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范利超, 韩文炎. 基于Web of Science数据库的生物炭研究发展态势分析[J]. 浙江农业科学, 2017,(3):541-546  
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基于Web of Science数据库的生物炭研究发展态势分析
范利超, 韩文炎*
中国农业科学院 茶叶研究所,浙江 杭州 310008
通信作者:韩文炎(1963—),男,浙江嵊州人,博士,研究员,从事茶园土壤碳氮循环方面的研究工作,E-mail: hanwy@tricaas.com。

作者简介:范利超(1988—),男,山东菏泽人,硕士,从事土壤碳氮循环方面的研究工作,E-mail: flcxsy@126.com。

基金项目: 国家自然科学基金(41171218)
摘要

基于2006—2015年Web of Science收录的生物炭相关论文(以biochar为主题词检索),利用数据库提供的出版年份、论文数量、国家/地区、研究机构、资助基金来源、作者和高被引论文等条件,分析生物炭发展态势。结果表明,生物炭相关论文发表数量逐年增加,美国和中国发文量领先,但美国、英国、新西兰等国作者发表的生物炭论文篇均引用频次远高于中国作者。美国和中国的生物炭相关研究机构数量较多,但美国的论文质量较高,影响力更大。在中国的科研机构中,上海交通大学和中国科学院发文量和研究水平较高。

关键词: 生物炭; 文献计量学; Web of Science; 研究方向
中图分类号:X71 文献标志码:A 文章编号:0528-9017(2017)03-0541-06 doi: 10.16178/j.issn.0528-9017.20170355

生物炭是生物质在缺氧条件下通过热裂解过程而产生的固体产物[1], 它具有很高的碳素含量、较高的表面积、优良的多孔性和较强的阳离子交换能力[2]。近年来, 生物炭在生态环境领域的效应越来越受到关注。Marris[3]和Sohi[4]分别在《Nature》和《Science》杂志上报道强调生物炭能够有效降低大气CO2浓度, 生物质炭化还田可以缓解全球变暖效应, 呼吁对生物质人为输入的土壤环境行为和环境效应加强研究。目前生物炭研究相关论文的发表数量每年呈指数型增长, 这些研究深入揭示了生物质炭在改良、修复土壤生态系统, 净化环境, 以及在替代能源方面的潜力, 凸显了其在全球生物地球化学循环、气候变化和环境保护中的重要作用, 也进一步刺激了相关研究的蓬勃开展。

文献计量学基于文献事实, 可以客观有效地帮助研究者了解特定领域的文献发表情况, 并揭示该领域的研究热点和研究趋势[5, 6], 已广泛应用于农业、经济、政治、生态、管理等诸多领域。刘彬等[7]基于文献计量学方法, 分析了园艺学基础研究发展状况, 表明中国园艺学被SCI收录文献的数量在增加, 产出已居世界第一, 但质量提升还未跟上, 与农业结合相对紧密的研究文献数量比例偏少; 马静一[8]基于Web of Science数据库进行食品科学文献计量学研究, 发现虽然食品科学与技术仍是目前食品科学研究的热点, 但与生物学、化学、营养学, 以及医学等学科的交叉将是未来食品科学研究的重点方向; 刘作仪等[9]基于Web of Science数据库, 对2001— 2010年我国管理与运筹学研究态势进行分析, 发现该领域研究最为广泛的主题包括调度、线性矩阵不等式、遗传算法。为此, 本研究拟基于Web of Science收录数据, 对国内外生物炭研究进行文献计量分析, 以期为相关研究提供参考。

1 数据来源与统计方法

数据来源于美国汤森路透公司Web of Science中的SCIE数据库, 该数据库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, 是世界公认的自然科学领域最为重要的检索平台。利用主题词(TS)Biochar检索2006— 2015年发表的关于生物炭的相关论文(文献类型为Article和Review, 检索时间为2016年6月16日)。以这些文献作为分析的数据集, 结合Excel 2010和Web of Science中自带的分析软件, 对生物炭研究领域发文量的变化趋势、主要发文国家和机构, 以及研究领域和高被引论文等进行分析。

2 结果与分析
2.1 发文量及年度变化

发文量表征科学界对本领域的关注程度, 一定意义上可反映该领域的发展速度和发展进程。2006— 2015年, SCIE引文数据库收录的生物炭领域发表论文2 421篇。依其年度发文量制图(图1), 可以看出, 自2006年开始(1篇), 生物炭研究领域的发文量呈指数增长, 2015年达807篇。从2010年开始, 年增长量均突破100篇, 增加趋势明显, 说明近年来生物炭方面的研究受到研究人员的高度重视, 且研究热度也逐渐提高。

图1 2006— 2015年生物炭研究领域发文量年度变化

2.2 论文来源国家/地区

在本研究检索范围内, 2006— 2015年生物炭相关论文的来源国家/地区总计87个。从表1可以看出, 美国的发文量高居首位, 共计680篇, 占比28%, 其次是中国, 发文量达635篇。总体来看, 美中两国在该领域的发文量居于第一梯队, 而随后的澳大利亚、德国等国发文量呈断崖式下降, 分别仅为268与188篇。从总被引频次看, 来源于美国的论文远高于其他国家和地区。英国学者在该领域的发文量虽然不及美国, 但其篇均被引频次却在发文量前20名的国家中排名最高, 其次为美国、澳大利亚和新西兰。中国的篇均被引频次较低, 仅为英国篇均被引频次的54%。由此可见, 虽然我国学者在生物炭领域的发文总量较高, 但论文的整体质量与世界先进水平相比还有一定差距, 存在大而不强的问题。

表1 生物炭研究发文量排名前20的国家/地区
2.3 发表机构

发文量名列前20的研究机构中, 美国农业部排名第1位, 中国科学院、浙江大学、南京农业大学和上海交通大学分别排名第2、6、7和14位(表2)。在发文量前20的科研机构中, 有8家来自美国, 5家来自澳大利亚, 4家来自中国, 西班牙、英国和韩国各有1个。总被引频次, 美国康奈尔大学居首, 其次为美国农业部和佛罗里达州立大学。中国科学院发文的总被引频次仅为康奈尔大学的65%。在发文量前20的科研机构中, 康奈尔大学的篇均被引频次亦遥遥领先, 其次为澳大利亚新南威尔士大学, 而发文量最大的美国农业部的篇均被引频次在表2中的排名仅为第11位, 发文量第2位的中国科学院的篇均被引频次排名更为靠后, 仅为14位。在上榜的来自我国的4家科研机构中, 上海交通大学的篇均被引频次最高, 但排名亦仅为第9位。

表2 生物炭领域发文量排名前20的机构
2.4 作者

在发文量排名前20位(并列18名人数较多, 导致总数共计21人)的作者中, 有7位来自美国, 7位来自中国, 3位来自澳大利亚, 2位来自西班牙, 另有韩国和挪威的作者各1位(表3)。发文量最多的作者是美国康奈尔大学的Johannes Lehmann, 而且其发表论文的总被引频次、篇均被引频次和单篇最高被引用频次也均居于首位。来自中国的有上海交通大学的高斌和曹心德, 中国计量学院的张明, 南京农业大学的Stephen Joseph、潘根兴和李恋卿, 以及中国科学院的徐仁扣。其中上海交通大学的高斌教授发文量居第2位, 总被引频次亦居第2位, 但篇均被引频次排名第6位, 单篇最高被引用频次排名第5位。需要特别指出的是, 在发文量排名前20的作者中, 上海交通大学的高斌和曹心德、南京农业大学的潘根兴和李恋卿、西班牙马德里理工大学的A. Mé ndez和G. Gascó 均来自同一科研团队。

表3 生物炭研究发文量排名前20的研究作者
2.5 来源刊物

在本研究检索范围内, 共有409种期刊刊载了生物炭相关论文, 其中发文量排名前20的期刊共计刊载论文1 068篇, 占总数的44.11%。在所有期刊中, 荷兰的期刊《Bioresource Technology》发文量最多, 占总数的7.02%, 是排名第二的期刊《Journal of Analytical and Applied Pyrolysis》发文量的2.10倍(表4)。在发文量排名前20的期刊中:来自英国的有8本期刊, 共计载文360篇; 来自荷兰的有5本期刊, 共计载文373篇; 来自美国的有4本期刊, 共计载文222篇; 来自德国的有3本期刊, 共计载文113篇。发文量排名前20的期刊中, 荷兰的《Bioresource Technology》总被引频次排名第1位, 美国的《Environmental Science Technology》排名第2位, 英国的《Soil Biology & Biochemistry》排名第3位。篇均被引频次排名第1位的为英国的《Soil Biology & Biochemistry》, 排名第2位的为荷兰的《Plant and Soil》, 排名第3位的为美国的《Environmental Science Technology》。可见生物炭领域的文章主要发表在英国、荷兰、美国和德国期刊上。

表4 生物炭论文发表量排名前20的刊载期刊
2.6 基金资助机构

在生物炭研究的基金资助来源排名前20的机构中(表5):中国有8家, 其资助发表的论文总量为504篇, 总引用频次为7 021次, 篇均引用频次为13.9次; 美国有4家, 共计发表论文114篇, 总引用频次4 972次, 篇均引用频次为43.6次。中国国家自然科学基金资助发表的生物炭相关论文数量最多, 是美国国家科学基金会资助发表论文数量的4.16倍, 但中国国家自然科学基金资助发表的生物炭相关论文的总引用频次仅是美国国家科学基金会资助发表论文的1.33倍, 可见中国对生物炭领域的科研资助力度很大, 但是所发表论文的水平仍有进一步提高的空间。

表5 资助发文量排名前20的基金项目来源
2.7 高被引论文

在过去10年间, 生物炭研究相关论文中引用频次超过100次的论文在本研究检索范围内共有87篇, 其中排名前20的论文全部为英文语种论文。引用频次最高的为美国康奈尔大学Lehmann教授撰写, 2011年发表在《Soil Biology & Biochemistry》上的一篇关于生物炭对土壤生物影响的综述性论文, 引用频次为583次。在引用频次排名前20的论文中, 美国康奈尔大学的Johannes Lehmann教授有5篇论文名列其中, 可见其在生物炭研究领域的强大实力。从刊源来看, 在引用频次排名前20的论文中, 有4篇发表在《Soil Biology & Biochemistry》, 4篇发表在《Plant and Soil》, 3篇发表在《Environmental Science & Technology》, 说明生物炭在土壤、植物和环境领域是研究的热点和重要的研究材料。排名前20的高被引论文主要发表在2009— 2011年, 说明生物炭研究领域在此期间取得了重要的基础研究成果, 为后续研究打下重要基础(表6)。

表6 生物炭研究论文排名前20的高被引用论文
2.8 来源期刊分类

从刊载生物炭论文期刊的分类(表7)可知, 生物炭在环境科学(Environmental science)领域发文量和总引用频次是最多的, 在总检索文献数量中占32.38%, 其次是土壤科学(Soil science)和能源燃料(Energy fuels)方向, 这与其物理特性及主要应用方向有关。生物炭具有多孔性, 可以吸附大量的温室气体, 进而起到固碳减排的生态环境效果, 是一种有助于缓解全球变暖的生态材料。在土壤学科里, 将生物炭作为土壤修复剂, 可以有效地改善土壤团粒结构, 提高土壤有机碳含量, 提高土壤持水性, 吸附土壤重金属和有机污染物(如农药等), 在农业土壤和城市绿地土壤中有较好的推广应用潜力。此外, 生物炭作为生物质材料热裂解的产物, 还是一种可再生的清洁生物质能源。

表7 刊载生物炭研究论文的期刊学科分类
3 小结与展望

本研究利用Web of Science数据库, 对近10 a生物炭领域的研究论文进行文献计量学研究。结果显示, 近年来关于生物炭的论文数量呈指数型增加, 美国和中国在发文量和总被引频次上领先, 但篇均引用频次上中国与美国、英国等国差距较大。生物炭研究机构主要分布在美国和中国, 美国农业部和中国科学院在论文发表量上排名居前, 而美国康奈尔大学和澳大利亚新威尔大学在篇均引用频次上遥遥领先。在国内研究单位中, 上海交通大学生物炭领域论文的篇均引用频次居首, 其次为中国科学院。在资助基金来源方面, 中国国家自然科学基金和美国国家科学基金会资助发表的论文较多。刊载生物炭相关论文的期刊主要来自美国、荷兰、英国和德国, 发表相关论文数量最多的期刊为荷兰的《Bioresource Technology》。从高被引用论文可以看出, 生物炭在农业土壤、改善环境、清洁能源等领域的应用研究是各界广泛关注的焦点。

近10 a来, 我国生物炭领域的研究论文数量一直处于上升态势, 发文量亦高居世界第二位, 但篇均引用频次远落后于美国、英国等发达国家, 论文质量总体偏低, 研究水平仍有待提高。生物炭现已成为环境科学、土壤科学、新能源研究、大气科学、地学等方面的研究热点, 具有广阔的应用潜力, 我国科研人员应主动把握生物炭在各领域的研究趋势和研究方向, 顺势而为, 积累原始创新, 为我国科技进步及相关研究成果的转化提供新材料、新技术、新思路、新途径。

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献:
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