国际土壤质量研究热点与趋势——基于大数据的citespace可视化分析-李彬彬.pdf
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1、自然资源学报,2017,32(1 1):19831998Journal of Natural Resourceshttp:wwwjnraccnDOI:1 01 1 849zrzyxb20 1 60968国际土壤质量研究热点与趋势基于大数据的Citespace可视化分析李彬彬1,许明祥1扩,巩晨2,李盼盼1(1西北农林科技大学林学院,陕西杨凌712100;2中国科学院水利部水土保持研究所黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室,陕西杨凌712100)摘要:论文利用文献计量学方法定量分析了土壤质量研究领域的科学文献,结果显示国际土壤质量研究热点从有机质及其组分对管理措施的响应、微生物指标敏感性、土
2、壤质量定义到土壤质量评价方法、评价指标和框架的完善,在农业生产和环境保护中的应用性不断加强。目前,土壤质量的监测及其对土壤修复、全球气候变化的响应是未来研究热点。主要研究趋势有:1)发展中国家将在土壤质量研究领域中发挥重要作用;2)土壤质量对土壤修复、全球气候变化的响应以及应对措施成为未来的研究重点;3)可持续发展仍然是土壤质量研究的主题,不同国家及地区应根据自身特点进行土壤质量评价、监测、修复研究,制定法律,保障土壤管理的规范化和可持续化。关键词:土壤质量;研究热点;研究趋势;科学知识图谱;Citespace中图分类号:S1541 文献标志码:A 文章编号:10003037(2017)111
3、98316土壤是人类赖以生存与发展的重要物质基础,是植物生长发育的基质。它为植物的健康生长提供水分、养分以及生物物质,为动物的生长生活提供栖息场所以及容纳、降解、净化污染物和维持生态平衡,在促进社会经济持续发展等诸多功能方面都具有不可替代性。随着工业化进程的不断加快,人与土地之间的矛盾也不断加剧,使得土壤质量问题的研究受到全世界的广泛关注n1。农业的稳产高产、生态环境的保护都需要我们正确认识土壤在环境中的作用,同时需要我们加强土壤质量的研究1。进人20世纪90年代以来,国际上关于土壤质量研究的文献大量涌现,涉及的学科和内容非常广泛。目前针对土壤质量相关文献的综述已有不少,其中国外学者就土壤质量
4、概念与应用旷,、评价指标m。9,、耕作、种植制度、作物残茬管理对土壤质量的影响”“”1等方面展开评述;国内对土壤质量研究综述多集中在土壤质量评价方法u、指标”51、标准”6-以及可持续土地管理”7方面。这些研究综述的发表对国内外学者了解以及推动土壤质量研究发挥了重要作用。但是面对成千上万的庞大文献群,以文献阅读、总结归纳、定性探讨为主要方法的传统文献综述存在明显的局限性,如Karlen等”01、Sparrow等1、Sithole等m1仅就土壤质量的某个方面进行了文献综述,其参考价值的高低也取决于研究者本身收稿日期:2016-0912;修订日期:2016-1卜12。基金项目:科技基础性丁作专项(
5、2014FY210100);中国科学院重点部署项目(KJZDEW-TZGIO)。Foundalion items:Science and Technology Basic Work,No2014FY210100;Chinese Academy of Sciences Key DeploymentProject,NoKJZDEWTZ-GIO第一作者简介:李彬彬(1991一),男,山东德州人,硕士研究生,研究方向为土壤质量评价及演变研究。Email:doublebinhotmailtom+通信作者简介:许明祥(1972一),男,陕西杨凌人,博士,副研究员,主要从事土壤质量演变与调控研究。Email
6、:xunlxnwsuafeducn万方数据自然资源学报 32卷的研究水平,无法客观、全面地反映该领域的发展脉络以及研究趋势。因此,还需要采用更为科学的方法对以上问题做进一步的分析和探讨。目前,科学计量学与信息计量学技术的迅速发展,为大数据可视化研究提供了可靠的途径,同时也弥补了传统文献综述的不足。由美国德雷赛尔大学陈超美教授于2004年首次推出的基于Java环境的引文网络分析工具Citespacet”。”,主要用于科学文献数据计量和分析、识别和显示科学发展新趋势和新动态,并在分析和可视化共引网络方面具有准确、便利和高效的特点,因此,本研究选取Citespace V作为主要分析软件。但该软件只能
7、勾勒出研究领域的概况,无法提供更深入的文献细节,所以本研究依据Citespace V的分析结果,结合对文献的批判性阅读,进一步系统梳理该领域的研究文献,从而分析国际土壤质量研究热点及研究趋势,为未来土壤质量研究提供一些借鉴和启示。1数据与方法11研究思路通过文献共被引发现关键文献,进一步通过文献聚类分析,解读土壤质量研究主题的演进规律及其驱动因素;结合文献突现分析、关键词突现分析展现研究热点的变迁,并发现未来的研究趋势(图1)。在本研究中,Citespace V参数设置具体如下:时间段为1992-2016年,以1 a为时间切片,节点类型分别选择被引文献和关键词,文献选取标准为每个时间切片内被引
8、量前50的文章,选择寻径剪枝方式。题录数据t;7、艾献共被引分析 文献突现性分析 文献聚类分析 关键词词频与突现分析 么 L 么 么 文 共 文 共 关献 被 献 突 聚 时中 引 突 现 类 区现 键心 频 现 时 名 视密 词段 称 图 度 突性 次 性 图 现冈1 研究思路和主要方法Fig 1 Research ideas and methods12数据获取本文所使用的数据来源于w曲of Science(WOS)核心数据库。数据采集时间为2016年8月11日,检索条件为:主题为土壤质量(Topic=soil quality),文献类型为Article,共检索出5 551条文献,每份文献包
9、括了标题、作者、摘要、关键词、参考文献等信息。在筛选主题词时,本研究排除了土壤肥力(soil fertility)和土壤健康(soilhealth)两个范畴相近的主题词。因为土壤质量是土壤肥力质量、土壤环境质量和土壤健万方数据11期 李彬彬等:国际土壤质量研究热点与趋势康质量3个既相对独立又有机联系组分的综合集成,且土壤质量的定义已超越了土壤肥力的概念,二者有联系又有差别。土壤健康侧重于土壤的描述性和定性特征,而土壤质量注重土壤的分析性和数量化特征。因此,从土壤质量研究领域的发展出发,以“soilquality”作为主题词可以满足研究热点与研究趋势的探讨。2国际土壤质量研究概况进入20世纪90
10、年代以来,国际上对土壤质量的研究热度不断升高,相关文献呈井喷式出现。国际土壤质量研究年发文总量在1 992-2008年左右呈缓慢上升状态,2008年之后呈现快速发展状态图2(a),而土壤质量研究的两个主要方向(WOS给出)农业方向和环境方向的关注度也在不断升温,土壤质量研究相对更偏向农业方向。非洲和澳洲的土壤质量研究相对较少,北美则起步较早图2(b),在20世纪90年代初开展了较多关于土壤质量方面的研究,2005年之后,欧洲对土壤质量的关注度迅速升温,这是由于欧洲面临严重的土壤退化问题口,北美地区则发展速度放缓。亚洲和南美洲在该领域的研究起步较晚,2008年之后发展速度加快,其中以亚洲最为突出
11、。中国、印度、巴西作为发展中国家在土壤质量方面研究起步晚,但后期发展加快;美国起步较早,前期开展了大量研究,后期速度变缓;中国在土壤质量研究领域异军突起,近几年发文数量已超越美国【图2(c)。土壤质量与粮食安全、人类健康以及社会经济的可持续发展息息相关旺“2 21。以中国为首的发展中国家,人口众多,土地资源紧张,一直受到环境问题和粮食问题的困扰,进人21世纪,粮食问题与环境问题日益突出,引发了各国对土壤质量的关注,致姐】籁珏钗血I】颡珏蚁捌黎珏以c)主要国家土壤质鼍年发文数量1990 1995 2000 2005 2010 2015年份图2 旧际土壤质量研究年发表论文数量g2 The publ
12、ication number of international soil quality research,L一一11J1,1j4加加0万方数据自然资源学报 32卷力于寻求一条可持续发展的道路。土壤质量评价也被视为衡量环境质量、粮食安全与经济问题的有效工具”3241。3国际土壤质量研究热点及发展趋势一个研究领域的关键文献往往意味着该领域在理论上或概念上有重大突破和创新,反映了该文献发表时期的焦点主题,而研究热点是在一定时期被较多关注的研究主题。文本以关键文献的聚类分析进行研究阶段的划分,以文献和关键词的突现展现研究热点的变迁以及未来的发展趋势。31关键文献以l a为时间切片,节点类型为参考文献
13、,选取Top 50(被引量前50篇文章)绘制文献共被引图谱。引文年轮代表着某篇文章的引文历史,年轮颜色代表相应的引文时间,年轮厚度与相应时间分区内的引文数量成正比。中心度较高的文献可能成为网络中由一个时间段向另一个时间段过渡的关键点,具有一定程度的理论创新。突现性较高的文献是指在某一阶段被引次数迅速上升的文献,这类文献可能会成为后来的中心文献和研究热点。本研究共探测出中心性在001以上的文献共204篇,为突出关键文献,截取中心性在003以上的关键文献共44篇。所选取的这44篇高中心性文献的被引频次和突现性均较大,它们是土壤质量研究文献群中起到关键作用或具有转折意义的文献,是不同时期的基础性、奠
14、基性经典文献,对该领域学术发展发挥着重要作用。图3中,共被引频次较高、中心度较大的节点年轮较大,是引发大量学者关注或发生研究转向的文献(为避免文献较多而造成的文字叠加,本图仅列出共被引量大于17的文献)。图中红色年轮代表突现性较大的关键文献,由蓝色区域到红色区域分别代表了1992-2016年的研究时段。首先从中心性上来看(表1、表2),最大的5篇文章作者(中心性大于01)分别是。镩黼鼹牌粥铲t:咖,BAXER J hll2伽嘞MK 120)IER_DEX AIR江004)GIL-SOTRES F(20051ANDREWS SS(200-:)燃鄹谳黼硒嘲KARLEN DL(1997)L-|一-尹
15、+DORAN JWll994l墨恐REGoRIcHEG(1994一 、毒擎兰譬戢t罔3文献共被引聚类视图Fig3 The view ofCOcited literature万方数据1 1期 李彬彬等:国际土壤质量研究热点与趋势 1987表1关键文献基本信息Table l The basic information of crucial literature序号年份 标题1 2000 Identification of regional soil quality factors and indicators:ICentral and Southern High Plains2 1994 Towa
16、rds a minimum data set to assess soil organic matter quality in agricultural soils3 1997 Soil quality:A concept,definition,and framework for evaluation4 2002 Soil organic carbon sequestration rates by tillage and crop rotation:A global data analysis5 1 992 Characterization of soil quality:Physical a
17、nd chemical criteria6 2005 Different approaches to evaluating soil quality using biochemical properties7 2007 Tillage and soil carbon sequestration-what do we really know?8 2006 Determining soil quality indicators by factor analysis9 2002 A comparison of soil quality indexing methods for vegetable p
18、roduction systems in northern Califomia1 0 2002soil 7uality for 8u5lainable 1and managemen:organic matte。and aggregation interactions that maintainsoil functions1 l 2002 A minimum data set for soil quality assessment of wheat and maize cropping in the highlands of Mexico1 2 2006 Soil organic matter
19、stratification ratio as an indicator of soil quality13 1999 Soil biochemical response to long-term conservation tillage under semi-arid Mediterranean conditions1 4 2007 Notillage and soil-profile carbon sequestration:an on-farm assessment1 5 1 997 Reservations regarding the soil quality concept1 6 2
20、008 Impact of tillage practices on organic carbon and nitrogen storage in cool,humid soils of eastern Canada1 7 1993 Early changes in water-stable aggregation induced by rotation and tillage in a soil under barley production1 8 2007 Soil organic matter and biological soil quality indicators after 2
21、1 years of organic and conventional farming19 2004 Tillage and cropping effects on soil quality indicators in the northern Great Plains20 2001 A comparison of soil quality in adjacent cultivated,forest and native grassland soils21 2002 Identifying critical limits for soil quality indicators in agroe
22、cosystems22 2009 Evaluating soil quality indices in an agricultural region of Jiangsu Province,China23 1 999 Field management effects on soil enzyme activitiesza zoos:雾裟沛soil峨qual。ity indi。c蒜刑eva删luat。i唱m脓“小8iw印m昏胁ili8撕矾删血825 2007 Bioenergy in the black26 2002 Soil health and global sustainability:t
23、ranslating science into practice27 1 994 Labile soil organicmatter as influenced by cropping practices in an arid environment28 2001 Soil quality:Current concepts and applications29 1993 Soil quality and financial performance of biodynamic and conventional farms in NewZealand30 1 997 A landscapescal
24、e study of soil quality in three prairie fanning systems3 l 1 997 Management controls on soil carbon32 1 992 Croprotation and residue management effects on soil carbon and microbial dynamics33 1 994 Defining soil quality for a sustainable environment34 2004 Soil carbon sequestration impacts on globa
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