基于CiteSpace的農田碳匯研究進展

摘要 ［目的］梳理農田碳匯研究現狀及熱點，為后續農田碳匯相關研究提供參考。［方法］以CNKI數據庫中的487篇文獻和Web of Science數據合集中的682篇文獻為對象，借助文獻計量工具CiteSpace軟件對農田碳匯進行關鍵詞共現分析、關鍵詞熱點突變分析、發文作者及發文機構分析。［結果］農田碳匯中文發文較英文發文稍晚，目前均處于快速發展階段，發文量持續增加，表明該領域目前正受到越來越多學者的關注。農田碳匯中文發文機構以西北農林科技大學為主，但發文機構之間缺乏合作，核心作者群尚未形成，英文發文機構之間合作更為密切，聚集性明顯。農田碳匯研究內容為從核算碳收支、碳儲量能力到農田碳匯影響因素分析、時空動態分析、增匯減排具體措施等，這也是農田碳匯的研究熱點，國內外研究方向雖略有差異，但基本一致。［結論］未來各機構之間應加強合作，作者之間協同創新，擴大農田碳匯的影響力，促進我國農田碳匯的進一步發展，推動我國“雙碳”目標的早日實現。

關鍵詞 農田碳匯；CiteSpace；可視化分析；綜述

中圖分類號 S-058 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2025）05-0200-07

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2025.05.042

Research Progress of Farmland Carbon Sink Based on CiteSpace

LI Xue， MO Hong-wei

（School of Earth Sciences and Spatial Information Engineering， Hunan University of Science and Technology， Xiangtan， Hunan 411201）

Abstract ［Objective］To summarize the current status and hotspots of farmland carbon sinks research， and to provide a reference for subsequent farmland carbon sinks related research. ［Method］We carried out the keyword co-occurrence analysis， keyword hotspot mutation analysis， author and organization analysis of farmland carbon sinks with the help of CiteSpace， a bibliometric tool， based on 487 documents in CNKI database and 682 documents in Web of Science dataset. ［Result］Results showed that the Chinese literature on farmland carbon sinks was a little later than the English literature， and both of them were in the stage of rapid development， and the volume of literature continues to increase， which indicated that this field is receiving more and more attention from scholars. The Chinese publishing organization of farmland carbon sinks was mainly Northwest Aamp;F University， but there was a lack of cooperation among the institutions， and the core group of authors had not yet been formed， and there was a much closer cooperation and obvious agglomeration among the English institutions. The research content of farmland carbon sinks ranged from accounting for carbon revenue and expenditure， carbon storage capacity to the analysis of factors affecting farmland carbon sinks， spatial and temporal dynamics， and specific measures to increase sinks and reduce emissions， which was also a hot spot of farmland carbon sinks， and the direction of research at home and abroad was basically the same， although there were slight differences. ［Conclusion］In the future， we should strengthen the cooperation between various organizations and collaborate and innovate among authors， so as to expand the influence of farmland carbon sinks， to promote the further development of farmland carbon sinks in China， and to push forward the early realization of China’s “dual-carbon” goal.

Key words Farmland carbon sinks;CiteSpace;Visual analysis;Overview

氣候變化以其無處不在的影響，對生態系統和社會經濟的各個方面構成了巨大的威脅和嚴峻的挑戰，氣候變暖的不利影響也日益凸顯，我國“碳達峰”“碳中和”重大戰略決策對應對全球氣候變暖具有重要意義［1-3］。農田生態系統作為陸地生態系統碳循環最活躍的組成部分，具有碳源、碳匯的雙重屬性［4-5］。一方面，田間作物通過光合作用吸收CO2提升固碳效應；另一方面，農業生產活動過程中排放大量CO2 ［6］。因此，研究農田生態系統的碳匯效應對我國“雙碳”目標的實現至關重要。

21世紀以前，人們普遍認為農田生態系統碳源或碳匯較弱，對全球碳循環的價值較小，因而對農田生態系統碳源/碳匯的研究涉及較少。但近年來的研究表明，農田生態系統是全球碳平衡中的重要角色，其碳匯功能逐漸受到重視［7］，該領域的研究文獻也不斷增加。目前，關于農田碳匯的研究還普遍是某一具體方面的研究，如土壤有機碳儲量估算［8-9］，農田生態系統碳匯/碳源的影響因素分析［10-12］，凈碳匯能力的核算［13-14］，農田減排增匯措施［15-16］，固碳價值與生態補償機制［17-18］等方面，對多年來農田生態系統碳匯方面研究發展缺乏系統梳理。鑒于此，筆者基于CiteSpace軟件，運用可視化方法，針對中國知網（CNKI）及Web of Science核心數據庫中的農田碳匯相關文獻的發表作者、國家、關鍵詞等進行分析，繪制知識圖譜，以期對農田碳匯的研究現狀、研究熱點及未來的研究趨勢有更系統的把握。

1 研究方法與數據

1.1 研究方法

利用CiteSpace軟件，指定與農田碳匯相關的文獻發表時間，選擇包括發表作者、關鍵詞、機構等節點，設置閾值，將農田碳匯的相關研究可視化，繪制發文機構共現圖譜，發文作者共現圖譜，發文關鍵詞共現圖譜，熱點變遷圖譜等，以期呈現農田碳匯的研究進展及規律，為推動該領域的發展提供一定的數據參考。

1.2 數據來源

數據來源于中國知網（CNKI）數據庫和Web of Science（WOS）核心合集，檢索日期截至2023年10月。CNKI數據庫以“農田碳匯”“耕地碳匯”“農田生態系統碳匯”組合檢索，WOS數據庫以“farmland carbon sink”“Cropland carbon sinks”“Carbon sinks in agro-ecosystems”組合檢索，對檢索結果中的重復文獻、會議進行剔除，最終CNKI選擇文獻487篇，Web of Science（WOS）選擇文獻682篇。

2 結果與分析

2.1 發文數量及時間特征

文獻年發表數量及年際變化是衡量某一研究主題研究熱度變化趨勢的重要指標［19］。通過統計中國知網（CNKI）數據庫及Web of Science（WOS）核心合集多年來的農田碳匯相關文獻，統計結果分別如圖1所示。從統計結果可以看出，中文文獻發表數量遠遠高于英文文獻，且均處于上升狀態。1998年，我國學者劉允芳［20］發表了第一篇有關農業碳匯的中文論文，研究我國農業系統的碳排放和碳固定清單，繪制全國農業系統碳平衡概圖，提出我國農業系統碳吸收大于碳排放這一理論。1998—2006年我國農田碳匯研究處于起步階段，相關發文量較少，平均處于5篇/a左右；2006年之后，國家出臺了一系列生態建設、節能減排的相關政策，投入了大量資金，使得我國農田碳匯進入快速發展階段，相關發文量急劇增加，一直持續到2017年左右達到峰值；2017—2020年上半年，相關研究熱度逐漸降低，發文量逐年遞減，整體呈下降趨勢；直至2020年后半年“雙碳”目標的提出，再次掀起農田碳匯研究的熱潮，2022年總發文量更是達到了105篇。相比中文而言，英文文獻發表起步稍早，第一篇英文文獻發表于1993年，此后處于平穩增長階段，2020年以來增長迅速，2022年總發文量達到97篇。總體來看，多年來，關于農田碳匯研究的發文量逐漸增長，尤其近幾年來，增長頗為迅速，表明人們對農田碳匯的研究熱度和關注度不斷提高。

2.2 發文作者

將數據導入CiteSpace，進行合作作者分析，得到中英文合作作者共現圖譜，分別如圖2和圖3所示。圖譜中節點越大表示作者發文量越多，連線越多表示作者之間合作關系越密切。

由圖2可知，共存在292個節點，264條連線，連線數小于節點數，表示作者之間合作較少。依據普賴斯所提出的核心作者計算公式M=0.749（Nmax）1/2來確定農田碳匯研究核心作者的數量，該公式中N為統計年限中最高產的那位作者的文獻數［21］。根據該公式計算，在292個作者中，僅有71位作者可以達到核心作者，并以黃璜、陳阜、王龍昌為主構成了國內農田碳匯研究的主力軍。但核心作者人數只占總發文作者人數的24%，且發文量占總發文量的比重也遠遠未達到普賴斯定律的50%，說明國內該領域的核心作者群尚未形成，大部分作者仍處于孤立狀態。

由圖3可知，共存在249個節點，461條連線，連線數遠遠大于節點數，說明作者之間合作密切。根據普賴斯提出的核心作者計算公式發現，僅有16位作者為核心作者。其中發文量較高的作者是Ciais，P（10篇）和Tian，Hanqin（10篇），其次為Ciais，Philippe（8篇）和Smith，P（6篇），稍高于其他作者，已經逐漸在形成以Ciais，P和Tian，Hanqin為中心的小規模學術團體。其他作者發文量都較少，且作者之間合作較為缺乏。總體來說，大多數作者團隊還需要加強交流合作，協同創新，共同推進農田碳匯研究領域的發展。

2.3 發文機構

分析作者所屬機構可以更加清楚地了解參與農田碳匯研究機構之間的合作模式。對導入的文獻進行發文機構可視化分析，中文文獻發文機構見圖4。圖中每個節點表示1個研究機構，節點之間的連線表示機構之間的合作關系，其中發文機構138個，連線252條，這表明我國部分機構在該領域的研究中具有比較密切的合作關系。從圖4可以看出，西北農林科技大學與中國科學院水利部水土保持研究所合作較為密切。圖中顯示的部分發文機構主要包括西北農林科技大學（18篇）、山東農業大學（7篇）、西北農林科技大學經濟管理學院（6篇）、中國農業大學（5篇），其余機構均在5篇以下，發文量較少。總體來說，只有少數機構對該領域的研究較為深入，大部分機構的研究內容相對還比較單一。

英文文獻發文機構見圖5，發文機構218個，連線922個，相對于中文文獻發文機構，英文文獻發文機構更多，且在該領域內合作關系更為密切，圖譜以Chinese Academy of Sciences（中國科學院）為中心，發文量163篇，且發文年代較早，說明中國科學院在世界范圍內都存在較大的影響力。其次為University of Chinese Academy of Sciences（中國科學院大學，發文量54篇），Institute of Geographic Sciences amp; Natural Resources Research（中國科學院地理科學與資源研究所，發文量40篇），Centre National de la Recherche Scientifique（CNRS，法國科學院，發文量34篇），Northwest Aamp;F University-China（西北農林科技大學，發文量25篇），United States Department of Agriculture（USDA，美國農業部，發文量19篇）。上述機構貢獻了總發文量的49.1%，表明這些機構在該領域內起著核心領導的作用，主導了農田碳匯的發展方向。從發文機構涉及的國家來看，我國發文量高居前位，美國、法國等國家也緊隨其后。尤其是2023年以來，發文量逐漸增加，表明隨著全球氣候變化的日益嚴重，通過農田碳匯應對氣候變化問題正受到越來越多學者的關注。

2.4 關鍵詞共現分析

不同時期的高頻關鍵詞代表了當時的研究熱點與學術前沿，反映了當時的社會環境，其出現的頻率和關聯程度可以揭示某領域研究的熱點和內在聯系［22］。通過對關鍵詞共現情況進行可視化分析，可以更加清楚地了解該領域內的研究熱點及研究動態。通過CiteSpace軟件進行關鍵詞共現分析，中文文獻和英文文獻分析結果分別見圖6、7。圖譜中節點大小表示關鍵詞出現的頻次高低，中文文獻中最大的節點為“碳匯”，圍繞該節點，周圍分別為碳排放、低碳農業、凈碳匯、碳源、碳足跡、碳吸收。英文關鍵詞climate change，sequestration，soil organic carbon出現頻率遠高于其他關鍵詞。各關鍵詞出現頻率見表1。

2.5 關鍵詞突變分析

關鍵詞突變是指某研究領域在某一特定時期內對某種主題關注程度的變化情況［23］。使用CiteSpace按照突現強度和年代遠近分別提取中文文獻和英文文獻的前15個突現關鍵詞，分別如圖8、9所示，其中strength表示關鍵詞突變強度，突變強度越大，表示該關鍵詞影響力度越大；begin表示某關鍵詞第一次出現的時間；end表示某關鍵詞最后一次出現的時間。

從中文文獻關鍵詞突現結果來看，突現強度較高的幾個關鍵詞為冬小麥、低碳農業、碳源、影響因素，表明這些話題多年來一直受到學者們的關注，持續時間較長。從突變持續的時間來看，碳平衡持續時間最長（7年），其次為冬小麥（5年）、氣候變化（4年）、影響因素（4年）、土地利用（4年）等關鍵詞。總體來看，在排名前15的關鍵詞中，出現最早的關鍵詞為碳平衡，中期為土壤呼吸，后期為影響因素、時空格局。

從英文文獻關鍵詞突變結果來看，突現強度較高的幾個關鍵詞為storage，sink，soil carbon，no till，China等。從突變持續時間來看，持續時間較長的幾個關鍵詞為tillage，storage，sink，soil carbon等，尤其是“tillage”這一話題，持續時間高達20年，且該話題出現最早，第一次出現在1994年，表明農田這一話題備受關注。

從中英文突變階段來看，農田碳匯主要分為2個階段。第1階段主要是確定農田碳儲量［24］的變化，核算碳收支［25］情況，從作物和土壤2個方面，分別進行碳收支核算，進而確定農田生態系統是否為碳匯。第2個階段是在確定農田生態系統為碳匯這一理論的基礎上，進一步深入研究碳匯的影響因素，從土地利用類型［26-27］、種植模式［28-29］、氣候條件［30］、管理措施［31］等多種角度對農田碳匯的驅動因子進行評估，進一步提高農田碳匯能力，這也是目前農田碳匯的研究熱點方向。

3 結論

國家農田碳匯的文獻發表數量及年際變化研究表明，1998—2006年，我國農田碳匯研究尚處于起步階段，該時間段內發文量較少，1994年3月，國務院通過《中國21世紀議程》，將可持續發展總體戰略上升為國家戰略，這一政策使人們初步意識到環境保護的重要性，這也是1998—2006年開始出現農田碳匯相關文獻的重要原因；2006年后，國家出臺一系列生態保護的相關政策，從該階段開始，相關文獻發文量急劇增長，尤其是黨的十八屆三中全會召開以來，生態文明建設被擺在治國理政的突出位置，使得學者們對農田碳匯的研究進一步關注；2020年9月，我國在第75屆聯合國大會上正式提出2030年實現碳達峰、2060年實現碳中和的目標，使農田碳匯達到空前熱度，發文量激增。

該領域主要研究力量主要為西北農林科技大學、山東農業大學、中國農業大學等，這些機構對該領域文獻數量貢獻較大。其中，西北農林科技大學與中國科學院水利部水土保持研究所、山東農業大學與中國農業大學合作較為密切，其余機構合作較少。中文文獻發文量較高的學者為黃璜、陳阜、王龍昌等，英文發文量較高的學者為Ciais，P和Tian，Hanqin等。

基于CiteSpace的文獻關鍵詞共現及熱點突變分析，國家農田碳匯的主要研究內容包括農田碳匯碳收支核算，農田作物減排措施，農作物碳匯核算，農田碳匯的影響因素分析，農田碳匯時空變化分析，低碳農業發展策略，耕種措施對農田碳匯的影響，碳中和路徑與分析，農田土壤碳儲量分析等。從關鍵詞節點突變情況可以看出，影響因素研究分析、時空變化研究、減排增匯措施等是農田碳匯的研究熱點。

從對農田碳匯的多方向研究來看，雖然發文量、發文作者及發文機構都比較多，但是發文量的研究內容和研究方向也較為分散，尚未形成比較成熟的研究體系，需要對農田碳匯研究內容深入挖掘，加強跨學科發展，為國家農田碳匯研究發展進一步提供理論依據；發文機構、發文作者之間缺乏合作、方向分散，各研究方向也難以深入研究達成合作，后續研究需要針對具體研究內容互相深入探討，可通過學術交流會議、學校機構之間聯合培養等多種方法進行合作，發揮各研究機構優勢，進一步對農田碳匯內容進行研究。此外，該研究利用關鍵詞對文獻進行篩選的過程中，剔除重復或不相關論文時可能存在一定的誤差，研究分析的準確性還需要進一步提升。

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基金項目 湖南省自然科學基金項目“湘江下游城鄉交錯帶土地生態安全時空動態研究”（2018JJ2115）。

作者簡介 李雪（1997—），女，河南鶴壁人，碩士研究生，研究方向：植被碳匯與生態價值評估。

*通信作者，副教授，博士，從事GIS與城鄉國土資源評價研究。

收稿日期 2024-02-28；修回日期 2024-05-24