最新科技行业战略前瞻分析报告.docx

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最新科技行业战略前瞻分析报告

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导语:

背景科学研究的世界呈现出蔓延生长、不断演化的景象。

科硏管理者和政策制定者需要掌握科研的进展和动态,以有限的资源来支持和推进科学进步。

对于他们而言,洞察科研动向、尤其是跟踪新兴专业领域对其工作具有重大的意义。

一、背景和方法论（略）

二、农业科学、植物学和动物学

1.热点前沿及重点热点前沿解读

1.1农业科学、植物学和动物学领域Top10热点前沿发展态势

农业科学、植物学和动物学领域居于前10的热点前沿主要分布在食品科学与工程、动物传染病、植物生理、作物科学、药用植物和动物营养六个子领域（表1）。

其中，食品科学与工程热点前沿数量最多，有3个，分别是粮食加工方法、果蔬干燥加工和食品智能包装研究；动物传染病1个热点前沿，硏究猪圆环病毒3型的鉴定与遗传特征；植物生理2个热点前沿,分别是一氧化氮的生理作用和光诱导气孔动力学；作物科学也有2个热点前沿，分别是小麦基因组和转录组,及作物生长和重金属污染防治；药用植物1个热点前沿，研究植物提取物对疾病的治疗作用；动物营养也有1个热点前沿，研究如何将昆虫粉作为新型可再生动物饲料的资源。

表1农业科学、植物学和动物学领域Top10热点前沿

排名

热点前沿

核心论文

被引频次

核心论文平均出版年

1

不同加工处理方法对粮食淀粉结构和功能特性的影响

20

669

2018

2

果琵干燥方法及其对干制品品质的影响

23

725

2017.8

3

猪圆环病苒3型的釜定与遗传待征分析

20

863

2017.7

4

食品智能包装薄膜的制备与表征

22

905

2017.6

5

植物中一氣化氮生理作用的调控机理

24

962

2017.4

6

光诱导气孔动力字对光合作用和水分利用效率的影响

18

1344

2017.3

7

小委呈因组和转录组研究

9

967

2017.3

8

植物提取物及其治疗作用研究

15

946

2017.2

9

生物炭和金属氧化物纳米粒子对作物生长和镉吸收的影响

18

1426

2017.1

10

昆虫粉作为新型可再生动物饲料资源的开发和利用

55

1888

2017

图1农业科学、植物学和动物学领域Top10热点前沿的施引论文

•不同加工处理方法対粮食淀粉结狗和功能特性的影响

果蔬干燥方法及其对干制品品质的彫响

•猪圆环扶奇3型的鉴定与遗传待征分折

•食品智能包装角匪的制备与表征

•旳物中一氧化氮生理作用的调控机理

光诱导气孔动力字对光合作用和水分利用效率的彫响

•小麦基因统和辕录铝硏究

•値物旋取榜及貝治疗作用硏究

•生物歩和金SWJ化SJ纳米检子对作物生长和镉吸收的彩响

•昆虫粉作为新尘可再生动初饲科资源的开发和利用

1.2重点热点前沿——“光诱导气孔动力学对光合作用和水分利用效率的影响”

光合作用在作物增产中的利用还非常有限,远没有达到其生物学极限,目前,其已经成为增加农作物产量的关键途径。

因此,迫切需要加快对农作物光合作用过程和机理的了解。

其中，叶片气孔由于可以控制植物光合作用和蒸腾作用中二氧化碳的吸收,从而影响植物的生产力和水分利用效率,所以光合作用和水分利用中的光诱导气孔动力学研究成为重要热点前沿。

该前沿共有核心论文18篇,主要涉及叶片气孔开闭的解剖、生理、生化等机制,及提高叶片气孔开闭快速性的调控策略等。

在机制研究方面,重点研究了气孔的解剖特征、生理生化特征等对叶片气孔开闭快速性、气孔导度变化速度的影响,及气孔开闭的快速性与光合作用C02吸收和水分利用的关系。

在调控研究方面,重点研究了气孔动力学的光遗传学操纵，及日氨酸裂解系统的H蛋白、光系统□亚基S、1,7-双磷酸酶、果糖匕6-双磷酸醛缩酶、光呼吸日氨酸脱竣酶-H蛋白等基因的调控对光合作用、水分利用效率、作物生长和产量的影响,以及光照波动对气孑启度和光合作用的影响等。

核心论文

表2•光诱导气孔动力学对光合作用和水分利用效率的影忖研究前沿中核心论文的Top产出国家和机构

国家

核心论文

比例

排名

机构

国家

比例

1

英国

14

77.8%

1

埃塞克斯大学

英国

9

50.0%

2

美国

7

38.9%

2

伊利诺伊大学香槟分校

美国

7

38.9%

3

徳国

4

22.2%

3

美国农业部

美国

5

27.8%

4

中国

3

16.7%

4

加州大学伯克利分校

美国

4

22.2%

5

波兰

2

11.1%

5

劳伦斯伯克利国家实驶空

黄国

3

16.7%

5

荷兰

2

11.1%

5

翟华休斯医字研究所

美国

3

16.7%

5

法国

2

11.1%

7

格披斯哥大字

英国

2

11.1%

8

瑙士

1

5.6%

7

波兰科字院

波兰

2

11.1%

8

澳大利亚

1

56%

7

马普学会

徳国

2

11.1%

7

兰卡斯持大学

英国

2

11.1%

7

杜塞尔多夫大学

德国

2

11.1%

7

中国科学院

中国

2

11.1%

表314光诱导气孔动力学对光合作用和水分利用效率的影厚T研究前沿中施引论文的Top产出国家和机构

1排名

国家

施引论文

比例

排名

国家

舉

比例1

1

267

29.6%

1

马晉字会

徳国

61

6.8%

2

英国

195

21.6%

2

伊利诺伊大学香槟分校

美国

56

6.2%

3

中国

163

18.1%

3

澳大利亚国立大学

澳大利亚

42

4.72$

4

徳国

135

15.0%

4

埃塞克斯大学

英国

40

4.4%

1排名

国家

施引论文

比例

排名

机构

国家

施引论文

比例1

5

澳大利亚

99

11.0%

4

中国科学院

中国

40

4.4%

6

法国

49

5.4%

6

美国农业部

美国

34

3.8%

7

荷兰

49

5.4%

7

法国国家农业食品与环境研究院

法国

33

3.7%

8

西班牙

49

5.4%

8

兰卡斯特大学

灵国

30

3.3%

9

巴西

41

45%

9

瓦格宁根大学

荷兰

27

3.0%

10

日本

39

4.3%

10

法国国冢科字研究中心

法阖

25

2.8%

1.3重点热点前沿——”生物炭和金属氧化物纳米粒子对作物生长和镉吸收的影响”

当今时代,重金属污染迅速增加,并主要积累在土壤中,随后通过生长在污染土壤上的作物转移至食物链,在全球范围内威胁人类健康,成为可持续农业食品生产的重大障碍。

镉污染问题尤为严重,镉超标事件时有发生,因此,农业土壤镉修复和降低作物镉吸收和积累成为农业科技领域的研究热点之一。

其中,生物炭和氧化物纳米粒子作为土壤改良剂,不仅可以减缓镉毒性,还可以减轻干旱和盐胁迫对作物的不利影响，促进作物生长,所以,关于生物炭和金属氧化物纳米粒子对作物生长和镉吸收影响的研究成为当前的热点前沿方向。

该前沿共有核心论文18篇，研究涉及生物炭、各种金属氧化物纳米粒子和其他土壤改良剂单独或联合施用，对作物生长和镉吸收、积累的影响,主要包括生物炭单独施用、硅纳米颗粒单独施用,及锌和氧化铁纳米粒子结合、生物炭和氧化锌纳米粒子结合、及生物炭与石灰石和褐煤结合施用等。

研究结果表明,这些土壤改良剂不但可以在减少镉吸收和积累中发挥作用,还会对作物生长、产量和耐胁迫性产生积极影响。

表4靛生物炭和金属氧化物纳米较子对作物生长和镉吸收和影响“研究前沿中核心论文的Top产出国冢和机构

排名

国家

核心论文

比例

排名

机构

国家

核心论文

比例1

1

巴基斯坦

18

100.0%

1

费萨拉巴徳政府学院

巴基斯坦

18

100.0%

2

韩国

7

38.9%

2

费萨拉巴德衣业大学

巴基斯坦

14

77.8%

3

沙特阿拉伯

3

16.7%

3

巴哈丁•扎卡里亚大学

巴基斯坦

7

38.9%

3

德国

3

16.7%

4

江原国立大学

5

27.8%

3

法国

3

16.7%

5

伍珀塔尔大学

德国

3

16.7%

3

中国

3

16.7%

5

艾克斯•马费大学

法国

3

16.7%

7

俄罗斯

2

11.1%

5

沙待国王大学

沙待阿拉伯

3

16.7%

7

丹麦

2

11.1%

5

法国国家可持续发展研究所

法国

3

16.7%

7

比利时

2

11.1%

5

法国国家科学研究中心

法国

3

16.7%

10

印度

1

5.6%

I核心论文I

表5“主物灰和金属氧化物纳米粒子对作物生长和桶吸收的影夠”研究前沿中施引论文的Top产出国家和机构

1排名

国家

施引论文

比例

排名

机构

国彖

施引论文

比例1

1

中国

377

44够

1

烫萨拉巳律政府学院

巴基斯坦

120

14.3%

2

巴基斯坦

189

22.4%

2

另萨拉巴徳农业大学

巴基斯坦

86

10・浹

3

81

9.6%

3

中国和字院

中国

65

7.7%

4

印度

70

8.3%

4

巴哈丁•扎卡里亚大学

巴基斯坦

50

5.9%

5

63

7.5%

5

沙特国王大学

沙特阿拉伯

35

4.2*

6

沙特阿拉佑

47

5.6%

5

中国农业科学院

中国

35

4.2%

7

涣大利亚

40

4.8%

7

江原国立大学

韩国

27

3.2%

8

巴西

35

4.2%

8

华中很业大学

中国

25

3.0%

8

埃及

35

4.2%

9

亲庐斯伊斯兰率大学

巴基斯坦

24

2.9%

10

伊朗

34

4.0%

10

离丽大学

韩国

23

2.7%

2.新兴前沿及重点新兴前沿解读

2.1新兴前沿概述

农业科学、植物学和动物学领域有1个方向入选新兴前沿，即"可降解废弃物资源化利用生物学调控技术及机制研究"（表6）。

表6农业科学、植物学和动物学领域的1个新兴前沿

舉

1

5

81

9

201

2.2重点新兴前沿——”可降解废弃物资源化利用生物学调控技术及机制研究”

可降解废弃物是指可自然分解的有机废弃物,主要包括城市生活产生的餐厨垃圾、城市污泥和生活垃圾中的有机垃圾等和农业生产过程中产生的畜禽粪便、养殖类废弃物、农产品加工废弃物和农作物秸秆等。

随看我国经济的快速发展和人们生活水平的不断提高,我国可降解废弃物呈现出"种类多、量大、价值低、致病性高、资源利用率低”等特点,给城乡生态安全和卫生防疫带来了严重隐患。

国内外关于有机废弃物的处置方式也逐渐由丢弃、堆焚等转变为以微生物转化为基础的有机废弃物好养堆肥和厌氧消化技术等。

其研究内容主要集中于发酵过程中微生物群落的国内外对于蝇蛆、水虻等昆虫处理有机废弃物生物转化研究正处于起步阶段,特别是昆虫-微生物高效转化调控机制是今后研究的热点。

该新兴前沿主要研究了在不同废物堆肥过程中,细菌群落在有机氮增强生物利用度中的作用；堆肥过程中多源性胡敏素组分演变及其影响因素评价;不同废弃物堆肥胡敏素类物质形成机制的差异性;来自不同堆肥环境的腐殖质呼吸作用对增强五氯苯酚脱氯的生物贡献；通过调节关键酶活性,改善多种放线菌接种秸秆堆肥过程中木质纤维素的降解性能等。

三、生态与环境科学

生态与环境科学领域的Top10热点前沿主要分布在生态科学和环境科学两个子领域（表7和图2）。

环境科学子领域的热点前沿主要涉及污水处理的原理和技术、大气污染和环境污染物的环境特征与风险研究。

其中,水环境问题及多学科解决方案、典型污染物和污染问题,是重要的关注点。

具体来看,生活污水处理的原理和技术相关前沿包括”厌氧氨氧化技术及在污水处理中的应用"、"微生物种间电子转移的机理及应用"及"污水处理厂中微塑料污染的发生、归趋、检测与消除"。

前两个前沿在2019年也同时入选了环境领域的Top10热点前沿z而"污水处理厂中微塑料污染的发生、归趋、检测与消除"这一前沿正是因应了近年海洋和陆地水体微塑料污染这一重大环境问题而形成。

环境污染物的环境特征与风险研究方向的前沿涉及近年的全球性污染物和新兴典型污染物,包括"全球汞排放的时空特征与趋势"和"全氟化合物的环境行为与毒理研究",其中全球汞排放相关前沿也曾入选2016、2017年的研究前沿。

此外,环境科学子领域还包括大气污染相关的研究前沿”天气模式和边界层结构对大气气溶胶污染的影响”及海水淡化技术相关的研究前沿”电容去离子技术及在海水淡化中的应用"。

表7生态与环境科学领域Top10热点前沿

排名

热点前沿

核心论文

覩

核心论文平均出版年

1

污水处理厂中微更科污染的发生、归趋、检测与消除

16

1292

2017.4

2

电容去离子技术及在海水淡化中的应用

23

1991

2017.1

3

全球尺度外来物种入侵的评估、彩响与营经

34

2751

2017

4

森林火灾的趙势、彩响因素与森林更新机制

15

1786

2016.9

5

天气模式和边界层结构对大气气溶胶污染的影哨

12

963

2016.8

6

全球汞排放的时空特征与趋劳

19

1557

2016.5

7

生态位模型及开发工具

17

2491

2016.4

8

微生物种间电子转移的机理及应用

18

1909

2016.4

9

厌氧氨氧化技术及在污水处理中的应用

28

2799

2016.3

10

全氟化合物的环境行为与毒理研究

14

1322

2016.3

图2生态与环境科学领域Top10热点前沿的施引论文

201420152016201720182019

•污水处理厂中蝕科污染的友生、归绘、枪测与消徹

电容去盂子技术&在海水淺化中的应用

•全球尺度外耒初科入侵的眈、诈与曽理

森林火夫的绘労.影年1因累与直林更斬机制

•天气模式和边界层结沟对大气气吝型污榮的影响

全球汞博放的时空特征与趋势

•生屯位複型尺开发工且

•備生W（B1电子骥侈的机理及应用

厌義気鉅化技术及在污水处理中的应用

全氛化合物的坏境行为与帝理研充

1.2重点热点前沿——"全球尺度外来物种入侵的评估、影响与管理"

外来物种入侵又称生物入侵,是指生物物种由原产地通过自然或人为的途径迁移到新的生态环境的过程。

夕卜来物种入侵可损害当地的生物多样性、破坏景观的自然性和完整性、威胁生态系统健康,造成巨大的生态、环境、社会、经济损失。

近年来,随看全球化带来的跨国、跨地区经济活动和国际交往愈加频繁，外来物种入侵的问题日益严重,入侵物种数量迅速增加,外来入侵生物正以史无前例的速度扩张。

夕卜来物种入侵研究,特别是全球尺度的外来物种入侵的监测、影响和管理的研究成为生态学领域的热点研究问题,相关问题连续3年入选热点研究前沿。

该热点前沿的核心论文有34篇,研究内容覆盖外来物种入侵的各层面研究问题,包括全球外来物种入侵的水平、风险评估、地理分布和热点地区；全球尺度上外来物种入侵的影响类别和程度,包括对生物多样性和物种灭绝等生态影响,和对农业、社区生计及人类福祉等社会经济影响；对城市和岛屿的物种入侵研究；物种入侵的公众认知、管理决策和学术研究等。

表8“全球尺度外来物种入侵的评估、影响与管理”研究前沿中核心论文的Top产出国家和机构

”名

国家

比例

排名

国家

核心论文

比例1

1

英国

22

64.7%

1

斯坦陵布什大学

南非

19

55.9%

2

南非

21

61.8%

2

淀克科学院

淀克

14

41.2%

3

澳大利亚

17

50.0%

3

布拉格查尔斯大字

提克

11

324%

4

瑞士

14

41.2%

4

维也纳大学

奧地利

10

29.4%

4

徳国

14

41.2%

4

西班牙科学研究委员会

西班牙

10

29.4%

4

捷克

14

41.2%

6

高等环境保护研究所

意大利

9

26.5%

7

新西兰

13

38.2%

7

弗里堡大学

瑞士

8

23.5%

8

美国

12

35.3%

7

伦敦大学学院

英国

8

25.5%

9

西班牙

11

32.4%

7

阿徳菜徳大学

澳大利亚

8

23.5%

9

奧地利

11

32.4%

7

伦敦动物学会动物研究所

英国

8

23.5%

英国22篇南非21.篇

-澳大利亚17^瑞士14篇.论园14K

—应14篇新茨兰13篦一美国12爲——西紐牙11®

•奥地Ha

表9•全球尺度外来物种入侵的评估、影响与管理"研究前沿中施引论文Top产出国家和机构

1排名

国家

施引论文

比例

排名

国家

施引论文

比例1

1

美国

536

29.0^5

1

斯坦陵布什大学

南非

170

9.2%

2

英国

393

21.3%

2

法国国家科学研究中心

法国

134

7.3%

3

澳大利亚

307

16.6%

3

捷克科字院

捷克

117

6.3%

4

南非

251

13.6%

4

西班牙科学研究否员会

西班牙

104

5.6%

5

徳国

245

13.3%

5

布拉格查尔斯大学

復克

96

5.2%

卜名

国家

施引论文

比例

排名

国家

施引论文

比例1

6

法国

195

10.6%

6

维也纳大字

奧地利

75

4.1%

7

意大利

191

10.3%

7

美国农业部

美国

73

4.0%

8

加拿大

165

8.9%

8

南非国家生物多样性研究所

南非

70

3.8%

9

西班牙

161

8.7%

9

贝尔法斯特女王大学

英国

61

3.3%

10

新西兰

154

8.3%

10

国家农业食品与环境研究院

法国

56

3.0%

1.3重点热点前沿——"厌氧氨氧化技术及在污水处理中的应用"

厌氧氨氧化（Anammox）技术是20世纪90年代开发的一种新型生物脱氮技术，在废水处理中具有广泛的应用前途。

厌氧氨氧化反应是指在厌氧或者缺氧条件下,厌氧氨氧化微生物以亚硝态氮为电子受体,将氨氮氧化为氮气,并生成部分硝态氮的生物过程。

厌氧氨氧化反应是自养型生物脱氮反应,该过程无需外加有机碳源”不消耗氧气、不会产生二次污染,在高氨氮低碳源废水处理方面具有重要应用价值。

由于在节能降耗和环境友好上的独特优点,厌氧氨氧化技术被公认为目前最具应用前景的生物脱氮技术,自发现以来一直是国内外的研究热点,其研究不断深化,相关研究主题连续两年入选本课题研究的热点前沿。

该热点前沿的核心论文有28篇，主要集中在4个方向：

（1）不同厌氧氨氧化工艺的探索；

（2）碳氮比、温度等因素对厌氧氨氧化技术处理污水效果的影响；（3）厌氧氨氧化菌的生理学、微生物组学、微生物群落相互作用、微生物生态学的研究；（4）厌氧氨氧化颗粒污泥中胞外多聚物的成分、结构、作用及控制策略等。

目前基于厌氧氨氧化原理,科学家已经开发出多个工艺,如部分亚硝化-厌氧氨氧化（PN-ANAMMOX）联合工艺。

德国卡尔斯鲁厄理工学院联合欧洲多国团队2014年在《WaterResearch^上发表论文，调查总结了亚硝化■厌氧氨氧化联合工艺的开发、实施和优化。

该论文被引用610次，是该前沿被引频次最高的核心论文。

表10“厌氧氨氧化技术及在污水处理中的应用"研究前沿中核心论文的Top产出国家和机构

”名

国家

核心论文

比例

排名

机构

国家

核心论文

比例

1

中国

14

50.05$

1

代夫特工业大学

荷兰

5

17.9%

2

美国

5

17.92$

1

北京工业大学

中国

5

17.9%

2

荷兰

5

17.9%

3

哈尔滨工业大学

中国

4

14.3%

4

德国

3

10.7%

4

湖南大学

中国

3

10.7%

5

瑞士

2

7.1%

5

瑞士联邦理工学院

瑞士

2

7.1%

5

法国

2

7.1%

5

卡尔斯魯厄理工学院

德国

2

7.1%

5

丹麦

2

7.1%

5

亥姆霍兹联合会

德国

2

7.1%

5

奥尔堡大学

丹麦

2

7.1%

S11••厌氧氨氧化技术及在污水处理中的应用”研究舸沿中施引论文的Top产出国家和机构

排名

国家

施引论文

比例

排名

国家

施引论文

比例

1

中国

1059

57.5%

1

哈尔淇工业大字

中国

133

7.2%

2

美国

252

13.7%

2

北京工业大学

中国

123

6.7%

3

浚大利亚

102

5.5%

3

中国科学院

中国

116

6.3%

4

荷兰

101

5.5%

4

代夫持工业大学

商兰

70

3.8%

5

西班牙

89

4.8%

5

同济大学

中国

58

3.2%

6

日本

84

4.6%

6

黒士兰大学

澳大利亚

51

2.8%

7

德国

60

3.3%

7

南洋理工大学

新加坡

46

2.5%

8

加拿大

59

3.2%

8

淸华大字

中国

41

2.2%

9

新加坡

51

2.8%

9

浙江大学

中国

38

2.1%

10

韩国

48

2.6%

10

根特大字

比利时

35

1.958

2.新兴前沿及重点新兴前沿解读2.1新兴前沿概述

生态与环境科学领域有1个方向入选新兴前沿，即"生物柴油中混合组分和添加剂对柴油机性能和排放的影响”。

表12生态与环境科学领域的1个新兴前沿

序号

新兴舸沿

核心论文

核心论文平均出版年

1

生物柴油中混合组分和添加剂对茉油机性能和排放的影响

14

208

2018.9

2.2重点新兴前沿一"生物柴