基于文獻計量的土壤健康評價研究進展可視化分析①

吳 霞，蔡進軍*，雷金銀，王長軍，李維倩，陳 剛，白陽陽

基于文獻計量的土壤健康評價研究進展可視化分析①

吳 霞1,2，蔡進軍1,2*，雷金銀1,2，王長軍1，李維倩1，陳 剛1,2，白陽陽1

(1 寧夏農林科學院農業資源與環境研究所，銀川 750002；2 國家農業環境銀川觀測實驗站，銀川 750002)

本文以Web of Science核心數據庫中收錄的土壤健康評價相關文獻為基礎數據，采用CiteSpace工具，對文獻數量、題目、關鍵詞、作者等信息進行可視化計量分析。結果表明：①土壤健康評價是一項環境科學、土壤科學、農學等多學科交叉的研究領域，目前正處于快速發展時期；美國在這一領域的研究實力和國際影響力最大，我國雖然起步較晚但發展迅速，發展潛力巨大。②土壤健康概念從狹義到廣義，評價指標從理化屬性到物理、化學、生物綜合指標，評價體系從單一糧食生產到多種生態系統服務功能，方法模型從專家經驗到系統建模，技術手段從常規檢測到微生物組學、地信遙感等正在逐步改進和完善。③生物學指標、土壤多功能定量評價、客觀準確的評價模型等是目前土壤健康評價研究的前沿和熱點。我國土壤健康評價研究尚處于發展階段，本文梳理總結了國際土壤健康評價研究進展和發展前沿，以期為我國土壤健康評價研究工作提供參考與借鑒。

土壤健康評價；指標體系；方法模型；文獻計量；CiteSpace

土壤是陸地生態系統的重要組成部分，是聯系地球大氣圈、生物圈、水圈、巖石圈的紐帶，它不僅是糧食生產和農業可持續發展的關鍵，也是生態環境安全和人類健康的重要基礎[1]。土壤健康是農業綠色生產的必要條件，只有健康的土壤才可以生產出健康的糧食，從而保障食品安全和人類健康。然而，城市化、工業化以及不合理土地利用導致的土壤污染和退化問題正在日益加劇，嚴重威脅著全球糧食生產以及人類健康和生態環境安全[2]。因此，防治土壤污染、保護土壤健康刻不容緩。開展土壤健康評價、摸清土壤健康現狀是健康土壤培育和保護的必要條件，也是農業長期可持續發展的基礎。

土壤健康被定義為土壤作為維持植物、動物和人類生存的重要生態系統持續發揮作用的能力[3]，傳統以化學和物理性質為主的土壤肥力和質量評價忽略了土壤的生物屬性、生態功能以及生命力[4]。量化土壤健康需要整合土壤物理、化學、生物、環境、生態等屬性進行綜合診斷評價，不少學者和研究機構已經提出了土壤健康綜合評估框架和指標體系[5-7]，但還需要進行深入研究，在實踐中不斷改進和完善。Karlen等[8]、吳克寧等[9]、張江周等[10]對國內外土壤健康評價相關概念、指標體系、評價模型等研究進展情況和發展趨勢進行了概括和總結，但這些綜述性文章鮮有對土壤健康評價研究進展的可視化分析。

文獻計量學是以文獻為研究對象，采用數學和統計學方法研究文獻數量關系和規律的一門學科，借助文獻計量方法可探討某一研究領域的發展特征[11]。本文采用文獻計量方法，以Web of Science核心數據庫收錄的土壤健康評價相關的文獻為數據樣本，借助CiteSpace可視化文獻計量分析軟件，梳理了土壤健康評價研究現狀、發展脈絡、熱點及趨勢等，以期為我國土壤健康評價研究工作提供借鑒和啟示。

1 數據來源與研究方法

1.1 數據來源

本文以Web of Science(WoS)核心集的科學引文擴展數據庫(Science Citation Index-Expanded，SCI- Expanded)為數據源進行土壤健康評價研究文獻檢索。檢索條件為(TS="soil health" AND TS=(assess* OR evaluat*))，檢索日期為2022年4月20日，共檢索到1 691篇相關文獻，排除會議摘要、書籍簡介、信息資訊等無關文獻，最終得到1 679篇文獻。

1.2 研究方法

基于上述檢索到的文獻，首先利用WoS數據庫的基礎統計功能結合Excel對發文數量進行統計分析，再借助CiteSpace 5.8.R3軟件的學科共現分析、期刊共被引分析、合作網絡分析功能定量化分析文獻的學科領域和期刊分布、作者、研究機構、國家或地區等研究力量情況，最后通過對文獻的參考文獻、關鍵詞等進行聚類分析和突現性探測來捕捉國內外土壤健康評價研究領域相關知識結構、研究進展、研究熱點和研究前沿等。

CiteSpace分析中相關指標解釋[12-13]：中介中心性(Betweenness centrality)，測度節點在網絡中重要性的一個指標，可用來衡量文獻(或作者、期刊以及機構等)的重要性，中介中心性超過0.1的節點稱為關鍵節點；聚類模塊值(Modularity，Q值)，Q>0.3 表示聚類結構顯著；聚類平均輪廓值(Silhouette，S值)，S>0.5表示聚類結果合理，S>0.7表示聚類結果足以令人信服。

2 結果與討論

2.1 文獻產出時間趨勢

文獻的年產出量及時間趨勢可揭示土壤健康評價相關研究領域的客觀發展規律。根據檢索結果，土壤健康一詞最早于1996年由Doran等[14]提出，2000年以前土壤健康評價研究年發文量不足5篇，處于發展的萌芽階段。2000年，Doran和Zeiss[7]在前期基礎上明確定義了土壤健康的概念，土壤健康評價研究逐步受到科研人員的關注，年發文量呈波動式逐年上升趨勢。隨著2015年[15]以“健康土壤帶來健康生活”為主題的“國際土壤年”活動的開展，土壤健康評價研究年發文量呈指數增長趨勢，2021年發文量達到了近400篇(圖1)。通過對比發文總量前5位國家的年發文趨勢可知，美國在土壤健康評價研究方面起步較早且呈快速穩步發展趨勢，占到全部發文量的近40%，遠遠高于其他國家。印度和澳大利亞在土壤健康評價研究領域發展趨勢與美國較為一致，但是發文量遠低于美國。中國土壤健康評價研究起步較晚，數據集中第一篇相關文獻發表于2001年[16]，研究初期發展緩慢，2015年開始發文量迅速增加[17-19]，年平均增長近80%，增速遠超美國、印度、澳大利亞、加拿大等國家，隨著我國對生態環境和土壤健康的重視程度不斷加強，未來我國在土壤健康評價領域發文量將持續上升。

圖1 土壤健康評價領域文獻產出趨勢圖

2.2 學科領域及期刊分布

根據WoS學科分類統計(圖2)可知，土壤健康評價研究主要集中在Environmental Sciences(環境科學)和Soil Sciences(土壤科學)，兩個學科發文量占總發文量的近70%。此外還包括Agronomy(農學)、Plant Sciences(植物學)、Ecology(生態學)等基礎學科以及Agriculture Multidisciplinary(農業多學科)、Multidisciplinary Sciences(多學科科學)等交叉學科領域，說明土壤健康評價是一項以環境科學和土壤科學為基礎，涉及農學、生態學、植物學等多學科交叉的綜合性研究。同時，土壤健康評價研究還涉及到Green Sustainable Sciences Technology(綠色可持續科學技術)和Water Resources(水資源)等近些年的熱點研究領域。

圖2 土壤健康評價研究前十位學科領域發文量占比

根據WoS的期刊統計，此數據集中共有391本期刊刊登了土壤健康評價研究相關的文獻，其中刊文10篇以上的有40本，刊文量合計940篇，占總發文量的55.99%。從表1可以看出，刊文較多的期刊有等，進一步說明土壤健康評價是一個綜合了環境科學、土壤科學、農學、生態學等多學科交叉的研究方向。

表1 發文量前十位的期刊發文情況

2.3 主要研究力量分析

2.3.1 發文國家/地區分布 圖3顯示了土壤健康評價研究領域發文量較多的國家/地區之間的合作關系，節點越大表明發文數量越多，節點之間的連線越密集表明相互之間的合作越緊密，紫色外圈表明節點的中介中心性大于0.1，屬于關鍵節點[20]。結合表2分析可知，美國的發文量、總被引次數和中介中心性均排名第一，表明美國在土壤健康評價研究領域處于世界領先地位，不僅科研實力和國際影響力較高，且與其他國家之間的合作研究較為密切。印度環境污染嚴重，較早開展土壤健康研究，發文量僅次于美國，但文獻被引次數較低，主要與其他國家開展合作研究為主。德國、西班牙、荷蘭、英國等歐盟國家雖然發文量相對較少，但平均被引次數較高，且中心性均大于0.1，說明歐盟國家之間的合作關系較為緊密，研究成果的影響力較高。我國雖然發文量排名第三，但總被引次數、平均被引次數和中介中心性遠低于美國、德國、澳大利亞、西班牙等國家，說明我國在土壤健康評價研究領域國際影響力并不高，相關研究的質量有待提升。通過對比發現中國、印度、巴西等國家在土壤健康評價領域的研究實力和國際影響力遠不及美國、德國、法國等，應加強與這些國家的合作研究，注重科研創新性。

圖3 土壤健康評價研究的國家/地區合作網絡圖

表2 發文量排名前十位的國家/地區分布情況

2.3.2 全球主要研究機構分布 發文量排名前十位的研究機構中，美國獨占一半，印度、中國、巴基斯坦、荷蘭和加拿大各1家(表3)。其中，美國農業部雖然發文量低于印度，但總被引次數和中心性均排名第一，由其組織開發的土壤管理評價框架(Soil Health Management Assessment Framework, SMAF)[6]自2004年發布以來在世界范圍內得到了廣泛應用，尤其是美國、加拿大、巴西等國家和地區。康奈爾大學、加州大學戴維斯分校、瓦赫寧根大學等是農業科學領域中世界頂尖的大學，在土壤健康評價方面具有較多創新型研究成果?？的螤柎髮W提出的康奈爾土壤健康評價體系(Cornell Comprehensive Assessment of Soil Health, CASH)[5]可準確評價田塊尺度土壤健康狀況，是傳統土壤質量評價的重要發展。中國科學院發文量排名第五，中心性排名第二，其下屬的中國科學院大學(13篇)、南京土壤研究所(9篇)等科研院所在土壤健康評價領域具有較強的研究實力。

表3 發文量排名前十位的研究機構分布情況

2.3.3 作者分析 經統計，數據集中共有7 162名作者參與了土壤健康評價相關研究，發文量10篇以上的作者共有24位，表4列出了發文量排名前十位的作者信息。分析可知Karlen和Acosta-martinez是一作發文量、總被引次數和平均被引次數較高的作者，Doran(3篇)和Hill(1篇)雖然發文量較少，但其發表的文獻引用頻次較高(分別為1 201次和323次)，4位作者均來自美國農業部、康奈爾大學等美國科研機構，進一步說明美國在土壤健康評價領域處于國際領先地位。來自西班牙、印度、新西蘭等國家的作者雖然總發文量較高，但是一作發文量、被引次數和平均被引次數均較低，說明多以合作研究為主，學術影響力并不高。

表4 發文量排名前十位的作者信息

2.4 研究進展分析

2.4.1 關鍵詞分析 關鍵詞是文獻中出現頻率最高最為核心的詞匯，是對文獻內容的高度概括和凝練，通過對某一研究領域不同時期關鍵詞變化趨勢的統計分析，可在一定程度上掌握某一研究領域的發展脈絡與研究現狀[21]。本研究采用CiteSpace關鍵詞共現分析提取了土壤健康評價研究領域的高頻關鍵詞，經過同義詞合并和無效詞組排除后統計結果如表5所示。同時，以1995—2022年為研究期限，2 a為一個時間切片繪制關鍵詞時區網絡圖(圖4)，并對共現頻次大于50的關鍵詞加以顯示。圖中每個節點代表一個關鍵詞，節點位置代表其最早出現的年份，年輪顏色代表其在不同時間切片中出現頻次，節點越大出現頻次就越高；節點間的連線代表不同關鍵詞共同出現在同一篇文獻中，連線顏色表示共同出現的時間[20]。

表5 土壤健康評價研究高頻關鍵詞列表

圖4 土壤健康評價研究關鍵詞時區網絡圖

通過表5和圖4可以看出，土壤健康一詞自1996年首次出現開始一直備受關注，且關注度日益增強，出現頻次和中心性均遠遠高于其他關鍵詞?？蒲腥藛T圍繞土壤健康從基礎概念、評價指標、影響因素、管理實踐等各方面開展研究。分析不同階段關鍵詞可以歸納出土壤健康評價研究的發展演變趨勢：①20世紀90年代中后期土壤健康逐漸進入人們的視野，這一時期的關鍵詞主要有soil health(土壤健康)、soil quality(土壤質量)、 soil fertility(土壤肥力)、 chemical property(化學性質)等，此時土壤健康評價尚處于萌芽階段，主要以土壤質量和土壤肥力評價研究為主，選用的評價指標更側重于土壤化學指標[3,8]；②21世紀初期出現organic matter(有機質)、microbial community (微生物群落)、soil property(土壤性質)、crop productivity(作物生產力)等詞，此時長期耕作導致的土壤有機質下降問題突出，人們在關注土壤生產力的同時開始關注土壤有機碳、微生物群落等，逐漸開始采用綜合指標對土壤健康狀況進行評價[22-24]；③2010年前后，隨著土地長期不合理利用導致的土壤污染和退化問題越來越嚴重，heavy metal(重金屬)、soil health indicator(土壤健康指標)、biological property(生物性質)、microbial biomass(微生物生物量)、microbial activity(微生物活性)、enzymatic activity(酶活性)等詞相繼出現，研究重點逐漸轉移到對土壤健康更為敏感的生物學評價指標上[25-28]；④2015年以后，no tillage(免耕)、crop rotation(作物輪作)、conventional agriculture(保護性農業)等詞的出現標志著人們開始注重土壤健康保護，ecosystem service(生態系統服務)一詞的出現體現出土壤健康評價開始考慮土壤的生態功能，土壤健康評價研究更加客觀、精確，符合農業可持續發展的實際需求[29-32]。

2.4.2 文獻聚類分析 通過文獻共被引分析可挖掘文獻的共同主題，探究相關領域的研究進展[33]。本研究檢索土壤健康評價相關文獻1 679篇，引文共33 044篇，利用CiteSpace對文獻及其引文進行共被引分析和聚類，共得到9個聚類，聚類模塊值Q為0.896 7，平均輪廓值S為0.933 9，說明聚類具有良好的內部一致性，結果非常理想。采用時間線圖對聚類結果進行顯示，并采用潛在語義索引(latent semantic indexing，LSI )算法顯示聚類標簽，結果如圖5所示，圖中每一個節點代表一篇文獻，節點越大共被引次數越高，節點之間的連線代表其共同被引用關系[34]。根據圖5可將聚類結果劃分為3類：土壤健康概念(集群#0)、土壤健康評價指標選取(集群#1)和土壤健康評價實踐(集群#2 ～ 集群#8)。

圖5 土壤健康評價研究文獻聚類時間線圖

集群#0所包含的文獻主要以土壤健康的內涵、概念由來、發展過程等理論研究為主[3,4,8,35]。其中，Bunemann等[4]2018年發表于的評論文章共被引次數最高，Bunemann等對土壤評價相關的土壤肥力、土壤質量、土壤功能、土壤健康等概念發展歷程進行了闡述，認為土壤健康等同于土壤質量。來自美國康奈爾大學的Lehmann等[3]在2020年8月發表于的論文中將土壤健康定義為土壤作為維持植物、動物和人類生存的重要生態系統發揮作用的持續能力，從生態系統服務、土壤功能的角度將土壤健康區別于其他土壤概念。來自美國農業部的Karlen等[8,35]研究團隊認為土壤健康是一種動態的、維持生命的條件，強調了土壤的生命力、抵抗力、恢復力等生態屬性。通過對比可知，土壤質量側重于土壤的基本生產功能，而土壤健康是一個綜合量度，對土壤的碳封存、污染凈化、生物多樣性、氣候調節等生態系統服務功能給予了更高關注度。

集群#1主要以土壤健康評價指標體系和方法為研究主題，與集群#0關系緊密。傳統的土壤評價主要關注土壤肥力狀況及作物生產能力，以化學性質為主的評價指標體系導致了土壤的污染和嚴重退化，土壤健康評價擴展了傳統的土壤肥力、土壤質量等評價指標，使用土壤生物、物理和化學等指標綜合評估土壤健康狀況[36-40]。土壤健康管理評估框架[37](SMAF)和康奈爾土壤健康評價體系[38](CASH)是土壤健康評價的重要工具，兩種方法均將多種數據與土壤屬性相結合，篩選對土地管理措施敏感且與生態系統服務密切相關的評價指標。例如，土壤有機碳、微生物生物量、土壤呼吸、酶活性等指標反映了土壤有機質的數量和質量以及土壤微生物的豐度和活性等，并與多種土壤功能和過程有關，是土壤健康評價的重要指標。Nunes等[39]的研究證明了土壤有機碳和生物指標對管理措施非常敏感，證實了其在土壤健康評估中的實用性。Fine等[40]通過分析多年歷史土壤數據發現，大多數土壤物理、化學和生物指標之間具有一定的相關性，土壤活性有機碳、穿透阻力、呼吸強度和水穩性團聚體可作為簡化的土壤健康評價指標。由此可以看出，盡管我們可根據評價目標和對象的不同選取適合的指標進行土壤健康評價，但生物指標和生態服務功能是土壤健康評估必須要考慮的因素。

集群#2 ～ 集群#8包括保護性農業、輪作農業、種植制度、退化土壤恢復等與土壤健康密切相關的研究主題，主要利用土壤健康評價指標和方法對傳統農業與保護性農業、長期單一種植與輪作種植、長期耕作與少耕免耕等不同管理措施下的土壤健康狀況進行評價實踐，以期尋找有利于土壤健康和農業可持續發展的土地管理方式[29,41-46]。Congreves等[29]采用康奈爾評估方法對加拿大安大略省的4個長期試驗點的土壤狀況進行健康評價，結果顯示免耕與傳統耕作相比土壤健康得分更高，作物輪作往往比單作具有較高的土壤健康得分。Bowles等[42]對美國加利福尼亞13塊種植有機番茄的農田土壤調查分析顯示，有機農業種植管理的土壤具有較高的酶活性，可有效增強土壤養分循環能力。Bongiorno等[43]對歐洲10個長期定位試驗田不同管理措施的評估顯示，少耕和高有機質輸入增加了土壤的活性有機碳，有利于土壤碳固存、養分循環和生物多樣性等功能的提高。Poeplau等[44]研究表明覆蓋作物和種植綠肥相較于對照農田能顯著提高土壤有機碳，可將覆蓋作物、種植綠肥納入種植系統，以提高土壤碳庫儲量。Deng等[45]研究了中國東北軟土區傳統耕作和免耕10 a后的土壤剖面細菌結構和理化參數，比較發現，低干擾措施可以恢復土壤的細菌多樣性和潛在功能，促進根區的保水和保氮能力，從而減少氮肥用量，減輕對深層地下水的氮污染，最終有助于軟土地區的農業可持續性。綜上所述，使用土壤健康的概念和評價指標體系指導土地管理和農業生產對于生態環境保護和防止土壤退化至關重要。

2.5 研究前沿分析

突現分析用來探測某一時段內大量被引用的關鍵詞或文獻，用以發現某一個關鍵詞衰落或者興起的情況，近期突現強度較高的關鍵詞在一定程度上代表了該領域的研究前沿[46]。為準確把握土壤健康評價的研究前沿，本文利用CiteSpace對近5 a(2017—2022年)土壤健康評價研究領域關鍵詞進行突現分析，結果如圖6所示。

(圖中紅色表示關鍵詞在該時期內使用頻次驟增)

分析圖6和相關文獻可將土壤健康評價研究前沿總結為以下4個方面：

1)以生物指標為主的土壤健康評價指標篩選。以往土壤評價通常以化學和物理指標為主，生物指標受技術和成本的限制選擇較少，而土壤生物尤其是土壤微生物在維持土壤生命力、保護土壤健康和可持續利用方面發揮著重要作用，且對土壤管理措施和環境變化敏感性較高，其在土壤健康評價中的作用不容忽視[47]。隨著高通量測序、基因組學、代謝組學、基因芯片等分子生物學技術的快速發展，土壤生物多樣性、微生物群落結構、功能微生物等在土壤健康評價方面潛力極大，未來生物指標對土壤環境變化的響應和量化方法將是研究重點[48]。

2)基于生態系統功能的土壤健康綜合評價體系。土壤是陸地生態系統的中心，是維持陸地生態系統功能的重要且有限資源，以生產功能為主導的土壤評價導致了土壤污染和生態環境惡化，對農業可持續發展造成嚴重威脅。從土壤生態系統服務功能入手，協同考慮土壤初級生產力、水凈化與調節、碳封存與調節、生物多樣性供給、養分供給與循環等功能構建土壤健康綜合評價體系是全面、準確評價土壤健康狀況的基礎[49]。

3)利用系統建模方法構建土壤健康評價模型。傳統土壤評價主要是依據專家經驗、文獻資料等先驗知識構建指標體系和評分函數[9]，雖然技術方法簡單易行但評價結果存在一定的主觀局限性。以土壤大數據為基礎，采用支持向量機、隨機森林、神經網絡、深度學習等新興系統建模方法，構建基于機器學習的土壤健康評價模型，可更加客觀地表征和模擬土壤健康狀況，有利于更加客觀地選擇評價指標，進一步優化土壤健康評價體系[10,50]。

4)基于健康評價的土壤可持續利用管理措施。監測土壤健康狀況，開展系統評價與模擬預測是土壤健康保育和可持續管理利用的基礎，初步研究發現免耕、休耕、輪作、覆蓋等耕作措施更有利于土壤健康[51-52]。針對不同土壤類型、不同地區、不同作物的土地利用方式和管理措施(多樣化種植、有機肥施用、生物防控、保護性耕作、有機種植等)開展健康診斷與評價，尋找適宜的土壤健康管理措施和農業可持續發展模式是未來一段時期的研究熱點[53]。

3 討論

3.1 土壤健康的含義

盡管檢索結果顯示土壤健康的概念在2000年后才逐漸被廣泛地提及和頻繁地使用，特別是2010 年以來生物多樣性的快速發展和 2015 年“國際土壤年”等活動的開展，使得土壤健康成為社會各界關注的焦點[4]，但土壤評價一直是土壤學研究的一個重要方向。早期土壤評價側重于以作物產量為目標的肥力評價、地力評價，隨著土壤污染不斷加重，逐漸發展到土壤環境評價、質量評價等[3-4]。目前，土壤的健康狀況越來越受到重視，土壤健康評價成為學術界研究的熱點。最初，部分學者將土壤健康等同于土壤質量，隨著相關理論研究和實踐探索的不斷深入，目前學術界較為認可的是美國農業部關于土壤健康的定義，即土壤作為一個生命系統，持續維持植物、動物和人類生存的能力[3]，強調了土壤的生命屬性、生物多樣性和生態系統服務功能。

3.2 土壤健康評價指標選取

量化土壤健康狀況是實現土壤健康管理和農業可持續發展的重要基礎。Lehmann等[3]提出，土壤健康指標的選取應遵循幾個標準：與土壤生態系統功能相關，敏感且快速反映土壤健康變化，實用且成本低廉，為土壤管理提供信息。相比化學、物理指標的長期穩定性而言，生物指標更為敏感，能對土壤健康狀況變化做出快速反應，進而為土壤健康管理提供信息，且土壤化學、物理屬性的變化受到土壤生物活動的影響[2,8]。由此可見，生物指標在土壤健康評價中發揮著重要作用。長期以來，土壤評價指標選取以化學、物理指標為主，如有機質、有效磷、全氮、pH、容重等，較少涉及生物指標[54]。近10 a來隨著生物指標在土壤健康評價中的潛力逐步被挖掘，微生物量、土壤呼吸、生物多樣性、酶活性等生物屬性逐漸引入到土壤健康評價中，這與前文土壤健康評價關鍵詞的演變趨勢一致[10,54]。但受到檢測技術以及生物指標與土壤功能之間的因果關系尚不明確等因素限制，生物指標選取率仍然較低，通常只占評價指標的20% 以下[3,10]。文獻分析結果顯示，隨著高通量測序技術的快速發展，分析和量化土壤生物對土壤功能的影響將是土壤健康評價研究的熱點。

3.3 土壤健康評價體系及方法

以往土壤肥力、土壤環境、土壤質量等相關土壤評價中，通常以化學、物理、生物等屬性歸類具體指標，且單個指標可與某一評價目標明確對應，例如，氮、磷、鉀是土壤肥力評價指標，重金屬及有機污染物是土壤環境評價指標[8,54]。而土壤健康評價著重強調土壤的多功能性，土壤的生產功能、調節功能、生物多樣性等功能的評價同時涉及化學、物理、生物等多個具體指標，而某一具體指標是多個土壤功能的反映。因此，在土壤健康評價中需要將多個指標量化并整合到一個綜合指標中[3]。目前，美國農業部提出的土壤管理評價框架(SMAF)[6]、康奈爾土壤健康評價體系(CASH)[5]、歐盟的Soil Navigator決策支持模型[55]等是應用較為廣泛的土壤健康評價體系，此外，國內外眾多學者提出了針對不同區域的土壤健康評價體系和方法[30-32,49,56-57]。這些方法的共性是先對每一個具體指標進行量化，再通過專家評分或數學模型建立評價指標與土壤功能之間的非線性關系，最后整合到一個綜合的“土壤健康評價指數”中。雖然土壤健康評價體系和方法發展迅速，但仍然存在涵蓋指標少(特別是生物指標)、準確性低、靈活性不足等缺點[3]，這些問題是現階段和未來土壤健康評價研究的重點。

4 結論與展望

1)文獻基本特征分析表明土壤健康評價研究經過了萌芽階段和逐步發展階段，現在正處于快速發展階段；美國最早開展土壤健康評價研究且科研實力和國際影響力遠遠領先于其他國家，中國雖然起步較晚但發展迅速，有待進一步深入開展相關研究；康奈爾大學、加州大學、中國科學院等是土壤健康評價研究的主要科研機構；土壤健康評價是一個綜合研究方向，不僅涉及環境科學和土壤科學，還包括農學、植物學、生態學以及綠色可持續發展技術等。

2)研究進展分析可以看出，土壤健康評價研究從基礎概念、評價指標到方法模型等都經歷了長足的發展和深入的研究。土壤健康概念從最初被狹義地等同于土壤質量到目前更為廣義的土壤維持動植物生產力與多樣性、大氣與水質量、人類健康與良好居住環境的能力，更加重視土壤的生態系統服務功能；評價指標從以理化指標為主發展到物理、化學、生物等綜合指標；評價方法從以專家經驗診斷到以土壤大數據為基礎的數據挖掘和系統建模，評價結果更加準確客觀。

3)當前土壤健康評價研究主要集中在以生物指標為主的評價指標篩選、涵蓋土壤功能和生態系統服務的評價體系、基于機器學習等系統建模方法的評價模型構建和利用土壤健康評價指導農業生產和土地管理等方面。

隨著土壤健康問題越來越受到人們的關注和重視，土壤健康評價進入快速發展時期，未來應運用微生物技術、遙感技術、地理信息等現代新興技術更深入、準確、全面地開展土壤健康評價研究，為土壤健康保護和農業可持續發展提供理論指導和建議。

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Visual Analysis of Research Progress in Soil Health Assessment Based on Bibliometric

WU Xia1,2, CAI Jinjun1,2*, LEI Jinyin1,2, WANG Zhangjun1, LI Weiqian1, CHEN Gang1,2, BAI Yangyang1

(1 Institute of Agricultural Resources and Environment, Ningxia Academy of Agriculture and Forestry Science, Yinchuan 750002, China; 2 Station of Observation and Experiment National Agricultural Environment in Yinchuan, Yinchuan 750002, China)

This paper summarizes the research progress and development frontier of international soil health assessment, with a view to providing reference for the research on soil health assessment in China. Based on the literatures related to soil health assessment included in the core database of Web of Science, this paper used the CiteSpace tool to carry out a visual quantitative analysis on the literature quantity, titles, keywords, authors and other information. The results show that: 1) Soil health assessment is an interdisciplinary research field such as environmental science, soil science and agronomy, and is currently in a period of rapid development. The United States have the greatest research strength and international influence in this field. Although China started late, it has developed rapidly and has huge potential for development. 2) The concept of soil health ranges from narrow to broad. Evaluation indicators from physical and chemical attributes to physical, chemical and biological comprehensive indicators. Evaluation systems from single food production to multiple ecosystem service functions. Method models from expert experience to system modeling. The technical means are gradually improved and perfected from routine detection to microbiology, GIS and remote sensing. 3) Biological indicators, multifunctional quantitative assessment of soil, objective and accurate evaluation models are the frontiers and hot spots of soil health assessment. The research on soil health assessment in China is still in the development stage.

Soil health assessment; Index system; Method model; Bibliometrics; CiteSpace

S154.4

A

10.13758/j.cnki.tr.2023.03.023

吳霞, 蔡進軍, 雷金銀, 等. 基于文獻計量的土壤健康評價研究進展可視化分析. 土壤, 2023, 55(3): 647–657.

寧夏農業高質量發展和生態保護科技創新示范課題(NGSB-2021-11-01)、國家農業基礎性長期性科技工作觀測監測項目(NAES091AE18)和寧夏自然科學基金項目(2022AAC03458)資助。

(nxyccai@163.com)

吳霞(1984—)，女，寧夏吳忠人，碩士，助理研究員，主要從事土壤健康評價研究。E-mail: wuxia-xia@163.com