孫秀良，張建文，安賀意

（北京化工大學圖書館，北京100029）

　　摘要：基于科學引文索引數據庫擴展版（ScIE）和基本科學指標數據庫（ESI），對國際生物質能源的研究論文進行文獻計量分析。通過SCIE分析了該領域2001-2016年的發文趨勢、主題學科、載文期刊、國家、研究機構及論文引用情況，以及對該領域的高被引論文、熱點論文以及研究前沿進行了統計分析。分析結果展現了國際生物質能源研究發展態勢和研究前沿，以期為我國生物質能源研究和發展提供參考。

　　生物質能源是一種可再生的低碳清潔能源，具有數量大、分布廣、可再生性強、低污染以及二氧化碳零排放等特點。進入21世紀，為應對世界能源危機和環境污染，生物質能源領域發展迅速，已成為僅次于煤炭、石油、天然氣的世界第四大能源。目前，世界各國都在積極發展生物質能源戰略，而快速識別生物質能源的研究前沿并對其發展趨勢進行預測，可以為相關科研人員和決策者提供參考。文獻計量學是采用數學與統計學方法來描述評價和預測科學技術的現狀與發展趨勢的圖書情報學分支學科[1]，已經廣泛應用于各研究領域的發展態勢分析[2-5]。筆者基于文獻計量學的方法，對國際生物質能源研究的發展態勢和研究熱點進行分析，以期為相關研究和決策工作提供參考。

　　1數據來源及檢索方法

　　文獻數據來源于Web of Science核心合集中的科學引文索引數據庫擴展版（SCIE）和基本科學指標數據庫（ESI）。數據的檢索及下載時間為2016年9月1日，檢索時間跨度為2001年1月1El至2016年9月1日。根據生物質能源所涉及的核心化合物及所涉及的核心技術，確定布爾邏輯檢索式：主題=（biomass or bio-mass or bioenergy or bio- energy or-bioresourceor bio-resource or cellulose or hemicellu-lose or lignin or lignocellulose）AND (catal* orgasif* orliquif* orpyroly* orconver* or synthe* or carbon*），檢索到SCIE論文10，1693篇。研究方法主要采用定量研究與定性分析相結合的方法，具體涉及數據庫檢索、文獻計量與統計分析、引文分析以及聚類分析。

　　2生物質能源研究發展態勢分析

　　2.1生物質能源研究論文的總體概況

　　2.1.1論文數量年度變化分析

　　2001-2015年全球生物質能源研究論文數量逐年呈遞增趨勢，尤其從2007年開始，增幅比較明顯，如圖1所示。2001年發文2520篇，至2006年發文量增長至3836篇，每年以大約200篇的速度增長，處于基礎發展階段；2007-2010年發文量迅速增長，至2010年為6893篇，比2006年的發文量增長近一倍，這一時期，歐盟立法[7]和美國通過《能源自主與安全法案》[8]，開啟了生物質能源發展的浪潮；2011-2015年，生物質能源的研究仍處于快速發展階段，每年發文量增長超過1000篇，2015年已達到13000篇，截至2016年8月，當年已發文8107篇，說明生物質能源仍是當今世界的研究熱點。目前，世界各國都制定了發展生物質能源的計劃[9-11]，以期實現由石化資源向可再生能源的戰略轉變，這一契機大大促進生物質能源的研究取得了飛速發展。

　　2.1.2研究主題整體分析

　　根據Web of Science數據庫的學科分類，對2001-2016年全球生物質能源研究論文的主要研究領域進行了分析，排名前十位的主題領域見表1，所占的比例見圖2。如結果所示，能源與燃料、環境科學、生物技術與應用微生物學、化學工程4個領域的論文數量超過了10000篇。其中，能源與燃料領域發表的論文最多，達15410篇，占總發文量的15.15%；環境科學領域次之，有13958篇，占總發文量的13.73；這兩個領域合起來占總發文量近30%，說明目前世界上生物質能源研究最關心的兩個問題是如何解決石化能源危機和環境污染問題。生物技術與應用微生物學領域發表13880篇論文，排名第三；化學工程領域以12655篇排名第四，體現了生物質能源的轉化利用離不開化工技術的支撐；排名5-10位的學科依次分別為化學、生態學、土壤科學、化學物理、植物學和農業工程。從涉及的各學科領域來看，生物質能源的研究分布廣泛，已經由傳統的能源領域，開始滲透到其他學科，說明研究領域的發展并不是孤立的，而是多學科交叉融合發展的結果。

　　2.1.3主要期刊分析

　　2001-2016年生物質能源研究論文數量排名前10位的期刊見表2，其中《BIORESOURCE TECHNOLOGY》（《生物資源技術》）以3264篇載文量高居第一；載文量為1481篇的《ENERGYFUELS》（《能源與燃料》）排名第二；緊隨其后的依次是《SOIL BIOLOGY BIOCHEMISTRY》（《土壤生物學與生物化學》），載文量為1394篇：《BIOMASS BIOENERCY》（《生物質能源》），載文量為1312篇；《FUEL》（《燃料》），載文量為1286篇。排名6-10位的期刊依次分別為:《JOURNAL OF ANALYTICAL AND APPLIED PYROLYSIS》《CARBOHYDRATE POLYMERS》《RSC ADVANCES》《PLOS ONE》和《FOREST ECOLOGY AND MANAGEMENT》?？梢?，這些期刊主要集中在能源與燃料領域。

　　2.2主要國家和機構研究情況分析

　　2.2.1主要國家分析

　　根據全部作者統計，2001-2016年全球生物質能源研究領域發文排名前l0位的國家見表3，其中，美國發文量居全球首位，總計24759篇論文，約占全部論文的24.35％，在該研究領域占據主導地位；中國發文量緊隨其后，居第2位，共有17625篇論文，占全部論文的17.33％；中美兩國發文量相加占世界發文總量的41.68％，說明了中美兩國在生物質能源研究領域占有重要地位，也說明中國的生物質能源研究已進入快速發展階段，這也是我國能源局發布的《生物質能發展“十二五”規劃》的成績體現。排名第位的是德國，發文量為6952篇；排名4-10位的國家分別是日本、印度、法國、加拿大、西班牙、英國和巴西，可見，世界各大洲都有國家進入前10位，說明生物能源的研究力量在世界分布相對均衡，各國都在積極發展生物質能源戰略。

　　在發文量前10位的國家中，美國的論文總被引次數最高，遠遠高于其他國家，達到了740930次，排名第二的中國總被引次數為233547次，德國為191440次，日本、法國、加拿大、英國、西班牙也超過了10000次；美國、德國、日本、法國、加拿大、西班牙、英國論文的篇均被引頻次較高，均超過了20次，論文質量較高?？梢?，高水平論文還集中在西方和日本等發達國家，我國論文在數量上比較可觀，但在質量上還有待提高，這也是我國科研工作者下一步的努力方向。

　　上述10個國家的論文數量在2001-2016年隨時間的變化趨勢見圖3。在2001-2015年，各國論文數量總體呈增長的趨勢，中美兩國增幅比較明顯，其他國家增幅比較平穩，其中美國和日本在2015年的論文較前一年略微下降，但降幅不大，美國由2014年的2809篇降至2015年的2733篇，日本由2014年的582降為2015年的512；在增長速度上，中美兩國每年的增長速度較快，尤其是中國的發文量在2008年以后增長速度迅猛，2008-2012年，逐年增加約200篇，2012年以后，逐年增加500篇以上，至2015年論文總量已經超過美國，達到3357篇，比美國的2733篇多了624篇。可見，我國科研工作者正在不斷加大生物質能源的研究，同時也體現了國家對生物質能源戰略的大力支持。

　　2.2.2主要機構分析

　　根據全部作者統計，2001-2016年全球生物質能源研究領域發文排名前10的機構見表4，其中中國和美國各3個機構，西班牙、俄羅斯、法國、巴西各一個機構。在發文量較高的機構中，中國科學院遙遙領先，達到4581篇，比第二名西班牙國家研究委員會（CSIC）多了3523篇；美國的3個機構的論文篇均被引頻次較高，美國農業科學院超過了30次，美國威斯康星大學和加州大學伯克利分校的篇均被引次數超過了40次，論文質量非常高。中國的機構除了中科院占據十分明顯的優勢，中國科技大學和浙江大學這兩所985高校也排進了前十，已成為國際生物質能源研究的優秀科研團隊。

　　2.3 ESI熱門論文及研究前沿分析

　　2.3.1高被引論文分析

　　高被引論文（highly cited papers）是ESI根據論文在相應學科領域和年代中被引頻次排在前0.1％的論文，這里指的是前11年的。

　　被ESI收錄的生物質能源高被引論文有849篇?？偙灰螖底罡叩氖且黄}為“SYNTHESIS OF TRANSPORTATION FUELS FROM BIOMASS：CHEMISTRY，CATALYSTS，AND ENGINEERING”的論文，總被引次數達2640次，于2006年發表在CHEM REV雜志上。在排名前l0的高被引論文中，有4篇來自CHEM REV，其他雜志ENERG FUEL，FUEL，BIORES0URCE TECHNOL，ANGEW CHEM INT ED，IND ENG CHEM RES，NATURE各一篇。在排名前20的高被引論文中，跨機構合作的有10篇，跨國合作的有6篇。其中有一篇來自中國，由華中科技大學和新加坡南洋理工大學合作的跨國研究成果位居高被引論文排行榜第4位，被引用1063次，該文于2007年發表在CHEM REV上。

　　2.3.2熱門論文分析

　　熱門論文（hot papers）是指某學科領域發表的在最近兩年內的論文在最近兩個月內被引次數排在0.1％以內的論文，這里指的是前兩年的。

　　被ESI收錄的生物質能源熱門論文共有15篇。其中被引次數最高的是來自美國Natl Renewable Energy Lab，Oak Ridge Natl Lab，Georgia InstTech-nol，Univ N Texas和UnivCalif Riverside5個機構共同合作的一篇題名為“LIGNIN VALORIZATION：IMPROVING LIGNIN PROCESSING IN THE BIORE FINERY”的論文，其被引次數達196次，該文于2014年發表在Sicence雜志上。熱門論文中跨機構合作13篇，跨國合作9篇。其中有3篇來自中國，分別是廈門大學、淮陰師范大學、SUNY CollEnvironmSci&Forestry和河南科學院合作于2014年在《RENEW SUSTAIN ENERGY REV》雜志上發表的“PRODUCTION OF GAMMA-VALEROLACTONE FROM LIG-NOCELLULOSIC BIOMASS FOR SUSTAINABLE FU-ELS AND CHEMICALS SUPPLY”，被引頻次31次；中國科學院于2015年在《JPOWER SOURCES》雜志上發表的“APPLICATION OF BIOMASS-DERIVED FLEXIBLE CARBON CLOTH COATED WITH MNO2 NANOSHEETS IN SUPERCAPACITORS”，被引用10次；以及中國科學院和Univ Wisconsin合作于2015年在《CHEM REV》上發表的“CATALYTIC TRANS-FORMATION OF LIGNIN FOR THEPRODUCTION OF CHEMICALS AND FUELS”，被引用9次。

　　2.3.3研究前沿分析

　　研究前沿（research fronts）是一組高被引論文，通過聚類分析而定義的核心論文。研究前沿是利用被引分析進行學科發展動態的預測，是一組由高頻被引核心文獻和近期引證這些核心文獻的論文所確定的專業領域，核心文獻代表一系列當代引證文獻所依賴的研究主題的基礎文獻。

　　ESI（2016.9）提供了62個生物質能源領域研究前沿，研究前沿包括核心文獻，被引頻次、篇均被引頻次以及文獻發表的平均年限，通過研究前沿可以追蹤和推測學科或專業的發展動向和趨勢。生物質能源領域排名前1O的研究前沿見表5，依次分別為：CELLULOSE NANOMATERIALS（纖維素納米材料）、SOIL MICROBIAL BIOMASS CARBON（土壤生物質炭）、IONIC LIQUIDS（離子液體）、MONOOXY-GENASE（單氧酶）BIOETHANOL PRODUCTION（生物乙醇）、BIOMASS TORREFACTION TECHNOLOGY（生物質干燥）、CELLULOSE SYNTHASE（纖維素合成酶）、LEVULINIC ACID（乙酰丙酸）、BIOGAS（生物沼氣）、SECOND ARYCELL（蓄電池）。前5名的前沿方向的總被引頻次都超過了1000次；篇均被引頻次超過100次的前沿方向有纖維素納米材料、離子液體、生物乙醇和乙酰內酸。前沿方向排名第一的纖維素納米材料，核心文獻數最多，為31篇，總被引次數達4433次，篇均被引次數為143次?？梢?，在生物質能源的前沿研究方向上，不僅涉及傳統意義上的可再生能源轉化技術，如生物乙醇、生物沼氣，還包括很多具有發展潛力的新型環保方向，如纖維素納米材料、土壤生物質炭、蓄電池等。

　　3結論

　　通過對國際生物質能源研究相關論文的文獻計量分析，從定量和定性的角度相對客觀地揭示了2001年至今世界生物質能源研究的發展態勢，了解了各國、各研究機構的研究現狀，分析了高被引和熱門論文以及研究前沿。分析結果如下：

　?。?）全球生物質能源研究論文呈逐年攀升趨勢，說明全球對生物質能源研究的熱度持續增加，意味著生物質能源領域有著良好的發展前景，各國都將生物質能源的研發設為重點。

　?。?）生物質能源的研究主題主要集中在能源與燃料、環境科學、生物技術與應用微生物學、化學工程、化學、生態學、土壤科學、化學物理、植物學和農業工程，體現了多學科交叉和滲透的特征。

　　（3）世界各國的研發實力上，從發文量、總被引次數來看，美國、中國、德國和日本的綜合影響力較高；從篇均被引頻次來看，英國、美國、德國、日本的論文質量較高。說明目前中國的研發投入很大，但研發能力有待加強，歐美仍是研發的學術高地。

　　（4）世界各研發機構的實力上，從發文量、總被引次數來看，中國科學院、西班牙國家研究委員會、美國農業科學研究院的綜合影響力較高；從篇均被引頻次來看，威斯康星大學、加州大學伯克利分校、美國農業科學院等機構在生物質能源研究領域的論文質量較高，這3個機構都是美國的科研機構，說明美國的研究機構占據主導地位。我國有包括中國科技大學等3個科研機構排名前十，可見中國在生物質能源領域有著很強的研發團隊。

　?。?）目前，生物質能源領域研究前沿有62個，排名前10的研究前沿分別為纖維素納米材料、土壤生物質炭、離子液體、單氧酶、生物乙醇、生物質干燥、纖維素合成酶、乙酰丙酸、生物沼氣和蓄電池。在生物質能源的前沿研究方向上，不僅涉及傳統意義上的可再生能源轉化技術，還包括很多具有發展潛力的新型環保方向。排名前20的高被引論文中，中國有1篇；生物質能源領域熱門論文15篇，其中中國有3篇，說明我國在熱門論文的收錄中占有一席之地，我國科學家緊跟國際前沿熱點研究方向。

　　綜上所述，國際生物質能源研究發展迅速，我國在該領域的研究具有一定的國際影響力，但在論文質量上有待進一步加強，要積極吸引國際創新力量和資源，瞄準學科前沿和研究熱點，加強與國際一流科研機構合作，進一步提升我國科研機構的國際學術影響力。