中外猕猴桃研究特征与演进比较 背后的数据说明我国猕猴桃产业将后来居上

中外猕猴桃研究特征与演进比较,我国在猕猴桃研究领域科研文章的数量和质量不断提高,背后的数据说明我国猕猴桃种植面积和科研人员和经费的投入都在不断增加,随着逐步积累,必将实现从实现从量变到质变的过程,支撑我国从猕猴桃大国到猕猴桃强国的转变。

中外猕猴桃研究特征与演进比较 背后的数据说明我国猕猴桃产业将后来居上

(四川红心猕猴桃)

猕猴桃又称奇异果,隶属猕猴桃科(Actinidiaceae)猕猴桃属(Actinidia Lindl.)。我国是猕猴桃的原产国和最大的生产国。据FAO统计,2019年我国猕猴桃产量达219.67万t,比2000年增长了134.67万t,年均增长率14%。但与世界其他猕猴桃主要生产国家相比,我国的单产很低。FAO数据显示,2019年我国猕猴桃单产为12.03t/hm2,仅为新西兰的32%、希腊的43%、伊朗的44%、美国的45%、意大利的57%,排名世界第17位。这在一定程度上反映出我国猕猴桃生产技术水平与其他国家的差距。因此,有必要对中外猕猴桃科学研究进展进行对比分析,发现异同,找准差距,进而提出促进我国猕猴桃科研发展的对策,以期通过科技进步来促进国内猕猴桃生产效率的提高。

论文与专利是研究成果的重要表现形式。由于论文数据可得性强、结构化和标准化程度高,文献计量常被用于某个学科领域的研究进展分析。现有研究中,多位学者对国内或国外猕猴桃论文做了翔实的文献计量研究。张毅等、方健等、朱长菊等分别对1994—2004年、1979—2005年、2004—2013年CNKI数据库收录的猕猴桃文献进行计量,研究相应期间国内研究进展情况。廖光联等运用CiteSpace软件对CNKI数据库2001—2019年猕猴桃相关的硕博学位论文进行可视化分析,展现该时期国内研究的热点及趋势。朱长菊等基于Science Citation Index Expanded数据库,对2004—2013年间SCI-E收录的猕猴桃论文进行文献计量,分析该期间国外研究的发展趋势及期刊、学科、机构等特征。虽然学者对国内外猕猴桃论文开展了大量研究工作,但仍存在以下缺憾:样本多局限在某一固定时间段内,缺少对猕猴桃研究整体发展历程的全面刻画。此外,多集中于对国内或国外的猕猴桃文献分析,鲜有把国内外联系起来进行系统性对比分析,难以反映国内外猕猴桃研究的差异。最后,现有研究更多采用计量统计方法,基于知识图谱的可视化分析相对较少。为弥补上述缺憾,本文在以下方面做出改进:首次对有文献记录以来(国内1957年起,国外1927年起)至2020年中外猕猴桃文献进行全面梳理和发展阶段划分,样本包含CNKI和WOS核心合集猕猴桃相关全部论文;对比分析中外猕猴桃论文的规模、趋势、学科、机构、热点与前沿,发现中外研究现状特征、演化进程的异同之处;使用基于可视化技术的科学知识图谱分析方法,构建中外猕猴桃研究的机构共现网络图谱、关键词聚类图谱、突现关键词图谱,更加直观、清晰地反映中外猕猴桃研究状况。这将有助于学者更好地把握猕猴桃研究进展与未来趋势,为进一步促进我国猕猴桃科研工作开展和产业发展提供借鉴。

中外猕猴桃研究特征与演进比较 背后的数据说明我国猕猴桃产业将后来居上

(四川猕猴桃采摘)

数据来源

本文数据来源分为国内和国外两部分。国内数据来源于CNKI数据库,以篇名包含“猕猴桃”为条件,搜索1915—2020年的全部中文期刊,发现最早的论文出现在1957年,因此中文文献研究的有效时间段为1957—2020年,得到论文9723篇。国外数据来源于WOS核心合集数据库(含CSI-Expanded、SSCI、A&HCI、CPCI-S、ESCI),为使数据更好地反映国外学者的研究,在选取篇名含“猕猴桃”的同时去除中国作者的发文,即以“TI=(kiwi or kiwi-fruit or kiwifruit or kiwifruits or actinidia or aainidia or actinidiaceae or Chinese gooseberry or actinidine) not TI=(brown kiwi) not AD=(China)”为高级搜索条件,对1900—2020年的全部语种中类型为“Article”的文献进行搜索,发现最早的论文出现在1927年,因此国外文献研究的有效时间段为1927—2020年,得到论文2493篇。此外,本文对外文文献关键信息的大小写、机构名称缩写进行统一处理,如“UNIV AUCKLAND”统一成“Univ Auckland”,“New Zealand PFR”统一成“New Zealand Inst Plant & Food Res Ltd”,以减少软件识别过程中因英文大小写、全称和缩写不同而产生的误差。

研究方法

科学知识图谱是通过把科学计量常用方法和可视化技术相结合,将复杂科学知识发展进程、整体知识架构及其结构关系通过可视化图谱展现出来的一种现代理论。相比传统文献计量方法,科学知识图谱的可视化分析具有更好的直观性和可读性。CiteSpace是陈超美教授专为科学文献的全过程分析可视化所设计的软件,它支持多种类型的文献计量学研究,包括协作网络分析、共词分析、作者共引分析、文献共引分析以及文本和地理空间可视化分析。本文运用CiteSpace 5.7.R1版本软件,主要方法和指标说明见表1。

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kiwifruit

中外猕猴桃研究现状比较

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规模与趋势

从中外猕猴桃论文的时间分布看(图1),发文数量随时间发展整体呈现上升趋势,据增速不同可划分为3个发展阶段:1980年以前是起步探索阶段,特征是中外发文量均较小。国内CNKI收录的首篇“猕猴桃”相关论文出现在1957年,直至20世纪70年代末,年均发文量1.6篇。此阶段我国猕猴桃还没有形成产业,仅有分散小面积的栽培,国内相关文献也较少。国外WOS收录的首篇以“猕猴桃”为题的论文出现在1927年,国外学者开始对猕猴桃研究的零星探索,年均发文量1.5篇。1980—2005年是缓慢发展阶段,总体呈现波动上升趋势,中外发文量明显增加。此阶段内,中文年均发文量为138篇,平均每年比上年增长6篇;外文年均发文量为41篇,平均每年比上年增长2篇。2006—2020年是快速发展阶段,中外发文量快速增加,并在2019年到达峰值。此阶段内,中文年均发文量为406篇,平均每年比上年增长11篇;外文年均发文量为91篇,平均每年比上年增长2篇。可见,中外猕猴桃研究的整体增长趋势大致相同,都经历了由起步到缓慢增长再到快速增长的阶段。虽然国内猕猴桃研究起步晚于国外,但增长速度显著快于国外研究,尤其是在第三阶段,国内发文量以年均21%的速度爆发式增长,至2020年,国内对猕猴桃相关研究文献达559篇,是国外的5.2倍。

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学科分布特征

图2显示国内外猕猴桃论文的学科分类,对比可知:中外猕猴桃研究所属学科具有较高的相似性,前3大学科都集中在果树/园艺学、食品科学、植物保护/植物学领域。其他相同或相近的学科还有生物学和化学。同时,国内外都注重对猕猴桃的药用保健功效、营养价值等方面的开发研究,例如国内学科分类中的中药与方剂、公共卫生与预防医学,以及国外的营养学。与国内过半研究集中在果树学科相比,国外研究的学科更加分散,并呈现跨学科、多学科交叉融合的态势,说明国外研究更加注重发挥多学科优势,对猕猴桃跨学科、多学科的交叉融合探索研究更加广泛。

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研究机构对比

图3是国内猕猴桃论文发文机构的共现网络图谱,共有506个机构,99次机构间的合作,结合表2可知国内研究机构的主要特征:从机构类型看,科研院所及各类技术试验站等公益性研究机构占43%,高校类占31%,政府类占10%,企业类占2.5%,说明国内猕猴桃研究机构以科研单位和高校为主,企业的参与度较低。从网络整体形态看,网络结构较为松散,没有形成明显的核心结构,说明全国范围内的猕猴桃研究机构相对分散,各机构之间开展联合研究的次数较少,尚未形成紧密的研究合作关系。但在整体松散网络中存在着地域小规模聚集的特征,形成了以陕西、四川、贵州等具有地域聚集特征的子群,说明现有机构间合作多局限在省区范围内,跨地域之间的联合研究开展较少。从机构空间分布看,国内发文量最多的前5大机构(表2)全部分布在陕西省,集中度较高。究其原因,一个可能的解释是陕西省是全国乃至全球最大的猕猴桃产地。据陕西省农业农村厅统计,陕西省猕猴桃种植面积超6.7万hm2,形成世界上最大的猕猴桃集中连片产区,年产量达140万t,占世界的1/3。

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图4是国外猕猴桃研究机构的共现网络图谱,共有189个机构,189次机构间的合作。与国内相比,国外机构共现网络呈现3大特征:网络结构更加紧密,机构间合作研究更加频繁,初步形成了以新西兰植物与食品研究所(New Zealand Inst Plant & Food Res Ltd)、新西兰的奥克兰大学(Univ Auckland)、新西兰园艺与食品研究所(Hort & Food Res Inst New Zealand Ltd)、新西兰的梅西大学(Massey Univ)、意大利的博洛尼亚大学(Univ Bologna)等机构为代表的核心网络,这些机构主导和引领了国外猕猴桃研究的开展。其中,新西兰植物与食品研究所、奥克兰大学和博洛尼亚大学节点外围包裹有紫色圆圈,代表这3个节点具有较大的中介中心度,说明这些机构发挥了连接其他机构共同开展研究的“桥梁”作用。机构类型更加丰富,企业的参与度更高、更加活跃,反映出国外猕猴桃科研与商业的结合程度更高。例如,新西兰植物与食品研究所和新西兰园艺与食品研究所,虽然是科研性质的机构,但都以有限公司的模式运营,有效促进了新品种、新技术和新食品等技术成果转化为最终产品。从空间分布看(表2),国外猕猴桃研究的主要机构集中在新西兰和意大利,新西兰和意大利同时也是世界第二和第三大猕猴桃生产国。

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中外猕猴桃研究热点

与前沿的演进比较

关键词是对文献研究重点的概括,同一关键词在不同论文中高频次出现,反映该关键词涉及领域是受学者关注较多的研究热点。关键词突现体现在一定时间段内某个关键词出现频率的激增,说明该关键词在这段时期的研究中异常活跃,成为研究的前沿话题,通过对高频共现关键词聚类和对不同时期关键词突现情况的梳理,可以体现研究重点领域,以及研究前沿的演进历程。

国内研究热点演进

图5是国内猕猴桃论文关键词聚类图谱,包含360个关键词及其9个聚类集群(编号#0~#8),这些集群的平均轮廓值为0.85,说明具备较好的内部一致性,能够在较高程度上反映国内猕猴桃研究的热点领域。观察发现,国内猕猴桃研究热点集中在3大领域:一是种植技术,重点关注病害防治与高效种植技术(#0结果母枝、#1猕猴桃、#5栽培技术);二是品种与产业,重点关注优良品种的生长特性及其产业化生产技术(#2垂直分布、#3猕猴桃产业、#4中华猕猴桃);三是加工技术,重点关注猕猴桃功能成分及其开发利用(#6猕猴桃酒、#7肝损伤、#8α-亚麻酸)。

从图5的横轴来看,9大集群的起始与持续期间存在差异,表明研究热点随时间发生变化。其中,#0结果母枝、#1猕猴桃、#5栽培技术这3个集群形成于1975—1980年,历经40余年至今依然活跃,说明种植技术一直都是国内研究的热点。相比之下,其他集群持续时间更短,说明这些领域只在某个固定时间段内被大规模集中性研究,随着集群持续时间终止,该领域不再是学界关注的热点问题。#8α-亚麻酸的聚类规模最小,持续时间也最短,说明猕猴桃保健价值仅在小范围短时期内成为研究热点。

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图5 1957—2020年CNKI猕猴桃研究论文的关键词聚类时间线图

国外研究热点演进

图6是以时间线形式呈现的国外猕猴桃研究论文关键词聚类图谱,包含273个共现关键词,通过聚类得到编号#0~#9的10个集群,这些集群的平均轮廓值为0.83,能够较好地反映国外研究的关注热点。观察发现,国外猕猴桃研究热点主要集中在以下领域:生物学特性及过敏性等基础研究(#0 photosynthetic carbon-dioxide uptake,#3 kiwi fruit,#9 solid media);繁育、增产及病害防治等种植技术研究(#4 fruit development,#5 kiwifruit pollen,#6 deliciosa plant,#7 fruit production,#8 stigmatic receptivity);产后果实品质检测、贮藏、产品开发等加工技术研究(#1 kiwifruit pulp、#2 hot air)。

从图6的横轴来看,除#9 solid media由于规模太小没有形成明显的起始时间外,其余集群都形成于20世纪90年代初。其中,集群#3 kiwi fruit作为研究热点的持续时间最长,从1991年形成,至2020年仍然保持高度活跃,该集群主要体现国外学者对猕猴桃过敏源及致敏性的相关研究,集群内的主要关键词有“kiwi fruit;kiwifruit allergy;allergenic potency;different clinical symptom;potential cross-reactive allergen”等。可见,猕猴桃种植与加工技术都是国内外研究的热点,但国内还倾向对产业发展、功能价值开发等的应用研究领域的关注,而国外还侧重对生物学特性、过敏性等基础研究领域的关注。

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图6 1927—2020年WOS猕猴桃研究论文的关键词聚类时间线图

中外研究前沿演进比较

图7和图8分别是国内和国外猕猴桃研究论文的突现关键词图谱,对比发现如下特征。

图8 1927—2020年WOS猕猴桃研究论文的前25大突现关键词

(1)国内猕猴桃研究前沿发展全过程始终贯穿了对品种资源的关注。这体现在与此相关的突现关键词数量多、突现强度大、突现时间长。例如,“中华猕猴桃”这一关键词的突现形成于1978年,结束于1996年,突现强度高达141.37,说明这8年中,该关键词一直是国内猕猴桃研究的重要前沿话题。其他与品种资源相关的突现关键词还有“猕猴桃资源”“海沃德”“猕猴桃属植物”“优良品种”“美味猕猴桃”“优良新品种”等。事实上,自1978年第1次全国猕猴桃科研协作会召开,开启全国范围内对猕猴桃种质资源的系统性收集、鉴定与综合利用以来,国内学者从未停止对猕猴桃种质资源的发掘及优良品种的选育工作。早期,我国猕猴桃种植品种以从新西兰引进的海沃德和布鲁诺为主,后来通过国内野生资源普查选育出金农1号、庐山香、金桃等一批中华猕猴桃品种和秦美、金魁等一批美味猕猴桃品种。此后,又通过杂交、芽变、诱变等方法选育出红阳、金艳、徐香等一系列红、黄、绿肉猕猴桃,以及其他软枣猕猴桃和毛花猕猴桃品种。

(2)国内猕猴桃研究论文关键词突现情况集中在1978—1997年,研究前沿领域经历了从关注繁育与栽培技术,向关注采后贮藏与加工技术转变的过程。20世纪70年代末至80年代初的前沿研究主要以繁育栽培和促进产量为目标,代表性的突现关键词有“愈伤组织”“硬枝扦插”“雌雄株”“人工栽培”“桃生产”等。20世纪80年代末至90年代末,“可溶性固形物”“气调贮藏”“猕猴桃果汁”“乙烯”等果实发育及贮藏加工技术成为国内学者重点关注的前沿问题,主要以提升采后贮藏效率和加工品质为目标。

(3)国外猕猴桃研究前沿领域的演变体现为从关注产量,向关注果实品质的转变。20世纪90年代初的早期阶段,“nitrogen”“root”“photosynthesis”“leave”“yield”等关注猕猴桃根系发育、光合作用等相关促进植物生长与促进产量等相关问题是国外学者关注的前沿问题。20世纪90年代中后期至今,国外研究更多倾向于关注果实发育及其营养价值等内在品质领域,代表性关键词有“cytokinin”“food allergy”“cell wall”“protein”“extract”“enzyme”“vitamin C”等。“vitamin C”是目前国外猕猴桃研究关注最多的前沿问题,该词从2009年爆发式涌现至今仍保持高度活跃,说明国外学者对该词领域的高度关注和集中研究。

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结论与建议

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本文首次对CNKI和WOS核心数据库有记录以来至2020年题目包含“猕猴桃”的全部论文进行系统梳理及可视化分析,研究发现:

(1)我国是猕猴桃研究论文数量最多的国家,数量是国外的5倍,且发文量保持快速增长,其他发文量较多的国家有新西兰和意大利等。中外猕猴桃研究的学科分布具有较高相似性,前3大学科都集中在果树及园艺学、食品科学、植物保护及植物学领域,但国内研究的学科集中度更高,国外的学科更加分散并呈现跨学科、多学科交叉融合的趋势。

(2)国内猕猴桃研究机构类型以高校和科研机构为主,企业的参与度较低,国内没有形成紧密的机构间合作网络,而是呈现以陕西、四川、贵州等省级地域内小规模合作研究的特征。国外猕猴桃研究初步形成了以新西兰植物与食品研究所等为代表的机构间合作的核心网络,机构间合作更加紧密,合作机构类型更加丰富,企业的参与程度更高。

(3)国内猕猴桃研究关注的热点主要集中在种植技术、产业发展、精深加工及药用保健价值开发这3大领域,其中,栽培及病虫害防治技术作为猕猴桃研究的热点贯穿了20世纪70年代末以来至今研究的全过程。国外猕猴桃研究关注的热点主要集中在生物学特性及过敏性等基础研究、种植技术、果实品质检测与贮藏加工技术等领域,其中,对过敏源和致敏性的关注时间最长,至今仍是国外学者研究的热点。

(4)国内猕猴桃研究长期关注资源与品种问题,研究前沿从关注繁育与栽培等生产技术,向采后贮藏与加工技术转变。国外猕猴桃研究前沿从关注产量向关注果实品质演变,“vitamin C”是目前国外猕猴桃研究关注最多的前沿问题。

对照国外猕猴桃研究的现状特征及演进趋势,国内研究存在如下借鉴之处:注重与其他学科发展相结合,尤其是与生物技术、应用化学等学科的结合,探索猕猴桃的多学科、跨学科交叉融合研究,进一步扩展猕猴桃的研究与应用领域;加强机构间的研究合作,促进跨机构、跨地域的科研合作,提高企业参与研究的积极性与活跃度;加大学术研讨与交流力度,促进猕猴桃研究者对当前研究中的重要问题、关键难题、先进技术等达成共识,形成联合研究、集中研究,共同攻克前沿技术难关。

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声 明:本文摘编自《中国果树》2021年第12期“基于知识图谱的中外猕猴桃研究特征与演进比较”(丁仁展,李坤明,苏俊,陈霞,李忻蔚)。欢迎个人转发分享,其他任何媒体和网站如需转载,须在正文前注明来源:中国果树。

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