Visualization Analysis of the Application of Non-Invasive Micro-Test Technology in the Environmental Field Based on CiteSpace
In recent years, the application of Non-invasive Micro-test Technology (NMT) in the environmental field has been increasing. This article used the CiteSpace software to conduct a knowledge mapping visualization analysis based on the relevant literature on the application of NMT in the environmental field from 2014 to 2023 sourcing from the Web of Science database. The results showed that the number of publications has been spiraling upward, with the main contributing institutions being agricultural-related organizations or universities. NMT technology was primarily used in environmental research related to plants and the research hotspots were focused on phytoremediation and salt tolerance of plant. This article also analyzed the application prospects and trends of NMT technology in the environmental field by using the information visualization method of CiteSpace.
Non-Invasive Micro-Test Technology
非损伤微测技术(non-invasive micro-test technology, NMT)的概念最早在1974 年被提出
时至今日,通过不断地探索、改进和应用,它从一种钙的专用震动电极衍生出8种类型的非损伤技术,包括扫描极谱电极技术(SPET)、扫描离子选择性电极技术(SIET)、自参比极谱电极技术(SERP)、扫描震动电极技术(SVET)、自参比酶辅助电极技术(SERE)、微电极离子流技术(MIFE)和扫描参比电极技术(SRET)
相较于传统检测技术,NMT技术的操作更为简单灵敏,检测样品范围广,贴近样品体内生理环境,实现了在不损伤样品的前提下,实时反映生物体进化过程中生命活动指标的动态变化,成为生理功能研究的最佳工具之一
CiteSpace软件系统是由美国德雷塞尔大学信息科学与技术学院的华人学者陈超美博士开发的,主要用于科学文献数据的信息可视化计量和分析,可用于绘制科学和技术领域的知识图谱。在实际应用中,CiteSpace通过科学高效的算法、简单便捷的操作方式,直观地展现出某一科学领域中的关键文献、热点研究和前沿方向,因而被广泛应用于国内外信息科学领域
以Web of Science (WOS)核心合集数据库为检索库,采用高级检索模式,检索策略式为((ALL = (Non-invasive Micro-test Technology)) OR ALL = (Scanning ion selective electrode)) OR ALL = (microelectrode ion flux estimation),检索时间为2014年1月1日至2024年3月13日,语言不限。
将在数据库中检索到的文献以纯文本文件导出,将Web of Science核心数据库中检索到的文献以download-***txt格式导入CiteSpace软件,并对导入的文献进行除重与发文量记录,排除与研究主题无关、重复发表或重复检出的文章以及撤回、勘误类文献,将除重后的数据导出,分析发文时间与发文数量并绘制图表。
运用CiteSpace软件,在软件中依次选择关键词、作者和机构后,以2014~2023年为时间跨度,使用共现分析功能绘制相关科学知识图谱。在可视化图谱中,共现分析图谱中节点圆圈分别代表作者、机构以及关键词,节点大小代表节点出现的频率,节点之间的连线代表其联系合作关系及其紧密程度
经过检索与筛选之后,精炼出研究文献与综述文献共299篇。年发文量是衡量一个领域活力与潜力的重要指标
对NMT技术在环境领域应用的相关文献进行机构合作网络共现分析。机构合作共现图谱能够呈现某研究领域的权威机构以及机构之间的合作情况。本研究(
对文献发表机构进行分析的结果如
序号 |
频次 |
中心度 |
时间 |
机构 |
1 |
33 |
0.17 |
2014 |
Chinese Academy of Sciences |
2 |
12 |
0.16 |
2015 |
Chinese Academy of Agricultural Sciences |
3 |
14 |
0.08 |
2015 |
Egyptian Knowledge Bank (EKB) |
4 |
11 |
0.04 |
2016 |
Institute of Soil Science |
5 |
6 |
0.03 |
2014 |
University of Tasmania |
6 |
9 |
0.02 |
2016 |
Ministry of Agriculture & Rural Affairs |
7 |
10 |
0.01 |
2014 |
Huazhong Agricultural University |
8 |
8 |
0.01 |
2015 |
Beijing Forestry University |
9 |
6 |
0.01 |
2018 |
Nanjing Agricultural University |
10 |
5 |
0.01 |
2018 |
Henan Agricultural University |
对NMT技术的相关文献进行作者合作共现分析,作者合作共现图谱能够呈现某研究领域的核心作者以及作者之间的合作情况。本研究得到的作者合作共现图谱如
发文量居前3位的作者(
序号 |
频次 |
时间 |
作者 |
1 |
12 |
2014 |
Michael J O’donnell |
2 |
9 |
2014 |
Abdullah M Asiri |
3 |
7 |
2018 |
Sergey Shabala |
4 |
6 |
2014 |
Andrew Donini |
5 |
5 |
2018 |
Mohammed M Rahman |
6 |
5 |
2015 |
Li-Yih Lin |
7 |
4 |
2015 |
Jiun-Lin Horng |
8 |
4 |
2018 |
Lana Shabala |
9 |
4 |
2022 |
Huiping Dai |
10 |
3 |
2019 |
Dennis Kolosov |
对NMT技术在环境领域应用的相关文献进行关键词共现分析,并进一步作burst分析。关键词共现分析图谱与burst分析主要展现的是NMT技术在环境领域应用的热点和趋势(
中心度排名前10的高频词(
关键词的爆发式增长叫做突现关键词。如果一个关键词在一段时间内出现频率很高,就说明它有爆发活动,且突现值越大,价值越高。关键词的突发性可以用于挖掘该领域的新发展趋势
序号 |
频次 |
中心度 |
时间 |
关键词 |
1 |
7 |
0.36 |
2017 |
heavy metals |
2 |
10 |
0.35 |
2014 |
acid |
3 |
10 |
0.3 |
2015 |
Ca2+ |
4 |
14 |
0.27 |
2014 |
arabidopsis |
5 |
16 |
0.22 |
2015 |
nanoparticles |
6 |
22 |
0.2 |
2014 |
plasma membrane |
7 |
8 |
0.19 |
2016 |
electrode |
8 |
20 |
0.15 |
2016 |
plants |
9 |
25 |
0.14 |
2014 |
expression |
10 |
19 |
0.13 |
2016 |
accumulation |
为了能更准确的反应NMT技术在环境领域的研究热点,使用CiteSpace对关键词进行了聚类分析(
本研究中关键词被分为7大类,分别为#0 吸附(adsorption)、#1多类型细胞(rich cell)、#2氧化应激(oxidative stress)、#3氢离子流(H+flux)、#4摄取机制(uptake mechanisms)、#5保卫细胞(guard cell)、#6导电聚合物(conducting polymers)、#7大麦(hordeum vulgare)。
根据本研究的特点即研究某技术在某领域的应用,因此该聚类图更多反应的是不同时间段NMT技术在环境领域内的研究内容与方向。通过聚类分析可知#0吸附(adsorption)、#1多类型细胞(rich cell)、#2氧化应激(oxidative stress)、#7大麦(hordeum vulgare)这四个聚类是近年来的主要内容,说明研究者的关注热点在植物对逆境的抗性。有研究表明,世界上近20%的耕地和近33%的灌溉农田正在遭受盐碱化,高盐度的土壤所引起的次生效应,会导致植物活性氧产生过多,引起氧化应激损伤
本研究采用CiteSpace软件对2014~2023年Web of Science数据库中关于NMT技术在环境领域应用相关的322篇文献进行文献计量学分析及可视化分析,直观地展示了近10年NMT技术在环境领域应用的研究概况,并对其研究热点及研究趋势形成了基本认识。研究结果显示,近10年相关文献数量总体呈现螺旋式上升趋势;机构合作共现图谱呈现节点众多但节点间联系较少,表明该领域内研究机构众多但彼此之间合作较少;作者合作网络共现分析图谱显示,该领域内作者众多,虽然多数作者之间的联系合作较为松散,但5年涌入了一些较有影响力的新团队;关键词共现分析和聚类图谱揭示了领域的研究热点,高频关键词植物、重金属、富集等表明研究热点主要在于植物修复、植物抗性等方向;最新突现关键词毒性(toxicity),表明NMT技术在环境领域应用的未来的发展有可能会趋向于毒性机制的研究并形成新的热点。
综上所述,目前NMT技术在植物方面应用居多,在植物细胞的离子/分子流与植物特定功能的研究中,特别是在重金属的植物修复与植物耐盐抗性方面,发挥着重要作用
*通讯作者。