全球抗除草剂杂草研究趋势的文献计量分析（1975–2025）

《Agricultural Research》：A Bibliometric Analysis of Global Research Trends in Herbicide-Resistant Weeds

　　

摘要专业翻译 目前，杂草对除草剂的抗性已成为全球最关键的农业问题之一，影响着除草剂使用的可持续性。研究人员利用Web of Science数据库1975年至2025年间发表的文章进行了文献计量分析，以分析和绘制全球范围内杂草除草剂抗性的研究趋势和主题。研究人员在R环境中可视化了最具影响力的作者、期刊、国家和主题。结果表明，1975年至2025年间共产生了6615篇文章，对抗除草剂杂草研究贡献最多的国家主要是美国（USA）、中国、澳大利亚、加拿大和巴西。研究发现美国与澳大利亚（89篇）、中国与澳大利亚（51篇）、巴西与西班牙（39篇）、澳大利亚与印度（49篇）、马来西亚与孟加拉国（7篇）、伊朗与丹麦（6篇）以及德国与津巴布韦（1篇）之间存在频繁的合作。分析确定黑麦草（ryegrass）、帕尔默苋（Palmer amaranth）、稗草（barnyardgrass）和牛筋草（goosegrass）为最常被研究的杂草物种，而草甘膦（glyphosate）、2,4-D、草铵膦（glufosinate）和阿特拉津（atrazine）是研究最多的除草剂。绘制抗性演变图谱有助于凸显研究如何随时间推移而 intensified，这源于抗性杂草日益普遍，目前全球已有超过548个涉及不同作用位点的独特抗性案例。

论文解读

一、研究背景与意义

除草剂抗性已成为威胁全球粮食安全和农业可持续发展的重大挑战。随着全球对优质粮食和农业出口需求的增长，多数国家转向高强度的农业生产体系，大量依赖化肥、农药和除草剂。除草剂在过去70年间一直是杂草防控的核心工具，通过抑制植物关键酶活性发挥作用。然而，抗性几乎在所有作用机制中普遍出现，这已成为可持续杂草管理面临的最大威胁。抗性杂草的不断蔓延不仅导致除草剂防效下降，还迫使农民增加用药量或更换更昂贵的除草方案，直接推高生产成本并加剧环境负担。据估计，从1980年到2018年，仅关于抗除草剂杂草管理的研究就有3000篇之多，文献数量的快速膨胀使得科研人员和政策制定者难以追踪研究前沿和关键成果。尽管已有相关文献计量研究，但既有工作未能系统展示除草剂和杂草物种研究随时间的演变轨迹。因此，本研究旨在通过文献计量学方法，系统梳理1975至2025年间全球抗除草剂杂草研究的整体格局，识别最具影响力的作者、期刊、国家和核心主题，并追踪研究热点随时间的演化规律，为后续研究和治理策略制定提供科学依据。

二、研究结论概述

研究人员基于Web of Science数据库，以“herbicide resistance”和“herbicide resistant”为检索词，在标题、摘要和关键词字段进行检索，共获取7477篇文献，经过去重、剔除不完整记录及抗除草剂转基因作物相关文献后，最终纳入6615篇文献进行分析。研究覆盖1975年至2025年间的全部文献记录，数据提取工作于2022年7月5日启动并持续更新至2025年12月31日。在分析工具方面，研究人员选用R软件中的Bibliometrix包（版本4.1.3）进行数据处理和可视化分析，该工具由Aria和Cuccurullo开发，因其支持标准化工作流程并可与Statistica等统计软件集成而获选。研究综合运用了描述性统计、共被引分析、共词分析、合作网络分析和主题图谱分析等多种方法。当生成的图形不够清晰时，研究人员将数据导出为CSV格式并在Microsoft Excel中重新绘图。

三、主要研究结果

年度科学产出：研究期间共发表6615篇文章。1977年和1982年仅各发表1篇，1984年达到两位数（12篇），此后逐年增长。1997至1999年间发表了263篇文章，部分归因于ALS和ACCase抑制剂抗性的广泛出现。2003年后年发文量始终超过100篇，2014年后超过200篇。2021和2022年各394篇，2023年347篇，2024年383篇，2025年底达到创纪录的402篇。近年研究热点包括无人机杂草测绘、激光除草和人工智能（AI）在抗除草剂杂草防控中的应用。

国家科研产出：美国在单国发文（SCP）和多国合作发文（MCP）方面均居首位，分别有2194篇和274篇；中国和澳大利亚紧随其后，SCP分别为644篇和583篇，MCP分别为107篇和148篇。巴西和英国分别有127篇和70篇SCP及51篇和139篇MCP。南非和肯尼亚进入前50名，分别排名第27和第43位。总体上多数国家SCP多于MCP，表明国际合作仍有较大提升空间。

期刊产出与影响力：共有931种期刊发表过抗除草剂杂草相关文章。发文量前四位的期刊为Weed Science（673篇）、Weed Technology（653篇）、Pest Management Science（382篇）和Weed Research（199篇）。然而，h指数排名与发文量排名并不完全一致，Theoretical and Applied Genetics和Plant Cell Reports虽未进入发文量前十，却跻身h指数前十。

作者产出与影响力：Powles、Norsworthy、Beckie和Tranel等作者在抗除草剂杂草研究中贡献突出并获得大量本地引用。他们的关键贡献涵盖西澳大利亚小麦带杂草物种的交叉抗性和多抗性鉴定、阿肯色州和密西西比州水稻生产系统中杂草管理的多年调查、收获期杂草种子控制（HWSC）研究，以及从单一抗性机制研究到复杂性状全基因组分析的综合性工作。

作者合作网络：排名前40位的作者形成四大主要聚类和六个新兴小聚类。棕色聚类包含Powles SB、Preston C、Beckie HJ和Han H等七位作者；绿色聚类包含Norsworthy JK、Young BG和Scott RC等六位作者；蓝色聚类包含Wang J、Zhang I、Dong I和Liu W等八位作者；橙色聚类包含Gaines TA、Duke SO和Dayan FE等七位作者。Chauhan BS、Jha P和Kumar V组成紫色小聚类。

国家合作网络：共观察到680次国际合作。美国与巴西合作最多（90篇），其次为美国与澳大利亚（89篇）、美国与中国（85篇）、美国与加拿大（83篇）、美国与德国（62篇）、中国与澳大利亚（51篇）以及美国与英国（48篇）。

关键词分析：出现频率最高的关键词包括ALS（890次）、水稻（827次）、ACCase（430次）、交叉抗性（310次）、综合杂草管理（297次）和多抗性（191次）。基因流和大豆也频繁出现。出现较少的词包括杂草种子生态学、杂草种子库生态学、超长链脂肪酸、稀禾定抗性、氟乐灵和杂草种子耗竭等。

杂草物种与除草剂频率：黑麦草属（Lolium spp.）出现918次，为最常研究的杂草物种；帕尔默苋出现436次；稗草、牛筋草、水麻（waterhemp）、黑草（blackgrass）、反枝苋、苏门答腊飞蓬和地肤（kochia）分别出现281、205、221、237、205、265和206次。这16种杂草合计出现3624次，占全部文献的一半以上。草甘膦是研究最多的除草剂，出现1718次，约占全部文献的25%；草铵膦和2,4-D分别出现470次和420次。前八种除草剂合计出现4087次。近年新出现的除草剂包括epyrifenacil、iptriazopyrid和metproxybicyclone。

主题演化分析：主题图谱显示，除草剂抗性和草甘膦属于基础主题，具有普遍重要性；基因流、水稻和草铵膦属于驱动主题，发展成熟且对领域至关重要；多抗性、交叉抗性和ALS位于图谱中心，具有高相关性和较高发展度；光系统II和psbA基因属于新兴或衰退主题；根癌农杆菌（Agrobacterium tumefaciens）部分处于利基和衰退主题区域。

资助来源：6615篇文献中仅3175篇提供了资助信息。中国国家自然科学基金（NSFC）资助比例最高（5.8%），美国农业部（USDA）和澳大利亚谷物研究与发展公司（GRDC）分别占3.4%和3.1%，中国国家重点研发计划占2.1%，巴西国家科学技术发展委员会（CNPq）占1.7%，欧盟占1.3%。

四、讨论与结论

讨论部分指出，抗除草剂杂草研究始于20世纪70年代中期，与草甘膦1974年上市时间吻合。研究产出增长与除草剂抗性案例的增多密切相关，草甘膦抗性作物1996年推出后不久即报道了首个黑麦草对草甘膦抗性案例，印证了除草剂上市后5至20年内出现抗性的规律。各国科研产出格局与国际抗除草剂杂草数据库一致，北美抗性案例最多。美国、澳大利亚等国因农业用地面积大、除草剂暴露面广而研究产出领先。ALS抑制剂因涉及超过50种商业除草剂而成为高频关键词，水稻作为重要粮食作物因约10%产量损失于杂草竞争而频繁出现在文献中。草甘膦因广谱高效而成为研究最多的除草剂，草铵膦则是治理草甘膦抗性杂草的关键替代品。关于杂草防控策略，研究涵盖了化学防控（除草剂混用和轮换）、非化学防控（浮萍属植物抑制稻田杂草）、矿质生态种植系统、作物多样化、人工智能杂草识别以及真菌源生物除草剂等多种途径。研究结论强调，杂草除草剂抗性是对粮食安全的威胁，相关研究呈持续增长态势，年均增长率达9%，涉及15836位作者、148490篇参考文献和11835个作者关键词。解决抗性问题的根本途径在于多样化杂草管理策略，但农民往往倾向于在本地验证有效后才采纳新方法，小农户对轮作等综合管理策略的采纳意愿也较低。杂草科学家可通过示范研究向种植者展示多样化杂草管理的可行性和效益。研究局限性在于，部分未在标题、摘要或关键词中包含“herbicide resistance”表述的相关文献被排除，且主要作者、期刊等排名仅反映本研究数据集的情况。