基于Citespace的土壤碳氮磷交互研究可視化分析①

趙洪猛，王慎強，趙 旭，汪 玉

基于Citespace的土壤碳氮磷交互研究可視化分析①

趙洪猛，王慎強，趙 旭，汪 玉*

(土壤與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展國家重點實驗室(中國科學(xué)院南京土壤研究所)，南京 210008)

為探究土壤碳、氮、磷領(lǐng)域的國際研究現(xiàn)狀及發(fā)展變化趨勢，本文對1990—2020年Web of Science核心數(shù)據(jù)集中的7 757篇文獻進行可視化分析，利用Citespace軟件對關(guān)鍵詞、共被引文獻、國家、機構(gòu)、作者繪制科學(xué)知識圖譜。研究結(jié)果表明：國際土壤碳、氮、磷領(lǐng)域研究經(jīng)歷平穩(wěn)期、緩慢增長期及快速增長期3個階段，目前處于快速發(fā)展階段。土壤碳、氮、磷領(lǐng)域在研究方向上經(jīng)歷了養(yǎng)分和產(chǎn)量管理到環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測與評估，再到以微生物和土壤質(zhì)量管理為主要方向的轉(zhuǎn)變趨勢；對農(nóng)業(yè)中添加有機物質(zhì)、生物質(zhì)炭等部分替代化學(xué)肥料，降低農(nóng)業(yè)碳排放，減少農(nóng)業(yè)面源污染研究積極推進。中國在該領(lǐng)域發(fā)文數(shù)量最多，有力推動了土壤碳、氮、磷交互研究的發(fā)展，國際間合作交流密切；美國發(fā)文數(shù)量第二且中介中心性最高，在該領(lǐng)域影響力最強。目前，以土壤微生物過程耦合土壤碳、氮、磷計量比為主要的研究熱點，研究分支大幅下降。

土壤碳、氮、磷；Citespace；文獻計量分析

碳、氮、磷等是植物所必需的營養(yǎng)元素，參與生物的各種生命活動[1]。其中，碳是生命體構(gòu)成的一種基本元素，氮是酶和葉綠素的重要組成部分，磷參與核酸、磷脂、ATP等的合成。植物所需的碳主要來自于大氣中，通過光合作用吸收固定，土壤則是植物氮、磷等養(yǎng)分的最重要來源。土壤碳的含量對于土壤質(zhì)量、養(yǎng)分供應(yīng)能力有重要的影響。目前越來越多的研究揭示了土壤中碳、氮、磷的相互作用，由微生物介導(dǎo)的土壤碳、氮、磷養(yǎng)分循環(huán)是土壤養(yǎng)分構(gòu)成的主要影響因素，主要由于土壤中的碳源可以提高土壤中微生物生物量碳的含量，從而有效提高土壤氮、磷養(yǎng)分的有效性與供應(yīng)能力[2]。土壤碳、氮、磷在生物體內(nèi)以不同比例存在，但這些比例并不是任意的[3]。因此，其含量及供應(yīng)能力直接影響植物的生長水平，進而改變作物體內(nèi)碳、氮、磷水平[4]。

為保證糧食安全及需求，人們對土壤養(yǎng)分供應(yīng)能力的研究從未間斷。自20世紀90年代將土壤碳研究引進土壤養(yǎng)分系統(tǒng)，旨在研究土壤碳、氮耦合及碳、磷耦合等在土壤養(yǎng)分供應(yīng)能力的作用，土壤碳、氮、磷方向的研究逐漸發(fā)展起來。尤其是近年來，隨著化學(xué)計量學(xué)這一生態(tài)學(xué)概念引入到土壤學(xué)，土壤中碳、氮、磷計量比在土壤養(yǎng)分供給能力的影響及評價土壤質(zhì)量等方向也成為土壤學(xué)研究的熱點，并且在很大程度上決定了植物和土壤微生物的養(yǎng)分供應(yīng)狀況，并進一步反映了自然陸地系統(tǒng)的演替規(guī)律[5]。經(jīng)過近20 a的發(fā)展，自早期草地生態(tài)系統(tǒng)的有機碳(SOC)、氮、磷逐漸發(fā)展為農(nóng)田、森林、濕地等不同生態(tài)系統(tǒng)中碳、氮、磷的研究，以及不同土地利用方式改變、不同氣候帶地區(qū)等土壤碳、氮、磷的變化規(guī)律[6-8]。同時，由于碳、氮、磷在土壤中的耦合對土壤中微生物群落的穩(wěn)定性及種群豐富性具有重要的影響，進而對陸地生態(tài)系統(tǒng)中有機質(zhì)的積累和分解起重要作用[9-11]。因此，綜合分析目前關(guān)于土壤碳、氮、磷互作的研究現(xiàn)狀，研判該領(lǐng)域研究的軌跡及其未來發(fā)展態(tài)勢對于土壤學(xué)研究具有重要意義。

數(shù)據(jù)可視化和分析軟件可以通過對相同領(lǐng)域的文獻進行整合分析，將各個文獻之間的聯(lián)系、區(qū)別進行定量分析，以時間的梯度展現(xiàn)各個階段的主要研究內(nèi)容及方向。常用的數(shù)據(jù)可視化和分析軟件有Arnetminer、PaperLens、Vosviewer和CiteSpace等[12-13]。本研究全面梳理整合了1990年1月—2020年12月在Web of Science ( http://wokinfo.com/)核心合集數(shù)據(jù)庫中收錄的有關(guān)土壤碳、氮、磷研究方向的文獻，利用CiteSpace和Vosviwer軟件進行可視化分析，旨在認識該領(lǐng)域研究現(xiàn)狀、研究熱點變化過程及發(fā)展趨勢，為未來的土壤碳、氮、磷研究選題提供參考及啟示。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

土壤碳、氮、磷研究范圍較為廣泛，包括生態(tài)學(xué)、環(huán)境科學(xué)、微生物學(xué)、土壤科學(xué)等學(xué)科。本文所使用的數(shù)據(jù)來源于Web of Science核心合集和CNKI數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)采集時間為2021年1月2日，Web of Science核心合集檢索主題為“土壤碳、氮、磷”(Topic=“soil carbon”and“soil nitrogen”and“soil phosphorus”)，文獻類型為Article和Reviewer，為認識全球土壤碳、氮、磷的主要研究現(xiàn)狀同時避免出現(xiàn)多種語言造成軟件分析時出現(xiàn)混亂，將出版語言設(shè)置為“English”，時間跨度為1990—2020年，共檢索出7 757篇與土壤碳、氮、磷互作相關(guān)的文獻。所有文獻都以TXT格式文件的形式下載，包括：標(biāo)題、關(guān)鍵字、作者、摘要、參考文獻、機構(gòu)等，按次序分16批次導(dǎo)出記錄，16個數(shù)據(jù)文件均以CiteSpace可識別的“download_”作為文件名前綴。CNKI數(shù)據(jù)庫主要統(tǒng)計了1990—2020年有關(guān)土壤碳、氮、磷研究的發(fā)文數(shù)量。

1.2 研究方法

CiteSpace軟件通過將時間切片結(jié)合單位時間內(nèi)相應(yīng)領(lǐng)域的研究以生成相應(yīng)的知識圖譜，直觀地給出特定領(lǐng)域文獻的可視化結(jié)果，對文獻的關(guān)鍵詞進行整合分析，給出相應(yīng)時間內(nèi)的研究熱點，以時間線來描述研究熱點的變化，以及未來研究熱點發(fā)展的趨勢。同時，將該領(lǐng)域內(nèi)文獻的作者、機構(gòu)等信息進行可視化分析，構(gòu)建相應(yīng)的作者、機構(gòu)相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)圖，表征他們之間聯(lián)系。采用CiteSpace軟件進行知識圖譜可視化分析，通過“Node Types”模塊中的節(jié)點類型分別選擇研究機構(gòu)(institution)，進行土壤碳、氮、磷領(lǐng)域的科研合作網(wǎng)絡(luò)分析；選擇關(guān)鍵詞(key words)、選擇被引文獻(reference)選項，進行關(guān)鍵詞共發(fā)分析、參考文獻的共被引分析，得到該領(lǐng)域的研究國家和機構(gòu)合作圖譜、共現(xiàn)圖譜和共被引圖譜。在軟件中，將時間設(shè)置為1990年1月—2020年12月，“Years Per Slice”設(shè)置為1 a，根據(jù)關(guān)鍵詞、參考文獻、研究機構(gòu)等選擇不同的節(jié)點閾值，以保證分析更加準(zhǔn)確。

2 結(jié)果與討論

2.1 國內(nèi)外期刊發(fā)文數(shù)量及時間分布

國內(nèi)外期刊發(fā)文數(shù)量隨時間的變化直接反映土壤碳、氮、磷交互方向研究的關(guān)注度和發(fā)展速度。該領(lǐng)域的發(fā)文數(shù)量在國外期刊和國內(nèi)期刊有著相同的變化趨勢，都經(jīng)過了平穩(wěn)期、緩慢增長期、快速增長期3個階段(圖1)。國內(nèi)期刊在2002年之前年發(fā)文數(shù)量較為平穩(wěn)，2003—2014年屬于緩慢增長期，2014年以后迅速增長。國外期刊在2004年之前發(fā)文量增長較為平穩(wěn)，2005—2012年之間緩慢增長，2012年后增長迅速。結(jié)果說明2012年后，國內(nèi)外學(xué)者對土壤碳、氮、磷方向的關(guān)注度越來越高，土壤碳、氮、磷研究成為土壤學(xué)研究領(lǐng)域的一大熱點。

圖1 土壤碳、氮、磷研究的發(fā)文數(shù)量(1990—2020年)

2.2 研究熱點及發(fā)展趨勢

將關(guān)鍵詞按照時間每1 a進行切片分析得到關(guān)鍵詞的時區(qū)演化圖(圖2)，能直接反映不同時間階段內(nèi)研究的熱點以及研究前沿發(fā)展趨勢及其衍生關(guān)系，進而有助于對未來研究方向的發(fā)展做出恰當(dāng)?shù)姆治觥?0世紀90年代土壤碳、氮、磷方向初步開始研究，截止到2006年出現(xiàn)了眾多分支，包括植物營養(yǎng)、微生物、生態(tài)環(huán)境、氣候變化、有機肥、土壤質(zhì)量等方面。自2007年開始，由于高通量測序等方面的技術(shù)突破，為土壤中微生物的研究提供了先進的方法，研究范圍逐漸主要圍繞土壤微生物方向開展深入研究。同時在防治黃土高原水土流失及國家推進生態(tài)環(huán)境建設(shè)的倡議下，對黃土高原等方向的研究逐漸增多，生態(tài)化學(xué)計量學(xué)也成為評價土壤環(huán)境質(zhì)量的一個重要研究方向[14-15]。

圖2 關(guān)鍵詞時區(qū)演化圖

關(guān)鍵詞突現(xiàn)分析是探測關(guān)鍵詞在某個時間點開始突然間的一個較大變化，以及變化的時間區(qū)間，可以發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵詞即研究點衰落或者興起的情況。節(jié)點閾值選擇的方法是“每片最高%”，按照軟件默認為10%(表 1)。20世紀90年代關(guān)鍵詞主要集中表現(xiàn)在對土壤碳、氮、磷等元素的研究，這個階段重視養(yǎng)分管理對土壤養(yǎng)分有效性及作物產(chǎn)量的作用。在這個過程中大致分兩個方面：一是對養(yǎng)分例如氮素在土壤中的過程，例如氮礦化、反硝化等研究；二是重視不同耕作方式及添加物改良土壤的研究，此階段主要是應(yīng)對耕地資源退化以及土壤資源與人口日益增長之間的沖突問題。進入21世紀初期，隨著環(huán)境問題愈發(fā)突出，如CO2排放加劇、全球加速變暖等[16-17]。土壤作為陸地最大碳庫，在全球碳循環(huán)中的作用受到廣泛關(guān)注。農(nóng)業(yè)是主要的碳排放貢獻者，為應(yīng)對環(huán)境變化，我國采取了一系列措施，如禁止焚燒農(nóng)作物秸稈，通過秸稈還田、秸稈炭化及其他循環(huán)利用等措施降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的碳排放，同時采取糞便-秸稈堆肥、食物殘渣堆肥等方式增加土壤碳儲存，同時提高土壤肥力，改善土壤質(zhì)量[18]。

表1 高頻和具有突現(xiàn)性的關(guān)鍵詞信息表

注：括號內(nèi)數(shù)值前面為突現(xiàn)性，后面為頻次。突現(xiàn)性表示關(guān)鍵詞在某個時間段引用量有較大變化的情況，括號內(nèi)數(shù)字表示變化的強度，即變化幅度越大，數(shù)值越大；頻次則表示為關(guān)鍵詞在突現(xiàn)過程中所出現(xiàn)的次數(shù)。

近十年來，隨著生態(tài)化學(xué)計量學(xué)這一生態(tài)學(xué)概念引入土壤學(xué)后，土壤碳、氮、磷計量比成為研究的熱點。例如，不同維度氣候條件下及樹種轉(zhuǎn)化森林土壤的碳、氮、磷計量比特征[19]；農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)不同有機無機添加下土壤碳、氮、磷計量比變化對土壤養(yǎng)分供應(yīng)及作物根系的影響等，包括生物質(zhì)炭、有機肥等添加為土壤提供大量碳素，為土壤微生物提供了大量的能量，改變土壤微生物群落結(jié)構(gòu)[20]。生物技術(shù)的突破為土壤中微生物及微生物量碳、氮、磷研究提供了有力手段，使土壤微生物研究得到快速發(fā)展，發(fā)文數(shù)量爆發(fā)式增長(圖 1)。中國在土壤碳、氮、磷交互等方面的研究成果日漸增多，中國作為關(guān)鍵詞出現(xiàn)92次，說明在2008年G20峰會后，對于節(jié)能減排、降低碳排放付出了較多的努力也取得了一定的成績。

關(guān)鍵詞聚類分析突出了研究方向與關(guān)鍵詞之間的關(guān)系，在本研究中，聚類分析共得出17個集群：“生態(tài)化學(xué)計量比”、“物質(zhì)”、“小麥”、“CO2”、“提高CO2排放”、“磷”、“土壤微生物群落”、“濕地”、“熱帶草原”、“生物降解”、“土壤呼吸”、“氮同位素”、“反硝化”、“北極苔原”、“土壤及環(huán)境危害”、“桉樹”和“速率”(圖3)。其中生態(tài)化學(xué)計量比為最大的集群，研究時間開始得也較早，起初主要集中于草地的研究，后期對土壤微生物生物量及微生物量碳、氮、磷計量比和土壤動物有了較多的研究[21]。隨著農(nóng)業(yè)發(fā)展以及化學(xué)肥料施用過程中帶來的日益嚴重的環(huán)境問題，加速了綠色農(nóng)業(yè)的推進，因此研究中第二大集群“物質(zhì)”(根據(jù)時間軸上的關(guān)鍵詞可理解為糞肥、生物質(zhì)炭、秸稈還田、廢棄物等)在土壤中的應(yīng)用。集群“小麥”、“濕地”、“熱帶草原”、“北極苔原”和“桉樹”是主要的研究對象，重點研究了人為影響和自然條件下的不同生態(tài)系統(tǒng)中土壤的碳、氮、磷計量比等內(nèi)容；“磷”、“生物降解”、“土壤呼吸”、“速率”、“氮同位素”和“反硝化”等集群顯示了主要的研究內(nèi)容，重點說明物質(zhì)添加對土壤養(yǎng)分等方面的影響；“CO2”、“提高CO2排放”、“土壤及環(huán)境危害”等集群是指氣候變化等環(huán)境問題與土壤養(yǎng)分化學(xué)計量學(xué)的關(guān)注。由于溫室氣體排放所導(dǎo)致的全球氣候變暖給人類生存環(huán)境帶來巨大的威脅，從政府、團體到科學(xué)家，節(jié)能減排以減少溫室氣體排放的呼聲越來越高。土壤作為最大的碳庫，不僅承擔(dān)著“碳匯”的作用，同時也是大氣中的主要“碳源”，“減源增匯”是我國應(yīng)對全球氣候變暖條件下提出的一項重要措施。此外，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中大量施用化學(xué)肥料，所產(chǎn)生的N2O等溫室氣體也是主要的貢獻者之一，以碳促磷、以碳控氮等方面的研究也越發(fā)受到關(guān)注。

圖3 關(guān)鍵詞聚類結(jié)果與時間軸分布

2.3 研究主題分析

文獻共被引是1973年美國情報學(xué)家Small提出的概念，可以作為測度文獻間關(guān)系程度的一種研究辦法，即兩篇或多篇論文被后來一篇或多篇論文所引用，那么這兩篇或多篇論文就構(gòu)成了共被引關(guān)系。它們會秉承一定的研究脈絡(luò)或者有類似的主題，因此通過文獻共被引分析可以得到細分的研究主題。本文導(dǎo)入7 757篇文獻，其參考文獻共計206 096篇，節(jié)點閾值選擇的方法是“每篇最高”。由于參考文獻數(shù)量太大，選擇=10進行聚類分析，以關(guān)鍵詞進行聚類分析，將圖譜以時間軸的形式展現(xiàn)(圖4)。共得到16個聚類：“代謝熵”、“磷限制”、“夏威夷”、“凋落物累積”、“植化相克”、“廢棄物”、“長期定位試驗”、“流量”、“凍融層”、“磷沉降”、“氮肥”、“松果樹林”、“增加CO2”、“蚯蚓”、“腐殖質(zhì)形態(tài)”和“持續(xù)耕作”。

Citespace將圖譜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與聚類分析計算出模塊值和平均廓值兩個指標(biāo)，來評判分析的合理性。其中模塊值介于0.4 ～ 0.8為符合要求的圖譜，大于0.8則合理性越強；平均廓值為介于0 ～ 1的數(shù)值，越接近于1，其相似度越高。本研究中，模塊值為0.849 9，說明圖譜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)十分顯著，合理性較強，每個聚類的值均為0.9以上，說明聚類之間的相關(guān)性較強。

比較關(guān)鍵詞共發(fā)生聚類(圖 3)和文獻共被引聚類(圖 4)的時間軸圖譜，可以得出兩個圖譜之間具有較高的相似度。兩者都包含研究內(nèi)容、研究方法和研究地點。其中兩者均對CO2、磷素、氮素、土壤物質(zhì)添加、土壤呼吸及濕地等方面有著相似或者相同的集群，表明這些不僅是研究的熱點，同時也是重要的知識庫。從文獻共被引聚類分析時間軸圖譜可以得出，其在時間軸上的分布顯示了研究主題出現(xiàn)的先后順序。最早是20世紀90年代初研究大氣磷沉降，主要探究磷沉降對土壤養(yǎng)分的影響；90年代中期對于土壤動物及微生物的活動開始較多的研究；而在90年代末21世紀初，對于長期試驗和連續(xù)耕作等研究開始興起，這個階段研究熱點的變化說明人們對于長期人為影響下的土壤狀況包括物理性質(zhì)及養(yǎng)分供應(yīng)能力等關(guān)注度較高。磷不僅是植物所必需的營養(yǎng)元素，同時也是土壤微生物和土壤動物所必需的元素，近十年來，自磷限制的概念提出后，對土壤磷與微生物群落豐度及群落穩(wěn)定性的相關(guān)關(guān)系成為研究的熱點。

圖4 文獻共被引關(guān)鍵詞聚類時間軸圖譜

2.4 合作網(wǎng)絡(luò)分析

對作者、機構(gòu)和國家等3個方面進行合作網(wǎng)絡(luò)分析，以說明其在該領(lǐng)域的重要性和相關(guān)性，揭示該領(lǐng)域全球研究力量的分布以及全球各國家、研究機構(gòu)之間合作的分布和強度。我國作為農(nóng)業(yè)大國，在土壤碳、氮、磷領(lǐng)域內(nèi)發(fā)文數(shù)量最多，為2 487篇，但中心度為0.04，突現(xiàn)強度為0。我國是個農(nóng)業(yè)大國，對于農(nóng)業(yè)高度重視，目前在此領(lǐng)域雖然研究較多，但一直較為平緩，沒有出現(xiàn)爆發(fā)似的增長，因此突現(xiàn)性較低，影響力需要加強。美國作為發(fā)文量第二的國家，其發(fā)文量為2 041篇，中心度為0.43，突現(xiàn)強度為57.28，說明美國所發(fā)表文章在國際上的影響力較強，具有突出地位(圖 5，表 2)。中國和美國發(fā)文量占據(jù)該領(lǐng)域1990—2020年發(fā)文總量的58% 以上，前10位的國家主要還有澳大利亞(629)、德國(530)、加拿大(486)、英國(457)、西班牙(324)、巴西(286)、法國(232)和瑞典(218)。圖5共171個節(jié)點、1 457條線，表明171個國家之間具有不同程度的合作。從節(jié)點的連線來看，美國與59個國家之間有著合作，中國與37個國家之間存在合作，美國和英國是主要的合作國家。中心度≥0.1的國家共有7個，表示這些國家在土壤碳、氮、磷領(lǐng)域研究的影響較大。

(節(jié)點大小與發(fā)文量成正比，外圈用紅色標(biāo)注表示該節(jié)點具有較大的中心度(不小于0.1)，是圖譜中的關(guān)鍵節(jié)點，突現(xiàn)性表征節(jié)點對應(yīng)的研究在短時間內(nèi)頻次變化率高，相應(yīng)的年輪內(nèi)圈層為大紅色)

研究機構(gòu)合作圖譜共有850個節(jié)點、774條連線，說明850個研究機構(gòu)合作并不是很密切，中國科學(xué)院、中國科學(xué)院大學(xué)合作的研究機構(gòu)主要為北京師范大學(xué)，與國外研究機構(gòu)的合作程度較低；中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院與國外研究機構(gòu)如西澳大利亞大學(xué)合作較為密切(圖6)。

表2 發(fā)文量前10位的國家

圖6 研究機構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)圖譜

在發(fā)文量前10位的機構(gòu)中，中國機構(gòu)占了6家(表3)，中國科學(xué)院(CAS)991篇，中國科學(xué)院大學(xué)(UCAS)361篇，西北農(nóng)林科技大學(xué)(NWAFU)226篇，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院 (CAAS)155篇，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)(CAU)93篇，蘭州大學(xué)(LZU)89篇。美國農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)研究局(USDAARS)139篇位居第五，美國佛羅里達大學(xué)(UFL)123篇位居第六，加拿大農(nóng)業(yè)及農(nóng)業(yè)食品部(AAFC)位居第七，美國明尼蘇達大學(xué)(UMN)位居第十。結(jié)合表2中國在世界范圍內(nèi)發(fā)文量第一，即主要集中在上述7個機構(gòu)中。大部分研究機構(gòu)的中介中心性都小于0.1，說明研究力量較為分散，而科羅拉多州立大學(xué)(CSUP)、哥廷根大學(xué)(GU)發(fā)文量和中心性分別為51篇、0.19和50篇、0.13，雖然發(fā)文量較少，但其發(fā)表的文章具有較大的學(xué)術(shù)價值。

表3 發(fā)文量前10位的研究機構(gòu)統(tǒng)計

作者合作網(wǎng)絡(luò)分析直接顯示該領(lǐng)域研究的核心學(xué)者以及研究人員之間的合作關(guān)系。圖7共有節(jié)點7 704個，連線16 576條，表明在1990—2020年間共有作者7 704位，將引文數(shù)量(citation counts)設(shè)置為15，以便在圖上更清楚地顯示。從圖中可以得出，土壤碳、氮、磷交互領(lǐng)域的研究呈現(xiàn)整體分散但也有部分集中的現(xiàn)象，主要的研究團隊有Zhang W、Zhou J Z、Kuzyakov Y和Han X H，Penuelas J和 Sardans J，Xu M G和He X H，Liu G B、Xue S和Li P。發(fā)文量前10位的作者中，中國學(xué)者占據(jù)6位（表4），表明我國學(xué)者在土壤碳、氮、磷領(lǐng)域研究的參與程度與研究度較高。

圖7 作者合作網(wǎng)絡(luò)圖譜

表4 發(fā)文量前10位的作者統(tǒng)計

3 結(jié)論

國際土壤碳、氮、磷交互領(lǐng)域的研究中，發(fā)文數(shù)量經(jīng)歷了平穩(wěn)期、緩慢增長期、快速增長期3個階段。中國在推動領(lǐng)域發(fā)展方面起到了重要作用，有7家機構(gòu)的發(fā)文量位居世界前10位，得益于中國政府對農(nóng)業(yè)的高度重視以及對環(huán)境保護的大力支持。同時美國在該領(lǐng)域的研究中中介中心性最高，說明其在研究中有著主導(dǎo)作用。我國學(xué)者在該領(lǐng)域的參與度與關(guān)注度也較高。

從1990—2020年30 a的時間里，研究熱點處于不斷變化中：從20世紀90年代關(guān)注于土壤養(yǎng)分、作物產(chǎn)量等研究，到21世紀初關(guān)注土壤質(zhì)量、環(huán)境風(fēng)險等，直至現(xiàn)在以土壤微生物方向和土壤生態(tài)化學(xué)計量學(xué)為主要研究熱點的多研究方向并進的現(xiàn)狀。

目前，隨著人類社會的發(fā)展，人們對土壤質(zhì)量管理維持農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展、減少土壤碳排放、發(fā)揮土壤在全球碳循環(huán)中的固碳作用主要體現(xiàn)在以下方面：大力推動有機肥施用、秸稈還田等固碳措施；減少開發(fā)自然資源，削減化學(xué)肥料在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的環(huán)境負荷問題；大力發(fā)展生物技術(shù)，改良土壤，提高土壤養(yǎng)分供應(yīng)能力。

從以上研究結(jié)果可以推測：未來土壤碳、氮、磷交互的主要研究方向?qū)⒏鼉A向于土壤質(zhì)量管理、農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展、發(fā)展生物技術(shù)以提高土壤養(yǎng)分的供給能力等方面，土壤碳、氮、磷計量比也可能會成為土壤質(zhì)量評價的關(guān)鍵指標(biāo)。

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Visual Analysis for Soil C, N and P Interaction Based on Citespace Analysis

ZHAO Hongmeng, WANG Shenqiang, ZHAO Xu, WANG Yu*

(State Key Laboratory of Soil and Sustainable Agriculture, Institute of Soil Science, Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210008, China)

In order to explore the research status and development trends in the field of soil carbon (C), nitrogen (N) and phosphorus (P) interaction, 7 757 literatures in the core data of Web of Science from 1990 to 2020 were visually analyzed, and Citespace software was used to draw scientific knowledge graph of keywords, co-cited documents, countries, institutions, and authors. The results showed that the international research in the field of soil C, N and P interaction has gone through three stages, including steady period, slow growth and rapid growth, which is currently in the stage of rapid development. In the field of soil C, N and P interaction, the research direction has experienced the transformation trend from nutrient and yield management to environmental quality monitoring and assessment, and now microorganism and soil quality management has been the main direction. The research on the addition of organic matter and biochar to agriculture instead of chemical fertilizers has been actively promoted in order to reduce agricultural carbon emissions and agricultural non-point source pollution. China has issued the largest number of papers in this field, which has strongly promoted the development of soil C, N and P interaction research, and own close cooperation with the international community. The United States has the second largest number of articles and the highest intermediary centrality, which has the strongest influence in this field. At present, the main research focus is the direction of soil microorganisms combined with the stoichiometric ratio of soil C, N and P, and the research branch decreases greatly.

Soil C, N and P; Citespace; Bibliometric analysis

S158.2

A

10.13758/j.cnki.tr.2022.04.004

趙洪猛, 王慎強, 趙旭, 等. 基于Citespace的土壤碳氮磷交互研究可視化分析. 土壤, 2022, 54(4): 682–690.

國家自然科學(xué)基金項目(41671304)資助。

(wangyu@issas.ac.cn)

趙洪猛(1994—)，男，山東聊城人，碩士研究生，主要研究方向為土壤養(yǎng)分。E-mail: zhm2563019860@163.com