基于CiteSpace与VOSviewer的粮食储藏科学知识图谱分析

崔鹏程，张 涛，陈 鑫

（国家粮食和物资储备局科学研究院，北京 100037）

粮食安全事关国运民生。2020年全球性新冠疫情的爆发更加凸显出粮食的战略重要性。伴随着2020年我国粮食总产量66 949万t的再丰收[1]，为稳定全国全年粮食生产奠定了基础。巨大粮食产量必须要有稳定、安全、可靠的仓储技术和方法来支撑。一代又一代的粮食人扎根科研，潜心研究储藏科学和工艺，取得丰富成果。在2019年10月国务院新闻办公室发布的《中国的粮食安全》白皮书提到，我国的粮食储备能力明显增强，库区和仓型现代化水平不断提高，设备设施不断完善，储备体系逐步健全[2]。

粮食储藏是粮食收获后到加工前的重要管理过程，也是粮食流通产业链的主要环节，是确保国家粮食产后安全的基础。粮食储藏科学作为农产品储藏学的重要分支，研究的是粮食在储藏期间，差异化的储藏技术和条件对粮食本身生物、化学、物理、品质的影响，以及对粮堆益虫和害虫生长和消亡干预情况[3]。粮食储藏科学主要包括以下几部分：①基础理论研究，指粮食品质[4]、粮堆物理性质[5-7]、储粮生态地域划分[8]、储粮害虫[9-11]、真菌[12-14]、毒素[15-17]等方面的探索；②仓储基础设施研究，指以高大平房仓、立筒仓和浅圆仓为主的现代化仓储布局和建设[18-19]；③粮食储藏技术研究，指以“四合一”为突破口的储粮技术创新和集成[20-22]；④害虫防治研究，指以熏蒸药剂[22-23]、惰性粉[24-25]、生物防治[26]等为主的技术替代；⑤智能信息化研究，指运用大数据、云计算、物联网等新技术和新手段逐步实现粮库的智能化和信息化[27-30]。

文献综述是对某一领域学术动态和成果进行搜集、汇总、提炼、分析的过程。靳祖训通过分析粮食储藏科学技术成果，对我国应用理论性、基础性研究以及应用技术研究进行论述，并提出了储藏科技应顺应低碳的发展导向[31]；郭道林等将国内储藏科学技术学科与国外进行对比，分析得到我国学科发展三个方向和九个研究重点[2]；唐柏飞通过阐述我国粮食储藏现状，分析所存在的问题和不足，进而总结出粮食储藏精细化、绿色化、惠农化、现代化、安全化等发展方向[32]；杨广靖等从出入库设备开发、储藏常规技术、害虫防治等方面分析储藏存在问题，并提出实现绿色储粮、降耗减损、保质保量的发展目标[33]。此类文献综述只是对粮食储藏科学研究内容的分类和分析，缺乏对作者、时间、空间和研究机构等的关联交叉分析。科学知识图谱（Mapping Knowledge Domains）作为文献计量分析的重要手段之一，因具有可视化、数据处理能力强、分析维度多等优势，近年来得到广泛应用[34]。陆红飞等基于文献计量分析和知识图谱方法，分析了黄河流域农田灌排的研究现状，总结了研究热点[35]；胡秀芳等通过收集Web of Science数据库生态安全相关文献并进行可视化分析得到，生物多样性、全球化、脆弱性等已经成为研究热点，并可分为持续性和阶段性两大类[36]；严康等利用 CiteSpace软件对土传病害领域的学科分布、研究热点以及变化趋势进行分析，结果表明生物防控是研究热点，而土壤微生物多样性、寄生植物、病原微生物与土传病害间的关系将成为未来研究趋势[37]。针对粮食储藏科学对现有研究文献分析的缺点，结合科学知识图谱的优势，本文拟采用 CiteSpace与VOSviewer两款可视化文献计量分析工具，对粮食储藏科学国内和国际文献进行分析，旨在梳理该领域研究概况、热点及趋势，为行业发展提供新思路。

1 材料与方法

1.1 数据来源

CNKI数据库（China National Knowledge Infrastructure）作为国内最专业、最稳定、覆盖面最广的学术知识信息共享平台，具有权威性、实用性等特点[38]。而Web of Science（以下简称：WOS）则收录了全球各研究领域的重要核心期刊，常被用作文献计量分析，是学术界最大、覆盖学科最多的综合性学术信息资源。因此本文以 CNKI和WOS核心集为数据基础，检索相关文献，分析国内外粮食储藏科学方面的研究情况。

CNKI文献检索：检索时间为2021年1月15日，年际跨度为1995—2021年，检索方式为“高级检索”，文献类型为“期刊”，来源类别选择“SCI来源期刊、EI来源期刊、核心期刊、CSSCI以及CSCD”，以“粮食”OR“小麦”OR“玉米”OR“稻谷”OR“大豆”OR“大米”AND“储藏”为检索词进行“主题”检索。经人工筛选，剔除书评、会议通知、期刊征稿等，共943篇文章。

WOS文献检索：检索时间为2021年1月15日，年际跨度为1995—2021年，检索方式为“Basic Search”，数据库为“Web of Science Core Collection”，以“grain storage”OR“corn storage”OR“rice storage”OR“wheat storage”OR“soybean storage”为检索词进行“Title”检索。经人工筛查，剔除无关文献，共2 041篇文章。

1.2 研究方法

CiteSpace软件由 Drexel大学陈超美博士开发，作为一款信息可视化软件，可以识别科学文献中主要科研机构和人员、学科热点、研究前沿等[39]。VOSviewer软件是由荷兰莱顿大学CWTS研究机构开发的可视化软件，其在主题挖掘、关键词共引、网络密度聚类图等方面有一定优势。两者均可在Java环境下运行，为国内学者提供巨大便利。因此，为充分发挥两种软件优势，本文在对比了两款软件对不同要素分析优劣势情况下，选取最为合理准确的图谱完成粮食储藏科学知识图谱分析。

2 结果与讨论

2.1 年度发文与国家合作网络分析

期刊论文的发文量是评价行业研究状况的重要指标。CNKI和WOS两数据库2 984篇文献的年代分析统计结果如图1所示。1995—2005年近十年间粮食储藏科学研究较少，中国乃至全球发文不多，相关研究还处于起步阶段；2005—2015年行业内发文量呈现上升趋势，可能是全球性的粮食危机引起各国学者和研究人员对于粮食储藏科学的关注；2015年至今，国外发文量激增，国内也在平稳增长，说明近年来粮食储藏科学研究受到持续更多的关注，并且我国科研热点和方向紧随国际前沿。

图1 1995—2020年粮食储藏科学研究年度发文数量统计Fig.1 Statistics on the number of papers issued in the annual grain storage science research from 1995 to 2020

采用VOSviewer软件对国际合作进行密度分析，如图2所示，美、中两国发文数量居于前二，分别达到了414和392篇，占到总篇数的40%，并且合作最为密切；巴西（189篇）、日本（173篇）、印度（127篇）三国发文数量较多，分列3～5位，与其不同的粮食支持政策有很大关系；加拿大（86篇）、韩国（86篇）、澳大利亚（68篇）、泰国（62篇）、英国（56篇）等国也在粮食储藏行业进行了大量研究，且与其他各国多有合作。

图2 1995—2020年WOS中粮食储藏科学研究国家发文量及合作密度图Fig.2 Map of cooperation density and the number of national papers in the grain storage science research in WOS from 1995 to 2020

2.2 发文作者与机构分布研究

2.2.1 发文作者分布研究

发文作者分析可以反映该行业领域的主要贡献者以及团队。本研究采用VOSviewer对CNKI数据库和 WOS数据库的发文作者进行分析，得到相应图谱，如图3～4所示。其中，节点大小代表作者发文量，线条代表作者之间的合作关系，不同颜色代表发文作者之间的群体关系。

图3 CNKI中粮食储藏科学研究作者发文量、关联强度及网络图谱Fig.3 The number of papers published by the authors of the grain storage science research, the strength of association and the network map in CNKI

图4 WOS中粮食储藏科学研究作者发文量及关联网络图谱Fig.4 The number of papers published by the authors of the grain storage science research and the associated network map in WOS

由图3发文作者与发文量和关联强度的关系可知，在所检索的文献中，发文量与关联强度呈正相关关系。河南工业大学的王若兰发文数量最多，达57篇，其次分别为河南工业大学的张玉荣（55篇）、周显青（43篇）、蔡静平（30篇），然后是南京财经大学的鞠兴荣（26篇），河南工业大学的张来林（24篇）、渠琛玲（18篇）、黄淑霞（18篇），最后是来自国家粮食和物资储备局科学研究院的唐芳（16篇）和曹阳（16篇）等。由此可知，我国粮食储藏行业主要是由河南工业大学、南京财经大学、国家粮食和物资储备局科学研究院等大学和科研院所为研究主体。由图3网络图可知，国内粮食储藏科学研究人员大致形成了8个研究团队，并且各个团队之间合作较为紧密，具体包括：（1）以张玉荣、周显青为代表的粮油储藏、粮油产后品质检测研究团队；（2）以曹阳、吴子丹为代表的粮食储运、害虫防治、粮食干燥研究团队；（3）以鞠兴荣、袁建为代表的食品营养、农产品深加工研究团队；（4）以王殿轩、白旭光为代表的粮食储藏、储藏物昆虫与害虫综合治理研究团队；（5）以王若兰为代表的粮食仓储工艺、储粮品质与控制研究团队；（6）以张来林、渠琛玲为代表的储粮工艺、粮食化学与品质分析研究团队；（7）以蔡静平、翟焕趁为代表的储粮霉菌研究团队；（8）以陈银基为代表的粮食仓储品质控制研究团队。并且各个研究团队之间合作较为紧密，共同构成了粮食仓储行业研究不同梯队。

对WOS文献分析可知，由于地域原因，发文作者还是以本国相互合作为主，不同国家之间的作者合作较少，因此只对发文作者的发文量和网络图进行分析，而不进行关联强度的统计，如图4所示。其中，Takaiwa F发文数量最多，达到15篇，其次分别为Elias Mc、Kumamaru T的13篇，以及Ogawa M的12篇，最后则为Atungulu GG、Kim SH、Liu ZL、Maruyama N、Wang Y、Washida H的11篇，其余作者发文数量均小于等于10篇。结合发文作者网络图可以看出，国外作者虽然也有作者共现的网络和群体形成，但是由于其发文数量有限，故不能称之为研究团队，因此不再赘述。

2.2.2 发文机构分布研究

发文机构分布研究可以反映不同机构对于粮食储藏行业的贡献力和影响力大小。通过CiteSpace软件，以文献的研究机构为节点，分析 CNKI发文机构分布情况，如图5所示。从发文量来看，河南工业大学（267篇）、南京财经大学（86篇）、国家粮食和物资储备局科学研究院（67篇）三个科研机构发文量最多，表明这两所高校和科研院近年来在粮食仓储行业有较为深入的研究；中国农业大学、中储粮成都储藏研究院有限公司、吉林大学、中国农村技术开发中心、武汉轻工大学、天津科技大学以及江苏省现代粮食流通与安全协同创新中心等机构也在推进整个行业的发展。从科研院所的合作关系来看，仍然是以独立发文为主，跨院校、跨单位合作为辅的研究模式。但行业的发展需要多个机构和部门协作推进，发挥自身优势，产学研多方位合作是科研大趋势。

图5 CNKI中粮食储藏科学研究作者机构关联网络图谱Fig.5 Association network map of grain storage science research institutions in CNKI

通过VOSviewer分析WOS发文机构分布情况，如图6所示。发文量较多的机构分别是美国农业部（United States Department of Agriculture）、中国科学研究院（Chinese Academy of Sciences）、印度农业研究理事会（Indian Council of Agricultural Research）、日本国家农业食品研究机构（National Agriculture Food Research Organization）中国农业大学（China Agricultural University）、阿肯色大学（University Arkansa）、华盛顿州立大学（Washington State University），均达到30篇以上。通过图谱可以看出，在粮食储藏领域形成了以上述机构为核心的多个合作子网络，可在一定程度上促进行业发展。但是子网络之间合作强度不一，存在同一国家合作多，不同国家合作少的现象。同 CNKI发文机构分析结果类似，跨区域、跨国家、跨机构的合作可加快促进该领域的研究发展。

图6 WOS中粮食储藏科学研究作者机构关联网络图谱Fig.6 Association network map of grain storage science research institutions in WOS

2.3 发文期刊及资助情况研究

发文期刊分布研究可反映出研究水平，并为以后作者投稿提供参考。统计分析2 984篇期刊文献，各期刊发文量存在较大差异。

2.3.1 CNKI发文期刊和资助项目研究

CNKI期刊中粮食储藏学科发文量最多的为《中国粮油学报》（189篇），占总发文量的20%，主要是因为其作为全国食品工业类的主导期刊，中文核心期刊，自1986年建刊以来，涵盖了谷物、储藏、信息自动化等多个研究领域，处于国内领先水平。其次为《河南工业大学学报（自然科学版）》（99篇），期刊聚焦于粮食储藏和仓储物流等研究领域，突出“粮食”特色，加之学校以粮食方面研究为背景，因此发文量排名第二。另外，《粮食与饲料工业》期刊发文量也达到了76篇，主要原因是其集粮食与饲料为一刊，且粮食储藏为饲料加工的重要过程。发文量4～10的期刊分别为《粮食与油脂》《食品工业科技》等期刊，可见其他相关期刊业正处于蓬勃发展中，将促进整个行业的进步。

表1 CNKI发文期刊及主要基金项目分布Table 1 Distribution of CNKI published journals and major fund projects

CNKI论文资助方主要分为国家层面和地方层面。国家层面主要包括自然基金项目、科技支撑计划、重点研发计划等，说明粮食储藏科学为国家重点资助领域。地区层面则以各省的自然科学基金和科技攻关为主，重点研究特定区域和省份突出的粮食储藏问题，具有较强的针对性。

2.3.2 WOS发文期刊和资助机构研究

对WOS导出的文献进行统计分析可以看出，共有280种期刊发表了粮食储藏科学相关论文，可见期刊种类的多样性。其中，在Journal of Stored Products Research上发表的论文数量最多，达到87篇。其次分别为Food Chemistry（55篇），Journal of Agricultural and Food Chemistry（48 篇），Cereal Chemistry（38 篇），Journal of Cereal Science（38篇）。这些期刊包括储藏学、食品科学、农学、谷物学等多个学科，为粮食储藏科学领域的权威期刊。此外，从表格中可以看出，排名前10的期刊中有6个与“食品”研究领域相关，可见国外对于食品安全和粮食储藏之间关系的重视。

WOS论文的发表则是以国家相关科技单位资助为主，包括中国的国家自然基金委员会和科技部、日本的文部省、美国的农业部、欧洲的欧盟委员会等。由此可以看出世界各国科技管理部门深知粮食安全的重要性，都在投入大量物力和财力进行科学研究工作。

2.4 关键词共现分析

关键词反映了该文献研究重点，也是了解粮食储藏行业研究热点的重要途径。

2.4.1 CNKI发文关键词共现分析

表2 WOS发文期刊及主要资助机构分布Table 2 Distribution of WOS published journals and major support institutions

运用CiteSpace软件，以期刊文献的关键词为节点，年份为切片，对粮食储藏学科的关键词进行可视化分析，如图7所示。其中，节点代表关键词，节点大小代表关键词出现频次，颜色代表不同年份，越往外圈说明年份越早；节点间连线表示关键词共现的频次，越粗说明次数越多。由图可知，储藏、稻谷、小麦、大米、品质及粮食储藏6个关键词出现的频次最多，且年份较早。另外，结合所统计的研究主题发现，粮食的储藏时间、水分含量、储藏品质、储藏条件、储藏温度、发芽率、霉菌、虫害等影响粮食质量的因素以及它们之间的关系是学者们重点关注的研究领域。因此，同上文所述，针对不同的研究方向，国内形成了以河南工业大学、国家粮食和物资储备局科学研究院、南京财经大学等科研院所为代表的研究团队。

图7 CNKI中粮食储藏科学研究关键词共现图谱及主题统计图Fig.7 Keyword co-occurrence map and theme statistics map of grain storage scientific research in CNKI

2.4.2 WOS发文关键词共现分析

运用VOSviewer软件，对WOS发文期刊关键词进行共现分析，包括聚类图和密度图，如图8所示。聚类图中节点代表关键词，节点大小代表关键词出现频次，连线代表关键词共现的频次，不同颜色代表不同的聚类。在密度图谱中，则更为明显地反映聚类关系。由图8可知，WOS期刊中主要的关键词包括Storage（储藏）、Quality（质量）、Temperature（温度）、Wheat（小麦）、Protein（蛋白质）、Starch（淀粉）等，可以看出国外对于粮食储藏研究与国内类似，在宏观质量控制方面进行重点研究。另外从聚类层面来看，WOS期刊发文主要分为六类，具体包括：

图8 WOS中粮食储藏科学研究关键词共现聚类和密度图谱Fig.8 Co-occurrence clustering and density map of key words of grain storage scientific research in WOS

（1）蓝色聚类，主要研究小麦和玉米的储藏，重点关注是粮食温湿度、生物活性、赤拟谷盗等鞘翅目类害虫防控研究（熏蒸剂，精油等手段）、赫曲霉毒素含量等；

（2）紫色聚类，主要研究粮食产能影响因素，重点关注的是灌溉、耕作时间以及气候原因（干旱）、管理等；

（3）蓝绿色聚类，主要研究小麦属性，重点关注的是面团性质、强度、麦谷蛋白等；

（4）绿色聚类，主要研究大豆微观结构与性质以及种子，重点关注的是蛋白质、氨基酸以及DNA等；

（5）黄色聚类，主要研究食品特性，重点关注的是淀粉、蛋白质、糊化性质以及烹饪质量等指标；

（6）红色聚类，主要研究粮油储藏，重点关注的是储藏时间、稳定性、大豆油、生物柴油等方面。

通过对CNKI和WOS发文关键词共现分析可知，国内外研究的重点类似，都集中在粮食储藏工艺、温度和湿度控制、储粮品质劣变、害虫防治等多个方面。

3 结论

全球范围内对于粮食安全相关研究越来越重视。粮食储藏作为保障粮食安全的重要环节，受到国内外强烈关注。本文检索CNKI和WOS两大数据库，首次采用CiteSpace和VOSviewer软件从年发文量、国家合作、发文作者、机构、发文期刊、资助情况及关键词等方面对粮食储藏学科进行了对比分析，主要结论如下：

自 1995年至今，全球发表论文数量不断增加，粮食储藏科学研究受到持续更多的关注。美国、中国、巴西、日本、印度四国发文量居前列，研究比较深入，且各国之间存在合作。

在国内，粮食储藏学科形成了以河南工业大学、南京财经大学、国家粮食和物资储备局科学研究院、中国农业大学、中储粮成都储藏研究院有限公司、吉林大学等科研院所为代表的粮油储藏、粮油产后品质检测、粮食储运干燥、害虫防治、农产品深加工、储粮工艺控制、储粮霉菌等多个主要研究方向团队，并且团队之间合作较为紧密，发挥自身优势，产学研多方位合作，共同构成了粮食仓储行业研究不同梯队。另外其资金来源大部分为国家层面和地方层面基金项目的资助，并且在各自研究领域发文数量较多。作者发文主要集中在《中国粮油学报》《河南工业大学学报（自然科学版）》《粮食与饲料工业》《粮食与油脂》《食品工业科技》等粮食行业期刊。关键词共现分析可知，储藏时间、水分含量、储藏品质、储藏条件、储藏温度、发芽率、霉菌、虫害等影响粮食质量的因素仍然是研究热点。

在国外，Takaiwa F、Elias Mc、Kumamaru T以及美国农业部、印度农业研究理事会、日本国家农业食品研究机构、阿肯色大学等个人和机构发文数量多，并且在粮食储藏领域形成了以上述机构为核心的多个合作子网络，可在一定程度上促进行业发展。发表期刊主要包括Journal of Stored Products Research、Food Chemistry、Journal of Agricultural and Food Chemistry、Cereal Chemistry、Journal of Cereal Science，这些期刊包括储藏学、食品科学、农学、谷物学等多个学科，为粮食储藏科学领域的权威期刊。此外，“食品”研究领域期刊占比较大，可见国外对于食品安全和粮食储藏之间关系的重视。资助机构仍然以各个国家相关科技单位为主，可以看出世界各国科技管理部门对粮食安全的重视。但不同国家之间的作者合作较少。对于关键词，国外主要分为六大聚类，包括粮食储藏、产能分析、小麦特性、大豆微观结构性质、食品特性、油脂研究等方面。