基于CiteSpace軟件的全球土壤改良劑研究進(jìn)展

摘要：土壤改良劑不給作物提供養(yǎng)分，但可以改善土壤性質(zhì)，促進(jìn)作物吸收養(yǎng)分。收集2000—2023年發(fā)表在Web of Science數(shù)據(jù)庫核心合集的9 360篇文獻(xiàn)，采用CiteSpace軟件作為分析工具，簡述全球土壤改良劑發(fā)文情況，開展關(guān)鍵詞聚類分析，展望全球重點研究方向。結(jié)果表明，我國在土壤改良劑方面有著強(qiáng)大的科研能力和影響力，發(fā)文量遠(yuǎn)超其他國家。全球土壤改良劑研究的發(fā)文量增長迅速，研究范疇越來越廣泛。未來，要充分利用工農(nóng)業(yè)廢棄物，研發(fā)新型土壤改良劑，混合施用多種改良劑，從而有效改善土壤性質(zhì)，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：土壤改良劑；CiteSpace軟件；發(fā)文量；聚類分析

中圖分類號：S141.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）08-0-03

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.08.032

Research progress on global soil amendments based on CiteSpace software

ZHENG Haowen1，2， XUE Dongmei1

（1. Tianjin Key Laboratory of Water Resources and Water Environment， Tianjin Normal University;

2. Department of Geography， Tianjin Normal University， Tianjin 300387， China）

Abstract： Soil amendments do not provide nutrients to crops， but can improve soil properties and promote crop nutrient absorption. The 9 360 articles published in the core collection of Web of Science database from 2000 to 2023 are collected， the CiteSpace software is used as the analysis tool， the global publication status of soil amendments is briefly described， the keyword clustering analysis is conducted， and the global key research directions are looked forward. The results indicate that China has strong scientific research capabilities and influence in the field of soil amendments， with a much higher number of publications than other countries. The publication volume of global soil amendment research is growing rapidly， and the research scope is becoming increasingly broad. In the future， it is necessary to fully utilize industrial and agricultural waste， develop new soil amendments， and mix multiple amendments for application， thus effectively improving soil properties and promoting agricultural production.

Keywords： soil amendment; CiteSpace software; number of publications; cluster analysis

當(dāng)前，土壤質(zhì)量和土壤污染是全球農(nóng)業(yè)土壤科學(xué)研究的重要議題。受人口增長和環(huán)境污染影響，全球農(nóng)用土地資源越發(fā)緊缺[1-2]。近些年，土壤改良劑的研究已取得快速進(jìn)展，有助于保護(hù)現(xiàn)有土地資源，改良不宜利用的土地[3]。CiteSpace軟件是科學(xué)研究領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的數(shù)據(jù)統(tǒng)計工具，它可以圍繞國家、作者、主題和關(guān)鍵詞等方面進(jìn)行數(shù)據(jù)分析并提供直觀的圖像，揭示某一領(lǐng)域的發(fā)展歷程和研究趨勢。使用該軟件對2000—2023年土壤改良劑的研究進(jìn)展進(jìn)行可視化分析，可以提供較為全面而客觀的認(rèn)識，從而展望未來的研究方向。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

以Web of Science數(shù)據(jù)庫核心合集為檢索來源，引文索引選擇“全部（all）”。主題選擇“土壤改良劑（soil amendments）”，文獻(xiàn)類型選擇“研究論文（article）”和“綜述論文（review）”，檢索時段為2000年1月1日至2023年12月31日。檢索獲得24 706篇文獻(xiàn)，經(jīng)人工篩選，剔除與研究主題關(guān)聯(lián)不大的文獻(xiàn)，選取其中的9 360篇文獻(xiàn)進(jìn)行分析。

1.2 研究方法

CiteSpace軟件廣泛應(yīng)用于科學(xué)研究領(lǐng)域，可以從國家、機(jī)構(gòu)、作者、主題和關(guān)鍵詞等視角進(jìn)行聚類分析。分析結(jié)果可以直觀地反映某一領(lǐng)域的發(fā)展動態(tài)和研究趨勢。使用CiteSpace軟件分析搜集的文獻(xiàn)，根據(jù)中介中心性、突現(xiàn)性和西格瑪值等方面繪制圖像。其中，中介中心性代表系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的關(guān)系，反映與同領(lǐng)域其他研究聯(lián)系的緊密程度。突現(xiàn)性指標(biāo)的取值一般為0，若此指標(biāo)不為0，代表出現(xiàn)新突破。西格瑪值基于中心性和突現(xiàn)性計算得到，節(jié)點中心性和突現(xiàn)性越高，該數(shù)值也越高。聚類分析可以凸顯研究重點和研究方向，這些數(shù)據(jù)對于土壤改良劑領(lǐng)域的整體研究很有幫助。

2 全球土壤改良劑發(fā)文情況

根據(jù)相關(guān)度排序，以9 360篇文獻(xiàn)為數(shù)據(jù)源，選取相關(guān)度最高的前2 000篇進(jìn)行分析。結(jié)果顯示，中國發(fā)文量（639篇）遠(yuǎn)超其他國家，緊隨其后的分別是美國（407篇）、西班牙（245篇）、澳大利亞（123篇）和加拿大（111篇）等國家。作為主要發(fā)文國家，這些國家在土壤改良劑方面的研究較為深入。而在中介中心性上，美國最高（0.37），這說明它在領(lǐng)域合作上的影響力高，緊隨其后的是中國（0.27）、西班牙（0.27）、德國（0.13）、法國（0.11）和巴基斯坦（0.10）等國家。其中，中國、美國和西班牙既保持高發(fā)文量，也有著不低的中介中心性。值得注意的是，德國發(fā)文量為63篇，但中介中心性達(dá)到0.13，高于澳大利亞（0.07），說明德國相關(guān)學(xué)術(shù)資源豐富，與各國研究者交流合作更密切。

3 關(guān)鍵詞聚類分析

關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜可以直觀反映不同關(guān)鍵詞的關(guān)系，它對研究不同關(guān)鍵詞的聯(lián)動具有重要作用。聚類圖譜有2個評價指標(biāo)，即聚類模塊值和聚類平均輪廓值。一般認(rèn)為，聚類模塊值大于0.3代表聚類結(jié)構(gòu)顯著，聚類平均輪廓值大于0.5代表聚類合理，聚類平均輪廓值大于0.7代表聚類令人信服。根據(jù)搜集的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)，開展2000—2010年關(guān)鍵詞聚類分析，結(jié)果如圖1所示。其中，聚類模塊值為0.382 5，聚類平均輪廓值為0.734 9，聚類結(jié)構(gòu)明顯且令人信服，關(guān)鍵詞共現(xiàn)性良好。根據(jù)搜集的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)，開展2011—2023年關(guān)鍵詞聚類分析，結(jié)果如圖2所示。其中，聚類模塊值為0.306 9，聚類平均輪廓值為0.732 8，聚類結(jié)構(gòu)明顯且令人信服，關(guān)鍵詞共現(xiàn)性良好。

4 全球重點研究方向

圍繞2000—2010年和2011—2023年兩個時間段，選取中介中心性和突現(xiàn)性較高的文獻(xiàn)，分析當(dāng)時的全球重點研究方向。時間段一是2000—2010年。Stevens等[4]發(fā)現(xiàn)，土壤綜合施用生物防治劑、化學(xué)殺菌劑和有機(jī)改性劑，可以長期保持微生物種群動態(tài)，有效防治致病菌。Ros等[5]將城市有機(jī)廢棄物與堆肥相結(jié)合，對地中海沿岸因不當(dāng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)引起的質(zhì)量惡化土壤進(jìn)行改良。Harrison等[6]提出針對不同種類土壤的組分分析方法，該研究的中介中心性較高。氮礦化通過分解死亡生物和降解有機(jī)氮化合物獲得無機(jī)氮，這是土壤保持、恢復(fù)肥力的重要過程，也是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要保障。Ekenler等[7]探究氮礦化和土壤酶的關(guān)系，研究被引頻次較高，受到土壤改良方向研究人員的關(guān)注。時間段二是2011—2023年。Hale等[8]研究生物炭和活性炭對土壤中芘的吸附效果，因為生物炭材料是當(dāng)時的研究熱點，因此該研究的中介中心性為0.31。Morales等[9]使用污泥和修枝廢棄物堆肥，制備的土壤改良劑既可促進(jìn)作物生長，又可抑制病害。類似有多種作用的土壤改良劑受到研究者的廣泛關(guān)注，突現(xiàn)性高。Liu等[10]使用納米材料來改良土壤，富含營養(yǎng)物質(zhì)的納米材料可以有效促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，保護(hù)土壤環(huán)境。

5 結(jié)論

2000—2023年，全球土壤改良劑研究的發(fā)文量增長迅速，研究范疇越來越廣泛，研究重心從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)逐漸拓展到土壤改良。但是，土壤問題成因不盡相同，土壤改良劑適用區(qū)域受限，未來仍然需要深入開展研究。部分大分子化合物改良效果較好，但合成過程復(fù)雜，成本較高，難以在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中大規(guī)模推廣應(yīng)用，因此減少制備成本至關(guān)重要。相比僅施一種改良劑，多種改良劑共同施用的效果更好，特別是生物改良劑與工農(nóng)業(yè)廢棄物混施?？傊?，新型土壤改良劑的制備和應(yīng)用可以有效改善土壤性質(zhì)，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

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