻，了解并掌握全球草地贪夜蛾研究的发展趋势、分析研究热点与前沿对我国草地贪夜蛾的防控具有重要意义。

本研究以Web of Science核心合集SCIE数据库为数据源，基于文献计量学的方法，对Web of Science数据库中2002—2021年全球有关草地贪夜蛾的文献进行数据挖掘与计量分析，借助CiteSpace信息可视化技术，直观清晰地展示草地贪夜蛾的研究热点与前沿，以期为我国科学开展防控提供借鉴和启示。

1 数据来源与研究方法

1.1 数据来源

数据来源于科睿唯安公司（Clarivate Analytics）Web of Science产品中的Web of Science核心合集SCIE数据库，数据检索时间为2022年1月11日。检索式为［（“Spodoptera frugiperda”） or （“fall armyworm”） or（“southern grassworm”） or （“laphygma frugiperda”） or （“southern armyworm”）］，检索途径为主题检索；时间范围为2002—2021年；文献类型为论文（Article），对Web of Science核心合集SCIE数据库进行检索后，共获得3 360篇文献。

1.2 研究方法

CitesSpace是由美国德雷赛乐大学陈超美教授开发的一款用于文献可视化分析的工具［10］，可将一个知识领域的演进历程集中展现在一幅引文网络图谱上［11］，通过CiteSpace进行共词分析和文献共被引分析，挖掘出特定领域的知识基础与研究前沿。本文对Web of Science核心合集SCIE数据库检索到的3 360条数据源文献用CiteSpace 5.8.R3软件分析，通过参数调整试算，对相关参数进行设定。时间切割长度（Years Per Slice）为1年，主题来源选择标题、摘要、作者、关键词，节点类型分别选择作者（Author）、机构（Institution）、主题词（Term），被引文献（Reference），采用寻径网络算法对网络进行修剪，运行后得到相关共现网络图谱，获得近20年国内外关于草地贪夜蛾研究的统计数据和共现图谱，从而分析其研究热点以及前沿主题。

2 结果与分析

2.1 发文时间及发文数量分析

通过对Web of Science核心合集SCIE数据库进行主题词检索，得到2002—2021年全球关于草地贪夜蛾的文献共计3 360篇，年度文献发表量如图1所示。可以看出，近20年来，全球关于草地贪夜蛾的发文数量总体呈上升态势。2019年以前全球总体发文较少，每年发文数量均保持在200篇以下，自2019年以后发文量呈爆发式增长态势，文献量持续快速增长，2021年达374篇。表明近年来随着草地贪夜蛾在全球各地持续扩散，各国学者对草地贪夜蛾的研究热度和关注程度在不断上升。

在2002—2021年全球发表的关于草地贪夜蛾的3 360篇文献中，国内学者发表文献470篇。由图2可知，自2018年草地贪夜蛾入侵我国开始，我国对此非常重视，积极开展各项调查研究，2018年后发文数量迅速增长，至2021年国内学者年发文数量已上升至125篇。

2.2 发文学科类别分析

对2002—2021年全球草地贪夜蛾的3 360篇研究文献进行学科类别分析，结果（表1）表明，昆虫学是草地贪夜蛾研究中最大的学科类别，论文数量为1 381篇，被引次数为19 972次；其次是生物化学和分子生物学，论文数量为593篇，被引次数为13 411次；此外，还涉及生物技术与应用微生物学、农艺学、植物科学、病毒学、生态学、动物学、生理学等。由此可见，草地贪夜蛾的研究受到多学科、多领域的广泛关注。

2.3 研究机构及学者分析

2.3.1 研究机构分析

采用CiteSpace对全球草地贪夜蛾主要研究机构及其合作情况进行分析。时间切片为1，节点类型选择机构（Institution），选择每个时间切片发文量排名前2%的机构，通过软件计量分析，生成研究机构合作共现图谱（图3）。运行后生成的共现图谱共有36个节点，表明全球开展草地贪夜蛾的研究机构有1 800余家，其中，研究实力排名前2%的有36家。由图3可知，全球草地贪夜蛾研究机构实力较强的机构全球分布比较广泛，以高校为主，其次为科研院所。研究力量最强的是美国农业部农业研究组织（USDA ARS），其国际合作程度最高；此外，是圣保罗大学（University of Sao Paulo）和中国农业科学院（Chinese Academy of Agricultural Sciences）。从合作情况来看，国内机构在国际合作方面相对较少。

2.3.2 学者分析

学者是某一学科领域研究的直接贡献者，利用CiteSpace对全球草地贪夜蛾研究学者及合作情况进行分析，从而挖掘出草地贪夜蛾研究的核心学者及学术团队群。时间切片设置为2，节点类型选择作者（Author），选择每个时间切片发文量排名前25位的作者，運行CiteSpace得到草地贪夜蛾研究者合作共现图谱（图4）。在学者合作网络中，节点大小代表论文产出数量，学者之间的连线表示其合作的强弱程度。结果（表2）表明，全球草地贪夜蛾研究分别形成了以Meagher R、Nagoshi R、Omoto C、Williams T等为核心的学术团队群，且发文作者之间普遍合作较多，联系较为紧密。

2.4 草地贪夜蛾研究热点分析

研究热点是学术研究中的重要内容，是学者们就某一学科、某一领域所共同关注的主题。将2002—2021年全球关于草地贪夜蛾的3 360篇研究文献导入InCites分析平台，对其研究主题进行分析。结果表明，2002—2021年，全球关于草地贪夜蛾的3 360篇论文共涉及315个研究主题。其中，被引次数最多的研究主题为生物防治（Biological Control），涉及论文695篇，论文占比20.68%，被引次数为11 938次，此外，热门的研究主题还包括苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis）、杆状病毒（Baculovirus）、柠檬苦素（Limonoids）、幼年激素（Juvenile Hormone）、组织蛋白酶（Cathepsin）、性激素（Sex Pheromone）等（表2）。

研究主题具有较强的时间特征，利用CiteSpace软件根据主题词推测某研究领域的研究热点。时间切片设置为1，节点类型选择引文（Reference），提取每个时间切片中被引次数前4%的引文构建出共被引网络，运用对数似然率（LLR）算法对关键词进行聚类，得到共被引时间线图谱（图5）。本文选取前13个聚类分析，模块值Q=0.895 9，平均轮廓值S=0.948，表明本研究聚类数据合理性显著，聚类可信度较高。

2002—2021年间，关于草地贪地蛾的研究主要呈现出13个聚类，每个聚类代表了1类研究热点。在13个聚类标签中，聚类序号越小表示聚类规模越大。13个聚类依次是#0fall armyworm（草地贪夜蛾）、#1host strain（宿主菌株）、#2multiple nucleopolyhedrovirus（多重核多角体病毒）、#3Bacillus thuringiensis（苏云金芽孢杆菌）、#4optical brightener（光学增白剂）、#5stress survival（压力生存）、#6drosophila s2 cell（果蝇s2细胞）、#7heat shock protein（热休克蛋白）、#8molecular system（分子系统）、#9jasmonic acid（茉莉酮酸）、#10Heliothis virescen（烟芽夜蛾）、#11unrelated polydnaviruses（无关多聚DNA病毒）、#12baculovirus DNA（杆状病毒DNA）。从图5可以看出，在草地贪夜蛾的13个聚类研究中，#1宿主菌株（host strain）聚类持续时间较长，当前仍是活跃聚类；#10烟芽夜蛾（Heliothis virescen）聚类持续时间则相对较短；#3苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis）则是当前最为活跃的大型聚类，这种聚类往往代表着本领域的前沿研究［12］。

在草地贪夜蛾的研究中，文献具有高中介中心性，表明其作为枢纽连接着草地贪夜蛾的不同研究主题；而文献被引次数高则表明其在草地贪夜蛾研究演进中具有重要影响。全球草地贪夜蛾研究合成网络中心性大于0.1的前10篇文献见表3， 被引次数前10位的文献见表4。

由表3可知，中心性最高的文章是Blanco 等于2010年发表在《Southwestern Entomologist》的论文“Susceptibility of isofamilies of Spodoptera frugiperda （Lepidoptera Noctuidae） to Cry1Ac and Cry1Fa proteins of Bacillus thuringiensis”。该论文中心性为0.29，主要研究了草地贪夜蛾对Bt的抗性问题，并指出草地贪夜蛾对Bt的抗性为隐性性状［13］。

由表4可知，被引次数最高的文章是由Goergen等于2016年在《PLoS One》发表的论文“First report of outbreaks of the fall armyworm Spodoptera frugiperda （J E Smith） （Lepidoptera，Noctuidae），a new alien invasive pest in west and central Africa”，被引次数为307次。论文首次报道了草地贪夜蛾入侵非洲西部和中部，并在该地暴发。该论文第一次报道了草地贪夜蛾有向全球扩散的风险，对推动草地贪夜蛾的全球防控产生了重大影响［4］。

按照聚类成员大小对结果进行统计和排序，得到草地贪夜蛾研究共被引文献最主要的5个聚类（表5），平均轮廓值均大于0.8，表明聚类高度同质。其中，#3号聚类平均年份为2018年，为新兴聚类，其发表的文献数量也较多，说明该聚类为目前全球草地贪夜蛾的研究热点。

根据草地贪夜蛾研究中心性和被引次数的研究，本文对草地贪夜蛾的5个主要聚类进行分析整理，总结关于草地贪夜蛾的五大研究内容。

#0聚类平均引用时间为2012年。该聚类主要研究草地贪夜蛾的入侵扩散分布、生物学特征、田间种群变化以及抗性问题等。Goergen等于2016年首次报道草地贪夜蛾入侵非洲［4］。Early等于2018年就全球范围内草地贪夜蛾的入侵程度进行预测［14］。Montezano等对草地贪夜蛾的寄主植物进行了研究，发现其寄主植物涉及76科，其中最主要的寄主植物分别是禾本科、菊科和豆科［3］。用转基因作物防治草地贪夜蛾作为一项重要的防治手段已被广泛使用，但随后研究人员发现草地贪夜蛾已对这些转基因作物产生了抗性。Huang等于2014年报道美国东南部地区的草地贪夜蛾已对转Cry1F基因玉米产生田间抗性［15］。Farias等研究了巴西草地贪夜蛾对转Cry1F基因玉米的抗性机制［16］。Omoto等以MON 810玉米为材料评价了巴西玉米抗虫性的防控水平和生活史参数［17］。

#1聚类平均引用时间为2007年。该聚类主要研究草地贪夜蛾的寄主品系、种群生态学、遗传学特性以及分子检测方法等。根据对寄主的取食爱好，草地贪夜蛾分成玉米型和水稻型。Machado等探讨了草地贪夜蛾寄主品系的分子特征，指出玉米型和水稻型草地贪夜蛾在植物宿主的分布上存在差异［18］。Nagoshi等提出细胞色素氧化酶Ⅰ基因中新的限制性片段长度多态性有助于草地贪夜蛾种群寄主品系的鉴定［19］。Ingber等探讨了草地贪夜蛾宿主菌株对Cry1BT的敏感性，比较了水稻型种群与玉米型种群对Bt毒素的耐受性［20］。此外，为了解种群生态学特点，Westbrook等对草地贪夜蛾季节性迁飞进行模拟从而预测种群变化［21］。Martinelli等利用扩增片段长度多态性（AFLP）对巴西玉米和棉花等作物上的草地贪夜蛾的遗传相似性和结构进行评价［22］。Lobo-Hernández等就草地贪夜蛾在哥伦比亞玉米、水稻和棉田的AFLP分子特征及遗传分化进行了研究［23］。Cock等则探讨了草地贪夜蛾的分子检测方法［24］。

#2聚类平均引用时间为2006年。该聚类主要研究草地贪夜蛾的生物防治技术，包括核型多角体病毒、天敌以及信息素等。Simón 等探讨了草地贪夜蛾核型多角体病毒群体的遗传结构与特性［25］。Harrison等对草地贪夜蛾多核多角体病毒（SfMNPV） 基因组进行序列分析，该病毒对草地贪夜蛾幼虫表现出高效的毒杀作用［26］。Barrera等从被感染的草地贪夜蛾幼虫体内分离出核型多角体病毒，并对其进行鉴定［27］。Rios-Velasco等则针对寄生蜂对草地贪夜蛾的防控作用展开了研究［28］。

#3聚类平均引用时间为2018年。该聚类主要研究苏云金芽孢杆菌对草地贪夜蛾的防治作用。Blanco等就草地贪夜蛾对苏云金芽孢杆菌蛋白的敏感性开展研究［13，29］。Gómez等研究了苏云金芽孢杆菌的作用机制［30-31］。随着草地贪夜蛾对表达苏云金芽孢杆菌的转基因作物表现出抗性，科研人员对苏云金芽孢杆菌的抗性问题进一步展开研究。Yang等于2019年采用F2代筛选方法对美国德克萨斯州草地贪夜蛾田间种群进行了苏云金芽孢杆菌抗性等位基因检测［32］。Portilla等于2020年采用生物测定法研究了苏云金芽孢杆菌蛋白对草地贪夜蛾幼虫发育的影响［33］。Gómez等于2020年指出苏云金芽孢杆菌突变体对草地贪夜蛾的毒力增强［34］。Boaventura等于2020年探讨了草地贪夜蛾对Cry1F抗性的分子机制［35］。

#4聚类平均引用时间为2003年。该聚类主要研究植物源农药对草地贪夜蛾的防治作用。Oliveira等探讨了印楝、苦楝等植物提取物对草地贪夜蛾的防治效果［36］。Maroneze等研究了苦楝提取物对草地贪夜蛾的毒杀及生长抑制作用［37］。Tavares等研究了菊科植物提取物对草地贪夜蛾幼虫的致死作用［38］。Scapinello等研究了苦楝超临界提取物对草地贪夜蛾的杀虫和生长抑制作用［39］。

2.5 草地贪夜蛾研究前沿分析

突现性较高的主题词是指在某个时期内频次变化率高的词，利用CiteSpace软件突变词探测算法，通过对词频的时间分布进行考察，在大量的主题词中探测出频次变化较高的词，从而挖掘得到研究前沿［40］。运行CiteSpace得到2002—2021年全球草地贪夜蛾研究的突现主题词（表6），其中具有突现性的节点用深黑色表示。近20年草地贪夜蛾研究领域共出现了22个突现词，这些突现词构成了近20年草地贪夜蛾的研究前沿。其中，核型多角体病毒（nuclear polyhedrosis virus）、草地贪夜蛾细胞（Spodoptera frugiperda cell）、昆虫细胞（insect cell）、序列（sequence）、分子克隆（molecular cloning）等突现主题词表明分子生物学技术已广泛应用于草地贪夜蛾研究。昆虫抗药性（insect resistance）、BT玉米（BT maize）、交叉抗性（cross resistance）、田间抗性进化（field evolved resistance）等突现主题词，则表明抗性问题已成为当前草地贪夜蛾的研究重点。

时间线图谱是基于时间维度展示知识演进的视图，对论文标题、关键词、摘要等中的名词术语进行提取后，根据其首次出现的时间和频次绘制而成，可体现出研究的发展进程。本文利用CiteSpace对关键词进行可视化共现分析，节点类型选择关键词（Keyword），每个时间切片选择前2%，即选择每2年中频次出现排名前2%的关键词，聚类后生成关键词时间线图谱（图6），分析得到2002—2021年全球草地贪夜蛾研究的演进路径和发展趋势。根据关键词时间线图谱，将近20年全球草地贪夜蛾的研究分为3个阶段。

2002—2012年，草地贪夜蛾研究初步发展阶段。该阶段受相关技术的制约，草地貪夜蛾研究的发展速度较为缓慢，持续时间较长，积累了一定的研究基础。关于草地贪夜蛾的诸多热点主题都在这一个阶段兴起，且较多研究主题相互交织。草地贪夜蛾的生物学特征、危害情况及生物防治、农业防治、化学防治等各种防控方法等成为这一阶段的研究前沿。在这一阶段，全球关于草地贪夜蛾的研究得到了初步发展。

2013—2018年，草地贪夜蛾研究平稳发展阶段。这一阶段关于草地贪夜蛾的研究文献在数量上呈稳步增长态势，但该阶段出现的新兴主题较少。以抗药性的研究最为突出，Bt玉米、植物质杀虫蛋白以及交叉抗性成为关注度较高的研究前沿。

2019—2021年，草地贪夜蛾研究蓬勃发展阶段。自从2018年草地贪夜蛾扩散至非洲，随后7月传入亚洲，12月入侵我国以来，草地贪夜蛾受到越来越多的学者重视，此阶段全球关于草地贪夜蛾的研究文献呈现爆炸式增长。关于苏云金芽孢杆菌以及抗性进化等方面的研究不断激增，成为当前的研究热点。可以预见，关于草地贪夜蛾迁移规律及入侵影响、抗性基因筛选及转基因作物培育、应用苏云金芽孢杆菌、植物源农药等进行生物防治及建立防控策略等将是未来草地贪夜蛾领域的前沿研究趋势。

3 讨论与结论

草地贪夜蛾作为一种严重威胁农业生产的害虫，曾对巴西的玉米造成39%以上的减产［41］，严重时可致绝收。1797年，草地贪夜蛾在美国乔治亚洲被记录为有害生物，1912年几乎席卷整个美国［1］。自2016年入侵非洲后，2018年传入亚洲，随后联合国粮农组织将其列为全球预警的重大迁飞性农业害虫，并发起全球草地贪夜蛾防控行动［42］。2018年12月传入我国，2020年9月被我国农业农村部列入《一类农作物病虫害名录》，且位于名录首位［43］。截至2022年5月，草地贪夜蛾已在我国西南、华南、江南和长江中下游15个省份 423 个县累计发生 38.13 hm2［44］。

本文基于文献计量学方法，将Web of Science核心合集SCIE数据库文献作为主要的数据来源，采用CiteSpace软件对全球草地贪夜蛾近20年来的发展规律与研究状况进行了可视化分析与探究。结果表明，2002—2021年，全球共发表3 360篇关于草地贪夜蛾的研究论文，发文数量整体呈逐年增长趋势，自2019年以后，发文量呈爆发式增长，从发文数量的时间分布来看，国内研究的发展趋势与国际基本一致。草地贪夜蛾研究较多集中在昆虫学学科，同时受到生物化学和分子生物学、农艺学等学科广泛关注。研究机构以美国农业部农业研究组织发文量最多，国际合作程度最高。全球已形成了以Meagher R、Nagoshi R、Omoto C、Williams T等为核心的学术团队群。

通过CiteSpace软件中的词频分析法，对草地贪夜蛾相关文献的关键词进行热点研究。草地贪夜蛾研究共涉及315个研究主题，13个聚类，其中以苏云金芽孢杆菌、杆状病毒等生物防治为热点主题。从草地贪夜蛾研究内容来看，主要集中在多重核型多角体病毒、苏云金芽孢杆菌、抗虫作物及抗性进化等方面。利用CiteSpace软件的突变探测技术进行研究前沿分析，近几年草地贪夜蛾的研究前沿主要包括入侵影响和损害、抗性进化、苏云金芽孢杆菌及防控策略建立等方面。

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收稿日期：2022-08-17

基金项目：国家重点研发计划（编号：2019YFD0300104）；广东省重点领域研发计划（编号：2020B020224002）；广东省现代农业产业技术体系创新团队专题项目（编号：2021KJ113）。

作者简介：潘 科（1978—），女，湖南常德人，硕士，讲师，从事农业情报研究。E-mail：panke@scau.edu.cn。

通信作者：刘 炼，硕士，讲师，从事农业情报研究。E-mail：liulian@scau.edu.cn。