基于CNKI數據庫的茶園土壤酸化文獻計量分析

賈寬寬，舒英格，張忠梁，王 淵，任明慧

（貴州大學農學院，貴陽 550025）

0 引言

茶葉是中國重要經濟作物之一，特別是近年來，作為脫貧攻堅的重要抓手，茶葉得到了越來越多的關注，茶葉種植面積不斷擴大。2017 年中國茶園采摘面積達305 萬hm2，茶葉總產量達268 萬t，占世界的45.9%和35.5%[1]，但是在中國茶行業形勢發展迅猛的同時，茶園的土體酸化現象已成為制約中國茶市場壯大的關鍵要素。土壤pH 對土壤環境和植物生長發育至關重要，土壤酸化對農業生產和生態環境有嚴重影響，茶園土壤酸化，是土壤理化性質變差的表現，土壤物理性狀表征土壤肥力大小，會影響茶樹的生長，土壤物理性狀惡化，會使土壤養分的有效性降低，從而抑制茶樹對養分的吸收[2]，酸化還會引起茶園土壤中重金屬離子的活化，使其溶解性、流動性和有效性增強，使茶樹對重金屬的吸收更固定，從而使茶葉中的重金屬（鉛、銅等）含量增加，影響飲茶者健康[3]，土壤中的重金屬活性會受到土壤酸化的影響，有研究表明，土壤pH每下降一個單位，重金屬Cd的活性就會提升100倍[4]，這會對農產品質量安全產生巨大影響。因此茶園中土壤的酸化問題已經成為越來越多學科領域廣泛關注的焦點。

茶園土壤具有較低的土壤pH，中國茶園土壤平均pH 4.73，處于嚴重酸化程度[5]。這可能與茶樹生長、土壤性質、化學品投入、降水灌溉和周邊環境等因素有關。茶樹生長代謝是導致茶園土壤酸化的內源因素，茶樹在生長過程中會吸收土壤中大量的鹽基離子，為了維持土體電荷平衡，茶樹會向土體中釋放大量的氫離子，使得土體酸化[4,6]；茶樹中富啡酸、胡敏酸、胡敏素等腐殖物質的大量滲出也是造成茶園土壤酸化的一個重要元素[7]。曹丹等[8]研究表明，有機質含量高的茶園土壤酸化速率有減緩的趨勢；王效舉[9]研究表明不同土壤母質植茶后，茶園土壤與周邊荒地酸化差異也有較大差異。重氮輕有機肥的施肥方式是造成茶園土壤酸化不可推卸的方式之一[10]。化學肥料中的氮肥施入土壤，硝化作用釋放的質子是引起土壤酸化的主要機制[11-12]。羅敏等[13]研究表明茶區土壤酸堿度與周邊工業分布的稠密程度成正比。

近年來，伴隨著中國茶園土壤酸化進程加快和種植面積的不斷擴大，茶園土壤酸化問題已成為土壤、生態環境等領域的研究重點和熱點，相關科研文獻也在逐漸報道。為了系統分析中國茶園土壤酸化的研究現狀、特征以及未來幾百年的發展趨勢，本研究采用文獻計量學方法，運用CiteSpace 信息可視化分軟件及Excel 2010對國內茶園土壤酸化研究文獻進行計量及可視化分析，基于CNKI 數據庫收錄的有關茶園土壤酸化研究的中文文獻，梳理茶園土壤酸化研究的發展脈絡，揭示茶園土壤酸化研究的重點、發展特點、存在的問題及研究方向，以期保障中國茶產業綠色可持續發展為我國茶園土壤酸化基礎研究及技術改良方面提供重要的科學依據與參考。

1 材料與方法

1.1 數據來源

CNKI 是中國最權威的文獻數據平臺之一，收錄的文獻在數量與質量上都有保證，本文數據來源CNKI數據庫，借助中國權威期刊數據庫、博士學位論文全文數據庫和高質量碩士學位論文全文數據庫作為數據源。作為本文全部統計分析的基礎數據，統計前樣本數據的準確合理是基礎，為了防止漏檢，經過認真研究和測試檢索策略后確定，在高級檢索中依次輸入關鍵詞“茶園土壤”、“土壤酸化”、“土壤pH”，時間跨度從1976年1月1日—2019年12月31日，共檢索到相關文獻1852篇，檢出后再采取人工篩選的方法將與本研究主題不符的、重復的文獻排除，最后得到符合條件的文獻327篇。

1.2 分析方法

本研究主要借助CiteSpace軟件進行作者、研究熱點以及關鍵詞的知識圖譜分析。該研究的數據處理采用該軟件的V.5.7.R2(64bit)版本。知識圖譜是采用數學的方法對科學文獻的知識單元進行可視化，顯示學科發展進程與結構關系的一種分析方法和工具[14]。CiteSpace相比于其他可視化軟件，具有知識導航的功能，能對特定知識領域數據及科技文本進行計量、處理、追蹤，探測知識拐點與關鍵路徑，分析科研領域研究脈絡并探索學科最新動態[15]，同時用Excel 2010 對文獻數量、高產發文機構等進行計量分析。通過對計量結果和科學知識圖譜分析得出茶園土壤酸化方面的研究現狀與未來發展趨勢。

2 結果與分析

2.1 文獻數量統計分析

由圖1可見，1997年之前相關的中文期刊論文、博士論文和會議論文都沒有呈現，但是1998年之后均呈逐步上升的主旋律，表現出中國有關茶園土壤酸化研究日趨受到廣泛關注，尤其是2007年以來逐漸成為學術研究的熱點。期刊論文在2012 年之前每年發表量僅占個位數，但從2012 年開始快速遞增，2019 年提高到52 篇，期刊論文數占總發文量的64.22%，檢索到的期刊論文中，有關野外監測方面的論文寥寥無幾，絕大多數都是室內試驗的類型，未來可加大茶園野外定點監測研究力度。博士學位論文發表量較少，僅為18篇，碩士學位論文相對較多共81 篇，占總發文量的24.77%，2001 年開始發表相關的碩士學位論文，2012年之后逐漸增多。相比較而言，會議論文發表最少，共17篇，2019年至今只有1篇見刊。

圖1 茶園土壤酸化研究的文獻數量統計

2.2 研究機構分布

研究機構的科研能力可以一定程度的從研究機構的發文量反映出來，通過統計分析，可以更好的權衡各研究機構的研究成效和發展歷程[16]。表1列出了茶園土壤酸化研究論文發表總量排名前五的研究機構，這些機構總共發表論文179 篇，占檢索文獻總數的54.74%。研究存在明顯的地域分布特征，浙江省的高校及研究機構是研究主力，占排名前五的所有機構發文量的比例為29.61%。近幾年，福建省農科院茶葉研究所共獲得國家和省部級成果獎56 項。研究內容包括茶樹品種、茶樹栽培、植物保護、茶葉加工及設施建設等；利用分子標記技術鑒定茶樹種質資源的遺傳多樣性及親緣關系、核心種質的篩選、指紋圖譜的建立等方面的研究取得了一定的進展；在茶樹高效低碳種植方面的研究，已在國內率先開展；就茶樹植保而言，主要開展了有害生物的生態調控技術、有機茶園害蟲生物防治綜合技術、紅壤茶園病蟲害預測與用藥安全性研究、茶樹抗蟲特性研究。南京農業大學以50篇的發文量高居榜首，具有農業和生命科學優勢與特色的南京農大成為以農業和生命科學為特色的知識創新和擴散基地，高層次創新人才培養基地，國際合作與學術交流區域性中心。福建省農科院茶葉研究所和南京農業大學在土壤酸化研究領域有一定的影響力，推動了土壤酸化研究的發展。其中，大學發文量較多，約為科研機構的1.6倍，反映其在茶園土壤酸化研究方面有很高的科研水準。

表1 茶園土壤酸化研究發文量前十的研究機構及其文獻統計

3 茶園土壤酸化研究發展

3.1 作者合作網絡圖譜特征分析

運行CiteSpace，把Node types設定為作者Author，時間跨度為1976—2019年，時間切片為1年，得到了節點數為387，連線數為518，密度為0.0069 的茶園土壤酸化研究作者共現知識圖譜（圖2）。從圖中可以發現整個圖譜的網絡較為集中，各作者節點之間的連線較多說明該領域的作者合作較多，團隊內合作密切。圖中主要為6 個合作緊密的科研團隊，其中發文量大于等于10 篇的作者有廖萬有、蘇有健、張永利、尤志明、王鋒、王燁軍。此外，部分作者雖然發文量較少，但與其他科研團隊合作比較密切，如吳志丹、陳玉真、宗良綱等。其余很多獨立的發文作者或者是研究小組在核心部分之外形成了外圍圈層，大多數不存在或是僅有較弱的合作關系，大多以獨立研究為主。

圖2 作者共現網絡知識圖譜

3.2 研究熱點網絡圖譜特征分析

某個區間內，在大多數文章中所討論的問題往往存在著緊密聯系時，那么這類問題將成為研究熱點[17]，出現頻次高的關鍵詞和名詞短語通常用來代表某一研究領域的熱點主題[18]。將1976—2019 年按照時間段分別劃分為1976—1990、1991—2005、2006—2019年3個階段，3 個時間段國內發表與茶園土壤酸化研究有關的文獻分別有5、33、289 篇，分別占總數的1.5%、10.1%、88.4%。使用CiteSpace繪制的知識網絡圖譜能夠很好地呈現關鍵詞在文獻中出現過的頻率以及關鍵詞之間的關聯程度。1976—2019年，關鍵詞詞頻隨著時間的推移逐漸升高，尤其在2006—2019 年間較前2個階段頻次增長了大約6 倍，茶園土壤酸化在此階段的關注度呈顯著上升趨勢（表2）。前十位都出現了茶園土壤、土壤酸化、茶樹生長、土壤肥力等關鍵詞，表明茶土系統一直是研究的重點，以土壤肥力為主要的研究內容，以達到恢復生態環境為目標的研究一直是土壤酸化研究的熱點問題。近年來重金屬污染逐漸成為高頻詞，越來越受到專家學者的青睞。

表2 茶園土壤酸化研究不同年限前十位高頻關鍵詞

一篇論文的主導觀點是關鍵詞，為了深挖出這一研究范疇的焦點問題，可以對這一領域的關鍵詞進行聚類分析[19]。關鍵詞聚類分析的基礎是關鍵詞共現分析，聚類統計學的方法簡化成數目相對較少聚類的過程是通過關鍵詞共現網絡關系來清晰呈現[20]。將文獻數據導入CiteSpace 軟件中，選擇1976—2019 年的文獻數據，聚類類型選擇關鍵詞(Keyword)，網絡裁剪區域(Pruning)，選擇Pruning sliced networks，通過Timeline視圖，篩選出重復的類聚標簽，搜索到的主題詞聚類圖如圖3所示。

圖中呈現了“土壤酸化”、“茶園土壤”、“模擬酸雨”、“石灰”、“機理”、“施肥”、“土壤pH”、“土壤有機碳”8 個聚類，反映了中國茶園土壤酸化的研究熱點。在“Clusterns”菜單欄中選擇“Summary Table”，得到關鍵詞共現網絡聚類表（表3）。

通過對圖3和表3的關鍵詞共現網絡聚類分析，可以將茶園土壤酸化研究大致歸納為以下6個方面。

表3 茶園土壤酸化研究關鍵詞共現網絡聚類表

圖3 Timeline視圖下得到的關鍵詞聚類圖譜

（1）茶園土壤酸化研究,。歸納所檢索到的文獻得出，1980 年之后中國茶園土壤發生大面積的酸化，中國只有41%的茶園土壤處于最適茶樹生長區間(4.5＜pH＜5.5)，茶園土壤平均pH 4.73，有52%的土壤pH＜4.5，已經處于嚴重酸化程度。由于茶樹的分布區域、所處氣候環境和土壤性質不同，把中國劃分為西南、華南、江南和江北4 個茶區，根據其pH 平均值現狀排序可分為：江北茶區(3.8)[21]＜江南茶區(4.0)[22]＜華南茶區(4.5)[23]＜西南茶區(5.0)[24]。

（2）土壤肥力研究。由于中國是糧食大國又是人口大國，因此糧食安全的重要性不言而喻。因此，更多地關注土壤。土體是人類生存的物質基礎，土壤肥力是土壤的本質屬性[25-28]，也是土地生產力的基礎[29]。但是，在土壤肥力研究領域仍然存在一些問題，一方面，如果不客觀地了解和評估實際的肥力水平，就很難獲得合理和準確的施肥，其次，也沒有準確的土壤肥力評估指標[30]。因此，科學認識土體酸化，客觀評價土壤肥力，對促進作物生長，提高人民生活水平具有重要意義。

（3）重金屬污染研究。近年來，隨著工農業生產的發展和城市化進程的加快，土壤已被不同程度的遭到重金屬污染，茶葉中的重金屬狀況也逐漸引起了人們的廣泛關注[31-34]。從物質循環和生態系統理論的角度看，茶園中的重金屬元素通過質流和擴散遷移到茶樹的根際，并通過根系被吸收并運到葉片，形成了重金屬元素在茶土系統中的轉移和分布。茶葉中的重金屬元素通過人體吸收后，會在人體中富集。長期食用被重金屬污染的茶葉可能會產生毒性，并引起各種健康問題，包括器官損害、功能下降和智力低下等各種健康問題[35-36]。

（4）茶葉的質量安全研究。近年來，相關部門、廣大茶農、茶葉企業的共同發力，茶葉農藥殘留有了明顯改善，但農殘問題依然存在，并引起了消費者和媒體的關注。其中，茶葉農藥殘留超標一直是困擾廣大茶農和茶葉消費者的一個問題，也是阻礙中國茶葉出口的一個技術性貿易壁壘[37-39]。農藥殘留問題在國內越來越受到重視。2014 年，農業部和衛生部聯合發布了《食品中農藥最大殘留限量》食品安全標準，將與茶葉相關的農藥從25 種增加到28 種[40]。茶農或茶企對茶園的直接施藥導致茶葉對農藥的吸收，尤其是農藥的不科學使用，例如施用高殘留農藥、農藥的噴施濃度或者劑量過高等都會使得農藥殘留過高甚至超標，危害人體健康[41]。

（5）施肥對pH的影響。施肥過多是導致土壤酸化的一個重要原因，特別是氮肥過多。過量施氮不僅會加劇土壤的酸化，還會引起茶樹的“缺素癥”。有機肥料主要是中性或弱堿性物質。當施用到土壤中時，它們可以中和游離酸并減少其在土壤中的含量。許多有機肥料都含有大量的營養素，例如鈣，鎂和鉀。茶園種植后，可以補充茶樹的養分，減輕土壤酸化。因此，合理確定有機肥施用時氮、磷、鉀元素的適宜用量及比例，研究農作物對養分的需求以及土壤中的養分特點與肥料的肥力效果顯得極為重要。

（6）土壤改良劑對pH 的影響。壤改良劑對pH 有一定的影響，首先，化學物質可迅速有效地降低土壤pH，改善土壤酸化狀況，但長期使用易造成土壤復酸化，還可造成土壤板結；其次，酸化茶園土壤的生物改良是指利用土壤中的動物，植物和微生物修復酸化的土壤，以及利用植物根系分泌物來減輕酸性土壤鋁對酸化茶園土壤的毒性。目前中國常見綠肥有：白三葉草、百喜草、苜蓿、紫云英、扁豆等；最后，利用有機改良劑改良，有機物料被長期應用于土壤酸化過程中，其作用不僅增加了土壤中作物生長所需的養分，提高了土壤肥力，而且還增強了微生物的活性，提高了土壤對酸的緩沖能力。學會綜合利用化學改良劑、生物改良劑與有機改良劑對土體酸化方面的改良，特別是改良機制方面的研究將會是熱點研究問題。

4 研究前沿

研究前沿是指某個學科領域中科學文獻的暫時性成分，由于其處于動態變化中，因此難以確定是否具有長期價值[42]。通過對研究前沿領域的探究，有助于把握學科領域未來的研究趨勢。“突現”是指在很短的時間之內呈現出頻率波動較大的詞匯[43]。在Citespace中可以從大量文獻中對主題詞的詞頻、詞語時間趨勢、詞匯的突發性、詞匯的網絡屬性等來提煉突現詞，從而明確地展現出這一領域的研究前沿、發展趨勢。圖4 為國內茶園土壤酸化研究的主要突現詞圖譜，具有較高突現值的7 個節點，包括突現詞、突現強度、起止時間等信息。

圖4 茶園土壤酸化研究的前沿突現詞（前7）

從突現強度來看，“茶園”最大，達到4.6 的突現值。該主題詞代表了早期茶園發展的重要方面，因此受到了廣泛關注，并成為較具有影響的研究前沿熱點。同時“酸化”和“pH值”的突變強度也較大，分別為3.41 和2.06，是茶園土壤酸化研究的重要前沿領域。此外，“茶樹”也具有較高的突變強度(2.8662)。綜合來看，在土壤酸化背景下的茶葉、茶樹生長和土壤酸度成為茶園土壤酸化研究的核心前沿熱點，廣受研究者的關注。

從突現時間角度出發，“茶樹”和“pH值”是呈現時間最早且時間延續最長的主題詞，成為持續型的研究前沿熱點。同時，當下正響應綠色、環保、無公害、無殘留，生態茶園會成為持續的研究熱點。

5 結論與展望

5.1 研究結論

5.1.1 發文時間方面 茶園土壤酸化研究大致經歷了萌芽階段（1976—1990 年）、緩慢發展階段（1991—2005年）、迅猛增長階段（2006—2019年）3個階段。尤其從2011 年開始，該領域受到了學術界的廣泛關注，研究成果快速增長。

5.1.2 研究力量方面 形成了以廖萬有、吳志丹、尤志明、王峰等為代表的研究群體，同時學者群中形成了多個團隊，團隊內合作密切；從研究機構來看，總體呈現“大體集中，少量分散”的狀態，以浙江為代表的高校及科研院所居多，但科研院所發文量較少，有待加強。

5.1.3 研究熱點方面 茶園土壤酸化研究內容主要集中在茶葉、茶樹生長、土壤類型、土壤酸度等方面，其中“茶樹”受關注度最高。“土壤酸度”既成為了茶園土壤酸化研究的背景和框架，同時也成了重要的研究內容。

5.2 研究展望

5.2.1 拓展研究內容 近年來茶園土壤酸化相關研究數量激增，但多數仍然停留在以“土壤酸度”為導向的探討，研究內容單一。未來有必要突破“土壤酸度”框架，拓展研究范疇。

5.2.2 創新研究方法 中國茶園土壤酸化研究與國際的發展脈絡存在差異，在研究手段和方法上受國外影響較大，創新性不足。在土壤酸化方面雖然取得了很多為人稱贊的佳績，但對于土壤酸化的時空差異性還存在一些研究短板。今后應該更加注重氣候變化對人類未來生活的影響，尤其從生態系統角度去探討土壤酸化與生態環境質量、生態系統服務、氣候變化等交互關系的研究。

5.2.3 構建研究網絡 中國土壤酸化方面的研究在理論上已經相對成熟，形成了較為完整的土壤酸化研究科學體系，但現有研究者及研究機構之間的合作交流較少，嚴重影響了相關研究的發展和學術傳播，因此，有必要構建企業、科研機構、高校、政府等多元主體參與的學術研究網絡，以進一步提升土壤酸化的研究深度和廣度。