基于Web of Science化感作用研究文献计量分析.pdf

生 物 灾 害 科 学 2023，46(3):314-325 http:/ Biological Disaster Science，Vol.46，No.3，2023 DOI：10.3969/j.issn.2095-3704.2023.03.48 收稿日期：2023-06-25 修回日期：2023-07-13 基金项目：宁夏重点研发计划项目（2021BEG02005）、国家自然科学基金项目（31960359）、第三批宁夏青年科技人才托举工程项目（TJGC2018068）、宁夏高等学校一流学科建设（生态学）项目（NXYLXK2017B06）和宁夏自然科学基金一般项目（2023AAC03061）作者简介：何亚莉（2000），女，硕士生，主要从事森林生态研究，；*通信作者：陈林，副研究员，硕士生导师，。何亚莉,陈林,李天凯,等.基于 Web of Science 化感作用研究文献计量分析J.生物灾害科学,2023,46(3):314-325.基于基于 Web of Science 化感作用研究文献计量分析化感作用研究文献计量分析 何亚莉1，陈 林2*，李天凯2，张变第1，刘泽华2（1.宁夏大学 林业与草业学院，宁夏 银川 750021；2.宁夏大学 生态环境学院，宁夏 银川 750021）摘要：【目的】化感作用是指植物通过释放化学物质到环境中而影响自身或其他有机体（包括植物、微生物和动物）的生长发育，是生态系统中普遍存在的一种现象，是植物的一种适应机制。【方法】采用文献计量法，在Web of Science 核心合集数据库中检索了 19992022 年主题词为“Allelopathy”的论文，经过筛选得到 4 856 篇有效文献，利用 VOSviewer 软件分析了在该时间段的发文量、主要发文机构、关键字共现分析等。【结果】对化感作用研究主题的年发文量整体上呈波浪式增长趋势，但高被引文章较少，且被引前十位的文章发表年限均距今 10年以上，发文质量仍有待提高。由于近年来的多学科交叉研究，化感作用研究在农业、植物科学、生态环境科学、生化与分子生物学、海洋与淡水生物等热门学科均有涉及，主要以中国和美国为主，占到发文总量的 40.10%。其中，发文较多的作者是 Kato-noguchi H、Fujii Y 和 Macias F A，该 3 人不仅对化感作用研究领域均有卓越的贡献，更是各国家之间合作的强有力推进者。【结论】研究对关键词共现分析可知，目前对该领域的研究主要集中在物种入侵、农业生产、化感物质和作用机理研究等方面，自然状态下的植物化感作用机理十分复杂，这说明对该领域的研究仍存在空缺，化感作用研究具有十分重要的应用前景，对实现林业和农业生产等的可持续发展具有重要意义。关键字：化感作用；Web of Science 核心合集数据库；可视化分析 中图分类号：S311 文献标志码：A 文章编号：2095-3704（2023）03-0314-12 Dynamic Research and Hotspot Analysis of Allelopathy Based on the Bibliometric Method HE Yali1,CHEN Lin2*,LI Tiankai2,ZHANG Biandi1,LIU Zehua2（1.College of Forestry and Prataculture,Ningxia University,Yinchuan 750021,China；2.College of Ecological Environment,Ningxia University,Yinchuan 750021,China）Abstract:Objective Allelopathy is a common phenomenon in the ecosystem,meaning that plants affect the growth and development of themselves or other organisms(including plants,microorganisms and animals)by releasing chemical substances into the environment,and also it is an adaptation mechanism of plants.Method Using the bibliometric method,the Web of Science core collection database was searched for papers with the subject word“Allelopathy”from 1999 to 2022,and 4 856 valid papers were obtained after screening.Then the VOSviewer software was used to analyze the number of publications,major publishing institutions,and keyword co-occurrence analysis in this period.Result The results showed that the number of the published papers on allelopathy showed a wavy growth trend on the whole,but there were fewer highly-cited papers;besides,the top ten cited papers were all published more than 10 years ago,and the quality of the published papers still needed to 2023 年第 3 期 何亚莉等：基于 Web of Science 化感作用研究文献计量分析 315 be further improved.Due to interdisciplinary researches in recent years,allelopathy studies have involved in agriculture,plant science,ecological environment science,biochemistry and molecular biology,marine and freshwater biological water and other popular disciplines,mainly in China and the United States,accounting for 40.10%of the total number of papers published.Among them,the authors with most published papers are Kato-noguchi H,Fujii Y and Macias FA,who are not only the outstanding contributors to the field of allelopathy research,but also are the powerful promoters of cooperation between countries.Conclusion According to the co-occurrence analysis of keywords,current research in this field mainly focuses on species invasion,agricultural production,allelopathy and mechanism of action,etc.The allelopathy mechanism of plants in the natural state is very complex,which indicates that there are still gaps in the research of this neighborhood,and allelopathy research has a very important application prospect.It is of great significance to realize the sustainable development of forestry and agricultural production.Keywords:allelopathy;the Web of Science core collection database;visual analysis 【研究意义】化感作用是生态系统中普遍存在的一种现象1，是指植物通过释放化学物质到环境中而影响自身或其他有机体（包括植物、微生物和动物）的生长发育，它是植物的一种适应机制，有利于物种在生存竞争中保持优势2。近年来，化感作用是生态系统研究的一个热点话题，目前，植物器官的水浸提液是研究森林化感作用的有效手段，其浓度高低直接影响幼苗生理生化进程3，植物不同部位的浸提液浓度不同对不同受体的化感作用程度也有所差异4，不仅受到化感物质浓度、种类的影响，与受体植物的种类、所处的发育时期也有关系，它对种子萌发的影响会直接影响受体以后的生长发育，例如，凋落物化感作用通过其化感物质浓度高低调节幼苗光合与呼吸作用等抑制或促进其生长，间接影响森林植物更新5，化感作用在群落竞争和种群调节中的生态作用不可忽视，同时也可以很好地保护本土物种多样性，维持生态系统的平衡，具有十分重要的应用前景，对实现林业和农业生产等的可持续发展也有重要意义。【前人研究进展】1973 年德国科学家 Molish 将化感作用定义为：所有类型植物（包括微生物）之间化学物质的相互作用6，1984 年 Rice 将化感作用进一步补充和完善7。大量研究表示，化感物质通过淋溶、挥发、残体分解和根系分泌等方式向环境中释放化学物质，从而对自身或周围其他植物（包括微生物）间接产生有利或有害的作用8。由于植物生长固定无法通过像动物一样迁移来应对环境的变化，因此在受到各种胁迫时主要通过改变自身的形态结构和一系列的生理生化反应来应对。从目前现有研究发现，化感物质会影响受体细胞膜透性、细胞分裂和生长、根尖细微结构、矿质粒子吸收、植物光合作用和呼吸作用、植物激素活性、植物蛋白质合成及核酸代谢等9。国内外的众多学者针对化感物质的作用机理和影响因素、在物种入侵和群落演替过程中的作用以及与土壤微生物的交互作用等方面开展了大量的研究10。【本研究切入点】文献计量法是情报学和文献学的一个重要学科分支11，它是利用数学和统计的方法对文献的作者、关键词等基本信息进行多方位、全角度的综合分析，从而总结出该领域的研究重点和发展趋势，其具有客观性、简便性以及定量化研究等特点12，有助于研究人员对相关领域的研究热点和发展趋势进行评估13-15。VOSviewer 是 Java 中能够利用可视化和聚类分析手段呈现某领域发展动态的一款应用程序16，它是荷兰莱顿大学科技研究中心的 van Eck 和 Waltman 开发的一款用于构建和可视化文献计量网络的工具，是一款基于网络数据构建知识地图的软件工具17，可通过合著、引文、共现、共（被）引等网络连接对期刊、作者、机构、关键词、引文等文献知识单元的知识图谱进行可视化。因此本文采用文献计量法，在 Web of Science 核心合集数据库中检索了 19992022 年主题词为“Allelopathy”的论文，利用 VOSviewer 软件进行关键词可视化分析。【拟解决的关键问题】本文通过在 WOS 核心合集数据库中检索 19992022 年主题词为“Allelopathy”的论文，主要分析在该时间段的发文量、主要发文机构、高频被引文章以及对关键词进行了可视化分析，对化感作用热点研究及未来的研究方向进行总结和归纳，综合阐述化感作用研究进程及现状，探讨其生态学意义，为后期相关研究及开发应用提供一定的理论依据。316 生 物 灾 害 科 学 第 46 卷第 3 期 1 研究方法 1.1 数据来源 本文数据来源于 WOS 核心合集数据库，该数据库具有文献数目多、可靠度高，适合进行全面的文献计量分析，其包含了 4 种期刊类型、1 种书籍类型和 1 种会议集类型，本文在 WOS 数据库检索化感研究主题相关文献的具体步骤为：进入 WOS 数据库，选择 WOS 核心数据库，进入高级检索，输入主题词“Allelopathy”，检索时间段为 19992022 年，共检索到 4 934 篇文献，通过选择论文（4 484 篇）和综述类文献（372 篇），进一步精炼文献数量合计 4 856 篇。导出格式“为全记录引用的参考文献”，检索时间为2023 年 1 月 30 日。1.2 数据分析与制图 VOSviewer 科技文本可视化软件工具能够根据文献网络数据进行聚类分析和创建知识图谱，为了得到直观和准确的知识图谱，本文利用 VOSviewer 进行文献计量分析的研究方法如下:（1）基于 WOS 数据库中检索的 5 114 篇与化感作用主题有关的文献构建作者、发文国家和机构间合作关系网络图谱，分析科研合作关系的影响因素。（2）对 WOS 数据库中检索的数据进行关键词的聚类分析，构建关键词共现网络图，分析化感作用主题的研究热点，并预测该领域研究的发展趋势。发文量、发文来源分析、高发文量国家、研究方向和发文被引分析等则通过 WOS 系统自带的统计分析功能进行数据的分析和提取，并将提取的数据在 Excel2022 软件中进行直方图的绘制和表格制作。2 结果与分析2.1 发表论文数量分析 衡量科学领域中某研究主题发展状态的重要指标之一就是科技论文的年度发文数量，对某一主题的相应时期内进行相关文献数量的统计与分析，能够揭示该主题在该时期的研究热度以及对未来的发展动态进行预测18。本论文通过在 WOS 核心合集数据库中检索 19992022 年主题词为“Allelopathy”的论文，共4 934 篇，经过筛选得到 4 856 篇有效文献。本研究通过直方图的形式展示每年发表文章的数量，能够直观的反映化感作用的发展动态。如图 1 所示，发文量整体上呈现波浪式增长趋势，分别在 2003 年（120 篇）、2009 年（261 篇）、2011 年（239 篇）、2016 年（240 篇）、2019 年（317 篇）和 2021 年（295 篇）达到发文量峰值，2019 年达到最高峰值，2020 年较 2019 年发文量有所减少，在 2021 年发文量有所增加，最高发文量在 2019 年（317 篇）最低发文量在 1999 年（73 篇），发文量差值为 244 篇，虽然发文数量没有呈稳定增长，但从 2008 开始每年发文量都保持在 200 篇以上，说明对化感作用研究仍是相关科研学者的关注热点。图 1 化感作用研究 19992022 年发文量 2023 年第 3 期 何亚莉等：基于 Web of Science 化感作用研究文献计量分析 317 2.2 文献高被引分析 文献被引次数是指该篇文章从发表至今被引用的累计次数，高被引文献可以反映该篇文章在该领域中的质量。文献的被引频次是衡量论文质量的最直接指标，文献被引频次也可以反映科研人员的科研水平和学术影响力19。将在 WOS 核心集合数据库筛查的文献通过被引用次数排名，排名前 10 的文献如表 1 所示。其中被引次数最高为 2 555 次，是由 Bais HP 等在 2006 年发表的The role of root exudates in rhizosphere interations with plants and other organisms。被引排名前 10 位的文献发表在Annual Review of Plant BiologNatureScience等期刊，其中Nature（IF=49.926）是世界影响力较大的科学杂志之一20，被引排名前 10 位的文献在高影响力的Nature上发表了 2 篇，被引排名前 10 位影响因子都大于 2，但在检索出的 4 856 篇文章中被引次数超过 1 000 次的文章仅有 3 篇，超过 500 次引用的文章仅有 7 篇，高被引文章数量较少，且被引前位的文章发表年限均距今 10 年以上，由此可见，近 10年该领域的发文质量整体上不是很高。表 1 主题为化感作用被引频次前 10 论文 序号 题目 作者 期刊 发表年份 被引频次 1 The role of root exudates in rhizosphere interations with plants and other organisms Bais H P,Weir T L,et al Annual Review of Plant Biology 2006 2 555 2 Mechanisms underlying the impacts of exotic plant invasions Levine J M,Vila M,et al Proceedings of The Royal Society B-Biological Sciences 2003 1 161 3 Local dispersal promotes biodiversity in a real-life game of rock-paper-scissors Kerr B,Riley M A,et al Nature 2002 1 085 4 The role of root exudates and allelochemicals in the rhizosphere Bertin C,Yang X H,et al Plant and Soil 2003 859 5 Allelopathy and exotic plant invasion:From molecules and genes to species interactions Bais H P,Vepachedu R,et al Science 2003 788 6 State of knowledge and concerns on cyanobacterial blooms and cyanotoxins Merel S,Walker D,et al Environment International 2013 545 7 Mobility promotes and jeopardizes biodiversity in rock-paper-scissors games Reichenbach T,Mobilia M,et al Nature 2007 510 8 Biochemical and physiological mechanisms mediated by allelochemicals Weir T L,Park S W,et al Current Opinion in Plant Biology 2004 495 9 Allelopathy of aquatic autotrophs Gross E M Critical Reviews in Plant Sciences 2003 464 10 Flavonoids:New roles for old molecules Buer C S,Imin N,et al Journal of Integrative Plant Biology 2010 443 2.3 主要发文作者分析 作者发表文章的数量反映了某一领域的研究状况和在该领域具有一定影响力的科研人员21。在 WOS数据库中检索到的 4 856 篇文献中，发文量排前 3 位的作者分别是 Kato-noguchi H（122 篇）、Fujii Y（65篇）和 Macias FA（63 篇），总发文量达到 250 篇，3 人合计发文量占了总发文量的 4.89%，发文量前 10位中的最低作者是 Farooq M，发文数量为 35 篇，与最高作者发文数量相差 87 篇。318 生 物 灾 害 科 学 第 46 卷第 3 期 表 2 主题为化感作用论文发表量前 10 位的作者 序号 作者 论文数量/篇 占总文献比例/%1 Kato-noguchi H 122 2.51 2 Fujii Y 65 1.34 3 Macias F A 63 1.30 4 Kong C H 50 1.03 5 Suenaga K 47 0.97 6 Callaway R M 43 0.89 7 Molinillo J M G 41 0.84 8 An M 38 0.78 9 Inderjit 36 0.74 10 Farooq M 35 0.72 2.4 发文来源及研究方向 WOS 核心数据库收录的 4 856 篇文献来源于 794 种期刊，筛选出排名前 10 位的期刊和不同研究方向论文数量，绘制出版量和研究方向分布表（表 2），据计算，这 10 种期刊共出版文献 1 360 篇，占文献总量的 28.01%，其中出版量最高的期刊是 Allelopathy Journal，发文量达到 655 篇，占文献总量的 13.49%。其次是Journal of Chemical Ecology和Planta Daninha，分别出版文献 158 篇和 90 篇，占检索总文献数量的 3.25%和 1.85%，而排在第 10 位的Weed Science发文数仅有 52 篇，与Allelopathy Journal相差 603 篇，虽然该主题词发文期刊种类较多，但发文期刊较为集中，且发文数量差异较大。检索到与主题相关的 4 856 篇文献按照研究方向划分，统计了排名前十位的研究方向文献数量，分布如表 3 所示，研究方向为 Agriculture（农业）的文献数量为 1 754 篇，占文献总量的 36.12%，其次是 Plant Sciences（植物科学方向）和 Environmental Sciences Ecology（生态环境科学方向），分别占文献总量的 29.00%和 22.41%，排名前 3 的研究方向论文数量都超过了 1 000 篇，几乎涵盖了所有在 WOS 核心合集数据库检索的相关主题文献，无论是农业还是森林生态系统中，化感作用能够为入侵物种提供竞争优势22，从而破坏本地的生态平衡，这才加速了农业等学科对化感作用的研究。除此之外，化感作用研究涉及到其他学科方向，Marine Freshwater Biology（海洋与淡水生物水）、Biochemistry Molecular Biology（在生化与分子生物学）等热门学科，对化感作用的研究涉及到作用机理、物质成分分析鉴定以及作用方式等。排名前 3 位的学科方向与后面的发文量数量相差较大，说明对化感作用的研究范围较为局限，目前仍存在未被探知或研究技术不成熟的领域，但在农业、植物科学、生态环境科学等领域的研究较为成熟。表 3 前 10 位主题为化感作用的论文来源及研究方向 序号 来源 论文数量/篇 占总文献 比例/%序号 研究方向 论文数量/篇 占总文献 总量比例/%1 化感作用杂志 655 13.49 1 农业 1 754 36.12 2 化学生态学杂志 158 3.25 2 植物科学 1 408 29.00 3 杂草杂志 90 1.85 3 环境科学生态学 1 088 22.41 4 植物土壤杂志 82 1.69 4 海洋与淡水生物学 378 7.78 5 农业与食品化学杂志 74 1.52 5 生物化学分子生物学 377 7.76 6 植物科学杂志 72 1.48 6 化学 258 5.31 7 生物-海洋与淡水生物学 学术刊物 62 1.28 7 科学技术其他主题 166 3.42 8 生物多样性保护杂志 59 1.22 8 食品科学技术 163 3.36 9 农林科学杂志 56 1.15 9 林业 159 3.27 10 农艺学杂志 52 1.07 10 生命科学生物医学其他主题 140 2.88 2023 年第 3 期 何亚莉等：基于 Web of Science 化感作用研究文献计量分析 319 2.5 主要发文机构分析 科学研究成果产出体现在论文的发文机构中，由表 4 可知，将检索到的文献按照机构发文量的多少进行排序，可以得到排名在前 4 位的研究机构发表论文数量均超过 100 篇，共发表文献 597 篇，占发文总量的 12.84%，其中发文量最多的是 Chinese Academy of Sciences（中国科学院），发文数量为 213 篇，占到文献发表总量的 4.39%，其次是 United States Department of Agriculture Usda（美国农业部）和 Kagawa University（香川大学），发文量为 137 篇和 128 篇，占文献总比例的 2.82%和 2.64%。利用 VOSviewer 软件，设置阈值为 7，绘制与化感作用主题相关的文献发文机构合作网络共现图（图 2），由机构共现图可见，机构间合作形成了以 Chinese Academy of Sciences（中国科学院）和 Kagawa University（日本香川）大学研究所为核心的两个主要合作关系群，这说明 Chinese Academy of Sciences（中国科学院）和 Kagawa University（日本香川）比较重视化感作用研究及相关领域，科研合作的密切关系也与地理位置和相关研究的应用存在较大联系。表 4 主题为化感作用研究论文发表量前 10 位的研究机构 序号 发文机构 论文数量/篇 占总文献比例/%1 中国科学院 213 4.39 2 美国农业部 137 2.82 3 香川大学 128 2.64 4 费萨拉巴德农业大学 119 2.45 5 法国国家科学研究院 86 1.77 6 埃及知识库 76 1.57 7 加迪斯大学 75 1.54 8 法国研究型大学 71 1.46 9 澳大利亚公立大学 70 1.44 10 巴西农牧研究院 62 1.28 图中圆圈的面积代表该节点的权重，不同颜色代表其聚类，间距代表节点的相似性，线条代表节点的相关性。图 2 主题为化感作用的论文主要研究机构间合作关系 320 生 物 灾 害 科 学 第 46 卷第 3 期 2.6 发文国家及其合作关系 通过分析不同国家在不同研究领域所发表文献的数量，可以体现各国在该领域的研究深度18。检索出的 4 856 篇文献来自于 112 个国家，发文量排名前 10 位的国家分布如图 3 所示。由图可见，中国发文量为 1 048 篇，排名第一，占总文献 21.58%，其次是美国共发文 899 篇，占比 18.51%，日本（398 篇）和巴西(381 篇），分别排第 3 位和第 4 位，发文量排名前 10 的国家只有意大利（165 篇）发文量低于 200 篇，其余5个国家的发文数量均超过200篇，中国、美国和日本的发文总量高达2 345篇，占发文总量的48.29%，说明中国、美国和日本高度重视对化感作用的研究，也是该领域的领头国家和强有力推进者，进一步凸显出化感作用的研究意义和价值。随着对不同科研领域的深入和发展，交叉学科逐渐趋于成熟，这就意味着不同国家和相关研究机构等科研主体已经开展了全球范围内的科研合作，科学研究也更加倾向国际合作，将所检索到的文献数据导入 VOSviewer，设置发文阈值为 3 篇，绘制国家合作关系图（图 4）。由图 4 可见，美国位于合作关系图的核心，而巴基斯坦和西班牙等国家处于合作关系共现图外围核心，虽然发文量排名在前 10，但与其他国家在该领域的研究合作较少。图 3 化感作用研究领域发文量前 10 的国家图 4 主题为化感作用发文国家合作关系 2.7 关键词共现分析 利用 VOSviewer 软件中关键词聚类分析功能，设置英文关键词出现次数阈值为 40 个，符合条件的关键词共 614 个，然后进行关键词聚类分析，绘制了与主题化感作用相关的文献关键词共现网络图。图中圆圈的大小代表该关键词在文献中出现的频次，圆圈越大，出现的频次就越高，高频词的出现能够反映该领域的研究热点，网络图中圆圈的不同颜色代表了不同的主题集群。如图所示，表明化感作用的研究热点共有 4 个热点，主题 1（图中为红色区域）中出现的高频词有 Interaction（相互作用）、Mechanism（机制）、Competition（竞争）分别出现 755 次、717 次、439 次。主题 2（图中为绿色区域）中出现的高频词有 Germination2023 年第 3 期 何亚莉等：基于 Web of Science 化感作用研究文献计量分析 321（萌发）、Extract（提取液）、Acid（酸）等，分别出现 1 207 次、920 次、558 次，目前，对化感作用的研究主要有化学成分鉴定和化感物质的生物效应测定，生物效应测定就是用供体植物的器官或凋落物提取浸提液培养受体植物的种子幼苗，通过种子的萌发和幼苗的生长情况判别供体植物对受体植物的化感作用，从现有的研究可以发现，化感作用的成分以酸（脂肪酸、有机酸、酚酸）为主，除此之外，还有氨基酸和醇。主题 3（图中为蓝色区域）出现的高频词有 Crop（作物）、Yield（产量）、Wheat（小麦）等，分别出现 670 次、383 次、352 次，化感作用对自然植被演替有重要的意义，这使化感作用成为研究农田、草地、森林和荒漠等生态系统的热点问题，为了提高作物的产量，可以利用植物间的化感作用研究除草剂等，主题 4（图中为黄色区域）出现的高频词有 Chlorophyll（叶绿素）、Superoxide Dismutase（超氧化物歧化酶）等，分别出现 153 次、102 次，化感作用的研究是生态学、林学、遗传和分子生物等学科结合的部分，因此，加强各领域的合作对全面地了解植物入侵，自然植被更新以及提高生物的产量等都有重要作用。化感作用能够通过影响植物的光合作用来影响幼苗的生长，大部分的研究是通过测定受体植物叶绿素含量来反映受到供体植物化感作用的强弱，除叶绿素外，还通过测定 MDA（丙二醛）、CAT（过氧化氢酶）、POD（过氧化物酶）、SOD（超氧化物歧化酶）等含量反映供体植物对受体植物的化感作用。现如今对化感作用的研究主要集中于单一物种或单一物质对另一物种的化感效应，多为室内的控制试验，研究的结果在实际情况中也受到诸多因素的干扰，研究方式比较单一，且观测周期也有限，自然界中的化感物质的传播途径和作用周期都是十分复杂的8，因此，在化感作用的研究方法和观测周期等还需改进和创新。图 5 主题为化感作用论文关键词共现 3 讨论与分析 3.1 化感作用在生态系统中研究热点及趋势 长久以来，化感作用被认为能够影响生物群落的个体表现、群落结构和物种入侵，在森林生态系统中，入侵植物产生的化感物质通过直接或间接的方式来抑制本土植物的生长，为入侵者提供竞争优势22。由于入侵物种的出现，加速了全球对化感物质的研究，大量研究表明，化感作用是外来物种占据入侵地群落优势地位的有效工具22-26，入侵物种利用化感作用占据群落优势的作用机制被称为“novel weapon hypothesis”（新武器假说）27，“新武器假说”的提出为化感作用提供了新的研究思路28。有研究表明化感作用在短寿命和长寿物种之间、草本和木本物种之间以及作物和野生物种之间没有差异29。紫茎泽兰（Eupatorium adenophora）是对我国危害严重的入侵物种之一，有研究显示紫茎泽兰水浸提液对多种苔科植物的生长均有抑制作用，而对一年或多年生黑麦草的生长则具有一定的促进作用30。美国弗罗里达州外来植物消乳香322 生 物 灾 害 科 学 第 46 卷第 3 期 （Schinus terebinthifolius）就是通过化感作用来抑制当地的红树林幼苗的生长31，外来植物入侵导致本土树种结构单一，影响本土天然植被的自然更新，最终会导致当地的生态系统失衡32，所以，更进一步的研究入侵物种与本土物种之间的相互化感作用、化感物质与机理对制约生物入侵维持生态系统平衡具有重要的意义。在农业生态系统中，上一季作物产生的化感物质会对下一季作物的生长产生不利影响，以及杂草的存在也会对作物有化感作用，降低作物产量33。刺苍耳（Xanthium spinosum）是菊科苍耳属一年生草本植物，被认为是一种全球性杂草，董芳慧等34研究发现，刺苍耳不同器官的浸提液对小麦和苜蓿种子萌发均有抑制作用，且化感效应的强度随水溶液浓度的增加增强，植物的化感作用不仅能有效抑制植物的生长，还对一些昆虫具有一定的杀伤效果。有研究表明大戟狼毒（Euphorbia fischeriana Steud）粗提物能够明显抑制黄粉虫的蛹化，随着提取物浓度的增加对黄粉虫蛹化的抑制率也随之增加35。克服作物的连作障碍、控制杂草生长，新型除草剂的研发以及新品种的培育都是化感作用在农业生态学系统中现在及未来的热点话题。总言而之，虽然早在 2000 多年前就发现植物化感作用现象，但直到近半世纪前，才对化感作用进行了真正意义上的科学研究，化感作用在生态系统中的应用潜力巨大，目前对化感作用的研究主要集中在物种入侵、化感物质以及作用机理等领域，将化感作用机理与土壤和分子生物学学科结合，培育优质高产的品种，在群落竞争和种群调节中的生态作用不可忽视，同时也可以很好的保护本土物种多样性，维持生态系统的平衡。3.2 化感物质及作用机理研究热点及趋势从学科领域（图 2）中可以发现，多学科交叉学已成为该领域一门重要的学科，学科之间的交叉研究能为该领域的研究提供全新的研究方向，从而更容易取得原创性重大科研突破36，从关键词聚类分析图谱也可以看出，对化感作用的研究已经从对植物种子萌发试验研究扩展到对基因的研究，在外源化感物质 N-苯基-2-萘胺处理普通小球藻的研究中发现其基因 PSAB 与 PSBC 在表达过程中的转录阶段明显受到抑制作用37，Sripinyowanich 等38也发现 ABA 对水稻 OsP5CR 基因的表达产生影响，将化感作用机理和遗传机理结合起来是化感作用研究的全新领域。目前有关化感作用的研究多采用单一方式进行模拟试验，且观测周期仅限于某一个或几个关键阶段9，从关键词聚类分析图谱也可以看出，测定指标也都局限在对受体植物种子萌发和幼苗生长指标，但自然界中的化感物质无论是化感物质还是传播途径以及供体和受体植物相互作用的周期都十分复杂，有荟萃分析实验证明，在受控条件下（即培养皿、生长室或温室）进行的试验中，化感作用大多为抑制作用39，但在半自然条件或自然条件下（即室外花园或农业系统）的试验中，化感作用并不显著，这可能是因为半自然条件下存在更多生物间的相互作用。在关于凋落物化感作用的研究中发现，TN（总氮）和 RWC（相对含水量）在解释化感物质分布方面具有重要意义，土壤的 pH 也会影响种子的萌发40。由于在自然半自然条件下的试验相对较少，对化感作用认识也是十分有限，未来需要开展更多在自然条件下进行的试验进一步了解化感作用的生态学意义。化感物质主要是植物次级代谢产物，现有的研究一般将常见的化感物质大致分为 Water-soluble organic acid（水溶性有机酸）、Naphthoquinone（萘醌）、Anthraquinone and complex quinones（蒽醌以及复杂的醌类）、Simple unsaturated lactone（简单不饱和内酯）等 14 类6，也可根据性质不同将其划分为酚