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基于文献计量的土壤遗留效应研究现状与热点分析.pdf
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1、第 46 卷 第 3 期Vol.46 No.3 2024 年 3 月Mar.2024中 国 草 地 学 报Chinese Journal of Grassland基于文献计量的土壤遗留效应研究现状与热点分析刘泽华1,李天凯1,何亚莉2,陈林1,*(1.宁夏大学生态环境学院/西北土地退化与生态恢复国家重点实验室培育基地/西北退化生态系统恢复与重建教育部重点实验室,宁夏 银川 750021;2.宁夏大学农学院,宁夏 银川 750021)摘要:土壤遗留效应是介导植物群落和土壤特性之间相互作用的重要机制,不仅影响着植物群落动态和物种共存,同时在土地利用和管理方面也发挥着重要作用。本文基于 Web of
2、 Science数据库中检索到的 20002022年发表的相关文献进行计量学分析,探讨此研究领域的研究现状以及热点问题。结果表明:土壤遗留效应的发文量总体呈现上升趋势,美国农业部是发文量最多的机构(646篇),以中国科学院为代表的国内科研机构对该领域的发展也做出了积极贡献;生态学、环境科学、土壤学和植物学是该领域的主要发文学科,这些学科的交叉合作对深入了解土壤遗留效应起着关键作用;在国际合作方面,该领域已显示出全球交流和联系日益密切的趋势,但考虑到地理位置等因素,未来各研究团队仍需保持密切合作,共同加强该领域高水平、高认可度研究成果的产出;目前,该领域的热点问题集中在土壤遗留效应对土壤微生物群
3、落、农业土地管理和不同生态系统恢复的影响,以及气候因素在驱动遗留效应中的作用。未来的研究可以进一步探讨这些问题,并结合新兴技术手段,如遥感技术、GIS技术和模型模拟等,推动土壤遗留效应的定量评估和预测,为实现可持续土地管理和生态系统发展提供支撑。关键词:土壤遗留效应;Web of Science数据库;文献计量;VOSviewer可视化分析中图分类号:S154.1 文献标志码:A 文章编号:1673-5021(2024)03-0125-14植物在生长发育过程中会在土壤群落中产生许多微生物遗产,这些微生物遗产又会对生长在土壤中的植物产生一定的影响,这一过程称为植物土壤反馈1。土壤特性在受到某种因
4、素的影响时会发生变化,若该影响因素停止,仍会对土壤产生一定的持续作用,这就是土壤遗留效应(Soil legacy effect)2。土壤遗留效应的研究范围比较广泛,多数在草原、森林、农田等生态系统中开展,是植物群落和土壤微生物群落相互联系的“桥梁”。目前影响土壤遗留效应的因素主要涵盖生物因素和非生物因素两大类,生物因素如土壤微生物34、植物根系56、植物种内差异性7、植物养分获取策略810、以植物群落为食的食草动物1112和物种入侵1314等均可对土壤遗留效应产生显著影响。而在非生物因素方面,如光照15、火灾1617、干旱1819、臭氧水平20、极端气温2122、氮沉降2324和土地管理及利用
5、2526等因素同样也会对土壤遗留效应产生影响。此外,有研究结果表明,土壤遗留效应不仅会影响植物群落生产力和群落动态变化,同时也是驱动物种共存的重要因素27,且不同植物对于土壤遗产具有特异性28。通常情况下根据不同影响因素下植物的生长表现可将土壤遗留效应分为两类,若植物在生长过程中表现为积极生长则为正遗留效应,反之则为负遗留效应29。例如,在农业生产中前一茬豆科作物会对后续作物有强烈的正遗留效应30;外来植物物种通过其凋落物输入在入侵范围内土壤中形成了正遗留效应,从而推动自身定植和繁殖3132;植物物种丰富度通过土壤遗留效应会加速土壤有机质分解,从而减弱了土壤固碳能力33;长期干旱会对土壤微生物
6、群落和氮循环过程产生强烈的负遗留效应,从而降低植物生长和生产力34;过度放牧则会导致氮饱和的持续增加,对土壤养分产生负遗留效应,最终对该地区的生物多样性和生态系统平衡构成了潜在威胁35。当前,随着全球气候变化和人为干扰强度持续增加,无论是利用正遗留效应以提高植物多样性和生产力,还是在未来尽可能减少负遗留效应对生态系统造成的危害,研究土壤遗留效应领域的发展动态与研究热点具有十分重要的意义。文献计量法是指利用数学和统计学方法,通过对大量文献进行统计处理,分析文献之间的相互引DOI:10.16742/j.zgcdxb.20230165*通信作者,E-mail:收稿日期:2023-06-09;修回日期
7、:2023-10-09基金项目:宁夏自然科学基金项目(2023AAC03061);国家自然科学基金项目(32360423);宁夏重点研发计划项目(2021BEG02005)资助作者简介:刘泽华(2000-),女,山西大同人,在读硕士生,主要从事恢复生态学相关研究,E-mail:.125中国草地学报 2024 年 第 46 卷 第 3 期用关系,从而客观反映文献的数量变化、分布情况及某种变化规律36。文献计量具有客观性、简便性的特点,它可以帮助科研工作者快速获取所需信息,并为其提供有价值的参考。近年来,文献计量法被广泛应用到农学37、土壤学38和环境科学39等多个学科领域。但基于文献计量的方法分
8、析土壤遗留效应的研究现状和发展趋势的文献较少。因此,本文以 Web of Science(WOS)核心合集数据库为数据源,以土壤遗留效应相关研究文献为研究对象,借助 Excel 软件对 20002022 年的文献数据进行整理,使用 VOSviewer软件对数据进行可视化分析,梳理并总结土壤遗留效应的研究现状及热点,以期为未来该领域进一步研究提供参考。1数据来源和研究方法1.1数据来源文献检索在一定程度上为数据的搜集提供了便利,正确的文献检索确保了文献计量分析的可靠性。Web of Science 是一个由科睿唯安公司运行的被广泛应用到科技领域的综合性数据库,收录具有全球影响力、经过同行评议且质
9、量优良的期刊文献,是一个广受国内外学者青睐的文献信息获取平台。本文以 WOS 数据库为基础进行检索,在 WOS数 据 库 中 检 索 主 题 词“soil legacy”or“soil legacy effect”,检索时间跨度为 20002022年,对检索结果进行筛选,剔除与主题相关性不强的会议摘要、社论材料、书籍章节等,最终得到 1518篇文献,其中包括研究论文 1449 篇,综述论文 69 篇,使用 WOS 数据库中“全记录与引用的参考文献”格式导出数据,文献检索时间为 2023年 1月 15日。1.2研究方法文献计量分析是对某一研究领域的文献进行定量化统计分析,阐明特定研究领域的研究热
10、点和发展趋势,是一种非常有力的科学研究方法40。VOSviewer是一款 2009年由荷兰莱顿大学开发的基于 JAVA 的免费软件,它可以通过导入数据,将文献之间的相互引用关系通过可视化的方式展示41。本文利用 VOSviewer软件分析土壤遗留效应领域相关发文情况、合作关系、关键词等数据,构建可视化知识图谱,不同发文国家的合作关系借助 SCImago Graphica 软件绘制相关合作网络图,数据整理及部分图表的制作借助于 Excel 软件完成。H 指数(H-Index)是一种衡量学术成就和科研影响力的指标,其定义为在 N 篇学术论文中,有 H 篇论文至少被引用了 H 次,而其余的(N-H)
11、篇论文每篇被引次数均不超过 H 次42。本文分析作者和机构的 H 指数,可以反映出其学术影响力,该数据来源于 WOS 数据库中的“创建引用报告”。2结果与分析2.1发文量发文量在一定程度上反映了研究者或研究团队的发文数量,对于某一时期的文献数量进行分析,有助于了解这段时期内该研究热点的动态变化及趋势43。将 WOS数据库筛选得到的 1518篇文献按照发表年份划分,如图 1所示,20002022年间有关土壤遗留效应的文献发文量总体呈现上升趋势,趋势大致可以划分为 3 个阶段:起步阶段(2000图 120002022年土壤遗留效应研究的年度发文量Fig.1The annual number of
12、publications on soil legacy effect during the period of 2000-2022126刘泽华 李天凯 何亚莉等 基于文献计量的土壤遗留效应研究现状与热点分析2009 年)、稳步增长阶段(20102017 年)和快速发展阶段(20182022年)。在 20002009年间,土壤遗留效应的论文发表量不高,统计共发表论文 93 篇,年均发文数量不足10篇,属于起步阶段。20102017年发文数量逐渐增加,共发表论文 486 篇,占论文总量的 32.0%,年均发文量约 61篇,属于稳步增长阶段。从该阶段可以看出这一时期的土壤遗留效应研究取得了显著进展,
13、这表明该研究领域已经引起了国内外学者的广泛关注,其研究范围也得到进一步扩展和深化。20182022 年论文发表趋势显著加快,共计发表论文 939 篇,占论文总量的 61.9%,年均发文量约188 篇,属于快速发展期。该阶段论文发表数量较多,可能是因为随着研究技术和手段的不断更新和进步,有关土壤遗留效应的理论不断经过验证,得到了更多的关注和支持,推动了更多科研人员发表相关论文。由此推测,土壤遗留效应的研究将在未来向成熟领域发展。2.2学科分布与发文期刊根据 WOS 数据库中的学科分类统计,20002022年共有75个学科领域涉及到土壤遗留效应相关研究,统计发文量排名前十位的学科分布(同一文献可划
14、分在不同学科中)。如图 2所示,生态学发表文献数量最多,为 514 篇,占文献总量的 33.9%,其余9个学科领域按照发表论文数量依次递减排序为:环境科学(426 篇)、土壤学(283 篇)、植物学(246 篇)、林学(156 篇)、农学(128 篇)、地球科学多学科(113篇)、保护生物学(94篇)、水文学及水资源(62篇)和微生物学(57 篇)。土壤遗留效应涉及学科领域分布广泛,但就发文量而言集中在生态学、环境科学、土壤学和植物学,这 4 个学科领域发表文献数量占文献总量的 96.8%。由此表明,这些领域受到了更广泛的关注和研究,有较多的科研团队或机构在此探索,并取得了一些研究成果。这也意
15、味着该研究领域在未来具有更大的潜力和发展空间,可以吸引更多的研究资源和人才投入其中,为进一步发展提供支持。WOS 数据库中收录的 1518 篇文献来源于 201种期刊,筛选土壤遗留效应主题方向发文量排名前十的期刊进行统计分析。由图 3 可知,排名前十位的期刊共发表文章 401 篇,占总量的 26.4%。其中出版量最高的期刊是 Soil Biology and Biochemistry,图 2土壤遗留效应研究发文量前十位学科领域Fig.2The top 10 subject categories in the number of pulications on soil legacy effect
16、图 3土壤遗留效应研究发文量排名前十位的文献期刊Fig.3The top 10 journals in the number of pulications on soil legacy effect127中国草地学报 2024 年 第 46 卷 第 3 期该期刊是土壤学领域的国际权威期刊,20222023年影响因子为 8.546,相关文献出版数量为 60 篇,占文献总量的 4.0%。其次是 Science of the Total Environment 和 Plant and Soil,分别出版相关文献58 篇、50 篇,占文献总量的 3.8%和 3.3%。由此可见,排名前三位的期刊在土壤遗
17、留效应研究领域中影响较大,所刊文章质量较高。此外,其他期刊也值得关注和研究,它们对该研究领域同样做出了贡献。总之,分析发文量排名前十位的期刊有助于了解该领域的学术方向以及为后续研究内容提供参考。2.3发文被引情况对文献进行被引频次分析,被引频次高的文献可以反映该文献的质量以及在研究领域中的基础地位44。对 20002022年间 WOS数据库中收录的有关土壤遗留效应研究总被引频次排名前十位的文献进行分析。由表 1 可知,总被引频次排名前十的文章中,出自美国的有 5篇,其次是中国、瑞士、葡萄牙、加拿大和荷兰各 1 篇。总被引频次排在第一位的是来自瑞士的 Else K.Bnemann 于 2018
18、年发表在 Soil Biology and Biochemistry 上的题目为Soil quality-A critical review 的文章。该文主要从定义、评估方法、指标选择和解释等方面对土壤质量及相关概念进行综述,解释了以前土地利用的遗留影响与生态系统服务之间的权衡,总被引频次达884 次。中国学者在该研究领域发表的相关论文中,总被引频次最多的是来自中国科学院沈阳应用生态研究所梁超研究员于 2017 年发表在 Nature Microbiology 期 刊 上 的 题 目 为 The importance of anabolism in microbial control over
19、 soil carbon storage的文章,总被引频次达到 720次。此外,在总被引频次排名前十的期刊中,Nature Microbiology、Remote Sensing of Environment、Global Change Biology、Ecology Letters和 Ecological Monographs 5种期刊都属于环境科学与生态学领域影响力较高的期刊。由表 1可知,有关土壤遗留效应总被引频次较高的文献发表年份较早,且筛选出的总被引频次排名前十位的文献中没有发现近 3 年的文章,这可能是因为较早发表的经典文献已经取得了一些有价值的发现或理论,并对后来的研究产生了深远
20、的影响。另外,也有可能是在该研究领域中进行新的研究时需要一定的基础知识和背景,因此需要引用已有的研究成果,所以这些较早发表的论文总被引频次很高。2.4主要发文国家研究国家发文量可以反映出国家对该研究领域的重视程度,在一定程度上可以促进国际间的交流与合作。从数据库中检索到所发表文章涉及92个国家表 1土壤遗留效应研究中总被引频次排名前十位的论文Table 1The top 10 papers with total citation counts of pulications on soil legacy effect排序Rank12345678910标题TitleSoil quality-A c
21、ritical reviewThe importance of anabolism in microbial control over soil carbon storageTropical forest recovery:Legacies of human impact and natural disturbancesPesticides,environment,and food safetyPhosphorus legacy:Overcoming the effects of past management practices to mitigate future water qualit
22、y impairmentCharacterization of Landsat-7 to Landsat-8 reflective wavelength and normalized difference vegetation index continuityChanges in fire regime break the legacy lock on successional trajectories in Alaskan boreal forestPlant invasion alters nitrogen cycling by modifying the soil nitrifying
23、communityA framework for evaluating ecosystem services provided by cover crops in agroecosystemsMicrobe-mediated plant-soil feedback causes historical contingency effects in plant community assembly期刊JournalSoil Biology and BiochemistryNature MicrobiologyPerspectives in Plant Ecology Evolution and S
24、ystematicsFood and Energy SecurityJournal of Environmental QualityRemote Sensing of EnvironmentGlobal Change BiologyEcology LettersAgricultural SystemsEcological Monographs第一作者First authorElse K.BnemannChao LiangRobin L.ChazdonFernando P.CarvalhoAndrew SharpleyD.P.RoyJill F.JohnstoneChristine V.Hawk
25、esMeagan E.SchipanskiPaul Kardol国家Country瑞士中国美国葡萄牙美国美国加拿大美国美国荷兰发表年份Year2018201720032017201320162010200520142007总被引频次Total citations884720654626569465392358339330注:表中“国家”为第一作者的国籍。Note:In the table,“Country”is the nationality of the first author.128刘泽华 李天凯 何亚莉等 基于文献计量的土壤遗留效应研究现状与热点分析(地区),统计发文量排名前十五位的国
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