用数据说话|图说2016年环境土壤学研究热点

3 国际该领域国家/地区发文数及中国机构的发文分析数据来源及软件参数设置情况

国家/地区发文数的统计数据在该领域关键词共现分析检索结果基础上，利用 Web of Science 中“国家/地区”筛选功能获得。中国机构发文分析则在上述国家/地区发文数统计结果中，选择中国，并按照 CiteSpace 软件规定格式导出数据。软件参数设置中，节点类型和阈值分别为 Institution 和 Top 50，无网络修剪，其余设置同上。

4 国内该领域关键词共现数据检索及软件参数设置情况

利用中国知网 CNKI 检索以“土壤”为主题词的相关期刊文献，具体检索条件设置：时间范围： 2016 年，文献分类：环境科学和土壤学，期刊来源类别：核心期刊。按照 CiteSpace 软件规定格式导出数据，后进行数据格式转化，并采用数据去重功能，对数据进行处理。软件设置同国际该领域关键词共现分析。

二、结果分析与讨论

2016 年国际该领域研究方向及研究热点

按照相应软件设置，共搜索到 11747 篇 SCI 论文(截至 2017 年 1 月 9 日)，节点数量 101 个，连线数量 82 条。关键词聚类形成 4 个相对独立的聚类圈(图1)，其在一定程度上反映 2016 年国际上该研究的核心方向，可分为“重金属污染与生物累积效应”、“土壤有机污染与生物降解”、“土壤管理与元素循环”、“土壤固碳与全球气候变化”。以下分析已去除“Soil”、“Sample”等对本研究目的无实际意义的关键词，保证图谱中节点大小适宜、美观，直观体现 2016 年度该领域的研究热点。

<重金属污染与生物累积效应>

从图1 可看出重金属(Heavy metal)为该聚类图中关键节点。与重金属节点直接相连的一批关键词有污染(沾污)土壤(Contaminated soil)、农业土壤(Agricultural soil)、污泥(Sewage sludge)和沉积物(Sediment)。与重金属污染研究相连的关键词有生物可利用性(Bioavailability)、重金属形态(Speciation)、风险评价(Risk assessment)等。中国(China)出现频次较高，说明对中国重金属污染的研究仍是国际研究热点。聚类图中还出现镉(Cadmium)、铅(Lead)、锌(Zinc)、铜(Copper)重金属元素，其中镉(Cadmium)是出现频次最高、中介中心性最强的重金属元素。累积(Accumulation)、植物(Plant)、生长(Growth)、产量(Yield)、质量(Quality)、小麦(Wheat)、稻米(Rice)、植物修复(Phytoremediation)、根际(Rhizosphere)、微生物群落(Microbial community)等关键词的出现，表明植物对重金属的累积效应及修复方式受到研究人员关注。

<土壤有机污染与生物降解>

多环芳烃(Polycyclic aromatic hydrocarbon)、农药(Pesticide)为主要出现的有机污染物。生物降解(Biodegradation)、生物修复(Bioremediation)、修复(Remediation)、微生物(Microorganism)关键词的出现，表明对土壤有机污染物降解方面侧重于生物、微生物降解研究。

<土壤管理与元素循环>

该聚类中出现土壤管理(Management)、耕作(Tillage)、土壤系统(System)、土地利用(Land use)、土壤侵蚀(Soil erosion)、流域(Catchment)、径流(Runoff)等关键词，表明土壤管理中的土地耕作等使用方式仍为关注热点，对土壤侵蚀的研究主要从径流等物质迁移方式入手。

另外，除了关注土地使用，土壤中各元素循环也是研究人员关注的重点。碳(Carbon)是较为关键的节点之一，与碳元素共现的关键词还有有机质(Organic matter)、土壤有机质(Soil organic matter)、矿化(Mineralization)、生物量(Bioma)等关键词，体现土壤中碳元素的形式、来源及转化过程。氮(Nitrogen)、磷(Phosphorus)为土壤中主要研究的营养元素，图1 中可看出两者共现强度较高，与氮，磷两种元素相关的关键词还有营养素(Nutrient)、粪肥(Manure)、肥料(Fertilizer)以及动力学(Dynamics)、森林(Forest)、生态系统(Ecosystem)、草地(Grassland)，表明研究关注氮磷元素的施用形式，以及森林、草地等生态系统中，氮磷元素的动力学变化过程等。

延伸阅读：

<土壤固碳与全球气候变化>

聚类图中关键词主要有气候变化(Climate change)、影响(Impact)、温度(Temperature)、碳固定(Carbon sequestration)、土壤有机碳(Soil organic carbon)、土地利用变化(Land use change)等，表明土壤固碳是减缓气候变化的主要途径，以及土地利用方式的改变对碳固定影响受到广泛关注。

利用 Web of Science 核心合集数据库得到的相关期刊论文的关键词共现图，反映了 2016 年度土壤科学和环境科学两种学科类别中，与土壤有关研究的核心领域。而 2016 年 TOP20 高频关键词列表更加直观反映当年研究热点，如表1 左侧所示，前 10 位高频关键词依次为重金属(Heavy metal)、有机质(Organic matter)、水(Water)、氮(Nitrogen)、中国(China)、土壤管理(Management)、植物(Plant)、碳(Carbon)、气候变化(Climate change)、沉积物(Sediment)。表明土壤重金属污染及植物累积等问题是 2016 年研究领域中的热点议题，土壤有机质、水及碳氮元素等关键土壤组分受到广泛重视。同时，土壤管理过程中碳元素固定问题深刻影响全球气候变化过程。此外，土壤多环芳烃(Polycyclic aromatic hydrocarbon)污染仍受大家的重视。

利用 Web of Science 中“来源出版物名称”功能，筛选检索结果中属于 JCR 期刊分区的 top 期刊文章。一共筛选得到 3225 篇文章，其 TOP20 高频关键词列于表1 中间。同左侧相比，关键词及其排列顺序有所不同，体现 TOP 期刊发文所关注的研究热点及侧重点。有机质(Organicmatter)、气候变化(Climatechange)、氮(Nitrogen)、碳(Carbon)、重金属(Heavy metal)、水(Water)、土壤管理(Management)仍然出现在前 10 名高频关键词中，而对土壤中重金属的关注度有所下降，土壤与全球气候变化的关系得到 TOP 期刊作者广泛研究;降解、动力学、模型三个关键词进入前 10 高频关键词，表明更加注重土壤中物质的动态过程研究。

2016 年国际该领域国家/地区发文数、合作情况及中国机构的发文分析

利用 Web of Science 自带分析检索功能，对 11747 条检索结果进行国家/地区发文数量分析。如图2 所示，发文数前 10 的国家/地区依次为中国、美国、德国、澳大利亚、西班牙、法国、加拿大、印度、意大利、英格兰。其中，中国是该研究领域发文数量最多的国家，共发表 3269 篇文章，占所有检索结果 27.83%;美国发文数分别为 2365，占 20.13%。中美两国为该领域文章高产国。利用 CiteSpace 软件，对出现频次最高的前 50 个国家的合作情况进行分析，得到如图3 所示的国家合作网络图谱。除了从图中节点大小反映国家出现频次的高低，还可以通过节点间连线数量，反映两国家间合作关系。发现在该节点阈值的条件下，出现频次最高的中国与其他国家的连线只有 6 条，美国有 8 条，值得注意的是德国在此条件下有 19 条连线，英格兰有 16 条，法国 11 条，说明中国与国际上在该领域有较高文章产出国家的合作研究方面，同德国、英格兰、法国等国家还有差距。

利用 CiteSpace 软件，对中国在国际该领域所发表的 3269 篇文章的所属机构进行分析。如表2 所示，可见出现频次最高的为中国科学院 (Chinese Acad Sci)，随后依次为西北农林科技大学(Northwest A&FUniv)、北京师范大学(Beijing Normal Univ)、中国农业科学院(Chinese Acad Agr Sci)、浙江大学(Zhejiang Univ)、南京农业大学(Nanjing Agr Univ)与中国农业大学(China Agr Univ)并列第六，南京大学(Nanjing Univ)、中国地质大学(China Univ Geosci)、中国环境科学研究院(Chinese Res Inst Environm Sci)分列第八、九、十名。表明中国科学院与其他高校或研究院所相比，其下属研究所众多，广泛关注该领域的科学问题，成果丰硕。也说明西北农林科技大学、北京师范大学和中国农业科学院等高校或研究院所在该领域研究成果出色。

延伸阅读：

从 3269 篇文章的 TOP20 高频关键词列表(表1 右侧)中发现，中国是出现频次最高的关键词，其余在列表中出现的关键词与国际该领域的相比，有较多词重复出现，说明中国的土壤与环境问题仍是本国相关机构人员的研究重点，在该领域的研究基本与国际保持一致。还能立足自身特点及需求开展研究，如重金属(Heavy metal)、镉(Cadmium)、累积(Accumulation)、多环芳烃(Polycyclic aromatic hydrocarbon)等关键词也能反映中国土壤环境问题;碳(Carbon)、氮(Nitrogen)、气候变化(Climate change)等关键词也能体现中国对土壤元素循环及气候变化议题的关注等。

2016 年国内该领域研究方向及研究热点

利用中国知网 CNKI，以“土壤”为主题词检索相关期刊文献，具体检索条件设置：时间范围为 2016 年，文献分类选择环境科学和土壤学，期刊来源类别为核心期刊。一共检索得 2936 条结果(截至 2017 年 1 月 11 日)。将数据导入 CiteSpace 软件，计算分析得到如图4 所示关键词共现图谱，可划分为 4 个聚类圈：土壤微生物与环境污染、土壤理化性质与水盐运移、土壤有机碳与环境效应、土壤区域环境与空间变异。可以反映该领域中文核心期刊研究动向及关注热点情况。

<土壤微生物与环境污染>

该聚类中出现土壤微生物、土壤酶、土壤酶活性、微生物生物量、微生物群落、群落结构、土壤养分、有机肥、土壤肥力、根际土壤等关键词，反映研究者对土壤中微生物及其相关影响因素持续关注，也能体现肥料施用等措施带来微生物群落多样性和酶活性改变的研究。高通量测序、PCR DGGE、磷脂脂肪酸和主成分分析等关键词的出现，表明现代分子生物学技术及统计方法已广泛用于我国微生物群落结构组成和多样性研究之中。植物修复、重金属等关键词在此聚类中出现，说明土壤微生物对植物修复土壤重金属污染的影响已受较多关注。

延伸阅读：

<土壤理化性质与水盐运移>

土壤水分为本聚类中最受关注的关键词，土壤理化性质、土壤温度、土壤湿度、土壤容重、土壤质地、土壤水分特征曲线等关键词的出现，体现土壤理化性质是土壤相关领域研究中的一个重要影响因素。土壤盐分、土壤盐渍化、水盐运移、盐碱土、黄土高原等关键词，可以看出相关区域土壤盐渍化研究中水盐运移过程受到较多关注。土壤侵蚀、土地利用、养分流失等关键词表明土壤退化、肥力降低也是亟待解决的土壤问题。该聚类圈中出现的关键词还包括土壤呼吸、氮沉降、硝态氮、铵态氮、常绿阔叶林、人工林等，表明土壤理化性质结合土壤向环境释放二氧化碳的过程，大气氮沉降及氮素最终形态对森林生态系统的影响是该领域研究热点。

<土壤有机碳与环境效应>

该聚类中土壤有机碳、生物炭、活性有机碳、碳库管理指数、温室气体等关键词的出现，表明土壤中有机形态碳及生物炭、活性炭等类型的碳材料成为研究热点，如生物炭作为一种稳定性碳源，输入土壤后可以提升土壤碳库容量，有较大固碳潜力。相关碳材料还能通过抑制 N2O等温室气体排放，缓解全球气候变化问题。土壤团聚体、土地利用方式、秸秆覆盖、水土保持、水土流失、坡耕地等关键词体现有机碳投加或秸秆覆盖等措施，可改变土壤有关物理性状，提升土壤团聚体稳定性，有利于水土保持等。该类研究也是热点问题之一。

<土壤区域环境与时空变异>

该聚类图中出现包括空间变异、季节变化、空间分布、空间异质性等与时空变化有关的关键词，表明在时间和空间尺度上对土壤区域变化的研究为该领域研究热点。黄土丘陵区、三峡库区、消落带、森林土壤、农田土壤等关键词体现研究者侧重于不同土壤区域环境及土壤类型的研究。

表3 为中文核心期刊该领域 TOP20 高频关键词列表。土壤有机碳、土壤水分、土壤养分、土壤理化性质、重金属、生物炭、土壤侵蚀、土壤微生物、土壤酶活性、空间变异等关键词表明这些方向是 2016 年该领域研究热点。同表1 相比，有机质、重金属、土壤水分都在三张表格中体现这三种方向是中外研究的热点，也能发现中文相关期刊论文更加关注土壤性质与土壤微生物问题。

三、结论

本文利用 CiteSpace 软件，围绕“土壤”这一主题词，分析 2016 年国际期刊论文及中文核心期刊论文中，属于环境科学及土壤学领域的发展特点、研究热点、合作关系等，也在一定程度上反映了农业环境科学领域关注的一些热点问题。

1.从该领域发展特点及研究热点上看，土壤污染与修复、土壤养分循环、土壤微生物群落结构与多样性、土壤与全球气候变化、土壤结构与土壤退化等方面成为当年该领域发展的核心方向，相应研究热点也通过关键词共现图谱及高频关键词列表得以显现。

22.从国际合作关系上看，中国在该领域研究成果居国际首位，体现我国对土壤相关领域研究的重视，但国际间合作稍显不足。

33.从国内高校及机构在国际上的研究实力来看，中国科学院、西北农林科技大学、北京师范大学和中国农业科学院等在该领域有较高研究产出。

本文数据来源，检索结果筛选方式，研究方法及结果对该领域热点及动向分析有一定启发意义，但因数据检索方式较为单一，结果中传统研究数据量较多，因而无法体现该领域最前沿研究。在今后研究中可重点研究核心关键词制定，在结果中更好地体现学科前沿发展特点。

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