基于文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)的土壤種子庫(kù)研究進(jìn)展分析①

李國(guó)旗，謝博勛，解 盛，劉 星，張柯雨，劉秉儒，石 云

基于文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)的土壤種子庫(kù)研究進(jìn)展分析①

李國(guó)旗1,2，謝博勛1,2，解 盛1,2，劉 星1,2，張柯雨1,2，劉秉儒3，石 云1,2

(1 寧夏大學(xué)西北土地退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)與重建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，銀川 750021；2 寧夏大學(xué)西北土地退化與生態(tài)恢復(fù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地，銀川 750021；3 北方民族大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院，銀川 750021)

為了把握土壤種子庫(kù)在國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀及研究前沿動(dòng)態(tài)，客觀反映各個(gè)國(guó)家、機(jī)構(gòu)及研究者在該領(lǐng)域的影響力，本文基于文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)分析方法，對(duì)Web of Science數(shù)據(jù)庫(kù)1999—2020年和中國(guó)知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)1983—2020年的研究成果進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：該領(lǐng)域的科研成果在國(guó)內(nèi)外的發(fā)文趨勢(shì)不同，國(guó)外期刊論文逐年上升，但國(guó)內(nèi)論文自2009年以后開(kāi)始下降。在發(fā)文量的國(guó)家排序中，美國(guó)排名第1，澳大利亞和中國(guó)分別位列第2和第3。國(guó)家間合作關(guān)系密切程度不大，相比較而言，美國(guó)的合作貢獻(xiàn)量最大。中國(guó)科學(xué)院在該領(lǐng)域的發(fā)文量最多，總被引次數(shù)也最大，刊載該領(lǐng)域論文的外文期刊主要為《Plant Ecology》《Journal of Vegetation Science》和《Applied Vegetation Science》，中文期刊主要為《生態(tài)學(xué)報(bào)》《生態(tài)學(xué)雜志》和《植物生態(tài)學(xué)報(bào)》，該領(lǐng)域的文章在外文論文中主要集中在環(huán)境科學(xué)與生態(tài)學(xué)、生態(tài)學(xué)和植物科學(xué)3個(gè)學(xué)科，而國(guó)內(nèi)主要集中在農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境、林學(xué)、生物學(xué)3個(gè)學(xué)科。目前，有關(guān)土壤種子庫(kù)的研究主要集中在對(duì)種子庫(kù)中種子本身特征、與地上植被的關(guān)系、土壤中種子持久性和在生態(tài)重建中的應(yīng)用等研究上。有關(guān)土壤種子庫(kù)的研究應(yīng)積極探索新的科學(xué)問(wèn)題，顧及更多研究領(lǐng)域，加強(qiáng)在解決實(shí)際問(wèn)題中的作用，提高我國(guó)在該領(lǐng)域的科研水平和影響力；結(jié)合全球氣候變化所帶來(lái)的生態(tài)問(wèn)題，加強(qiáng)國(guó)際間的研究合作關(guān)系，在全球尺度上利用土壤種子庫(kù)反映生態(tài)變化，為解決生態(tài)問(wèn)題提供決策參考。

土壤種子庫(kù)；文獻(xiàn)計(jì)量分析；CiteSpace

土壤種子庫(kù)是土壤和上層枯落物中所有有活力種子的總和[1]。植物生長(zhǎng)過(guò)程中，成熟的種子最終會(huì)落到地面，除少部分被動(dòng)物攝食或衰老腐敗外，大部分種子將埋進(jìn)土中，組成土壤種子庫(kù)[2-3]。環(huán)境適宜時(shí)，土壤中的種子將重新萌發(fā)，補(bǔ)充群落物種。因此，土壤種子庫(kù)是生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)能力的一個(gè)重要組成部分，是種群更新及演替的基礎(chǔ)[4]，同時(shí)也代表了許多植物組合的再生潛力[5]。影響土壤種子庫(kù)基本特征產(chǎn)生的因素很多，如土壤理化性質(zhì)(土壤孔隙度、容重和含水量)的改變會(huì)造成土壤種子庫(kù)的分布發(fā)生改變，林齡和樹木總覆蓋度會(huì)影響土壤種子庫(kù)組成，森林中林齡影響土壤種子庫(kù)的種子密度和物種豐富度[6]。不同海拔地區(qū)，土壤種子庫(kù)基本特征不同[7-9]。不同植被演替階段土壤種子庫(kù)的組成和密度也不同[10]。研究表明，土壤的侵蝕使得土壤種子庫(kù)逐漸深層化[11]。放牧改變了土壤種子庫(kù)的物種組成，增加了土壤種子庫(kù)與地上植被的區(qū)系相似性[12]。封圍增加了土壤種子庫(kù)多年生物種的種子密度和物種豐富度，降低了土壤種子庫(kù)種子密度和物種豐富度的空間異質(zhì)性[13-15]。土壤種子庫(kù)的研究在植被的自然恢復(fù)中起著重要的作用，特別是在廢棄的坡耕地和禁牧草地的演替早期[16]。持久的土壤種子庫(kù)使干旱漫灘的植被能夠應(yīng)對(duì)不可預(yù)測(cè)的洪水和干旱模式[17-18]。同樣，通過(guò)排干高海拔地區(qū)濕地的水，有助于土壤種子庫(kù)的剩余種子成功地將濕地恢復(fù)成物種豐富的高寒草甸[19]。

文獻(xiàn)計(jì)量分析是科學(xué)文章在其各自研究領(lǐng)域中影響的定量度量[20]，通過(guò)其相關(guān)分析，能夠客觀反映該領(lǐng)域的學(xué)科基礎(chǔ)、整體布局、研究熱點(diǎn)及前沿趨勢(shì)等相關(guān)問(wèn)題[21]。這種客觀可視化的分析依賴于一些文獻(xiàn)計(jì)量分析工具進(jìn)行[22-23]。文獻(xiàn)計(jì)量在線分析平臺(tái)及CiteSpace(引文空間)兩款工具在可視化綜述中被廣泛使用，該工具能夠?qū)Y選得到的有影響力的論文、機(jī)構(gòu)、期刊進(jìn)行分析，將關(guān)鍵詞及文獻(xiàn)引用情況可視化，顯示科學(xué)發(fā)展新趨勢(shì)和新動(dòng)態(tài)，綜合分析得到該領(lǐng)域的學(xué)科重點(diǎn)及研究方向[21,24]。

針對(duì)全球氣候變化所引起的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，土壤種子庫(kù)為生態(tài)恢復(fù)及生態(tài)演替提供了研究方向。盡管已經(jīng)開(kāi)展了土壤種子庫(kù)各個(gè)方面的研究，也取得了大量成果，但在國(guó)際范圍內(nèi)，還沒(méi)有土壤種子庫(kù)相關(guān)研究文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)分析的文章發(fā)表。因此，本研究通過(guò)文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)的方法，對(duì)Web of Science數(shù)據(jù)庫(kù)及中國(guó)知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)中的“土壤種子庫(kù)”的相關(guān)研究進(jìn)行分析，得出該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)、現(xiàn)狀及研究前沿動(dòng)態(tài)，明確該研究方向的現(xiàn)狀及趨勢(shì)，旨在從宏觀層面為研究者今后土壤種子庫(kù)的工作提供決策參考。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

本文基于Web of Science數(shù)據(jù)庫(kù)和中國(guó)知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)(China National Knowledge Infrastructure，CNKI)進(jìn)行分析。外文研究基于Web of Science核心數(shù)據(jù)庫(kù)，以關(guān)鍵詞“soil seed bank”進(jìn)行搜索，選擇文獻(xiàn)類型為研究論文，共收集3 436條檢索結(jié)果，檢索起止時(shí)間為1999—2020年。中文研究在CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)上以“土壤種子庫(kù)”為主題，共搜索到921條記錄，其中期刊論文為676篇，檢索起止時(shí)間為1983—2020年。本文所有數(shù)據(jù)截止于2020年7月1日。

1.2 分析方法

1.2.1 文獻(xiàn)計(jì)量方法 對(duì)于Web of Science檢索結(jié)果利用“文獻(xiàn)計(jì)量在線分析平臺(tái)(https://bibliometric. com/)”進(jìn)行分析。CNKI數(shù)據(jù)利用其自帶文獻(xiàn)計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行分析。

1.2.2 內(nèi)容分析法 本研究利用CiteSpace軟件進(jìn)行分析，主要對(duì)Web of Science數(shù)據(jù)庫(kù)中的檢索結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)分析及可視化，構(gòu)建文獻(xiàn)共被引網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)對(duì)CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)中的關(guān)鍵詞也用CiteSpace進(jìn)行分析，本研究使用的軟件版本為CiteSpace 5.5.R2。

1.2.3 主要指標(biāo) 本研究中主要分析的指標(biāo)有發(fā)文量、被引用次數(shù)、研究前沿、研究熱點(diǎn)及突變?cè)~5個(gè)方面?；诖朔从诚嚓P(guān)國(guó)家、機(jī)構(gòu)及研究者科研生產(chǎn)力水平，反映載文期刊的文獻(xiàn)認(rèn)可程度和影響力水平，了解該領(lǐng)域研究的發(fā)展趨勢(shì)。

2 結(jié)果分析

2.1 文獻(xiàn)產(chǎn)出時(shí)間序列

對(duì)文獻(xiàn)的年產(chǎn)出量進(jìn)行分析，可發(fā)現(xiàn)某領(lǐng)域的客觀發(fā)展規(guī)律。結(jié)果顯示，在Web of Science數(shù)據(jù)庫(kù)中，1999—2020年土壤種子庫(kù)相關(guān)研究共計(jì)發(fā)表科研論文3 436篇，年發(fā)文量呈現(xiàn)緩慢增長(zhǎng)趨勢(shì)。這21年年均發(fā)文量155篇，其中2019年發(fā)文量最多，為202篇(圖1A)。

(由于檢索日期為2020年7月1日，2020年全年發(fā)文量在CNKI自帶的計(jì)量系統(tǒng)中為預(yù)測(cè)值，故在此只分析1983—2019年的發(fā)文量情況)

CNKI的數(shù)據(jù)分析顯示，在1983—2020年的47年間，發(fā)文量共為921篇，首篇文章發(fā)表于1983年。國(guó)內(nèi)“土壤種子庫(kù)”的研究分為3個(gè)階段：1983—1999年為發(fā)展停滯期，17年間共發(fā)表文章17篇，年均發(fā)文量為1篇；2000—2009年為快速增長(zhǎng)期，發(fā)文量共379篇，年均發(fā)文量38篇；2010—2020年為研究穩(wěn)定期，該時(shí)期內(nèi)，年發(fā)文量逐年遞減。根據(jù)CNKI文獻(xiàn)計(jì)量系統(tǒng)分析，2009年的發(fā)文量最大，為84篇(圖1B)。

利用Web of Science數(shù)據(jù)庫(kù)分析各國(guó)“土壤種子庫(kù)”研究成果的影響力，結(jié)果顯示，論文總量排名前10位的國(guó)家為美國(guó)、澳大利亞、中國(guó)、德國(guó)、西班牙、巴西、英國(guó)、法國(guó)、加拿大和阿根廷。其中前6個(gè)國(guó)家的發(fā)文量在200篇以上，而美國(guó)的發(fā)文量為783篇，占前10位國(guó)家總發(fā)文量的30.71%，與排名第二的澳大利亞相差393篇，另外中國(guó)的相關(guān)研究論文為316篇，占前10位國(guó)家總發(fā)文量的11.19%，總體研究有待深入。從年發(fā)文量上看，1999—2018年共20年時(shí)間中，美國(guó)的發(fā)文量一直處于領(lǐng)先地位，2019年中國(guó)發(fā)文量首次超越美國(guó)(圖2)。

2.2 國(guó)家及合作關(guān)系

隨著科技全球化的發(fā)展，國(guó)際合作日漸普遍。通過(guò)文獻(xiàn)計(jì)量在線分析平臺(tái)對(duì)Web of Science的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，構(gòu)建國(guó)家間的合作關(guān)系圖(圖3)，從圖3A中可看出，各國(guó)在土壤種子庫(kù)的研究中，除美國(guó)、澳大利亞和中國(guó)外，其余國(guó)家發(fā)文量少，且與其他國(guó)家間的連線也較少。因此，有關(guān)土壤種子庫(kù)的研究雖然各國(guó)間有不同程度的合作，但合作水平較低。根據(jù)分析結(jié)果，美國(guó)的合作貢獻(xiàn)率最大，與中國(guó)和澳大利亞的合作關(guān)系較密切(圖3B)。中國(guó)的合作貢獻(xiàn)率位居第2(圖3C)，之后是澳大利亞(圖3D)。這表明，在該領(lǐng)域中，國(guó)家間的合作還需要進(jìn)一步加強(qiáng)。

圖2 Web of Science數(shù)據(jù)庫(kù)中土壤種子庫(kù)論文發(fā)表量居前5位的國(guó)家年發(fā)文趨勢(shì)

2.3 研究機(jī)構(gòu)的影響力排名

有關(guān)土壤種子庫(kù)研究機(jī)構(gòu)的影響力分析表明，發(fā)文量前10位的機(jī)構(gòu)中，中國(guó)2個(gè)，美國(guó)3個(gè)，澳大利亞2個(gè)，法國(guó)、墨西哥和荷蘭各1個(gè)。從論文數(shù)量上看，中國(guó)科學(xué)院的發(fā)文量最多，共有420篇(含合著論文)，占前10位研究機(jī)構(gòu)發(fā)文總量的34%。在總被引次數(shù)方面，中國(guó)科學(xué)院同樣以1 427次位列第1，而肯塔基大學(xué)與法國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院分別以682和636次排名第2和第3。在第一作者總數(shù)上，中國(guó)科學(xué)院以140位居榜首，而在平均被引次數(shù)方面，發(fā)文量前10位的機(jī)構(gòu)中格羅寧根大學(xué)和法國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院具有較高的被引次數(shù)(表1)。

通過(guò)中國(guó)知網(wǎng)自帶計(jì)量軟件分析CNKI檢索數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，在國(guó)內(nèi)，發(fā)文量前10位的機(jī)構(gòu)有中國(guó)科學(xué)院研究生院(52篇)、西北農(nóng)林科技大學(xué)(50篇)、新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)(41篇)、內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)(38篇)、北京林業(yè)大學(xué)(37篇)、中國(guó)科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所(34篇)、蘭州大學(xué)(31篇)、寧夏大學(xué)(24篇)、中國(guó)科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所(23篇)、河北農(nóng)業(yè)大學(xué)(22篇)。除中國(guó)科學(xué)院和北京林業(yè)大學(xué)外，中文期刊發(fā)文量前10位的機(jī)構(gòu)大多集中在西北地區(qū)。我國(guó)西北地區(qū)氣候干旱，生態(tài)環(huán)境脆弱，土壤種子庫(kù)的研究在該地區(qū)的植被演替和生態(tài)恢復(fù)方面發(fā)揮著重要作用。

(USA：美國(guó)；Sri Lanka：斯里蘭卡；Japan：日本；Spain：西班牙；Netherlands：荷蘭；Belgium：比利時(shí)；UK：英國(guó)；Poland：波蘭；Germany：德國(guó)；Argentina：阿根廷；Czech Republic：捷克；Finland：芬蘭；China：中國(guó)；Pakistan：巴基斯坦；Mexico：墨西哥；Brazil：巴西；Australia：澳大利亞；Turkey：土耳其；Panama：巴拿馬；France：法國(guó)；Canada：加拿大；Chile：智利；Hungary：匈牙利；Israel：以色列；Greece：希臘；South Africa：南非；Ethiopia：埃塞俄比亞；Portugal：葡萄牙；Zimbabwe：津巴布韋；Sweden：瑞典；Austria：奧地利；New Zealand：新西蘭；Italy：意大利；Norway：挪威；Kenya：肯尼亞；Costa Rica：哥斯達(dá)黎加；Colombia：哥倫比亞；Switzerland：瑞士；Indonesia：印度尼西亞；Iran：伊朗；Jordan：約旦；Philippines：菲律賓；India：印度；Denmark：丹麥；French Guiana：法屬圭亞那；Palestine：巴勒斯坦；Slovenia：斯洛文尼亞；Mali：馬里；South Korea：韓國(guó)；Ghana：加納；Venezuela：委內(nèi)瑞拉；Nepal：尼泊爾；Thailand：泰國(guó)；Cote Ivoire：科特迪瓦；Syria：敘利亞；Kuwait：科威特；Brunei：文萊；Nigeria：尼日利亞；Tanzania：坦桑尼亞；Ecuador：厄瓜多爾；Zambia：贊比亞；Georgia：格魯吉亞；Lithuania：立陶宛；Peru：秘魯；Russia：俄羅斯；Bangladesh：孟加拉國(guó)；Paraguay：巴拉圭；Saudi Arabia：沙特阿拉伯；Egypt：埃及；Romania：羅馬尼亞；Lebanon：黎巴嫩；North Ireland：北愛(ài)爾蘭；Malaysia：馬來(lái)西亞；Honduras：洪都拉斯；Ireland：愛(ài)爾蘭；Burkina Faso：布基納法索；Libya：利比亞；Croatia：克羅地亞；New Caledonia：新喀里多尼亞；Uzbekistan：烏茲別克斯坦；Ukraine：烏克蘭；Andorra：安道爾；Madagascar：馬達(dá)加斯加；Botswana：博茨瓦納；Rep Congo：剛果(布)；Benin：貝寧；Estonia：愛(ài)沙尼亞；Slovakia：斯洛伐克；Qatar：卡塔爾；U Arab Emirates：阿拉伯聯(lián)合酋長(zhǎng)國(guó)；Uruguay：烏拉圭；Vietnam：越南；Niger：尼日爾；Bolivia：玻利維亞；Sudan：蘇丹；Dem Rep Congo：剛果(金)；Luxembourg：盧森堡；Uganda：烏干達(dá)；Kazakhstan：哈薩克斯坦；Cuba：古巴；Nicaragua：尼加拉瓜；Mongolia：蒙古；Oman：阿曼；Laos：老撾；Mauritius：毛里求斯；Malawi：馬拉維；Cameroon：喀麥?。籆yprus：塞浦路斯；Morocco：摩洛哥；Cambodia：柬埔寨；Iceland：冰島)

表1 Web of Science數(shù)據(jù)庫(kù)中土壤種子庫(kù)發(fā)表論文數(shù)量前10位的研究機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)

注：該表中的機(jī)構(gòu)論文數(shù)量包括國(guó)家及機(jī)構(gòu)間的合著論文。

2.4 研究期刊排名

通過(guò)期刊排名確定其影響力，有助于研究者便捷選擇欲查閱的期刊論文，方便研究成果的發(fā)表。結(jié)果表明，有關(guān)“土壤種子庫(kù)”論文《Plant Ecology》的載文量位居榜首，共有154篇，《Journal of Vegetation Science》和《Applied Vegetation Science》分別以94篇和89篇位居第2和第3。在總被引用次數(shù)方面，《Plant Ecology》 《Journal of Vegetation Science》和《Seed Science Research》3個(gè)期刊分別以高于500次的結(jié)果在載文量前10位的期刊中具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。但總體來(lái)說(shuō)，載文量前10位期刊平均被引次數(shù)的排名均不太高，最高的為《Seed Science Research》，平均被引次數(shù)也只有9.19次(表2)。因此，外文研究中有關(guān)土壤種子庫(kù)的研究主要集中在有關(guān)生態(tài)學(xué)、植物學(xué)和草學(xué)相關(guān)的期刊上。

表2 Web of Science數(shù)據(jù)庫(kù)中土壤種子庫(kù)論文載文量前10位的期刊統(tǒng)計(jì)

國(guó)內(nèi)的研究中載文量前10位的期刊有：《生態(tài)學(xué)報(bào)》(48篇)、《生態(tài)學(xué)雜志》(26篇)、《植物生態(tài)學(xué)報(bào)》(26篇)、《應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)》(22篇)、《生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)》(21篇)、《西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)》(21篇)、《草業(yè)學(xué)報(bào)》(20篇)、《內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)》(16篇)、《水土保持通報(bào)》(15篇)、《安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)》(14篇)。即國(guó)內(nèi)與“土壤種子庫(kù)”相關(guān)的論文主要發(fā)表在生態(tài)學(xué)科的雜志上。

2.5 學(xué)科分布

通過(guò)CiteSpace對(duì)Web of Science國(guó)際文獻(xiàn)檢索結(jié)果的學(xué)科分布分析，得到了41個(gè)節(jié)點(diǎn)，193條連線，其中環(huán)境科學(xué)與生態(tài)學(xué)排名第1，生態(tài)學(xué)和植物科學(xué)分別位居第2和第3(圖4)。排名前10位的學(xué)科中理科共有5個(gè)，占50%，農(nóng)學(xué)有3個(gè)，占30%，其余的為多學(xué)科綜合研究，占20%；從學(xué)科層次來(lái)看，基礎(chǔ)科學(xué)占50%，技術(shù)科學(xué)占30%，無(wú)工程學(xué)科(表3)。在CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)的國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)中，論文主要集中在農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境、林學(xué)、生物學(xué)、草學(xué)、植物保護(hù)和生態(tài)學(xué)6個(gè)學(xué)科，其中理學(xué)有2個(gè)，而農(nóng)學(xué)有4個(gè)。

圖4 Web of Science數(shù)據(jù)庫(kù)中土壤種子庫(kù)研究文獻(xiàn)的主要學(xué)科分布

表3 Web of Science數(shù)據(jù)庫(kù)中土壤種子庫(kù)研究排名前10位的學(xué)科分布情況

注：表中的“頻次”為Web of Science數(shù)據(jù)庫(kù)中土壤種子庫(kù)研究論文在排名前10位的學(xué)科中的出現(xiàn)次數(shù)。

2.6 國(guó)內(nèi)外不同生境的土壤種子庫(kù)研究

首先基于上文2.3節(jié)中研究機(jī)構(gòu)影響力排名，以第一作者所在機(jī)構(gòu)再篩選文獻(xiàn)。從Web of Science中獲得文獻(xiàn)共157篇，其中中國(guó)科學(xué)院發(fā)文67篇，蘭州大學(xué)發(fā)文17篇，共計(jì)84篇；從CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)中篩出文獻(xiàn)共183篇，可見(jiàn)，我國(guó)的研究占絕大多數(shù)。

Web of Science數(shù)據(jù)庫(kù)中的73篇國(guó)外研究論文按照其研究對(duì)象進(jìn)行分類，其中農(nóng)田的研究文獻(xiàn)最多(19篇)，濕地次之(11篇)，草地和林地分別為9篇和8篇。在基于農(nóng)田的研究中，有關(guān)雜草防治[25]的論文最多達(dá)14篇，有關(guān)濕地的論文共有7篇，主要揭示濕地土壤種子庫(kù)與地上植被的關(guān)系，以及不同環(huán)境變化或干擾下濕地植物種類和土壤種子庫(kù)的動(dòng)態(tài)變化，如Matthews等[26]研究了在洪水對(duì)濕地中補(bǔ)充樹木生存的影響。而在草地和林地研究中，其研究?jī)?nèi)容較為分散，包括用土壤種子庫(kù)揭示群落演替過(guò)程，以及如生物入侵[27]及動(dòng)物[28]、刈割等干擾下土壤種子庫(kù)的變化。

在Web of Science和CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)的檢索結(jié)果中，共有267篇國(guó)內(nèi)研究論文，按研究對(duì)象劃分，草地研究最多，有65篇，沙地第2，有58篇，林地排名第3(42篇)。草地的研究可進(jìn)一步分為荒漠草地、典型草地和高寒草地3個(gè)部分，荒漠草地以西北地區(qū)為主，研究在不同自然條件和人為干擾[15,29]下，荒漠草原的土壤種子庫(kù)的動(dòng)態(tài)變化，以及部分植物土壤種子庫(kù)對(duì)荒漠草原生物多樣性維持的作用[30]。典型草地的研究主要集中在自然條件及放牧等干擾對(duì)土壤種子庫(kù)的影響，并利用土壤種子庫(kù)來(lái)確定其群落演替階段。高寒草地的研究主要涉及放牧對(duì)其的影響。沙地的研究主要集中在內(nèi)蒙古科爾沁和阿拉善地區(qū)、新疆的古爾班通古特及渾善達(dá)克地區(qū)，包括對(duì)原生地和恢復(fù)條件下土壤種子庫(kù)特征的研究，以及一些沙漠物種的種子繁殖動(dòng)態(tài)對(duì)土壤種子庫(kù)的影響。林地的研究在各個(gè)地區(qū)均有所涉及，主要集中在土壤種子庫(kù)與林分更新的相關(guān)性上，少部分也涉及一些環(huán)境因素及干擾對(duì)土壤種子庫(kù)及林分的影響。除了對(duì)特定生態(tài)系統(tǒng)類型的研究，國(guó)內(nèi)研究機(jī)構(gòu)同樣對(duì)一些植物種群的種子庫(kù)動(dòng)態(tài)變化做了研究，共有12篇文獻(xiàn)，研究植物涉及林地、草地及濕地3個(gè)生態(tài)系統(tǒng)，以入侵植物、優(yōu)勢(shì)種和特有種為主。

2.7 高被引頻次論文

發(fā)表的研究成果的影響力及學(xué)術(shù)價(jià)值的衡量離不開(kāi)被引次數(shù)，因此為了獲得該領(lǐng)域具有影響力的文獻(xiàn)，采用CiteSpace進(jìn)行文獻(xiàn)共被引分析，排除無(wú)法追溯題目的論文，對(duì)可查的文獻(xiàn)進(jìn)行分析，共獲得1 450個(gè)節(jié)點(diǎn)和6 644條連線(圖5)。其中Bossuyt和Honnay[31]在2008年發(fā)表在《Journal of Vegetation Science》上的文章被引用頻次最高，該文章通過(guò)1990—2006年間有關(guān)植物種子庫(kù)的相關(guān)研究數(shù)據(jù)，對(duì)4種群落的特征進(jìn)行了分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不同群落種子庫(kù)與地上植被的相似性程度不同，因此得出結(jié)論認(rèn)為僅僅依靠土壤種子庫(kù)進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)的想法不可行。另外Bekker等[32]1998年發(fā)表在《Functional Ecology》上的文章也有較高的被引用頻次，文章通過(guò)研究闡明了歐洲地區(qū)土壤中種子大小、形狀和分布與種子壽命的相關(guān)性。文獻(xiàn)被引用頻次排名第3的是Thompson等[33]于1998年發(fā)表在《Journal of Ecology》上的文章，該文章研究了歐洲西北地區(qū)植物區(qū)系土壤中種子的持久性與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系，得出種子持久性并不總是與種子大小有關(guān)，還有一些生理上的因素；同時(shí)說(shuō)明在許多生境中，種子被埋藏的可能性與種子的大小和形狀有著密切關(guān)系。在近期的研究論文中，被引用頻次較高的是Long等[34]2015年發(fā)表于《Biological Reviews》上的一篇文章，其通過(guò)一個(gè)模型探討了影響種子持久性的生態(tài)學(xué)因素，通過(guò)該模型可預(yù)測(cè)種子在所在環(huán)境中的持續(xù)時(shí)間(表4)。

圖5 Web of Science數(shù)據(jù)庫(kù)中研究文獻(xiàn)被引用時(shí)區(qū)視圖

而在國(guó)內(nèi)的研究中，被引頻次較高的文獻(xiàn)有于順利和蔣高明[35]2003年以“土壤種子庫(kù)的研究進(jìn)展及若干研究熱點(diǎn)”為題發(fā)表在《植物生態(tài)學(xué)報(bào)》上的文章，該文章論述了土壤種子庫(kù)的研究進(jìn)展，提出相關(guān)的研究熱點(diǎn)問(wèn)題主要集中在土壤種子庫(kù)的研究方法、分類、時(shí)空布局、與地上植被的相關(guān)性及土壤種子庫(kù)的動(dòng)態(tài)等問(wèn)題上。另外，楊躍軍等[36]2001年發(fā)表在《應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)》上的文章也有較高的引用次數(shù)，該文章以“森林土壤種子庫(kù)與天然更新”為題，論述了森林土壤種子庫(kù)的特點(diǎn)，分析了森林種子庫(kù)對(duì)天然更新的影響，并提出了森林種子庫(kù)的研究方向及研究方法(表4)。

表4 Web of Science和CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)中土壤種子庫(kù)研究排名前10位的高被引頻次論文分布情況

2.8 研究前沿趨勢(shì)分析

利用CiteSpace對(duì)檢索結(jié)果中的關(guān)鍵詞與出現(xiàn)頻次及年份的關(guān)系構(gòu)建研究前沿時(shí)區(qū)視圖，并結(jié)合突變?cè)~分析獲得土壤種子庫(kù)相關(guān)研究的未來(lái)發(fā)展動(dòng)向，通過(guò)對(duì)Web of Science數(shù)據(jù)分析，得到了218個(gè)節(jié)點(diǎn)，2 338條連線(圖6A)，其中出現(xiàn)頻次前10位的關(guān)鍵詞為“種子庫(kù)(seed bank)”“發(fā)芽(germination)”“植被(vegetation)”“土壤(soil)”“動(dòng)力學(xué)(dynamics)”“土壤種子庫(kù)(soil seed bank)”“種子散布(seed dispersal)”“重建(restoration)”“多樣性(diversity)”和“草地(grassland)”。通過(guò)關(guān)鍵詞的出現(xiàn)頻次可以看出，有關(guān)植物種子庫(kù)的研究主要集中在對(duì)種子庫(kù)中種子本身特征、與地上植被的關(guān)系、種子庫(kù)中種子持久性和在生態(tài)重建的應(yīng)用上。對(duì)CNKI數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到132個(gè)節(jié)點(diǎn)，253條連線(圖6B)，出現(xiàn)頻次排名前5位的關(guān)鍵詞為“種子庫(kù)”“土壤種子庫(kù)”“物種多樣性”“地上植被和植被恢復(fù)”。進(jìn)一步對(duì)出現(xiàn)頻次中等程度的關(guān)鍵詞進(jìn)行統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，國(guó)內(nèi)土壤種子庫(kù)相關(guān)內(nèi)容主要集中在退化草地、人工草地、高寒草地、塔里木河等生境。因此，在國(guó)內(nèi)有關(guān)土壤種子庫(kù)的研究還主要集中在種子庫(kù)特征與物種多樣性的關(guān)系、種子庫(kù)在植被恢復(fù)中的應(yīng)用等方面。

圖6 Web of Science(A)和CNKI(B)數(shù)據(jù)庫(kù)中土壤種子庫(kù)研究前沿時(shí)區(qū)視圖

通過(guò)對(duì)Web of Science的檢索結(jié)果進(jìn)行突變?cè)~分析發(fā)現(xiàn)，突變?cè)~“predation(捕食)”和“seed rain(種子雨)”的持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)，均持續(xù)了11年時(shí)間(圖7)。結(jié)合前沿時(shí)區(qū)視圖可得出，有關(guān)土壤種子庫(kù)的研究主要集中在種子庫(kù)中種子持久性及種子散布的相關(guān)研究上。

圖7 Web of Science土壤種子庫(kù)研究引用頻次突增關(guān)鍵詞

為了更準(zhǔn)確地把握研究前沿信息，本文對(duì)Web of Science檢索結(jié)果2010—2020年引用次數(shù)超過(guò)20次的論文進(jìn)行重篩選，共得到261條文獻(xiàn)條目。根據(jù)研究?jī)?nèi)容進(jìn)行分類，首先將論文分為方法類和內(nèi)容類，方法類涉及土壤種子庫(kù)相關(guān)方法，共有13篇文獻(xiàn)，即對(duì)鑒定土壤種子庫(kù)組成的兩種方法的對(duì)比評(píng)測(cè)[37]、雜草種子庫(kù)的動(dòng)態(tài)建模[38]以及雜草競(jìng)爭(zhēng)的3D建模[39]等。除此之外的文獻(xiàn)為內(nèi)容類，該類又可以分為具體生境研究和特定物種的研究。特定物種的研究主要為了揭示土壤種子庫(kù)的更替及補(bǔ)充情況，在實(shí)驗(yàn)室條件下通過(guò)生理及分子手段研究各種植物種子休眠[40]、萌發(fā)[41]及種子壽命[42]等，共有25篇文獻(xiàn)。其余部分是各種生境土壤種子庫(kù)的研究，其中研究草地的文章最多，有55篇，林地第2，有43篇，濕地第3，26篇，之后為沙地和農(nóng)田的研究，分別為20篇和16篇。草地的研究多數(shù)旨在揭示以放牧為主的干擾條件下土壤種子庫(kù)的動(dòng)態(tài)變化，以及水文條件對(duì)土壤種子庫(kù)的影響。林地的研究主要涉及被干擾林地，論文有24篇，其中火、間伐和開(kāi)采的干擾占主要部分，另外還有植物入侵、風(fēng)暴及動(dòng)物對(duì)林地的影響；原始林地的研究主要涉及林分補(bǔ)充。濕地的研究主要集中在原生植被及群落演替方面。沙地的研究涉及放牧、植物入侵和環(huán)境對(duì)土壤種子庫(kù)的影響，以及沙地植物演替動(dòng)態(tài)等方面。農(nóng)田的研究主要集中在對(duì)雜草的管理上。通過(guò)對(duì)CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)2010—2020年的研究檢索結(jié)果分析，共獲得335篇論文，研究草地的論文最多，有62篇；其次是林地(61篇)，之后是沙地和農(nóng)田，各29篇。草地的研究主要在典型草原、荒漠草原和高寒草甸3種草地類型中。典型草原和荒漠草原主要研究圍欄封育[15,43]為主的恢復(fù)措施下土壤種子庫(kù)變化。高寒草地研究以放牧及嚙齒類動(dòng)物[44]為主的影響下土壤種子庫(kù)的變化，以及在各種恢復(fù)措施下土壤種子庫(kù)的變化。除此之外，草地的研究也涉及一些植物群落的種子庫(kù)動(dòng)態(tài)，典型草地和荒漠草地蒿屬植物及禾本科植物居多，如絹蒿[45]、克氏針茅[46]及短花針茅[47]等。林地的研究主要是在原生林地不同立地條件下土壤種子庫(kù)特征、種子庫(kù)與幼苗更新的關(guān)系上[48-49]，對(duì)受損林地的研究較少。沙地的研究主要有對(duì)沙漠植被的組成[50]和人工恢復(fù)條件下沙地植被的演化研究[51]。農(nóng)田的研究主要集中于雜草的管理。除此之外，研究相對(duì)較多的還有濕地和礦區(qū)，相關(guān)論文分別為25篇和15篇，濕地的研究主要集中在對(duì)各種濕地類型中土壤種子庫(kù)及與植被之間關(guān)系的研究上。礦區(qū)的研究以恢復(fù)過(guò)程中土壤種子庫(kù)變化的研究為主。

綜上，土壤種子庫(kù)的研究主要集中在對(duì)各種生態(tài)環(huán)境下土壤種子庫(kù)變化的研究中。林地和草地在國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究中均占有較大比例，國(guó)內(nèi)對(duì)于林地的研究多基于自然條件下，而國(guó)外對(duì)火因子影響下林地土壤種子庫(kù)的研究較多。與林地相比，草地生態(tài)環(huán)境脆弱，易受放牧等人工干擾的影響，這使得草地退化更加嚴(yán)重。因此草地生境的相關(guān)研究多集中在退化草地及人工恢復(fù)后草地土壤種子庫(kù)的變化上。結(jié)合前沿視圖及突增關(guān)鍵詞分析，土壤種子庫(kù)相關(guān)研究還集中在種子庫(kù)對(duì)植物群落補(bǔ)充更替方面。隨著人類活動(dòng)，生態(tài)環(huán)境問(wèn)題越加凸顯，土壤種子庫(kù)也將為該問(wèn)題的解決提供決策參考。如采礦業(yè)的發(fā)展，礦區(qū)的生態(tài)恢復(fù)成為難題，目前主要采用表土回填技術(shù)進(jìn)行礦區(qū)生態(tài)修復(fù)，利用土壤種子庫(kù)相關(guān)知識(shí)可探討表土保存過(guò)程中土壤種子庫(kù)的保存時(shí)間，以及通過(guò)土壤種子庫(kù)評(píng)估表土回填植被恢復(fù)效果。另外土壤種子庫(kù)相關(guān)內(nèi)容也可為退化草原的恢復(fù)提供幫助，可利用其確定退化草原的演替階段，以及人工修復(fù)后評(píng)估其修復(fù)效果等。因此，土壤種子庫(kù)的研究雖然較為基礎(chǔ)，但在解決實(shí)際生態(tài)環(huán)境問(wèn)題中具有重要的作用。

3 討論與結(jié)論

在Web of Science數(shù)據(jù)庫(kù)核心合集中有關(guān)土壤種子庫(kù)的文章在1999—2020年呈現(xiàn)逐年增長(zhǎng)的趨勢(shì)，而在CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)中其在1983—2009年呈現(xiàn)增長(zhǎng)的趨勢(shì)，之后發(fā)文量逐漸下降。關(guān)于土壤種子庫(kù)研究在國(guó)內(nèi)出現(xiàn)下降的現(xiàn)象，筆者認(rèn)為主要有以下3個(gè)原因：一是與國(guó)內(nèi)的評(píng)價(jià)體系有關(guān)，關(guān)于土壤種子庫(kù)的研究文章，很難發(fā)表在影響因子較高的期刊上，因此過(guò)去這方面研究的主力軍轉(zhuǎn)移了研究興趣；二是土壤種子庫(kù)研究技術(shù)沒(méi)有較大的突破，例如對(duì)土壤中的休眠種子年限的估測(cè)；三是關(guān)于土壤種子庫(kù)的新的科學(xué)問(wèn)題也未見(jiàn)出現(xiàn)。

有關(guān)土壤種子庫(kù)的研究主要集中在對(duì)種子庫(kù)中種子本身特征、與地上植被的關(guān)系、土壤種子持久性和在生態(tài)重建中的應(yīng)用上。研究的學(xué)科主要為生態(tài)學(xué)和農(nóng)學(xué)兩個(gè)學(xué)科，且主要在基礎(chǔ)學(xué)科中。隨著人類的活動(dòng)，生態(tài)問(wèn)題已經(jīng)不可忽視，各種生態(tài)系統(tǒng)面臨各種生態(tài)問(wèn)題，由于放牧使得草地退化和荒漠化問(wèn)題日漸嚴(yán)重，二氧化碳濃度升高、氮沉降和植物入侵等對(duì)植物群落的影響已不可忽視，因此應(yīng)該加強(qiáng)土壤種子庫(kù)在解決實(shí)際生態(tài)系統(tǒng)問(wèn)題中的作用。另外，有關(guān)土壤種子庫(kù)的研究在干旱地區(qū)、濕潤(rùn)及半濕潤(rùn)地區(qū)的研究較多，有關(guān)干旱半干旱地區(qū)土壤種子庫(kù)的研究國(guó)外較少且相對(duì)分散，而國(guó)內(nèi)研究較多。該地區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱，面臨各種生態(tài)問(wèn)題，在半旱區(qū)開(kāi)展有關(guān)土壤種子庫(kù)的研究，揭示在現(xiàn)存的環(huán)境條件下的土壤種子庫(kù)的特征，結(jié)合其特征設(shè)計(jì)相關(guān)的植被恢復(fù)方案，利用土壤種子庫(kù)植被的恢復(fù)效果進(jìn)行評(píng)估已成為重點(diǎn)研究對(duì)象，而在后續(xù)的研究中還應(yīng)注意在植被恢復(fù)過(guò)程中各種微地形、微生境的變化以及例如生物結(jié)皮等結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)對(duì)植被恢復(fù)和土壤種子庫(kù)的影響。除此之外，隨著采礦業(yè)的發(fā)展，礦區(qū)生態(tài)修復(fù)問(wèn)題也刻不容緩，而目前相關(guān)研究較為缺乏，利用土壤種子庫(kù)相關(guān)內(nèi)容評(píng)價(jià)恢復(fù)方案的可行性及恢復(fù)效果也將成為今后的研究?jī)?nèi)容。

通過(guò)文獻(xiàn)計(jì)量在線分析平臺(tái)及CiteSpace軟件的使用，較為全面地反映了國(guó)內(nèi)外有關(guān)土壤種子庫(kù)的學(xué)科發(fā)展過(guò)程及研究方向。這為土壤種子庫(kù)的研究提供了一定的參考價(jià)值。結(jié)合本文的分析結(jié)果，有關(guān)土壤種子庫(kù)的研究應(yīng)積極探索新的科學(xué)問(wèn)題，還應(yīng)顧及更多研究領(lǐng)域，加強(qiáng)在解決實(shí)際問(wèn)題中的作用，提高我國(guó)在該領(lǐng)域的科研水平和影響力，結(jié)合全球氣候變化所帶來(lái)的生態(tài)問(wèn)題加強(qiáng)國(guó)際間的研究合作關(guān)系，在全球尺度上利用土壤種子庫(kù)反映生態(tài)變化，為解決生態(tài)問(wèn)題提供決策參考。

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Research Progress of Soil Seed Bank Based on Bibliometric Analysis

LI Guoqi1,2, XIE Boxun1,2, XIE Sheng1,2, LIU Xing1,2, ZHANG Keyu1,2, LIU Bingru3, SHI Yun1,2

(1 Key Laboratory for Restoration and Recovery of Degraded Ecosystem in Northwest China of Ministry of Education, Ningxia University, Yinchuan 750021, China; 2 Breeding Base for State Key Laboratory of Land Degradation and Ecological Restoration in Northwest China, Ningxia University, Yinchuan 750021, China; 3 College of Biological Science and Engineering, North Minzu University, Yinchuan 750021, China)

In order to grasp the research status and frontier trends of the soil seed bank at home and abroad, and objectively reflect the influences of various countries, institutions and researchers in this field, this article, based on bibliometric analysis, analyzed the related research results of Web of Science database from 1999 to 2020 and CNKI database from 1983 to 2020. The results showed that the trends of scientific research are different at home and abroad. Papers have increased year by year in foreign journals but have declined since 2009 at home. In the rankings of published documents countries, the United States ranks first while China ranks third. The degree of close cooperation between countries is relatively small. In comparison, the United States has the largest contribution to cooperation. The Chinese Academy of Sciences publishes the most articles and has the largest total citations. The main foreign journals that publish related papers are Plant Ecology, Journal of Vegetation Science and Applied Vegetation Science, and the main Chinese journals are Journal of Ecology, Journal of Ecology and Plant Ecology Journals. Papers in this field are mainly concentrated in the three disciplines of Environmental Science & Ecology, Ecology and Plant Science in foreign papers, while mainly concentrated in the three disciplines of Agricultural Resources & Environment, Forestry and Biology at home. At present, the research on soil seed banks mainly focuses on the characteristics of the seeds in the seed bank and their relationship with the aboveground vegetation, the seed persistence in soil and the application of ecological reconstruction. In the future, research on soil seed banks should actively explore new scientific issues, take into account more research fields, strengthen the role in solving practical problems, and improve China's scientific research level and influence. Combining with the ecological problems brought about by global climate change, strengthen international research cooperation, use soil seed banks to reflect ecological changes on a global scale, and provide decision-making reference for ecological problems.

Soil seed bank; Bibliometric analysis; CiteSpace

李國(guó)旗, 謝博勛, 解盛, 等. 基于文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)的土壤種子庫(kù)研究進(jìn)展分析. 土壤, 2022, 54(1): 103–113.

Q948.1

A

10.13758/j.cnki.tr.2022.01.014

中央引導(dǎo)地方科技創(chuàng)新項(xiàng)目和中國(guó)工程院院地合作項(xiàng)目(2021NXZD5)資助。

李國(guó)旗(1965—)，男，寧夏平羅人，博士，研究員，主要研究方向?yàn)橹参锷鷳B(tài)學(xué)。E-mail:guoqilee@163.com