基于文獻計量的我國農地重金屬研究熱點分析

帥 鴻，歐陽迪慶，陳玉成*

（1.農村清潔工程重慶市工程研究中心/西南大學資源環(huán)境學院，重慶 400716；2.重慶市第一中學校，重慶 400030）

隨著社會經濟的發(fā)展，我國對土地的利用強度呈逐年遞增的態(tài)勢，由此引發(fā)的土壤問題也越來越嚴重。礦產資源的大量開發(fā)利用，工業(yè)生產的迅猛發(fā)展和各種化學產品、農藥及化肥的廣泛使用，會使含重金屬的污染物通過各種途徑進入環(huán)境，造成土壤，尤其是農田土壤重金屬污染日益嚴重。其中以毒害較大且易被作物富集的重金屬Hg、Cd、Pb、Cr以及類金屬As最為引起科研工作者的關注[1]。據環(huán)保部門估算，全國每年因重金屬污染而減產的糧食高達1200萬t，造成的直接損失超過200億元[2-3]。由此可見，土壤重金屬污染已經嚴重威脅到人類健康和農業(yè)可持續(xù)發(fā)展，因此加強土壤的防治已成為環(huán)保工作的緊迫任務和重要內容。

文獻計量學以其顯著的客觀性、定量化、模型化的宏觀研究優(yōu)勢已被不少學科采用[4]。在農業(yè)方面，我國學者在林業(yè)、園藝、農作物、植物保護科學、農業(yè)經濟、環(huán)境科學與資源利用等方面進行過文獻計量分析與研究[5-12]，但在土壤學科方面還較少。近年來，農地重金屬領域發(fā)文量持續(xù)增長，但從文獻計量角度研究其發(fā)展動態(tài)的報道較少。本文就此領域的相關文獻進行計量分析，以便科研工作者準確掌握該領域的研究現(xiàn)狀及前沿動態(tài)，了解該領域的整體情況，把握未來的研究方向。

1 材料與方法

數(shù)據來源于CNKI中國期刊全文數(shù)據庫。利用高級檢索，以“農地”和“重金屬”為主題，時間跨度為2006—2016年，檢索截止時間為2016年12月31日，逐條整理，去掉重復、不相關題錄、簡訊、會議報道、一稿多發(fā)等，共獲取文獻2535篇，以這些數(shù)據作為分析的數(shù)據集，利用Web of Science中自帶分析軟件結合Excel和SPSS，對農地重金屬領域發(fā)文量的變化趨勢、發(fā)文機構以及研究主題和研究熱點等進行分析。

2 結果與討論

2.1 發(fā)文量及年度變化趨勢

發(fā)文量表征科學界對本領域的關注程度，一定意義上反映該領域的發(fā)展速度和發(fā)展程度[13]。通過對2006—2016年CNKI論文檢索，農地重金屬領域共發(fā)表文章2535篇，覆蓋40個學科，其中基礎與應用基礎研究1637篇，占64.58%，其次是工程技術673篇，占27.07%。年度發(fā)文結果（圖1）顯示，從2006年（101篇）開始，農地重金屬領域的發(fā)文量穩(wěn)步增長，到2016年達到338篇，與2006年相比，增加了2倍多。2006年到2016年該領域發(fā)文的年均增長率分別為43.56%、17.24% 、13.53% 、4.66% 、1.98% 、24.76% 、-0.39% 、29.69%、-0.90%和2.74%，平均增長率為13.69%。2006年前后，土壤污染防治立法一度成為研究熱點，隨后幾年，熱度有所減退，2012年左右，又重新成為熱點。這與發(fā)文量統(tǒng)計結果一致，2007年我國農地重金屬領域發(fā)文量增加迅速，之后幾年呈平穩(wěn)上升狀態(tài)，2012年出現(xiàn)暫緩現(xiàn)象后發(fā)文量又迅速增長。2010—2016年累計發(fā)文量（1920篇）占統(tǒng)計年限（11年）總發(fā)文量的75.74%，說明近幾年農地重金屬方面的問題開始受到研究工作者的高度重視，在該領域的研究熱度也逐漸提高。而國外該領域文獻統(tǒng)計顯示，從20世紀80年代開始便有重金屬污染土壤修復相關研究，發(fā)文量持續(xù)增長，而此時國內研究開展較少。2006—2012年國內外趨勢相同，發(fā)文量均處于快速發(fā)展期，2014年國內外發(fā)文量基本持平。隨后國外進入產業(yè)化階段，發(fā)文量略有下降趨勢，而國內仍處于技術追蹤與基礎研究，尚未進入產業(yè)化階段。

圖1 2006—2016年農地重金屬領域年度發(fā)文量Figure 1 Annual published articles on heavy metals in farmland from 2006 to 2016

2.2 主要研究機構

核心研究機構一般是指某一專業(yè)或某一領域的綜合性研究機構，對其進行基于文獻統(tǒng)計結果的分析有助于對科研機構的研究重點和研究水平形成清晰的脈絡[14-17]。著錄發(fā)文機構共635家，其中發(fā)文50篇及以上的機構4家，30篇及以上的機構15家，10篇及以上的機構63家，它們是本領域的主要研究機構，在63家研究機構中，高等院校57家，科研機構6家，其發(fā)文量分別為1229篇和226篇。可以看出，高等院校不僅所占比例大，而且發(fā)文量多，在農地重金屬方面有較強的實力。發(fā)文量排在前20名的機構見表1，南京農業(yè)大學居首位，發(fā)文81篇，占發(fā)文總量的9.77%。

2.3 基金項目分析

目前，對基金論文比這一指標能否表達論文的水平高低還存在爭議，但對該項目的統(tǒng)計卻是非常必要的。統(tǒng)計出的2535篇文獻中共有308個基金種類，1068篇基金論文，基金論文比例是42.1%。圖2列出了排名前10的基金種類，依次是國家自然科學基金、國家科技支撐計劃、國家高技術研究發(fā)展計劃（863計劃）、國家重點基礎研究發(fā)展計劃（973計劃）、中國地質調查局地質調查項目、中國科學院知識創(chuàng)新工程基金、廣西科學基金、江蘇省自然科學基金、廣東省自然科學基金和浙江省自然科學基金。其中，國家自然科學基金、國家科技支撐計劃、國家高技術研究發(fā)展計劃（863計劃）、國家重點基礎研究發(fā)展計劃（973計劃）分別占到基金總數(shù)的41.20%、11.33%、8.24%、7.58%，共計占比68.35%。這表明農地土壤重金屬研究受到國家層面基金資助的占比較高，國家對于農地土壤重金屬研究給予了很大程度的重視。

2.4 主要作者

2.4.1 第一作者的系統(tǒng)分布

圖2 2006—2016年農地土壤重金屬研究基金項目支持Figure 2 The funds to support the research on heavy metals in farmland from 2006 to 2016

文獻作者是文獻的重要外部特征之一，對文獻質量有決定性影響；核心作者則是期刊質量穩(wěn)定的堅實基礎，從一定程度反映了期刊水平高低。

文獻涉及到第一作者2114名，其中發(fā)文10篇以上（包括10篇）的作者2名，5篇以上（包括5篇）的作者47名。在2114名第一作者中，高等院校有1502名，占第一作者總數(shù)的71.2%，各級科研機構有612名，占第一作者總數(shù)的28.8%。說明高等院校和科研機構尤其是高等院校具有密集的人才儲備和較強的學術研究能力，是我國環(huán)境科學研究的主要力量，是學術論文創(chuàng)作的主要發(fā)源地之一。

表1 發(fā)表論文量排列前20名的機構Table 1 The top 20 institutions of papers published on heavy metals in farmland

2.4.2 第一作者的地區(qū)分布狀況

該領域作者地區(qū)分布廣泛，各個?。ㄊ校┳灾螀^(qū)均有第一作者分布，作者的地域分布極廣但不均衡（表2）。北京有246名，占第一位，因為北京是北京大學、清華大學、中國人民大學、中國科學院等高等院校和科研機構的所在地，是全國人才聚集的中心。排在其后的依次是江蘇、陜西、廣東、浙江，第一作者人數(shù)均在100以上，這幾個省份也都是我國科技文化和經濟較為發(fā)達的地區(qū)。

2.4.3 第一作者的年齡結構與學歷情況分析

將檢索范圍內文章的第一作者（未注明的不做統(tǒng)計）的年齡按 30 歲以下、31～40、41～50、51～60、60 歲以上五個檔次統(tǒng)計，學歷按照大專、本科、碩士、博士四個類別統(tǒng)計，見圖3。從圖3可見，第一作者年齡主要集中在31～40歲，達1265人，占注明年齡作者總數(shù)（2495人）的50.7%，他們正值中青年，精力充沛，接受能力強，開拓性、進取心都是其他幾個階層所無法比擬的，是學術研究中最為活躍的群體。從第一作者學歷來看，碩士和博士的發(fā)文量占注明學歷作者總數(shù)（2240人）的77.23%，是科研隊伍中重要的組成部分，這說明本領域作者大都具有高學歷。

2.4.4 高發(fā)文量作者信息

從表3可以看出，發(fā)文量前20的作者中，高校的作者8名，科研機構的作者12名，其中來自中國科學院南京土壤研究所的作者5名，由此可以判斷科研機構是高發(fā)文量的主體單位，在本領域有著較強的實力。

2.5 主要期刊

在檢索范圍內，刊發(fā)本領域論文的期刊共569種。其中《農業(yè)環(huán)境科學學報》發(fā)文量超過100篇，占發(fā)文總數(shù)的18.6%。限于篇幅，僅列出被引頻次、影響因子較高的10種主要期刊，如表4所示。影響因子常用來評估同一研究領域不同期刊的相對重要程度[18－20]，但有時未必盡然，經 SPSS分析，該領域期刊發(fā)文量與期刊影響因子沒有相關性。

2.6 引文分析

被引頻次是文獻計量學中用來測度學術論文的社會顯示度和學術影響力的重要指標[21]。被引頻次排在前10的論文分布在7種期刊上，被引頻次最高的3篇論文分別刊登在《農業(yè)環(huán)境科學學報》《地理學報》《生態(tài)環(huán)境學報》上。2006—2016年發(fā)表的土壤重金屬污染修復研究相關文獻中，2013年的總下載量最高，為315 899次，篇均下載量最高出現(xiàn)在2006年，為1 324.2次，單篇文獻最高下載量為21 448次，是2013年中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心的黃益宗等發(fā)表的文章《重金屬污染土壤修復技術及其修復實踐》?？偙灰l次最高為2011年的3152次，篇均被引頻次最高出現(xiàn)在2006年，為36.9次，單篇文獻最高被引頻次為334次，單篇文獻最高下載和單篇文獻最高被引文獻均是2013年中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心的黃益宗等發(fā)表的文章《重金屬污染土壤修復技術及其修復實踐》?？傮w而言，2006—2016年，總下載量和總被引頻次均呈波動先上升后下降趨勢（圖4），篇均下載量和篇均被引頻次均呈逐年下降趨勢。

表2 第一作者的地區(qū)分布Table 2 The region distribution of the first author

圖3 第一作者的年齡結構與學歷情況Figure 3 The age structure and academic qualifications of the first author

表3 發(fā)文量排在前20的作者信息Table 3 The information of the top 20 authors

2.7 熱點分析

關鍵詞是作者自行選取的或者數(shù)據庫加工者補充的。不同的人選取關鍵詞的原則差別很大，所以關鍵詞的詞頻分析只能在一定程度上說明問題，離文獻內容分析還相差很遠，甚至還談不上內容分析。但對關鍵詞、標題和文摘的分析是內容分析的基礎[22]，同時也可利用高頻詞匯歸納研究重點[23－24]。根據關鍵詞、文摘將文章按照污染調查及評價、風險評價、累積及化學轉化、修復和其他綜述進行歸納統(tǒng)計（圖5），發(fā)現(xiàn)近幾年我國在農地重金屬領域的研究主題主要集中在污染調查及評價（662篇）與累積及化學轉化（627篇）?？傮w趨勢可以看出，2013年之前，該領域主要圍繞污染調查及風險評價等基礎研究，修復類文章雖逐年增加，但增速緩慢，2013年開始，修復類文章數(shù)量急劇增加，但仍低于其他類文章。

表4 刊發(fā)農地重金屬論文最多的10種期刊Table 4 The top 10 journals published articles on heavy metals in farmland

圖4 2006—2016年我國土壤重金屬污染修復文獻下載量及被引頻次Figure 4 The download and cited frequency of literatures on soil heavy metal pollution remediation in China from 2006 to 2016

檢索文章中重金屬類型主要涉及到Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu 和Zn 等，其中 Cd污染最多，有 1643 篇，其次是 Pb 污染，有 1476 篇，涉及 Cu、Zn、Cr、As、Hg 重金屬污染的論文數(shù)依次降低，分別有1211、1128、868、729、588 篇（圖 6）。

在檢索范圍內，涉及到修復的文章占總篇數(shù)的12.2%。從修復技術文獻統(tǒng)計結果（圖7）來看，先期發(fā)展的技術包括化學淋洗、固定化、氧化/還原調控等。后期隨著國際植物修復成為研究熱點，以及國內土壤修復相關政策與指導意見的出臺，植物修復與制度控制成為國內關注的主要技術，涉及植物修復的文章數(shù)量也急劇增加，這與李珊珊等[25]學者研究結果一致。但修復技術普遍存在成熟度低、技術實用性差、成本較高等問題，技術研發(fā)仍以實驗室研究為主，輔以小規(guī)模田間實驗，尚未進入產業(yè)化階段。

圖5 2006—2016年農地重金屬各類文章發(fā)文量Figure 5 The number of published literatures in different research areas on heavy metals in farmland from 2006 to 2016

圖7 不同修復技術研究論文年度發(fā)文量Figure 7 Annual published literatures on different remediation technologies

除農地重金屬污染土壤修復技術外，對修復的風險評價和生物監(jiān)測也是一個重要的研究方向。據歸納統(tǒng)計，檢索的文獻中有關風險評價的論文177篇，評價地區(qū)主要包括：湖南、廣東、河南、浙江等，其中湖南省最多，有19篇，廣東、河南、浙江次之，分別有11、11、10 篇。評價重金屬主要有 Cd、Pb、Hg、As、Cr、Zn、Ni、Cu等，其中關于重金屬Cd污染的論文量最多，有140 篇，其次是 Pb、Zn 和 Cu，分別有 139、110、106篇。由此可以說明Cd、Pb、Zn和Cu污染越來越受到人們的重視，逐漸成為科研工作者研究的重心。

對檢索范圍內文章所選取的作物進行統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)水稻最多，玉米、小麥、白菜和油菜次之，可能由于這些作物常見且試驗價值高，因此成為科研工作者的熱點研究對象。

3 結論

近10年間國內發(fā)表的農地重金屬領域文獻數(shù)量及載體期刊數(shù)逐年增加，基本與國外發(fā)文量持平。文章的下載及引用在最近的4年左右均呈下降趨勢，被引頻次下降尤其明顯。文獻下載及引用這兩個指標雖然可能受年份影響，但還有可能是因為其他原因引起，一是因為綜述展望類文獻隨著時間積累越來越多，下載及引用選擇面更廣，比較分散；二是隨著研究領域的細化，同一學科不斷分化為更加詳盡的研究方向，也會分散對主體文獻的關注度。

2006—2016年我國農地土壤重金屬污染研究大部分集中在污染調查及理論研究層面，修復類文章整體來說占比較小，僅占被統(tǒng)計文獻的12.2%，且隨著時間推移，修復方式從前期的物理化學修復逐漸向植物修復過渡，但研究仍處于實驗室階段，尚未進入產業(yè)化階段，這一現(xiàn)象值得該研究領域科研工作者重視。

對我國農地土壤重金屬污染進行研究的作者沒有顯示出特別的研究持續(xù)性，因此沒有明顯的核心作者群。而對于研究機構來說，已經有幾家單位對農地土壤重金屬污染進行了連續(xù)研究，形成了一些研究成果。但整體來說，作為核心研究機構，論文數(shù)量還稍顯不足。

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