基于知识图谱的杀虫剂研究现状可视化分析.pdf

生 物 灾 害 科 学 2023，46(3):306-313 http:/ Biological Disaster Science，Vol.46，No.3，2023 DOI：10.3969/j.issn.2095-3704.2023.03.47 收稿日期：2023-07-02 修回日期：2023-07-19 基金项目：2023 年度广西高校中青年教师科研基础能力提升项目（2023KY1019）、2022 年度广西高校中青年教师科研基础能力提升项目（2022KY1203）、广西职业技术学院校级项目（231101）和 2020 年广西高等学校高水平创新团队及卓越学者计划-茶叶产业化发展科技创新团队项目（桂教人才20206 号）作者简介：刘迪（1992），男，讲师，硕士，主要从事茶树病虫防治及绿色管理研究，；*通信作者：蒋琴杰，讲师，硕士，。刘迪,汤胡欣,周亚男,等.基于知识图谱的杀虫剂研究现状可视化分析J.生物灾害科学,2023,46(3):306-313.基于知识图谱的杀虫剂研究现状可视化分析基于知识图谱的杀虫剂研究现状可视化分析 刘 迪1，汤胡欣2，周亚男3，安丰轩1，陈恩海1，黄 菡1，蒋琴杰4*（1.广西职业技术学院，广西 南宁 530226；2.梧州学院，广西 梧州 543003；3.山东农业大学，山东 泰安 271099；4.广西农业职业技术大学，广西 南宁 530226）摘要：【目的】为了直观深刻地探测杀虫剂最前沿研究，了解学术动态，为后续研究提示方向。【方法】以中国知网（CNKI）数据库收录的杀虫剂相关文献为对象，通过可视化软件 CiteSpace 所具有的计量学分析功能，运用知识图谱的方法，分别从作者、机构和关键词等 3 个方面绘制可视化图表，对研究趋势、热点进行归纳分析。【结果】当前杀虫剂的研究热点主要有 3 类：一是杀虫剂对土壤的危害：农药残留在土壤里，使有机质减少，造成土壤结构板结等。二是对环境的污染：喷洒的杀虫剂除落在作物上，大部分飘移落至施药区以外的土壤或水域中，形成杀虫剂的储存库或污染源，逸失到大气中，被雨水或浇灌水带入河流或浸入到地下水，污染饮水水源。三是害虫体内出现抗性：抗性作用下，杀虫剂用量加大导致植物体内毒素增大，危害人体健康，使害虫防治成为难题。【意义】通过对杀虫剂相关文献数据的深入剖析，更加直观地揭示了国内杀虫剂研究领域的研究热点和前沿，进一步为杀虫剂的研究、生产和应用提供参考。关键词：杀虫剂；CiteSpace；防治；知识图谱 中图分类号：S482.3 文献标志码：A 文章编号：2095-3704（2023）03-0306-08 Visualization Analysis of Pesticide Research Status Based on Knowledge Graph LIU Di1,Tang Huxin2,ZHOU Yanan3,AN Fengxuan1,CHEN Enhai1,HUANG Han1,JIANG Qinjie4*（1.Guangxi Vocational and Technical College,Nanning 530226,China;2.Wuzhou University,Wuzhou,Guangxi 543003,China;3.Shandong Agricultural University,Taian,Shandong 271099,China;4.Guangxi Agricultural Vocational and Technical University,Nanning 530226,China）Abstract:Objective This study was conducted in order to intuitively and profoundly detect the cutting-edge research of insecticides,understand the academic trends,and indicate direction for future research.Method Based on the pesticide related literature collected in the CNKI database,this paper used the Metrology analysis function of the visualization software CiteSpace and the Knowledge graph method to draw the visualization charts from three aspects,namely,the author,organization and key words,so as to summarize and analyze the research trends and hotspots.Result At present,there are three main research hotspots of pesticides:The first is the harm of pesticides to soil:pesticide residues in the soil reduce organic matter,and cause soil structure hardening.The second is the pollution to the environment:except for falling on crops,most 2023年第3期 刘迪等：基于知识图谱的杀虫剂研究现状可视化分析 307 of the sprayed pesticides drift to the soil or water outside the application area,forming a pesticide repository or pollution source,escaping into the atmosphere,being carried into rivers or immersed into groundwater by rainwater or irrigation water,polluting drinking water sources.The third is the emergence of resistance in the body of pests:under the effect of resistance,the increase in insecticide dosage leads to an increase in toxins in plants,which poses a threat to human health and makes pest control a challenge.Conclusion Through in-depth analysis of literature data related to insecticides,the research hotspots,changes,and frontiers in the field of insecticide research in China have been more intuitively revealed,providing further references for the research,production,and application of insecticides.Keywords:insecticide;CiteSpace;prevention and cure;knowledge map 【研究意义】杀虫剂主要用于防治农业害虫，使用历史悠久、用量大、品种多。近年来由于杀虫剂的大量生产导致了许多农业问题：如土壤农药残留超标，环境污染，危害人体健康，诱导害虫抗性等。在提倡无公害、绿色有机的大背景下，杀虫剂减施是必然途径。了解杀虫剂当前研究现状，能更有针对性地对杀虫剂进行减量，在害虫防治上也能促进低残留、低污染的杀虫剂开发。【前人研究进展】由于长期以来杀虫剂的不合理施用不仅对环境有一定影响，也使得害虫体内出现抗药性，这就导致杀虫剂的更新越发频繁，从而形成恶性循环，更让田间防治提高了难度1。杀虫剂可分为化学合成杀虫剂和植物源杀虫剂。尽管化学合成的杀虫剂比大多数单剂植物源杀虫剂具有更好的杀虫效果，但它们对生态环境造成了不可逆转的污染。与化学药物相比，植物源杀虫剂是植物产生的次生代谢产物，具有降解快、无污染、低毒、使用后对天敌无影响、人畜安全等优点2。复合植物源杀虫剂解决了大多数单剂植物源杀虫剂的低靶向性问题。由于其独特的生物活性，为植物源杀虫剂的研发提供了丰富的资源，是有机合成化学农药的替代品3。【本研究切入点及拟解决的关键问题】CiteSpace 软件是由美国 Drexe 大学陈超美博士基于 Java 平台开发的用于绘制知识图谱的工具4。本研究运用 CiteSpace 对杀虫剂相关文献进行知识图谱分析，可以直观深刻地探测杀虫剂最前沿研究，了解学术动态。1 数据来源及研究方法 1.1 研究方法及工具 数据处理：运用 CNKI 数据库的分析报告功能统计文献年发表量、发文期刊，利用知识图谱工具CiteSpace，通过绘制作者合作、机构合作、关键词共现、突显词汇等网络图谱、利用可视化手段呈现杀虫剂研究现状，进行简单的计量分析，从而了解这个领域的研究力量、发展动态和热点演进趋势。软件参数设置：将 CNKI 数据库时间设置为 20122022 年，时间跨度 10 年，时间切片(year per slice)为一年，根据分析研究机构、关键词及作者将节点类型（node types）分别设置为：Institution/Keyword/Author；剪切方式（pruning）采用 Pruninng sliced networks 和 Pathfinder 法5。1.2 研究数据来源 本文研究数据来源于 CNKI 数据库，以“杀虫剂”为主题词进行检索，筛选了学术期刊类别为 SCI 来源期刊、EI 来源期刊、北大核心期刊、CSSCI 来源期刊和 CSCD 来源期刊，检索年度跨度为 20122022 年，共 3 760 篇，数据库中的每个文献数据以“Refoworks”格式导出保存作为数据样本，筛选剔除无效、重复文献，共得出 3 760 篇有效文献作为基础分析数据。2 文献计量学和可视化分析 图 1 为知网计量可视化绘制了杀虫剂相关文献发表量的折线图，折线图能清晰地看出这个领域的研究趋势，为以后的研究分析提供参考6-7。308 生 物 灾 害 科 学 第 46 卷第 3 期 图 1 CNKI 数据库中有关杀虫剂研究文献的年代分布 图 1 中分析时间为 20122022 年 10 年杀虫剂相关文献发表数量情况，共计文章数量为 3 760 篇。文献发表数量越多，表示对这个领域的研究就越深入。也能从侧面看出这个领域的研究是处于起步阶段、中期阶段还是成熟阶段8。从图 1 可以看出，杀虫剂领域一直很受学者关注，平均发文量在每年 341 篇。这个阶段研究的主要主题为“抗药性”“防治效果”“新烟碱类杀虫剂”“毒力测定”“吡虫啉”等，毒力测定可探知供试杀虫剂的合理施用剂量、杀虫剂对供试害虫的影响，吡虫啉为新烟碱类杀虫剂。由此可知，杀虫剂的抗药性一直是学者们关注最多的问题，其次是田间防治效果的研究也受到了广泛关注。3 研究前沿和热点分析3.1 杀虫剂研究机构分布 为杀虫剂研究机构的共现图，图中节点越大表明该机构出现的次数越高，机构之间的关联由连线表示，图中连线的数量表示合作关系的多少9。从图 2 可以看出各机构间的位置较为分散，联系较少，处于不同区域的机构之间学术交流较少，跨领域研究寥寥无几。表 1 是 20122022 年间我国研究机构的总发文数量统计，由表 1 可以看出，国内关于杀虫剂的研究发文量最多的是中国农业科学院植物保护研究所，其次为山东农业大学、中国农业大学。对杀虫剂的研究多以高校为主。图 2 CNKI 数据库杀虫剂相关机构共现分布 2023年第3期 刘迪等：基于知识图谱的杀虫剂研究现状可视化分析 309 表 1 CNKI 数据库杀虫剂机构发文量统计 序号 发文量/篇 机构名称 1 98 中国农业科学院植物保护研究所 2 88 山东农业大学 3 87 中国农业大学 4 74 南京农业大学 5 65 华南农业大学 6 51 贵州大学 7 49 西北农林科技大学 8 45 福建农业大学 9 41 中国热带农业科学院环境与植物保护研究所 10 38 云南农业大学 3.2 作者分布分析 图 3 是根据 CNKI 数据库，利用 CiteSpace 软件分析的国内有关杀虫剂研究作者分布情况，其中节点越大则说明作者的中心性越强10。CiteSpace 的中心性为中介中心性，指的是对节点在整个网络中发挥作用大小的度量，一个节点的中介中心性越高，表明其在网络中的连接程度就越强，影响力越大。若中心性超过0.1 的节点，则说明该节点为中心节点，在研究中较为重要且具有较大的影响力11-12。由图可知，我国关于杀虫剂的研究有较稳定的作者群，且作者与作者之间的联系较为密切。图 3 CNKI 数据库杀虫剂相关作者共现分布 表 2 CNKI 数据库杀虫剂相关作者具体发文情况 序号 发文年份 发文量/篇 核心作者 1 2012 30 高希武 2 2012 17 史雪岩 3 2012 15 党志红 4 2014 13 唐良德 5 2012 13 于毅 6 2012 12 刘起勇 7 2012 12 刘峰 8 2014 12 刘奎 9 2015 11 孟凤霞 310 生 物 灾 害 科 学 第 46 卷第 3 期 核心作者是基于最高发文量作者的发文数。可通过普赖斯定律计算，公式为：M0.749，其中M 是核心作者最低发文量，Nmax是该时间段内发文数最多作者的发文量13。CiteSpace 数据统计得到论文发表最多篇数为 30 篇，作者为高希武。代入上述公式计算得出 M=4.102，取整数 5，即发文量5 的作者为核心作者。表 2 为发文量前 9 的核心作者。3.3 杀虫剂高频词分析 从表 3 可以看出，杀虫剂领域中心性前 3 的分别为：杀虫剂（0.57）、抗药性（0.15）、硼酸（0.20），关键词频次可表达出研究领域的热点，关键词是文章主题及内容的精炼。频率较高的关键词可以被视为该领域的热点。由此可知，杀虫剂领域，抗药性一直是学者们想要攻破的难题。图 4 CNKI 数据库杀虫剂高频词共现 表 3 CNKI 数据库杀虫剂高频词共现统计 序号 频次 中心性 关键词 1 646 0.57 杀虫剂 2 252 0.15 抗药性 3 246 0.20 硼酸 4 116 0.06 防治效果 5 109 0.07 毒力 6 99 0.10 吡虫啉 7 84 0.04 滴滴涕 8 82 0.03 毒力测定 9 81 0.11 农药 10 66 0.02 田间防治 聚类分析图可以用来探测某个领域中突然出现的概念和研究的问题，反映该时段的研究热点或新的研究趋势。下图为 CiteSpace 软件分析的关键词聚类分析图，其中各参数为：Year Per Slice=1，Node Types=Key Word，Pruning=Pathfinder，Purning Sliced Netword。聚类 ID 的数字越小，说明其中包含的关键词越多。聚类模块性指数 Q 值（Modularity Q）为 0.433 70.3，说明该聚类图谱划分出的色块结构是显著的，聚类轮廓性指数 S 值（Mean Silhouette）为 0.781 80.5，表明该聚类图谱是合理的。图 5 中分析的文献时间为 20122022 年，一共 20 个聚类词。表 4 为归纳聚类权重较大的关键词。结合图表可知比较突出的聚类词有杀虫剂、滴滴涕、吡虫啉。2023年第3期 刘迪等：基于知识图谱的杀虫剂研究现状可视化分析 311 DDT，又叫滴滴涕，是有机氯类杀虫剂，化学式为 C14H9Cl5，在 20 世纪上半叶是一种防治农业病虫害，减轻疟疾伤寒等蚊蝇传播的疾病药物14。但由于其对环境污染过于严重，后被很多国家和地区禁止使用。在 2006 年，世界卫生组织宣布，重新启用 DDT 用于控制蚊子的繁殖以及预防疟疾。2017 年 10 月 27 日，世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单初步整理参考，滴滴涕在 2A 类致癌物清单中，目前滴滴涕是我国土壤环境质量的重要监测指标。吡虫啉是一种硝基亚甲基类内吸杀虫剂，属氯化烟酰类杀虫剂，又称为新烟碱类杀虫剂，化学式为C9H10ClN5O215。其具有广谱、高效、低毒、低残留，害虫不易产生抗性，并有触杀、胃毒和内吸等多重作用，主要用于防治刺吸式口器害虫16。从表中聚类词可以看出，杀虫剂领域的几大研究聚类主要是对几种作用突出的杀虫剂研究探讨，主要测重杀虫剂在环境中的残留及污染问题及防治效果17,19。图 5 CNKI 数据库杀虫剂关键词聚类分析 表 4 CNKI 数据库杀虫剂关键词聚类统计 聚类号 包含节点数 平均年份 聚类名称 0 105 2015 杀虫剂 1 97 2014 滴滴涕 2 60 2016 吡虫啉 3 46 2015 抗药性 4 44 2015 硼酸 5 23 2015 杀菌剂 6 22 2015 基因克隆 7 17 2016 毒性 8 11 2014 呋喃丹 9 9 2013 生物防治 12 3 2013 舞毒蛾 3.4 杀虫剂突现词分析 关键词突现可用来探测某个领域中突然出现的概念和研究问题，反映该时段的研究热点或新的研究趋势。本文通过 CiteSpace 进行聚类后得到表 5 的关键词突现图。2012 年至 2022 年出现了 25 个突现词，其中 strength 表示突现强度，数值越大则代表这方面的研究越多。begin 表示突现性开始的年份，end 表示突312 生 物 灾 害 科 学 第 46 卷第 3 期 现性终止的年份。研究时间最长的为 20172022 年的突现词为柑橘木虱，柑橘木虱属于半翅目木虱科，是柑橘产区最为重视的害虫之一19。柑橘木虱在我国广东、广西、福建、台湾、江西、四川、浙江、湖南、贵州、云南等地均有分布，其危害作物为宽皮橘、甜橙、柚、金橘、枸橼、柠檬、酸橙、枳、黄皮以及九里香等芸香科植物。值得重视的是，柑橘木虱在柑橘黄龙病病株上取食可获取黄龙病菌，带菌柑橘木虱再迁飞到其他植株上传播病菌，从而造成柑橘黄龙病的扩散流行。而目前为止，黄龙病无法治愈。因此防治柑橘木虱便成了当前对柑橘黄龙病进行有效控制的重要举措。黄秀荣等20试验得出，1.5%精高效氯氟氰菊酯杀虫剂对柑橘木虱的防治效果最好。最新出现的突现词为 20202022 年登格热，登革热（dengue）是登革病毒经蚊媒传播引起的急性虫媒传染病，可导致隐性感染、登革热、登革出血热。由于疫情的影响，近年来国家对于传染病方面的研究较为重视。根据 2022 年 11 月数据显示：登革热涉及的国家和地区数量仅次于新型冠状病毒引起的肺炎、猴痘，占全球受影响的国家及地区的前三。现登革热主要的宿主为伊纹（埃及伊纹、白纹伊纹）21。表 5 CNKI 数据库杀虫剂突现词分析 关键词 年份 强度 开始时间/年 结束时间/年 20002022 年 家蝇 2012 4.51 2012 2015 呋喃丹 2012 3.93 2012 2015 综述 2012 3.76 2012 2013 淡色库蚊 2012 3.38 2012 2015 药效 2012 3.36 2012 2014 羧酸酯酶 2013 4.23 2013 2014 不育控制 2013 3.52 2013 2015 除草剂 2014 5.46 2014 2017 阿维菌素 2014 3.52 2014 2016 氟化钠 2015 3.08 2015 2016 白背飞虱 2016 4.38 2016 2017 花粉 2012 3.92 2016 2018 降解 2016 3.15 2016 2018 商品信息 2017 7.86 2017 2019 专业图书 2017 5.08 2017 2019 柑橘木虱 2017 3.47 2017 2022 防效 2012 5.43 2018 2022 风险评估 2013 5.24 2018 2020 抗性机制 2018 3.59 2018 2020 杀虫活性 2013 3.24 2018 2022 花粉活力 2018 3.14 2018 2020 棉蚜 2012 6.16 2019 2022 田间防效 2013 4.83 2019 2022 茚虫威 2019 4.18 2019 2020 登革热 2020 3.5 2020 2022 4 结 论 本研究采用 CiteSpace 6.1.R2 软件分析了 2012 年 1 月至 2022 年发表的 3 760 篇杀虫剂相关文献，旨在阐明杀虫剂研究的热点和未来趋势，为后续研究提示方向。结果显示，杀虫剂相关研究整体发文量呈下降2023年第3期 刘迪等：基于知识图谱的杀虫剂研究现状可视化分析 313 趋势。研究机构间合作较少，但研究者间联系较密切，核心作者较多。机构主要为中国农业科学院植物保护研究所及其他农业研究类高校。杀虫剂的研究热点主要分为 3 类：一是杀虫剂对土壤的危害：农药残留在土壤里，使土壤微生物减少，有机质减少；改变土壤理化性状，污染地下水体或地表水源；在长期污染的土壤里，土壤明显呈酸性化。土壤养分随污染程度加重而减少；土壤孔隙度变小，从而造成土壤结构板结。二是对坏境的污染：喷洒的杀虫剂除落在作物上，大部分飘移落至施药区以外的土壤或水域中，形成杀虫剂的储存库或污染源，可以被作物根系吸收，可逸失到大气中，可被雨水或浇灌水带入河流或浸入到地下水，直接污染饮水水源。三是害虫体内出现抗性：抗性作用下，杀虫剂用量加大导致植物体内毒素增大，危害人体健康，害虫防治成为难题。参考文献：1 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