微藻是指一类形态微小、结构简单、可以进行光合作用、以单细胞或简单多细胞形式存在且分布范围广的藻类[1-2]。研究表明，微藻能够产生丰富的蛋白质，其营养价值比传统的农作物高[3-4]。微藻通过光合作用可以释放的大量氧气和吸收水中的富营养化成分净化污水和保持良好的水环境条件，可以作为水质改良剂[5]。微藻是光合自养微生物，可直接利用太阳能，固定CO2的效率是其他植物的10~50倍[5-7]。研究表明，微藻可被用于生物肥料、污水处理、水产饲料和生物能源等领域[8-11]。尽管国内外关于微藻的研究颇多，但缺少关于微藻研究成果的整合和分析。CiteSpace文献分析软件能够将文献计量方法、信息可视化以及数据发掘方法结合起来，通过绘制科学知识图谱客观地分析微藻领域的文献，填补目前文献整合上的空白[12]。本文选择CNKI上近10年来微藻研究领域发表的1 650篇中文核心文献和1 200篇英文文献，对文献进行可视化分析，探索微藻研究发展的进程、热点，并预测其未来研究趋势，为今后进行更深层次的微藻研究提供参考。1材料与方法1.1数据来源本文数据采集时间为2023年4月5日，搜索CNKI数据库，将主题设置为“微藻”，共搜索出3.5万条数据，选择“学术期刊”，期刊来源设置为“SCI来源期刊、EI来源期刊、北大核心”进行检索，得到4 224条数据，选择生物学、环境科学与资源利用领域的论文，共得到1 900篇中文核心期刊文献，按照下载量和被引量降序选择前1 650篇文献作为中文文献数据样本。同理，搜索CNKI数据库，将主题设置为microalgae，检索范围选择“学术期刊”搜索到2.65万条数据，文献类型选择“Research Article”，语言选择“English”，共检索到3 414条数据，选择生物学、环境科学与资源利用领域的论文，得到1 946条数据，按照相关度降序选择前1 200篇文献作为英文文献数据样本，去重后得到1 198条有效数据。所有文献按“Refworks”的格式下载保留，按次序分批次导出数据，作为分析数据样本。1.2试验方法本研究利用科学知识图谱和文献计量学的方法，运用CiteSpace完成文献分析。CiteSpace软件通过将时间切片结合单位时间内相应领域的研究以生成相应的知识图谱，给出特定领域文献的可视化结果，按时间线给出研究热点，预测未来研究热点趋势。节点类型（node types）、选择机构（institution）和作者（author）选项，从而表征从事微藻研究作者的机构以及其合作关系；选择关键词（keyword）选项，对关键词进行共现分析，以此表征研究热点的变化。节点强度使用默认的Cosine算法，时间切片选自2010年1月到2023年4月，切片强度为一年。通过CNKI自带的文献检索分析功能和CiteSpace对检索得到的有效文献进行计量可视化分析，利用得到的知识图谱分析近10年微藻领域研究发展的进程、现状和热点，预测该领域未来研究发展趋势[13-14]。2结果与分析2.1发文量的年度趋势分析检索主题为“微藻”的文章，发现主题为“微藻”的论文最早发表时间为1966年，此后一直持续到1984年才有新的文章陆续发表。2010—2023年间发表的1 650篇中文核心期刊文献和1 200篇英文文献年度发文量的趋势分析（CNKI未收录2022年发表的英文文献）见图1。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2023.14.012.F001图1年度发文量趋势分析注：2022年国外发文量未录入。由图1可知，中文发文量总体趋势比较平稳，年平均发文量为20篇；其中，2013年发文量最低为106篇，2014年发文量最高为162篇，最高和最低发文量之间相差56篇。英文文献发文量波动幅度较大，年平均发文量为6篇；大致可分为四个阶段，2010—2011年、2017—2018年两个时间段为发文量的低谷期，2012—2016年、2019—2021年两个时间段为高峰期，2019年最高发文量为152篇，2011年最低发文量为45篇，最高和最低发文量之间相差107篇。2017—2018年英文文献发文较少，原因是新的热点将微藻应用于污水的研究仍处于初期，此后几年将微藻应用于污水治理的英文发文量大幅增加。因此，文献发文量的趋势与研究热点的变化密切相关。2.2发文作者和发文机构分析发文作者和发文机构数据通过CNKI自带的文献分析获得，见图2、表1。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2023.14.012.F002图2国内外作者发文量统计结果10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2023.14.012.T001表1国内机构发文量和国外期刊发文量机构和期刊发文量/篇中国海洋大学165Journal of Applied Phycology120暨南大学110中国科学院大学96中国科学院水生生物研究所56中国科学院海洋研究所56Environmental Science and Pollution Research52Applied of Biochemistry and Biotechnology50上海海洋大学44Marine Drugs43浙江大学40Biotechnology and Bioengineering38由图2可知，中文发文量比较多的作者分别是暨南大学张成武（45篇）、中国石油大学李爱芬（33篇）和暨南大学段舜山（31篇）等；发文作者英文发文量普遍偏低，发文量最多的作者为Li-Beisson，发文量8篇。由表1可知，发文量比较多的机构分别是中国海洋大学（165篇）、暨南大学（110篇）、中国科学院大学（96篇）等。其中，收录较多的期刊为Environmental Science and Pollution Research、Applied of Biochemistry and Biotechnology、Biotechnology and Bioengineering等，收录微藻研究相关文献最多的期刊是Journal of Applied Phycology，达到了120篇。2.3研究热点和发展趋势分析2.3.1关键词引用频次分析学科领域的关键词可以高度概括论文的主旨，体现其研究的主要内容[13-14]。通过CiteSpace统计分析得到的中英文献关键词引用频次，中英文献引用频次前15的关键词见表2。由表2可知，中文文献引用频次前15的关键词较英文文献的中介中心性高，中文文献核心关键词基本于2010年均已经出现过，而英文文献关键词出现的时间非常分散，且中文文献作者研究内容通常是对某一个主题不断深入细化地研究，而英文作者研究内容突出创新性。近十年，中英文文献研究的关键词主要集中在微藻、微囊藻毒素、小球藻、生长、油脂、生物柴油、生物量、脂肪酸、衣藻、二氧化碳、生物质生产和废水处理等。这些关键词囊括了微藻在饲料、生物能源和经济藻种的开发等方面的研究。引用频次较高的为生长、油脂、脂肪酸、生物柴油和生物量等，属于微藻在生物能源领域的应用[15-16]；引用频次较低的为海洋藻、三角褐指藻、斜生栅藻、铜绿微囊藻、蛋白核小球藻等具体的藻种，体现了近十年微藻研究的主要内容均是围绕一些具有经济开发、环境保护或治理等价值藻种的生长及其利用开展的[17]。微藻作为饲料用于畜禽及水产养殖具有增产功效和改善产品品质的作用，微藻饲料资源的开发是近年我国饲料开发利用的新方向[18-19]。海洋藻、三角褐指藻、蛋白核小球藻、生长、生物量等关键词，均与微藻作为饲料资源的开发利用有关。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2023.14.012.T002表2中英文献引用频次前15的关键词序号中文关键词中介中心性引用次数首次出现年份英文关键词中介中心性引用次数首次出现年份1微藻0.132932010Chlorella vulgaris0.045120162微囊藻毒素0.232372010fatty acids0.053620153小球藻0.081282010Chlamydomonas reinhardtii0.043620124生长0.08682010carbon dioxide0.031520165油脂0.13612010biomass production0.041520196脂肪酸0.21472010wastewater treatment0.051320147生物柴油0.21432010Chlorella sp0.071220138生物量0.07432010Haematococcus pluvialis0.141220189海洋微藻0.08402010biomass productivity0.019201910三角褐指藻0.14372010growth rate0.028201311斜生栅藻0.17362010Chlorella sorokiniana0.068202012铜绿微囊藻0.06342011antioxidant activity0.017202013蛋白核小球藻0.02342012lipid accumulation0.017201414中肋骨条藻0.23282010Chlorella pyrenoidosa0.017202015莱茵衣藻0.06272013heavy metals0.01620162.3.2关键词共现分析关键词共现分析是依据文献中关键词共同呈现状况绘制共现图谱，在一篇文献中两个及以上的关键词同时出现就可以认为是一次共现。通过关键词共现的状况分析关键词与关键词之间的联系能够展示出微藻研究领域的发展脉络、热点问题以及知识基础[13-14]。时间跨越长度设置为2010—2023年，１年设置为一个时间切片，节点类型设置为关键词（keyword）。用CiteSpace软件对知网上导出的文献关键词进行统计分析处理，结果见图3。图3中英文文献关键词共现图10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2023.14.012.F3a1（a）中文文献关键词10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2023.14.012.F3a2（b）中文文献关键词由图3可知，中文文献关键词共现图谱共有501个节点，600条连接，网络密度为0.004 8（认为网络密度达到0.01为联系密切），关键词之间联系不密切；中文文献主要有3个核心的共现关键词，分别为微藻、微囊藻毒素和小球藻，其中前两者共现频次、中介中心性高，但与其他关键词连接相对较少；小球藻共现频次较高，但中介中心性低，连接多。英文文献关键词共现图谱共有636个节点，499条连接，网络密度为0.002 5，关键词之间联系也不密切；英文文献核心共现关键词是Chlorella vulgaris（小球藻）、fatty acids（脂肪酸）、Chlamydomonas reinhardtii（衣藻）、carbon dioxide（二氧化碳）、biomass production（生物质生产）、wastewater treatment（废水处理）等。分析结果显示，中英文文献关键词之间联系均不密切，但中文文献关键词较英文文献关键词的连接更密切，中英文文献中小球藻均是拥有很多连接的核心关键词。表明近10年小球藻是微藻研究领域的热门藻种之一，其主要开发利用研究方向是作为畜禽养殖饲料和生物柴油。在饲料应用开发研究方面已经取得了很大的突破，如Carneiro等[20]研究发现，用小球藻粉替代鱼粉作为斑马鱼（Danio rerio）的饲料能提高其繁殖性能。王冉等[21]关于小球藻粉营养价值和安全性评价的试验研究表明，小球藻粉作为饲料具有来源广泛、绿色安全、高营养（富含蛋白质）、低成本、且能促进动物代谢并提高其免疫能力等特点，不具有致畸诱变及毒害物质，符合《饲料卫生标准》（GB 13078—2017）。2.3.3关键词聚类分析聚类分析是用科学计算的方法对数据进行归纳总结，能够依据数据特征发现数据隐藏的规律和关系[13-14]。关键词聚类分析结果见图4。图4中英文文献关键词聚类图10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2023.14.012.F4a1（a）中文文献关键词10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2023.14.012.F4a2（b）中文文献关键词由图4可知，聚类同质性均大于0.9，结论可信且聚类内部相似度高。中文文献关键词较大的聚类分别是中肋骨条藻、微囊藻毒素、生长、太湖、畜禽养殖废水、小球藻、三角褐指藻、温度、油脂和生物絮凝；英文文献关键词较大的聚类分别是fatty acids（脂肪酸）、wastewater treatment（废水处理）、Haematococcus pluvialis（雨生红球菌）、Dunaliella salina（盐生杜氏藻）、Chlamydomonas reinhardtii（莱茵衣藻）、biomass production（生物质生产）等。太湖、畜禽养殖废水、wastewater treatment（废水处理）和生物絮凝等关键词常出现于水体富营养化、水污染治理等方面的研究，温度、生长、油脂、fatty acids（脂肪酸）、biomass production（生物质生产）等关键词则常出现于和生物柴油有关的研究。依据聚类结果，可以将2010—2023年和微藻相关的研究在不同的领域的应用划分为水体污染的治理和生物能源的开发利用两个方面。在水体环境污染的治理方面，对引起赤潮的主要藻种中肋骨条藻的研究主要集中于环境因子、氮磷比、群落结构，从而利用赤潮藻类在不同氮磷比下的耐受特性检测赤潮灾害危险度。2010—2015年，每年与中肋骨条藻相关的文章发表量均超过20篇[22]。微囊藻毒素是1种在蓝藻水华污染中出现频率最高、产生量最大、造成危害最严重的藻毒素种类，对微囊藻毒素的研究则主要集中于毒性、致病率和作用机制上[23]。微藻细胞的采收成本高，限制了微藻生物技术大规模应用，利用微生物絮凝剂及微藻细胞的自絮凝进行微藻生物量的回收，是微藻采收技术中环境友好、低成本新方法，也迅速成为该领域的研究热点[24-25]。在生物能源的开发和利用方面主要表现为对有经济价值藻种的培养和开发利用。如小球藻（Chlorella vulgaris）因含有丰富的蛋白质、脂质、多糖、维生素、叶绿素、微量元素和一些生物活性代谢产物，可以作为优质蛋白源应用于饲料[26-27]。雨生红球藻（Haematococcus pluvialis）天然虾青素含量高，添加雨生红球藻粉通过虾青素的富集改善脊尾白虾、凡纳滨对虾、中华绒螯蟹等虾蟹成体的品质，可以作为优质饲料添加剂[28-29]。盐生杜氏藻（Dunaliella salina）的β-胡萝卜素可达其干重的10%左右，也是具有饲料开发价值的经济藻种[30-31]。三角褐指藻（Phaeodactylum tricornutum）生长繁殖快、容易人工培养，利用新月菱形藻、三角褐指藻等制成的藻膏对稚参也有良好的饲养效果[32]。2.3.4关键词突现分析关键词突现分析能够探测出持续时间最长的关键词及近期的研究热点，对归纳总结研究领域主题并预测未来研究方向具有重要意义[13-14]。用CiteSpace软件对2010—2023年发表文献中的关键进行突现分析，结果见图5。Strength代表突现强度，其大小代表关键词的学术关注度。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2023.14.012.F005图52010—2023年中英文文献突现强度top10的关键词由图5可知，中文文献中关键词突现强度较大的是“赤潮”“中肋骨条藻”，持续时间较长的分别为“藻菌共生”（持续研究时间为4年）、“微塑料”（持续研究时间为3年）、“固定化”（持续研究时间为3年）等。微塑料是在国际上被广泛关注的四大类新污染物之一，在海水中及海底沉积物中都发现了微塑料的存在，严重污染水体。固定化藻类已被实际应用于去除废水中的营养盐及重金属。研究发现，藻菌共生系统中的藻类能够明显去除富营养化水体中的氮、磷和有机物，降低生物需氧量和化学需氧量等，在控制和净化大肠杆菌、诱变活性物质和病毒方面也具有显著效果[33-34]。这些关键词持续出现说明它们均是微藻领域近五年的研究热点，主要的研究方向是水体生态环境的治理与保护[35-37]。英文文献中关键词突现强度较大的是Benthic microalgae（底栖微藻）、Nannochloropsis oculata（微绿球藻）、growth rate（增长率）、Chlorella sp.（小球藻属）、lipid accumulation（脂质积累）等，持续时间最长的是lipid accumulation（脂质积累）和wastewater treatment（废水处理），持续时间为2年。Nannochloropsis oculata（微绿球藻）、growth rate（增长率）、Chlorella sp.（小球藻属）、lipid accumulation（脂质积累）等关键词的出现与生产生物柴油密不可分。微藻生产生物柴油在国内外都有很大发展，产业化的进程也在逐步推进，说明利用微藻生产生物柴油仍是微藻研究的热点。3结论近10年微藻领域的研究热点与能源和环境问题息息相关，主要集中于水环境污染的治理、有经济价值藻类的培养开发、生物能源生产三个方面。赤潮藻类、微囊藻毒素、太湖、畜禽养殖废水、废水处理和生物絮凝等关键词说明微藻与水环境污染和治理是该领域的研究热点。小球藻、雨生红球藻、盐生杜氏藻和三角褐指藻均具较高的营养价值。这些经济藻种的工业化培养与在饲料、食品添加等方面的应用开发一直是国内外研究的热点。小球藻、杜氏盐藻、微绿球藻等藻中油、烃含量高，可以用来生产生物柴油。因此，利用微藻生产可再生能源亦是微藻研究领域的一大热点。目前，微藻在水产养殖领域中的研究大多局限于理论方面，而微藻在水产生物饵料、饲料添加、水质调控、病害防治、贝类养殖育苗及水体净化等领域的实践应用是未来研究的趋势。