城市綠地土壤研究文獻的CiteSpace可視化分析

包 婕，江 峰，馬嘉偉，徐 彥，馬瑗蕊，陳楚文，葉正錢，柳 丹

（1.浙江農林大學 環(huán)境與資源學院 浙江省土壤污染生物修復重點實驗室，浙江 杭州 311300；2.衢州市園林綠化管理服務中心，浙江 衢州 324000；3.浙江農林大學 風景園林與建筑學院，浙江 杭州 311300）

城市綠地是以土壤為基質，以自然和人工植被為主體，以人類干擾為特征，并與微生物和動物群落協(xié)同共生的人工生態(tài)系統(tǒng)，具有重要的生態(tài)意義和環(huán)境價值，維護著城市生態(tài)系統(tǒng)的平衡[1-2]。近年來，城市化進程加快，人為擾動嚴重，農業(yè)和林業(yè)土壤被大量占用，給土地造成嚴重污染，使得城市綠地在土壤物理、化學性質及生物學特性等方面都發(fā)生了顯著變化[3-4]。國內研究發(fā)現(xiàn)：城市綠地土壤存在來源復雜、養(yǎng)分較少、土體層次混亂、壓實嚴重、通氣性差、污染嚴重的問題，使植物根系呼吸和下扎受阻，影響植物生長發(fā)育以及城市環(huán)境生態(tài)效益和景觀功能[5]。國外對于城市綠地的關注較早，聚焦于城市土壤污染、生物多樣性、氣候變化及生態(tài)系統(tǒng)服務功能等方面[6]。為了全面了解城市綠地土壤研究文獻的變化趨勢，本研究總結了國內外城市綠地土壤研究領域的代表文獻、研究熱點，進行可視化分析，并系統(tǒng)綜述了近10 a 來的主要研究內容，以期為中國城市綠地土壤的研究和建設提供借鑒。

1 數(shù)據(jù)來源和研究方法

中文文獻以中國知網(wǎng)(China National Knowledge Infrastructure，CNKI)為數(shù)據(jù)源，擴大檢索范圍將檢索條件定為“主題=綠地土壤”，檢索年限設定為2012—2021年，進行高級精確檢索，經(jīng)過人工篩選，將其中重復及與城市綠地土壤相關性不大的文獻剔除，共檢索到文獻557 篇。在科學網(wǎng)(Web of Science，WoS) 核心數(shù)據(jù)庫中，以主題TS=[(Urban Soil AND Greenbelt) OR (Soil AND Green Space) OR(Park Green Space AND Soil) OR (Greenfield AND Soil Evaluation)] AND 文獻類型=(Article OR Review)AND 語言=(English) 開展檢索，檢索年限設定為2012—2021年，學科主要選取“Environmental Science” OR “Geosciences Multidisciplinary” OR “Ecology” OR “Environmental Studies” OR “Plant Sciences” OR “Water Resources” OR “Soil Science” OR “Urban Studies” OR“Forestry”AND“Green Sustainable Science Technology”，共檢索到文獻550 篇。采用CiteSpace 5.7.R5W 對前50 位的文獻數(shù)據(jù)的關鍵詞、作者、國家/地區(qū)和機構進行可視化分析。

2 結果與分析

2.1 文獻數(shù)量

由表1可見：自CJ/T 340—2011《綠化種植土》頒布以來，北京、上海、重慶、廣州等城市開展了綠地土壤調研工作，并出臺了當?shù)氐姆N植土質量規(guī)范[7]，因此發(fā)文量有所增加，其中，2018 和2019年發(fā)文量較多，分別為79 和77 篇。從國家政策層面來看，從2017年黨的十九大提出“加快生態(tài)文明體制改革，建設美麗中國”，到2019年實施《中華人民共和國土壤污染防治法》，政策制度不斷完善，說明國家日益重視土壤污染管控、土壤生態(tài)保護及修復。英文發(fā)文量呈現(xiàn)整體上升的趨勢。

表1 年度中英文獻發(fā)文數(shù)量Table 1 Annual quantities of Chinese and English literatures

2.2 國家和機構分布

由表2可見：2012—2021年，從WoS 核心數(shù)據(jù)庫中獲取的城市綠地土壤研究文獻中，中國發(fā)文量位列第一，高達131 篇，其次是美國、澳大利亞、德國、意大利等。從發(fā)文機構的中心性來看，中國科學院的中心性最高。中國對城市綠地土壤研究領域的關注度較高，具有較強的國際學術影響力。

表2 發(fā)文量前5 位的國家和中心性前5 位的機構Table 2 Top 5 countries and institutions

2.3 代表性作者及熱點內容

由表3可知：中文文獻發(fā)文量排名前5 位的作者主要研究內容是城市綠地土壤理化性質、土壤質量分析、綠化廢棄物的利用、土壤重金屬污染[8-19]。華南農業(yè)大學盧瑛[20-21]、沈陽農業(yè)大學的邊振興[22]和上海市園林科學研究所的張琪[23]發(fā)表的文章被引頻次超過100 次。被引頻次高的文獻主要涉及城市綠地土壤的養(yǎng)分特征，肥力質量評價，土壤改良和重金屬污染等研究，側面反映了國內對城市綠地土壤的研究熱點和重點。

表3 中文發(fā)文量前5 位的作者及內容Table 3 Top 5 quantity of Chinese literature authors and their professional field

由表4可知：英文文獻發(fā)文量排名前5 位的作者主要研究內容是城市綠地土壤污染、物種多樣性、微生物等[24-28]。CAMERON 等[29]、LIVESLEY 等[30]、COUTTS 等[31]、KABISCH 等[32]和BRAAKER 等[33]發(fā)表文獻被引頻次超過100 次，最高達到277 次。高被引文獻研究主題為生態(tài)系統(tǒng)服務、綠色基礎設施、城市小氣候、花園和綠色屋頂構建及其功能，反映了城市綠地土壤研究的熱點和重點。

表4 英文發(fā)文量前5 位的作者及內容Table 4 Top 5 quantity of English literature authors and their professional field

2.4 研究重點關注領域

CiteSpace 對論文關鍵詞的共現(xiàn)分析能體現(xiàn)出文獻的關注領域。中文文獻關于城市綠地土壤的研究，主要圍繞土壤肥力、土壤理化性質、重金屬污染評價等展開(圖1)。土壤肥力是土壤質量狀況的綜合反映，可通過單項指標評價和綜合評價對土壤質量全面解析。張明等[34]收集了中國32 個城市綠地土壤的9 項理化指標數(shù)據(jù)，得出土壤堿性化趨勢明顯，城市綠地土壤肥力狀況待改善。土壤重金屬污染評價是根據(jù)不同尺度選用合適的評價方法和模型分析該區(qū)域的污染程度，如單因子指數(shù)評價法[35-36]、內梅羅綜合污染指數(shù)法[37]、模糊綜合評價法[38]、地質累積指數(shù)法[39]、潛在生態(tài)危害指數(shù)法[37,39]、污染負荷指數(shù)法[40-41]、綜合指數(shù)評價法[41]、灰色聚類法等。謝賢健等[42]利用單因子污染指數(shù)法、GIS 技術結合投影尋蹤模型評估了研究區(qū)不同土地利用方式下表層土壤鉛(Pb)、鎘(Cd)、銅(Cu)、鋅(Zn)的污染特征及其空間污染程度。張俊葉等[43]使用物元可拓模型法，計算單指標關聯(lián)度、多指標綜合關聯(lián)度和等級評定。

圖1 中英文文獻關鍵詞共現(xiàn)圖Figure 1 Keywords co-occurrence map of Chinese and English literatures

由圖1可以看出：英文文獻的關鍵詞主要有生態(tài)系統(tǒng)服務、生物多樣性、植被。在城市綠地生態(tài)系統(tǒng)服務研究中，高頻被引文獻圍繞著城市土壤與人類健康[44]、城市綠地對徑流調節(jié)[45]和土壤重金屬積累的影響[46]等方面展開。除此之外，英文文獻在可持續(xù)綠化和綠色基礎設施方面[47]的發(fā)展值得學習。JIM[48]提出了可持續(xù)的綠化戰(zhàn)略，加強綠地樹木和行道樹維護，充分利用可種植資源，創(chuàng)新公共政策和綠化技術，形成覆蓋全城的綠色網(wǎng)絡。?OPUCKI 等[49]通過多功能綠色基礎設施的參與式規(guī)劃過程，為城市提供生態(tài)系統(tǒng)服務的策略，如植物生物多樣性、微氣候控制、土壤滲透、碳固存、視覺質量、娛樂和社會資本等。在城市綠地生物多樣性研究中，TRESCH 等[50]調查發(fā)現(xiàn)：植物物種豐富度增加，使土壤動物物種和微生物豐富度增加，從而對凋落物分解產(chǎn)生積極影響。文獻從多角度分析城市生物多樣性的影響因素，如綠地管理和維護[51]、城市建筑高度和密度、土壤微生物群落和功能[52]、植物和土壤相互作用等。

2.5 研究趨勢及前沿分析

由圖2可見：中文文獻研究從重金屬、綜合評價、海綿城市等聚類節(jié)點展開。英文文獻研究方向主要是城市生態(tài)、城市氣候、城市土壤、歸一化植被指數(shù)、土壤理化性質等聚類?？梢娢墨I圍繞城市綠地土壤特性對城市綠地生態(tài)系統(tǒng)的影響，著眼于土壤重金屬污染、植被覆蓋和土壤蓄滲能力等研究。LIU 等[53]研究發(fā)現(xiàn)：同一季節(jié)不同類型的城市綠地土壤中的重金屬含量差異較大。城市綠地為減緩徑流提供了巨大的潛力，植被覆蓋可提高雨水入滲率，土壤滲透速率隨堆積密度的增加而降低[45,54]。近幾年來，許多英文文獻闡述了綠色基礎設施建設、自然氣候、植被生長和人為活動等因素對土壤特征的影響，包含綠色屋頂、雨水循環(huán)利用、植被蒸騰等方面，反映出的內容更豐富。2012—2021年，重金屬、齊齊哈爾、污染評價等關鍵詞突現(xiàn)強度高，該階段土壤污染問題受重視，近3 a 主要關注重金屬污染和土壤改良問題(表5)。

圖2 中英文文獻關鍵詞聚類分析分布圖Figure 2 Cluster analysis distribution of key words of Chinese and English literatures

表5 中英文文獻關鍵詞突現(xiàn)前10 位Table 5 Summary of top 10 key words of Chinese and English literatures

由圖3可見：①2012—2014年重點是土壤肥力、土壤理化性質、綜合評價、重金屬污染，側重對城市綠地土壤理化和生物特性的分析評價；②2015—2017年，研究內容細化，區(qū)分不同類型綠地(公園、住宅小區(qū)、園林綠地)的土壤理化特性分析評價，其中主成分分析法運用較多；③2018—2021年，從空間變異角度分析城市綠地土壤污染特征并評價，即從污染源出發(fā)(源解析)，分析污染物類型(重金屬、多環(huán)芳烴)，最后進行生態(tài)風險評價。

圖3 中英文文獻城市綠地土壤關鍵詞時區(qū)圖Figure 3 Time zone map of key words of Chinese and English literatures

英文文獻中，2012—2021年突現(xiàn)強度高的關鍵詞是效益、蒸騰，主要關注綠地與社會效益以及與城市環(huán)境的關系，對城市綠地蒸騰、降溫[48]等方面的研究有所增加。其中，2017—2018年中國在城市綠

地土壤領域的研究處于突出位置(表5)。英文文獻也可分為2012—2014年、2015—2017年、2018—2021年3 個階段(圖3)。第1 階段基本涵蓋城市綠地土壤領域的熱點，集中在“生態(tài)系統(tǒng)服務”“生物多樣性”“影響”“城市化”等4 個方面。早期研究大多是關于城市居民健康水平及生活質量的提升[55]，隨著城市化進程加快以及城市氣候環(huán)境改變，研究重點轉向解決城市生態(tài)環(huán)境問題[56]。第2 階段的關鍵內容是“分類”“土壤改良”“空間”“效益”，綠地發(fā)展階段演變及新技術涌現(xiàn)，針對綠地管理和維護開展了大量研究[57]。第3 階段的高頻詞是“重金屬”“心理健康”“綠色”，綜合探討了綠地與城市社會、環(huán)境、居民整體效益的關系及對生態(tài)系統(tǒng)服務功能的影響。研究表明：增加公園綠地有利于提升城市環(huán)境質量[58]。第1 階段和第2 階段是從生態(tài)學角度探索城市綠地土壤與生態(tài)系統(tǒng)服務之間的關系，并尋求合適的解決方法。第3 階段學者們轉向對環(huán)境污染與治理以及人類健康與綠色空間的相互關系等研究。

3 結論與展望

本研究表明：城市綠地土壤中英文文獻的研究重點不同，中文文獻更關注城市綠地土壤質量，主要研究土壤理化性質、土壤肥力、土壤改良、綜合質量評價和土壤重金屬污染等，對城市土壤質量進行空間分析及評價，提出土壤改良建議，美化城市環(huán)境。而英文文獻更關注城市綠地生態(tài)系統(tǒng)，主要研究生態(tài)系統(tǒng)服務、生物多樣性、森林、綠色基礎設施和土壤重金屬污染等，研究多因素(植物、動物及微生物)間相互影響以及生態(tài)系統(tǒng)服務價值，提升社會、環(huán)境、人居這三方面的整體效益，更好地為人們提供適宜的生活環(huán)境。

今后，國內研究者應重點關注城市綠地土壤與城市生態(tài)系統(tǒng)之間的相互關系；對城市綠地土壤質量的量化評價需要增加物理學、化學、生物學、污染、植物等方面的指標；定期檢測各項土壤質量指標，利用大數(shù)據(jù)精密監(jiān)控城市綠地土壤環(huán)境，實行數(shù)字智能化管理。