喀斯特石漠化地區(qū)土壤微生物研究
——基于CNKI數(shù)據(jù)庫的文獻(xiàn)計量分析

韋志瓊

(右江民族醫(yī)學(xué)院,廣西 百色 533000)

0 引言

我國南方的喀斯特石漠化地區(qū)是世界上三大喀斯特地貌之一,尤以貴州、云南、廣西石漠化面積最廣,發(fā)育最典型[1-2]。石漠化與水土流失、沙漠化并列為我國三大土地生態(tài)自然災(zāi)害。石漠化現(xiàn)象是巖溶地區(qū)土地嚴(yán)重退化而出現(xiàn)的荒漠化現(xiàn)象,給地區(qū)生態(tài)及經(jīng)濟(jì)帶來了巨大的危害[3-5]。20世紀(jì)80年代,我國對西南巖溶地區(qū)石漠化問題開展了有針對性的治理活動,逐步推進(jìn)了石漠化的綜合整治,石漠化治理也越來越受到國家及社會各界的高度關(guān)注及重視[6-9]。石漠化的成因有很多,一般認(rèn)為主要影響因素是自然環(huán)境因素與人類不合理的活動[10-11],其中起到?jīng)Q定性作用的是人類活動。人類過度干預(yù)自然的活動影響了生態(tài)環(huán)境平衡,造成自然資源短缺、生態(tài)系統(tǒng)抗干擾能力差、土壤生產(chǎn)力嚴(yán)重退化等生態(tài)環(huán)境問題[12-13]。

石漠化的本質(zhì)是土壤的理化性質(zhì)、土壤組成等發(fā)生變化,導(dǎo)致土層稀薄,肥力降低,生產(chǎn)力下降,不同程度石漠化地區(qū)的土壤性質(zhì)表現(xiàn)出差異[14]。而石漠化程度不僅與土壤中的養(yǎng)分含量(如有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀等)有著密切關(guān)系,土壤中的微生物也起著重要的作用[15]。土壤微生物是土壤微生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分,種類繁多,數(shù)量龐大,它們參與土壤的形成及發(fā)育過程,在能量流動及物質(zhì)循環(huán)中發(fā)揮著重要的作用[15]。如氮元素在植物生長過程中起著至關(guān)重要的作用,是葉綠素合成的必需元素,空氣中約78%的成分為氮氣,但是植物無法直接利用空氣中的氮。而土壤中的微生物可通過生物固氮作用,將惰性的氮轉(zhuǎn)化成離子氮以供植物吸收。利用微生物制作形成菌劑可用于降解及轉(zhuǎn)化土壤中難溶的礦物質(zhì)、污染物及農(nóng)殘等,以減少毒性,分解難溶礦物質(zhì)等[16]。土壤微生物能快速響應(yīng)土壤質(zhì)量變化,可作為評價土壤的微生物指標(biāo),用于土壤健康狀況的預(yù)測,對土壤增肥、環(huán)境修復(fù)等有著不可忽視的作用,有效預(yù)示生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)的演變?？赏ㄟ^改善土壤性質(zhì)與土壤微生物結(jié)構(gòu)及組成來改善土壤肥力,恢復(fù)土壤生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定[17-18]。

對石漠化地區(qū)土壤微生物的研究文獻(xiàn)進(jìn)行分析,了解喀斯特石漠化地區(qū)土壤微生物的發(fā)展現(xiàn)狀、研究熱點及前沿動態(tài),對于喀斯特石漠化地區(qū)土壤生態(tài)改善具有重要的意義。

1 研究方法

中國學(xué)術(shù)期刊網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(CNKI)為文獻(xiàn)數(shù)據(jù)來源。檢索以“喀斯特”與“土壤微生物”為主題詞,檢索文獻(xiàn)發(fā)表時間為不限至2022年12月31日,通過CNKI自帶的有關(guān)文獻(xiàn)分析工具及VOSviewer軟件進(jìn)行計量分析及關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 文獻(xiàn)發(fā)表量

文獻(xiàn)量可反映學(xué)術(shù)界對于該研究主題的關(guān)注程度,是衡量關(guān)注度的重要指標(biāo)之一[19]。 在CNKI中進(jìn)行檢索,共獲得相關(guān)中文文獻(xiàn)330篇,以柱形圖展示每年的文獻(xiàn)發(fā)表數(shù)量。從圖1可知,關(guān)于石漠化地區(qū)土壤微生物的研究文獻(xiàn)呈現(xiàn)出波浪式增長趨勢,發(fā)文量總體上是逐漸增長的。

圖1 文獻(xiàn)發(fā)文量年度分布Fig.1 Annual number of published papers

2.2 主要資助基金

有項目基金作為資金支持的論文,在論文學(xué)術(shù)研究的科學(xué)性、創(chuàng)新性及嚴(yán)謹(jǐn)性上更有保障,所獲得的基金項目級別越高,論文的學(xué)術(shù)價值及可讀性相應(yīng)也會更高[20]。共選取發(fā)文量最多的10個基金項目進(jìn)行分析(如圖2)。由圖2可知,石漠化地區(qū)土壤微生物研究最主要的基金提供者是國家自然科學(xué)基金委,共有151篇文獻(xiàn)受到該基金支持,占總發(fā)文量的45.76%。其次是國家科技支撐計劃項目與國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃項目,分別為48篇、32篇,占比14.55%、9.70%。

圖2 主要基金項目發(fā)文數(shù)量統(tǒng)計Fig.2 Number of documents issued by major fund projects

2.3 研究機(jī)構(gòu)

對機(jī)構(gòu)情況進(jìn)行統(tǒng)計,可以清楚地了解該研究課題的主要研究機(jī)構(gòu)(如圖3)。發(fā)文量最多的研究機(jī)構(gòu)是貴州大學(xué),共發(fā)表論文61篇,占總發(fā)文數(shù)量的18.48%;其次為中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所與貴州師范大學(xué),發(fā)文數(shù)量分別為60篇、48篇,占總發(fā)文數(shù)量的18.18%、14.55%。

圖3 主要機(jī)構(gòu)發(fā)文量統(tǒng)計Fig.3 Total amount of papers from main institutions

2.4 主要發(fā)文作者與合作情況

統(tǒng)計作者發(fā)文數(shù)量可以反映出相關(guān)人員對于某一研究領(lǐng)域的貢獻(xiàn)值。由圖4可知,CNKI數(shù)據(jù)庫收錄文庫中,發(fā)文總量排名前10的作者依次為蘇以榮、彭晚霞、曾馥平、何尋、宋同清、王克林、杜虎、喻理飛、龍健、張金池,發(fā)文量共194篇,占總發(fā)文量的58.79%。作者之間兩兩合作較為密切的有4個合作網(wǎng)絡(luò)(圖5):以中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所的王克林、蘇以榮、彭晚霞及廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院杜虎等研究人員組成的合作網(wǎng)絡(luò);以貴州大學(xué)喻理飛為主、張金池等研究人員組成的合作網(wǎng)絡(luò);以中國科學(xué)院廣西植物研究所徐廣平為主的合作網(wǎng)絡(luò);以貴州師范大學(xué)龍健為主的合作網(wǎng)絡(luò)。

圖4 作者發(fā)文量Fig.4 Number of papers issued by authors

圖5 作者之間的合作網(wǎng)絡(luò)Fig.5 Cooperation network among authors

2.5 關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析

關(guān)鍵詞可以高度概括文章的主要研究內(nèi)容及方向,可通過對關(guān)鍵詞進(jìn)行共現(xiàn)分析來了解相關(guān)研究領(lǐng)域的熱點及趨勢。通過軟件VOSviewer進(jìn)行關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析,所獲得的文獻(xiàn)中共有775個關(guān)鍵字,設(shè)置關(guān)鍵字的最小出現(xiàn)次數(shù)為3,以此共篩選出63個符合要求的關(guān)鍵字進(jìn)行關(guān)鍵詞共現(xiàn)(如圖6)。當(dāng)設(shè)置關(guān)鍵詞之間最小的連接強(qiáng)度為3時,可得圖7。通過圖6、圖7可知,與核心關(guān)鍵詞“喀斯特”和“土壤微生物”均相關(guān)的關(guān)鍵詞有高通量測序、有機(jī)碳礦化、土壤養(yǎng)分、群落結(jié)構(gòu)及植被恢復(fù),說明目前喀斯特石漠化地區(qū)土壤微生物的主要研究熱點是通過高通量測序分析土壤的微生物多樣性與群落結(jié)構(gòu)及微生物群落結(jié)構(gòu)變化與土壤肥力的關(guān)系,探討通過改變土壤微生物的構(gòu)成,優(yōu)化石漠化地區(qū)土壤養(yǎng)分,提高土壤肥力,恢復(fù)土壤生態(tài)能力,從而實現(xiàn)植被恢復(fù)。

圖6 喀斯特石漠化地區(qū)土壤微生物研究的關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可視圖Fig.6 Co-occurrence network visibility graph of keywords of soil microbial research in rocky desertification region of Karst area

圖7 喀斯特石漠化地區(qū)土壤微生物研究的關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可視圖(最小鏈接強(qiáng)度:3)Fig.7 Co-occurrence network visibility graph of keywords of soil microbial research in rocky desertification region of Karst area(min. strength: 3)

3 結(jié)論

借助中國知網(wǎng)(CNKI)知識發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)平臺,利用VOSviewer分析軟件,對我國喀斯特石漠化地區(qū)土壤微生物研究的文獻(xiàn)進(jìn)行計量學(xué)分析,旨在了解當(dāng)前國內(nèi)關(guān)于喀斯特石漠化地區(qū)土壤微生物研究的現(xiàn)狀、熱點及發(fā)展趨勢等,為進(jìn)行喀斯特石漠化地區(qū)土壤微生物研究提供參考。從檢索結(jié)果來看,喀斯特石漠化地區(qū)土壤微生物的相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)表量總體上呈逐年增長的趨勢,說明越來越多的人關(guān)注喀斯特石漠化地區(qū)土壤微生物研究。關(guān)鍵詞標(biāo)簽視圖顯示,目前的研究熱點是了解微生物群落結(jié)構(gòu)、改善土壤肥力、植被恢復(fù)等方面。主要的研究機(jī)構(gòu)為高等院校及科研院所,其中貴州大學(xué)發(fā)文數(shù)量最多,為61篇,占總發(fā)文數(shù)量的18.48%。文獻(xiàn)計量分析在一定程度上揭示了喀斯特石漠化地區(qū)土壤微生物研究的脈絡(luò)、現(xiàn)狀、熱點及發(fā)展趨勢,可為該領(lǐng)域研究提供參考。以往研究多關(guān)注不同治理模式、不同植被環(huán)境下土壤微生物的多樣性及群落組成,以評估不同治理措施下的石漠化治理成效。目前,尋找關(guān)鍵菌群,制備微生物菌劑來改善土壤生態(tài)系統(tǒng)并提高土壤質(zhì)量已成為研究的關(guān)鍵方向之一。在喀斯特石漠化極端惡劣的土壤環(huán)境中仍存在大量的微生物,這些微生物在維持石漠化環(huán)境生態(tài)平衡方面有著極其重要的作用?？赏ㄟ^分析石漠化地區(qū)的土壤狀況、土壤微生物多樣性及基因功能,解析不同程度石漠化演替階段下土壤與微生物之間的關(guān)系,篩選出與改善石漠化土壤質(zhì)量相關(guān)的優(yōu)勢菌株,以優(yōu)化石漠化地區(qū)土壤質(zhì)量監(jiān)測評價體系,為石漠化監(jiān)測、修復(fù)提供新的思路。