基于Web of Science 數(shù)據(jù)庫對中美苜蓿研究趨勢分析

王曉麗，冀 鋆，李 俊，于林清，王文穎

（內(nèi)蒙古大學生命科學學院 / 省部共建草原家畜生殖調控與繁育國家重點實驗室, 內(nèi)蒙古 呼和浩特 010020）

紫花苜蓿(Medicago sativa)種植歷史悠久[1]，因其蛋白轉化效率高，營養(yǎng)豐富，可作為家畜優(yōu)質飼草，是最早被人類馴化的植物之一[2]。18 世紀以后，苜蓿開始在美國、加拿大、澳大利亞、南非、南美等世界各地被廣泛種植[3]。全世界的苜蓿種植面積約3.22 × 107hm2[4]。美 國是全球最大的苜蓿栽 培 國，自1950 年以來，其栽培面積一直穩(wěn)定在1 × 107hm2左右[5]，我國苜蓿種植面積約3.77 × 106hm2。紫花苜蓿是我國面積最大、利用最廣泛的優(yōu)質飼草[6-7]，居各類栽培草地之首[8]。

在美國，苜蓿是僅次于玉米(Zea mays)、大豆(Glycine max)和小麥(Triticum aestivum)的第四大作物[9]。從20 世紀30 年代開始，美國就已經(jīng)開始了苜蓿的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，注重苜?？萍佳邪l(fā)、管理水平以及品種選育研究[10]。近年來，美國在苜?；A研究、品種培育、機械化生產(chǎn)和商業(yè)化種植等方面不斷深入研究，引領了全球苜蓿產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[11]。我國于20 世紀50 年代開始研究苜蓿，起步較晚[12]。從20 世紀80 年代以后，逐漸對苜蓿引種適應性、地方優(yōu)異品種資源等有了較多的研究[13-14]。2008 年“三聚氰胺”事件后，我國開始重視苜蓿的發(fā)展；2012年，國家實施“振興奶業(yè)苜蓿發(fā)展行動”，支持苜蓿產(chǎn)業(yè)發(fā)展；2015-2017 年連續(xù)3 年的中央“1 號文件”提出發(fā)展“糧經(jīng)飼”三元種植結構，大力發(fā)展苜蓿產(chǎn)業(yè)[15]。從奶牛產(chǎn)業(yè)興起至今，我國苜蓿供不應求。據(jù)海關統(tǒng)計，2018 年上半年我國從美國進口苜蓿39.9 萬t；下半年，美國苜蓿進口關稅從7%上調至32%，極大地影響了我國養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展[16]。2019年，振興奶業(yè)紫花苜蓿發(fā)展行動項目補貼面積由5 ×105hm2擴大到1 × 106hm2，國內(nèi)苜蓿種植積極性大幅提升，苜蓿發(fā)展迎來新機遇，2019 年全國新增苜蓿種植面積1.2 × 106hm2[16]。70 多年來，國內(nèi)學者對苜蓿研究不斷深入，在苜蓿種質資源收集整理、引種試驗、優(yōu)良品種選育、栽培技術研究、加工利用、飼喂試驗等方面都取得了很大的進展[5]。曾有學者對苜蓿發(fā)展進行了統(tǒng)計分析，如劉志英等[5]綜合分析了1950 年以來我國學者對苜蓿的研究軌跡；盧欣石[17]分析了我國苜蓿發(fā)展的現(xiàn)狀和興衰過程，總結了苜蓿發(fā)展的階段歷程；孫啟忠等[18]回顧了2001-2010 年間苜蓿發(fā)展的成就，總結了苜蓿發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)，提出之后10 年我國苜蓿發(fā)展的重點；謝華玲等[11]調研分析了苜蓿國際發(fā)展態(tài)勢，指出了我國苜蓿產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展存在的問題。

雖然我國紫花苜蓿的研究始于20 世紀50 年代，但發(fā)文量于近年才大幅增加，之前的學者對紫花苜蓿相關的文獻統(tǒng)計時間均在2014 年之前，研究焦點主要在國內(nèi)；近期謝華玲等[11]對苜蓿文獻的統(tǒng)計也主要以歐美各國苜?？萍籍a(chǎn)出、市場貿(mào)易為焦點；而美國作為紫花苜蓿研究之首，對我國當前紫花苜蓿發(fā)展具有重要的指導意義，但近年來尚未有學者對中美紫花苜蓿研究的相關文獻進行具體的統(tǒng)計分析。鑒于此，本文基于Web of Science 核心合集數(shù)據(jù)庫對1998-2021 年中美有關紫花苜蓿研究的文獻進行差異化分析，旨在了解近年來我國與美國對紫花苜蓿研究的發(fā)展現(xiàn)狀及差異，為我國紫花苜蓿研究提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

文獻來自Web of Science 核心合集數(shù)據(jù)庫，以“Medicago sativa”或“alfalfa”或“l(fā)ucerne”為題目檢索，由于核心合集數(shù)據(jù)庫收錄的紫花苜蓿相關文獻中我國最早為1998 年，因此選取時間跨度為1998-2021 年，通過閱讀題目、摘要，剔除無關文獻，于2022 年1 月15 日共篩選出6 788 條相關文獻；精煉出中國發(fā)文1 277 條，美國發(fā)文2 180 條，其中112 篇文獻屬中美共同發(fā)文，中美合計共篩選出3 345 條相關文獻。

1.2 計量分析

對篩選出的6 788 條文獻通過Web of Science 自帶文獻分析功能，應用Excel 2019 對發(fā)文國家，中美兩國發(fā)文量、文章研究方向、發(fā)文機構、發(fā)文期刊進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計整理并作圖分析。

2 結果與分析

2.1 紫花苜蓿相關研究發(fā)文國家

對紫花苜蓿研究發(fā)文量前十的國家進行統(tǒng)計分析，位列前三的國家分別是美國、中國、加拿大，其中美國發(fā)文量占前十國家總文獻的38%；中國發(fā)文量占22%，約為美國的一半；加拿大發(fā)文量占10%，約為美國的1/4 (圖1)。對各個國家近五年發(fā)文量進行分析，排第一位的是中國，發(fā)文量占前十國家近五年總文獻的40%，達我國總發(fā)文量的58.42%；第二是美國，發(fā)文量占27%，為美國總發(fā)文量的23.35%；第三是加拿大，發(fā)文量占6%，為加拿大總發(fā)文量的20.28%。

圖1 紫花苜蓿發(fā)文量前十的國家在1998-2021 年的發(fā)文量(左)與近五年的發(fā)文量(右)Figure 1 Top 10 countries with articles pertaining alfalfa published in 1998-2021 (left) and in recent five years (right)

2.2 紫花苜蓿相關研究發(fā)文量及發(fā)文變化趨勢

對1998-2021 年檢索的紫花苜蓿相關文獻進行統(tǒng)計分析，2016 年之前，除2007 年發(fā)文量較高，其他整體變化較??；自2016 年起發(fā)文量呈逐步上升趨勢(圖2)，表明近幾年國際上對紫花苜蓿研究非?；钴S。

圖2 1998-2021 年國際發(fā)文量及變化趨勢Figure 2 Number and trend of articles published from 1998 to 2021

分析中美兩國發(fā)文量及變化趨勢可以看出，美國發(fā)文量整體處于波動狀態(tài)，但每年發(fā)文量均高于50 篇；我國發(fā)文量整體處于上升趨勢，尤其從2006年開始，上升趨勢明顯，并于2016 年起年發(fā)文量超出美國。1998-2021 年中國發(fā)文量占中美兩國總發(fā)文量的38.18%，美國發(fā)文量占中美兩國發(fā)文量的65.17% (3.35%為中美共同發(fā)文)，總體來看美國的發(fā)文量高出中國70.71% (圖3)。2016-2021 年，中美兩國共發(fā)文1 314 篇，其中中國發(fā)文量占近六年兩國總發(fā)文量的63.62%，美國發(fā)文量占近六年兩國總發(fā)文量的42.61% (6.23%為中美共同發(fā)文)，近六年中國發(fā)文量超出美國49.28%，可見近年來我國正處于對紫花苜蓿研究的快速發(fā)展期。

圖3 1998-2021 年中美兩國發(fā)文量及變化趨勢Figure 3 The trend of articles pertaining alfalfa published in China and the United States from 1998 to 2021

2.3 中美兩國紫花苜蓿已報道的研究方向

我國與美國對紫花苜蓿的研究方向基本趨于一致(圖4)，植物科學、農(nóng)學、農(nóng)業(yè)乳品動物科學均是中美兩國紫花苜蓿主要研究方向，在這3 個方向，美國發(fā)文分別為491 篇、499 篇、470 篇，我國發(fā)文量分別占美國的69.65%、41.08%、31.49%，可見，在植物科學方向，我國與美國相差不大，但是在農(nóng)學以及農(nóng)業(yè)乳品動物科學領域，還不及美國的一半。此外，我國除了在環(huán)境科學、農(nóng)業(yè)綜合學、土壤科學、多學科科學與獸醫(yī)學發(fā)文量略高出美國，其他研究方向發(fā)文量均低于美國，尤其在食品科學技術、昆蟲學、農(nóng)業(yè)工程方向，我國僅占美國發(fā)文的16.70%、9.78%、17.18%?？梢姡覈呌谧匣ㄜ俎；A性研究，而美國更注重紫花苜蓿技術性研究。

圖4 1998-2021 年中美兩國紫花苜蓿發(fā)文研究方向Figure 4 Research direction of articles pertaining alfalfa published in China and the United States from 1998 to 2021

2.4 中美兩國紫花苜蓿研究發(fā)文機構

我國紫花苜蓿研究主要集中在研究所與高校，其中中國農(nóng)業(yè)大學、中國農(nóng)業(yè)科學院、中國科學院、蘭州大學是我國紫花苜蓿研究的主要機構，發(fā)文量均超過150 篇(表1)。中國農(nóng)業(yè)大學發(fā)文主要集中在紫花苜?？果}、抗旱、青貯飼料的制備；中國農(nóng)業(yè)科學院發(fā)文主要為紫花苜?；蚬こ?、紫花苜蓿蛋白質組分分析研究，近期也涉及到轉基因紫花苜蓿的研究；中國科學院發(fā)文主要為紫花苜蓿對鹽、堿的抗性和對礦質營養(yǎng)的吸收；蘭州大學發(fā)文主要為紫花苜?；蚬こ?、紫花苜蓿根腐病的研究。同時，我國機構的主要研究方向多集中在植物科學。在美國，美國農(nóng)業(yè)部是紫花苜蓿研究最突出的機構，發(fā)文量為677 篇，占兩國總發(fā)文的20.24%，遠遠超過其他機構。美國對紫花苜蓿的主要研究方向與我國不同，農(nóng)學是美國的重點研究方向(前三機構的主要研究方向)。此外，生物脅迫對紫花苜蓿產(chǎn)量的影響、優(yōu)良品種選育、滴灌技術在栽培中的應用、微生物與青貯飼料制備、青貯飼料蛋白酶活性、紫花苜?；蚬こ獭⑥D基因紫花苜蓿應用等是美國近期主要發(fā)文內(nèi)容。

表1 1998-2021 年中美兩國紫花苜蓿發(fā)文量前十的機構Table 1 Top 10 institutions of publishing articles on alfalfa by China and the United States from 1998 to 2021

2.5 中美兩國紫花苜蓿研究發(fā)文期刊

如表2 所列，兩國發(fā)文期刊存在明顯差異，我國發(fā)文量前四的期刊分別為Frontiers in Plant Science(植 物 科 學 類)、PLoS One (綜 合 類)、Animal Feed Science and Technology (動 物 飼 料 科 學 技 術 類)、Scientific Reports (綜合類)，發(fā)文量23～32 篇，分別占我國總發(fā)文的2.51%、2.51%、2.11% 和1.80%，總計占總發(fā)文的8.93%。美國排名前四名的期刊分別Journal of Dairy Science、 Crop Science、 Journal of Animal Science、Agronomy Journal，發(fā) 文 量 均 超過100 篇，分別占美國總發(fā)文的7.43%、7.06%、6.28%和4.91%，總計占總發(fā)文的25.68%，且發(fā)文量前三的期刊均為美國官方專業(yè)性期刊。在期刊發(fā)文上，我國期刊區(qū)域廣，除農(nóng)林科學外，還有綜合學期刊、環(huán)境科學與生態(tài)學期刊、生物期刊，專業(yè)性較低，且發(fā)文較分散；在美國的發(fā)文期刊類型中，除Journal of Food Protection 屬于工程技術外，其他均屬于農(nóng)林科學，且發(fā)文較集中。

表2 1998-2021 年中美兩國紫花苜蓿發(fā)文量前十的期刊Table 2 Top 10 journals of publishing articles on alfalfa by China and the United States from 1998 to 2021

3 討論

紫花苜蓿作為最重要的優(yōu)質牧草被廣泛研究，美國為紫花苜蓿研究大國，近20 年來發(fā)文量位居世界首位，我國次之，發(fā)文量約為美國的一半(圖3)。近年來我國與美國研究方向基本趨于一致，主要研究方向為植物科學、農(nóng)學和農(nóng)業(yè)乳品動物科學，在這些方向美國發(fā)文量均高于我國，其中植物科學方向我國發(fā)文量占美國的69.65%，與美國相差最??；而農(nóng)學和農(nóng)業(yè)乳品動物科學方向我國發(fā)文量僅占美國的41.08%和31.49%，不及美國的一半。此外，近年來美國注重昆蟲學、食品科學技術、農(nóng)業(yè)工程方向的研究，而我國在土壤科學、環(huán)境科學、農(nóng)業(yè)綜合學方向的研究發(fā)文多于美國(圖4)。具體研究內(nèi)容中，美國主要集中在生物脅迫對紫花苜蓿產(chǎn)量影響、紫花苜蓿優(yōu)良品種選育、栽培措施滴灌技術、微生物與青貯飼料制備、青貯飼料蛋白酶活性、基因組研究、轉基因紫花苜蓿的應用；而我國主要集中在抗鹽、抗旱、青貯飼料制備、優(yōu)良品種選育以及紫花苜?；蚬こ萄芯康?。可能原因是，第一，美國紫花苜蓿產(chǎn)業(yè)化發(fā)展歷史早，紫花苜蓿主要用于家畜優(yōu)質飼草供應，牧草種植與養(yǎng)殖緊密結合，因此美國注重紫花苜蓿產(chǎn)量、品質、種植技術的研究；而我國紫花苜蓿研究起步晚，紫花苜蓿除作為飼草還兼有生態(tài)修復、改良土壤的作用[19]，因此我國研究聚焦于植物科學方向；此外，由于實驗室建設，田間試驗、試驗站平臺建設不足，對紫花苜蓿的動物轉化、草業(yè)經(jīng)濟、牧草收獲加工等的關注也相對較少[4]。第二，美國紫花苜蓿種植在土地肥沃、具備灌水條件，氣候適宜的農(nóng)田上，目前影響紫花苜蓿產(chǎn)量的主要因素是害蟲，少量害蟲通常就會導致產(chǎn)量顯著下降[20]，因此近年來美國研究人員主要開展害蟲(鞘翅目)相關研究，涉及到害蟲的種類、來源、對紫花苜蓿損害的部位、對害蟲防治(殺蟲劑的研究、害蟲天敵的研究、種間互作)；而我國紫花苜?；旧鲜窃诙群腿鹊厣戏N植，土質鹽堿含量高，種植地區(qū)氣候差異大，因此我國注重紫花苜?？鼓嫘匝芯?。第三，在美國紫花苜蓿作為一種商業(yè)化產(chǎn)品，為提高紫花苜蓿品質、產(chǎn)量，加大出口，目前種植的大約15% 的紫花紫花苜蓿是轉基因紫花苜蓿[21]，主要涉及抗除草劑、抗蟲劑的轉基因紫花苜蓿研究；而我國目前轉基因紫花苜蓿環(huán)境安全檢測標準僅有2020 年發(fā)布的一項[22]，因此我國轉基因紫花苜蓿研究較少。第四，近年來，美國科研人員在不斷拓展紫花苜蓿的研究領域，開發(fā)紫花苜蓿新用途，美國GNC、Nature’s Way 和NOW 等企業(yè)已推出多款全球知名的紫花苜蓿膳食營養(yǎng)補充劑[17]；而我國開發(fā)紫花苜蓿新用途處于起步階段。美國作為紫花苜蓿研究大國，在紫花苜?；A研究、品種培育、機械化生產(chǎn)和商業(yè)化種植等方面均具有很強的優(yōu)勢[11]，因此建議未來針對我國苜蓿產(chǎn)業(yè)當前的發(fā)展需求，加大紫花苜?？蒲型度肓Χ?，同時也要與美國紫花苜蓿研究者加強合作，學習其先進技術，為我國紫花苜?？蒲邪l(fā)展提供借鑒。

我國與美國的發(fā)文期刊存在較大差異，在我國發(fā)文量前五期刊中，植物科學類期刊Frontiers in Plant Science 主要收錄內(nèi)容為植物營養(yǎng)、植物育種、植物生物技術、植物生理學等與植物相關的文章；動 物飼料科 學 技術類期 刊Animal Feed Science and Technology 主要收錄內(nèi)容為動物飼料及其喂養(yǎng)類文章；綜合性期刊PLoS One、Scientific Reports 收錄各領域的研究內(nèi)容，如生物學、心理學、自然科學、工程 學 等；農(nóng) 業(yè) 綜 合 性 期 刊Journal of Integrative Agriculture 收錄主要內(nèi)容為作物科學、園藝、植物保護、動物科學、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)等相關文章。而美國發(fā)文量第一的期刊Journal of Dairy Science 是美國乳品科學協(xié)會的官方期刊，主要收錄研究乳制品和乳制品生產(chǎn)類文章；發(fā)文量第二的期刊Crop Science為美國作物科學協(xié)會官方期刊，主要收錄內(nèi)容為作物育種、作物生理學、作物保護類文章；排名第三的期刊Journal of Animal Science 為美國動物科學協(xié)會官方期刊，主要收錄營養(yǎng)學，生理學以及動物產(chǎn)品制備和利用類文章。從發(fā)文期刊可以看出，我國發(fā)文注重紫花苜?；A性研究，發(fā)文期刊專業(yè)性低，主要集中在植物類(Plant Science)和綜合類期刊，關于農(nóng)藝、育種理論、動物利用等(Crop Science、Dairy Science、Agronomy Journal)期刊收錄內(nèi)容較少，而美國發(fā)文主要集中在專業(yè)性期刊中。側面反映出我國當前科學研究主要以基礎研究為主，應用研究相對較少；研究多以實驗室工作為主，依托田間試驗平臺、動物飼喂平臺等研究較少；紫花苜蓿研究未能與當前生產(chǎn)利用緊密結合。因此，建議我國不僅要注重紫花苜蓿在實驗室方面的研究，也應注重田間綜合試驗平臺建設，加大田間試驗力度、開展評價性研究，使我國紫花苜蓿研究更好地適用于生產(chǎn)實踐。

近年來，盡管我國在紫花苜蓿抗逆性、品種選育等研究取得了很大的進展，但我國紫花苜蓿依舊供不應求，而新增種植面積主要集中在黑龍江、甘肅、內(nèi)蒙古、寧夏、新疆等省區(qū)[15]。因此，未來紫花苜?？鼓嫘匝芯恳约俺浞痔岣咦匣ㄜ俎．a(chǎn)量依舊是我國紫花苜蓿研究的主要目標；此外，研究者未來在加強紫花苜蓿生產(chǎn)、加工、流通一體化，完善紫花苜蓿產(chǎn)業(yè)管理制度，加快育種進程，研發(fā)育種技術等方面需投入更多的精力，從而使我國紫花苜蓿相關研究更好地服務于我國紫花苜蓿產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

4 結論

我國作為繼美國之后的第二大紫花苜蓿研究國，發(fā)文量持續(xù)增加，自2016 年起年發(fā)文量年超出美國，以植物科學、農(nóng)學、土壤科學等基礎性研究為主，側重于苜?？鼓嫘浴⑵焚|性研究，發(fā)文期刊多為植物類與綜合類期刊；而美國近年主要為農(nóng)學、乳品動物科學、昆蟲學、食品科學技術等技術性研究，注重苜蓿的經(jīng)濟性、效益性，發(fā)文期刊主要為乳品類、作物類和動物類專業(yè)性期刊。針對我國苜蓿產(chǎn)業(yè)當前的發(fā)展需求，積極開展田間試驗、動物飼喂評價等研究，加強紫花苜蓿研究與當前生產(chǎn)利用緊密結合，對我國苜蓿產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義。