基于Web of Science 数据库对中美苜蓿研究趋势分析

王晓丽，冀 鋆，李 俊，于林清，王文颖

（内蒙古大学生命科学学院 / 省部共建草原家畜生殖调控与繁育国家重点实验室, 内蒙古 呼和浩特 010020）

紫花苜蓿(Medicago sativa)种植历史悠久[1]，因其蛋白转化效率高，营养丰富，可作为家畜优质饲草，是最早被人类驯化的植物之一[2]。18 世纪以后，苜蓿开始在美国、加拿大、澳大利亚、南非、南美等世界各地被广泛种植[3]。全世界的苜蓿种植面积约3.22 × 107hm2[4]。美 国是全球最大的苜蓿栽 培 国，自1950 年以来，其栽培面积一直稳定在1 × 107hm2左右[5]，我国苜蓿种植面积约3.77 × 106hm2。紫花苜蓿是我国面积最大、利用最广泛的优质饲草[6-7]，居各类栽培草地之首[8]。

在美国，苜蓿是仅次于玉米(Zea mays)、大豆(Glycine max)和小麦(Triticum aestivum)的第四大作物[9]。从20 世纪30 年代开始，美国就已经开始了苜蓿的产业化生产，注重苜蓿科技研发、管理水平以及品种选育研究[10]。近年来，美国在苜蓿基础研究、品种培育、机械化生产和商业化种植等方面不断深入研究，引领了全球苜蓿产业的发展[11]。我国于20 世纪50 年代开始研究苜蓿，起步较晚[12]。从20 世纪80 年代以后，逐渐对苜蓿引种适应性、地方优异品种资源等有了较多的研究[13-14]。2008 年“三聚氰胺”事件后，我国开始重视苜蓿的发展；2012年，国家实施“振兴奶业苜蓿发展行动”，支持苜蓿产业发展；2015-2017 年连续3 年的中央“1 号文件”提出发展“粮经饲”三元种植结构，大力发展苜蓿产业[15]。从奶牛产业兴起至今，我国苜蓿供不应求。据海关统计，2018 年上半年我国从美国进口苜蓿39.9 万t；下半年，美国苜蓿进口关税从7%上调至32%，极大地影响了我国养殖业的发展[16]。2019年，振兴奶业紫花苜蓿发展行动项目补贴面积由5 ×105hm2扩大到1 × 106hm2，国内苜蓿种植积极性大幅提升，苜蓿发展迎来新机遇，2019 年全国新增苜蓿种植面积1.2 × 106hm2[16]。70 多年来，国内学者对苜蓿研究不断深入，在苜蓿种质资源收集整理、引种试验、优良品种选育、栽培技术研究、加工利用、饲喂试验等方面都取得了很大的进展[5]。曾有学者对苜蓿发展进行了统计分析，如刘志英等[5]综合分析了1950 年以来我国学者对苜蓿的研究轨迹；卢欣石[17]分析了我国苜蓿发展的现状和兴衰过程，总结了苜蓿发展的阶段历程；孙启忠等[18]回顾了2001-2010 年间苜蓿发展的成就，总结了苜蓿发展面临的挑战，提出之后10 年我国苜蓿发展的重点；谢华玲等[11]调研分析了苜蓿国际发展态势，指出了我国苜蓿产业链发展存在的问题。

虽然我国紫花苜蓿的研究始于20 世纪50 年代，但发文量于近年才大幅增加，之前的学者对紫花苜蓿相关的文献统计时间均在2014 年之前，研究焦点主要在国内；近期谢华玲等[11]对苜蓿文献的统计也主要以欧美各国苜蓿科技产出、市场贸易为焦点；而美国作为紫花苜蓿研究之首，对我国当前紫花苜蓿发展具有重要的指导意义，但近年来尚未有学者对中美紫花苜蓿研究的相关文献进行具体的统计分析。鉴于此，本文基于Web of Science 核心合集数据库对1998-2021 年中美有关紫花苜蓿研究的文献进行差异化分析，旨在了解近年来我国与美国对紫花苜蓿研究的发展现状及差异，为我国紫花苜蓿研究提供借鉴。

1 材料与方法

1.1 数据来源

文献来自Web of Science 核心合集数据库，以“Medicago sativa”或“alfalfa”或“lucerne”为题目检索，由于核心合集数据库收录的紫花苜蓿相关文献中我国最早为1998 年，因此选取时间跨度为1998-2021 年，通过阅读题目、摘要，剔除无关文献，于2022 年1 月15 日共筛选出6 788 条相关文献；精炼出中国发文1 277 条，美国发文2 180 条，其中112 篇文献属中美共同发文，中美合计共筛选出3 345 条相关文献。

1.2 计量分析

对筛选出的6 788 条文献通过Web of Science 自带文献分析功能，应用Excel 2019 对发文国家，中美两国发文量、文章研究方向、发文机构、发文期刊进行数据统计整理并作图分析。

2 结果与分析

2.1 紫花苜蓿相关研究发文国家

对紫花苜蓿研究发文量前十的国家进行统计分析，位列前三的国家分别是美国、中国、加拿大，其中美国发文量占前十国家总文献的38%；中国发文量占22%，约为美国的一半；加拿大发文量占10%，约为美国的1/4 (图1)。对各个国家近五年发文量进行分析，排第一位的是中国，发文量占前十国家近五年总文献的40%，达我国总发文量的58.42%；第二是美国，发文量占27%，为美国总发文量的23.35%；第三是加拿大，发文量占6%，为加拿大总发文量的20.28%。

图1 紫花苜蓿发文量前十的国家在1998-2021 年的发文量(左)与近五年的发文量(右)Figure 1 Top 10 countries with articles pertaining alfalfa published in 1998-2021 (left) and in recent five years (right)

2.2 紫花苜蓿相关研究发文量及发文变化趋势

对1998-2021 年检索的紫花苜蓿相关文献进行统计分析，2016 年之前，除2007 年发文量较高，其他整体变化较小；自2016 年起发文量呈逐步上升趋势(图2)，表明近几年国际上对紫花苜蓿研究非常活跃。

图2 1998-2021 年国际发文量及变化趋势Figure 2 Number and trend of articles published from 1998 to 2021

分析中美两国发文量及变化趋势可以看出，美国发文量整体处于波动状态，但每年发文量均高于50 篇；我国发文量整体处于上升趋势，尤其从2006年开始，上升趋势明显，并于2016 年起年发文量超出美国。1998-2021 年中国发文量占中美两国总发文量的38.18%，美国发文量占中美两国发文量的65.17% (3.35%为中美共同发文)，总体来看美国的发文量高出中国70.71% (图3)。2016-2021 年，中美两国共发文1 314 篇，其中中国发文量占近六年两国总发文量的63.62%，美国发文量占近六年两国总发文量的42.61% (6.23%为中美共同发文)，近六年中国发文量超出美国49.28%，可见近年来我国正处于对紫花苜蓿研究的快速发展期。

图3 1998-2021 年中美两国发文量及变化趋势Figure 3 The trend of articles pertaining alfalfa published in China and the United States from 1998 to 2021

2.3 中美两国紫花苜蓿已报道的研究方向

我国与美国对紫花苜蓿的研究方向基本趋于一致(图4)，植物科学、农学、农业乳品动物科学均是中美两国紫花苜蓿主要研究方向，在这3 个方向，美国发文分别为491 篇、499 篇、470 篇，我国发文量分别占美国的69.65%、41.08%、31.49%，可见，在植物科学方向，我国与美国相差不大，但是在农学以及农业乳品动物科学领域，还不及美国的一半。此外，我国除了在环境科学、农业综合学、土壤科学、多学科科学与兽医学发文量略高出美国，其他研究方向发文量均低于美国，尤其在食品科学技术、昆虫学、农业工程方向，我国仅占美国发文的16.70%、9.78%、17.18%。可见，我国更趋于紫花苜蓿基础性研究，而美国更注重紫花苜蓿技术性研究。

图4 1998-2021 年中美两国紫花苜蓿发文研究方向Figure 4 Research direction of articles pertaining alfalfa published in China and the United States from 1998 to 2021

2.4 中美两国紫花苜蓿研究发文机构

我国紫花苜蓿研究主要集中在研究所与高校，其中中国农业大学、中国农业科学院、中国科学院、兰州大学是我国紫花苜蓿研究的主要机构，发文量均超过150 篇(表1)。中国农业大学发文主要集中在紫花苜蓿抗盐、抗旱、青贮饲料的制备；中国农业科学院发文主要为紫花苜蓿基因工程、紫花苜蓿蛋白质组分分析研究，近期也涉及到转基因紫花苜蓿的研究；中国科学院发文主要为紫花苜蓿对盐、碱的抗性和对矿质营养的吸收；兰州大学发文主要为紫花苜蓿基因工程、紫花苜蓿根腐病的研究。同时，我国机构的主要研究方向多集中在植物科学。在美国，美国农业部是紫花苜蓿研究最突出的机构，发文量为677 篇，占两国总发文的20.24%，远远超过其他机构。美国对紫花苜蓿的主要研究方向与我国不同，农学是美国的重点研究方向(前三机构的主要研究方向)。此外，生物胁迫对紫花苜蓿产量的影响、优良品种选育、滴灌技术在栽培中的应用、微生物与青贮饲料制备、青贮饲料蛋白酶活性、紫花苜蓿基因工程、转基因紫花苜蓿应用等是美国近期主要发文内容。

表1 1998-2021 年中美两国紫花苜蓿发文量前十的机构Table 1 Top 10 institutions of publishing articles on alfalfa by China and the United States from 1998 to 2021

2.5 中美两国紫花苜蓿研究发文期刊

如表2 所列，两国发文期刊存在明显差异，我国发文量前四的期刊分别为Frontiers in Plant Science(植 物 科 学 类)、PLoS One (综 合 类)、Animal Feed Science and Technology (动 物 饲 料 科 学 技 术 类)、Scientific Reports (综合类)，发文量23～32 篇，分别占我国总发文的2.51%、2.51%、2.11% 和1.80%，总计占总发文的8.93%。美国排名前四名的期刊分别Journal of Dairy Science、 Crop Science、 Journal of Animal Science、Agronomy Journal，发 文 量 均 超过100 篇，分别占美国总发文的7.43%、7.06%、6.28%和4.91%，总计占总发文的25.68%，且发文量前三的期刊均为美国官方专业性期刊。在期刊发文上，我国期刊区域广，除农林科学外，还有综合学期刊、环境科学与生态学期刊、生物期刊，专业性较低，且发文较分散；在美国的发文期刊类型中，除Journal of Food Protection 属于工程技术外，其他均属于农林科学，且发文较集中。

表2 1998-2021 年中美两国紫花苜蓿发文量前十的期刊Table 2 Top 10 journals of publishing articles on alfalfa by China and the United States from 1998 to 2021

3 讨论

紫花苜蓿作为最重要的优质牧草被广泛研究，美国为紫花苜蓿研究大国，近20 年来发文量位居世界首位，我国次之，发文量约为美国的一半(图3)。近年来我国与美国研究方向基本趋于一致，主要研究方向为植物科学、农学和农业乳品动物科学，在这些方向美国发文量均高于我国，其中植物科学方向我国发文量占美国的69.65%，与美国相差最小；而农学和农业乳品动物科学方向我国发文量仅占美国的41.08%和31.49%，不及美国的一半。此外，近年来美国注重昆虫学、食品科学技术、农业工程方向的研究，而我国在土壤科学、环境科学、农业综合学方向的研究发文多于美国(图4)。具体研究内容中，美国主要集中在生物胁迫对紫花苜蓿产量影响、紫花苜蓿优良品种选育、栽培措施滴灌技术、微生物与青贮饲料制备、青贮饲料蛋白酶活性、基因组研究、转基因紫花苜蓿的应用；而我国主要集中在抗盐、抗旱、青贮饲料制备、优良品种选育以及紫花苜蓿基因工程研究等。可能原因是，第一，美国紫花苜蓿产业化发展历史早，紫花苜蓿主要用于家畜优质饲草供应，牧草种植与养殖紧密结合，因此美国注重紫花苜蓿产量、品质、种植技术的研究；而我国紫花苜蓿研究起步晚，紫花苜蓿除作为饲草还兼有生态修复、改良土壤的作用[19]，因此我国研究聚焦于植物科学方向；此外，由于实验室建设，田间试验、试验站平台建设不足，对紫花苜蓿的动物转化、草业经济、牧草收获加工等的关注也相对较少[4]。第二，美国紫花苜蓿种植在土地肥沃、具备灌水条件，气候适宜的农田上，目前影响紫花苜蓿产量的主要因素是害虫，少量害虫通常就会导致产量显著下降[20]，因此近年来美国研究人员主要开展害虫(鞘翅目)相关研究，涉及到害虫的种类、来源、对紫花苜蓿损害的部位、对害虫防治(杀虫剂的研究、害虫天敌的研究、种间互作)；而我国紫花苜蓿基本上是在二等和三等地上种植，土质盐碱含量高，种植地区气候差异大，因此我国注重紫花苜蓿抗逆性研究。第三，在美国紫花苜蓿作为一种商业化产品，为提高紫花苜蓿品质、产量，加大出口，目前种植的大约15% 的紫花紫花苜蓿是转基因紫花苜蓿[21]，主要涉及抗除草剂、抗虫剂的转基因紫花苜蓿研究；而我国目前转基因紫花苜蓿环境安全检测标准仅有2020 年发布的一项[22]，因此我国转基因紫花苜蓿研究较少。第四，近年来，美国科研人员在不断拓展紫花苜蓿的研究领域，开发紫花苜蓿新用途，美国GNC、Nature’s Way 和NOW 等企业已推出多款全球知名的紫花苜蓿膳食营养补充剂[17]；而我国开发紫花苜蓿新用途处于起步阶段。美国作为紫花苜蓿研究大国，在紫花苜蓿基础研究、品种培育、机械化生产和商业化种植等方面均具有很强的优势[11]，因此建议未来针对我国苜蓿产业当前的发展需求，加大紫花苜蓿科研投入力度，同时也要与美国紫花苜蓿研究者加强合作，学习其先进技术，为我国紫花苜蓿科研发展提供借鉴。

我国与美国的发文期刊存在较大差异，在我国发文量前五期刊中，植物科学类期刊Frontiers in Plant Science 主要收录内容为植物营养、植物育种、植物生物技术、植物生理学等与植物相关的文章；动 物饲料科 学 技术类期 刊Animal Feed Science and Technology 主要收录内容为动物饲料及其喂养类文章；综合性期刊PLoS One、Scientific Reports 收录各领域的研究内容，如生物学、心理学、自然科学、工程 学 等；农 业 综 合 性 期 刊Journal of Integrative Agriculture 收录主要内容为作物科学、园艺、植物保护、动物科学、农业生态系统等相关文章。而美国发文量第一的期刊Journal of Dairy Science 是美国乳品科学协会的官方期刊，主要收录研究乳制品和乳制品生产类文章；发文量第二的期刊Crop Science为美国作物科学协会官方期刊，主要收录内容为作物育种、作物生理学、作物保护类文章；排名第三的期刊Journal of Animal Science 为美国动物科学协会官方期刊，主要收录营养学，生理学以及动物产品制备和利用类文章。从发文期刊可以看出，我国发文注重紫花苜蓿基础性研究，发文期刊专业性低，主要集中在植物类(Plant Science)和综合类期刊，关于农艺、育种理论、动物利用等(Crop Science、Dairy Science、Agronomy Journal)期刊收录内容较少，而美国发文主要集中在专业性期刊中。侧面反映出我国当前科学研究主要以基础研究为主，应用研究相对较少；研究多以实验室工作为主，依托田间试验平台、动物饲喂平台等研究较少；紫花苜蓿研究未能与当前生产利用紧密结合。因此，建议我国不仅要注重紫花苜蓿在实验室方面的研究，也应注重田间综合试验平台建设，加大田间试验力度、开展评价性研究，使我国紫花苜蓿研究更好地适用于生产实践。

近年来，尽管我国在紫花苜蓿抗逆性、品种选育等研究取得了很大的进展，但我国紫花苜蓿依旧供不应求，而新增种植面积主要集中在黑龙江、甘肃、内蒙古、宁夏、新疆等省区[15]。因此，未来紫花苜蓿抗逆性研究以及充分提高紫花苜蓿产量依旧是我国紫花苜蓿研究的主要目标；此外，研究者未来在加强紫花苜蓿生产、加工、流通一体化，完善紫花苜蓿产业管理制度，加快育种进程，研发育种技术等方面需投入更多的精力，从而使我国紫花苜蓿相关研究更好地服务于我国紫花苜蓿产业的发展。

4 结论

我国作为继美国之后的第二大紫花苜蓿研究国，发文量持续增加，自2016 年起年发文量年超出美国，以植物科学、农学、土壤科学等基础性研究为主，侧重于苜蓿抗逆性、品质性研究，发文期刊多为植物类与综合类期刊；而美国近年主要为农学、乳品动物科学、昆虫学、食品科学技术等技术性研究，注重苜蓿的经济性、效益性，发文期刊主要为乳品类、作物类和动物类专业性期刊。针对我国苜蓿产业当前的发展需求，积极开展田间试验、动物饲喂评价等研究，加强紫花苜蓿研究与当前生产利用紧密结合，对我国苜蓿产业发展具有重要意义。