吳 霞，蔡進(jìn)軍*，雷金銀，王長(zhǎng)軍，李維倩，陳 剛，白陽陽

基于文獻(xiàn)計(jì)量的土壤健康評(píng)價(jià)研究進(jìn)展可視化分析①

吳 霞1,2，蔡進(jìn)軍1,2*，雷金銀1,2，王長(zhǎng)軍1，李維倩1，陳 剛1,2，白陽陽1

(1 寧夏農(nóng)林科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，銀川 750002；2 國(guó)家農(nóng)業(yè)環(huán)境銀川觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站，銀川 750002)

本文以Web of Science核心數(shù)據(jù)庫中收錄的土壤健康評(píng)價(jià)相關(guān)文獻(xiàn)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，采用CiteSpace工具，對(duì)文獻(xiàn)數(shù)量、題目、關(guān)鍵詞、作者等信息進(jìn)行可視化計(jì)量分析。結(jié)果表明：①土壤健康評(píng)價(jià)是一項(xiàng)環(huán)境科學(xué)、土壤科學(xué)、農(nóng)學(xué)等多學(xué)科交叉的研究領(lǐng)域，目前正處于快速發(fā)展時(shí)期；美國(guó)在這一領(lǐng)域的研究實(shí)力和國(guó)際影響力最大，我國(guó)雖然起步較晚但發(fā)展迅速，發(fā)展?jié)摿薮蟆＂谕寥澜】蹈拍顝莫M義到廣義，評(píng)價(jià)指標(biāo)從理化屬性到物理、化學(xué)、生物綜合指標(biāo)，評(píng)價(jià)體系從單一糧食生產(chǎn)到多種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，方法模型從專家經(jīng)驗(yàn)到系統(tǒng)建模，技術(shù)手段從常規(guī)檢測(cè)到微生物組學(xué)、地信遙感等正在逐步改進(jìn)和完善。③生物學(xué)指標(biāo)、土壤多功能定量評(píng)價(jià)、客觀準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)模型等是目前土壤健康評(píng)價(jià)研究的前沿和熱點(diǎn)。我國(guó)土壤健康評(píng)價(jià)研究尚處于發(fā)展階段，本文梳理總結(jié)了國(guó)際土壤健康評(píng)價(jià)研究進(jìn)展和發(fā)展前沿，以期為我國(guó)土壤健康評(píng)價(jià)研究工作提供參考與借鑒。

土壤健康評(píng)價(jià)；指標(biāo)體系；方法模型；文獻(xiàn)計(jì)量；CiteSpace

土壤是陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，是聯(lián)系地球大氣圈、生物圈、水圈、巖石圈的紐帶，它不僅是糧食生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵，也是生態(tài)環(huán)境安全和人類健康的重要基礎(chǔ)[1]。土壤健康是農(nóng)業(yè)綠色生產(chǎn)的必要條件，只有健康的土壤才可以生產(chǎn)出健康的糧食，從而保障食品安全和人類健康。然而，城市化、工業(yè)化以及不合理土地利用導(dǎo)致的土壤污染和退化問題正在日益加劇，嚴(yán)重威脅著全球糧食生產(chǎn)以及人類健康和生態(tài)環(huán)境安全[2]。因此，防治土壤污染、保護(hù)土壤健康刻不容緩。開展土壤健康評(píng)價(jià)、摸清土壤健康現(xiàn)狀是健康土壤培育和保護(hù)的必要條件，也是農(nóng)業(yè)長(zhǎng)期可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。

土壤健康被定義為土壤作為維持植物、動(dòng)物和人類生存的重要生態(tài)系統(tǒng)持續(xù)發(fā)揮作用的能力[3]，傳統(tǒng)以化學(xué)和物理性質(zhì)為主的土壤肥力和質(zhì)量評(píng)價(jià)忽略了土壤的生物屬性、生態(tài)功能以及生命力[4]。量化土壤健康需要整合土壤物理、化學(xué)、生物、環(huán)境、生態(tài)等屬性進(jìn)行綜合診斷評(píng)價(jià)，不少學(xué)者和研究機(jī)構(gòu)已經(jīng)提出了土壤健康綜合評(píng)估框架和指標(biāo)體系[5-7]，但還需要進(jìn)行深入研究，在實(shí)踐中不斷改進(jìn)和完善。Karlen等[8]、吳克寧等[9]、張江周等[10]對(duì)國(guó)內(nèi)外土壤健康評(píng)價(jià)相關(guān)概念、指標(biāo)體系、評(píng)價(jià)模型等研究進(jìn)展情況和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了概括和總結(jié)，但這些綜述性文章鮮有對(duì)土壤健康評(píng)價(jià)研究進(jìn)展的可視化分析。

文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)是以文獻(xiàn)為研究對(duì)象，采用數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)方法研究文獻(xiàn)數(shù)量關(guān)系和規(guī)律的一門學(xué)科，借助文獻(xiàn)計(jì)量方法可探討某一研究領(lǐng)域的發(fā)展特征[11]。本文采用文獻(xiàn)計(jì)量方法，以Web of Science核心數(shù)據(jù)庫收錄的土壤健康評(píng)價(jià)相關(guān)的文獻(xiàn)為數(shù)據(jù)樣本，借助CiteSpace可視化文獻(xiàn)計(jì)量分析軟件，梳理了土壤健康評(píng)價(jià)研究現(xiàn)狀、發(fā)展脈絡(luò)、熱點(diǎn)及趨勢(shì)等，以期為我國(guó)土壤健康評(píng)價(jià)研究工作提供借鑒和啟示。

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

本文以Web of Science(WoS)核心集的科學(xué)引文擴(kuò)展數(shù)據(jù)庫(Science Citation Index-Expanded，SCI- Expanded)為數(shù)據(jù)源進(jìn)行土壤健康評(píng)價(jià)研究文獻(xiàn)檢索。檢索條件為(TS="soil health" AND TS=(assess* OR evaluat*))，檢索日期為2022年4月20日，共檢索到1 691篇相關(guān)文獻(xiàn)，排除會(huì)議摘要、書籍簡(jiǎn)介、信息資訊等無關(guān)文獻(xiàn)，最終得到1 679篇文獻(xiàn)。

1.2 研究方法

基于上述檢索到的文獻(xiàn)，首先利用WoS數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)統(tǒng)計(jì)功能結(jié)合Excel對(duì)發(fā)文數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，再借助CiteSpace 5.8.R3軟件的學(xué)科共現(xiàn)分析、期刊共被引分析、合作網(wǎng)絡(luò)分析功能定量化分析文獻(xiàn)的學(xué)科領(lǐng)域和期刊分布、作者、研究機(jī)構(gòu)、國(guó)家或地區(qū)等研究力量情況，最后通過對(duì)文獻(xiàn)的參考文獻(xiàn)、關(guān)鍵詞等進(jìn)行聚類分析和突現(xiàn)性探測(cè)來捕捉國(guó)內(nèi)外土壤健康評(píng)價(jià)研究領(lǐng)域相關(guān)知識(shí)結(jié)構(gòu)、研究進(jìn)展、研究熱點(diǎn)和研究前沿等。

CiteSpace分析中相關(guān)指標(biāo)解釋[12-13]：中介中心性(Betweenness centrality)，測(cè)度節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中重要性的一個(gè)指標(biāo)，可用來衡量文獻(xiàn)(或作者、期刊以及機(jī)構(gòu)等)的重要性，中介中心性超過0.1的節(jié)點(diǎn)稱為關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)；聚類模塊值(Modularity，Q值)，Q>0.3 表示聚類結(jié)構(gòu)顯著；聚類平均輪廓值(Silhouette，S值)，S>0.5表示聚類結(jié)果合理，S>0.7表示聚類結(jié)果足以令人信服。

2 結(jié)果與討論

2.1 文獻(xiàn)產(chǎn)出時(shí)間趨勢(shì)

文獻(xiàn)的年產(chǎn)出量及時(shí)間趨勢(shì)可揭示土壤健康評(píng)價(jià)相關(guān)研究領(lǐng)域的客觀發(fā)展規(guī)律。根據(jù)檢索結(jié)果，土壤健康一詞最早于1996年由Doran等[14]提出，2000年以前土壤健康評(píng)價(jià)研究年發(fā)文量不足5篇，處于發(fā)展的萌芽階段。2000年，Doran和Zeiss[7]在前期基礎(chǔ)上明確定義了土壤健康的概念，土壤健康評(píng)價(jià)研究逐步受到科研人員的關(guān)注，年發(fā)文量呈波動(dòng)式逐年上升趨勢(shì)。隨著2015年[15]以“健康土壤帶來健康生活”為主題的“國(guó)際土壤年”活動(dòng)的開展，土壤健康評(píng)價(jià)研究年發(fā)文量呈指數(shù)增長(zhǎng)趨勢(shì)，2021年發(fā)文量達(dá)到了近400篇(圖1)。通過對(duì)比發(fā)文總量前5位國(guó)家的年發(fā)文趨勢(shì)可知，美國(guó)在土壤健康評(píng)價(jià)研究方面起步較早且呈快速穩(wěn)步發(fā)展趨勢(shì)，占到全部發(fā)文量的近40%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他國(guó)家。印度和澳大利亞在土壤健康評(píng)價(jià)研究領(lǐng)域發(fā)展趨勢(shì)與美國(guó)較為一致，但是發(fā)文量遠(yuǎn)低于美國(guó)。中國(guó)土壤健康評(píng)價(jià)研究起步較晚，數(shù)據(jù)集中第一篇相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)表于2001年[16]，研究初期發(fā)展緩慢，2015年開始發(fā)文量迅速增加[17-19]，年平均增長(zhǎng)近80%，增速遠(yuǎn)超美國(guó)、印度、澳大利亞、加拿大等國(guó)家，隨著我國(guó)對(duì)生態(tài)環(huán)境和土壤健康的重視程度不斷加強(qiáng)，未來我國(guó)在土壤健康評(píng)價(jià)領(lǐng)域發(fā)文量將持續(xù)上升。

圖1 土壤健康評(píng)價(jià)領(lǐng)域文獻(xiàn)產(chǎn)出趨勢(shì)圖

2.2 學(xué)科領(lǐng)域及期刊分布

根據(jù)WoS學(xué)科分類統(tǒng)計(jì)(圖2)可知，土壤健康評(píng)價(jià)研究主要集中在Environmental Sciences(環(huán)境科學(xué))和Soil Sciences(土壤科學(xué))，兩個(gè)學(xué)科發(fā)文量占總發(fā)文量的近70%。此外還包括Agronomy(農(nóng)學(xué))、Plant Sciences(植物學(xué))、Ecology(生態(tài)學(xué))等基礎(chǔ)學(xué)科以及Agriculture Multidisciplinary(農(nóng)業(yè)多學(xué)科)、Multidisciplinary Sciences(多學(xué)科科學(xué))等交叉學(xué)科領(lǐng)域，說明土壤健康評(píng)價(jià)是一項(xiàng)以環(huán)境科學(xué)和土壤科學(xué)為基礎(chǔ)，涉及農(nóng)學(xué)、生態(tài)學(xué)、植物學(xué)等多學(xué)科交叉的綜合性研究。同時(shí)，土壤健康評(píng)價(jià)研究還涉及到Green Sustainable Sciences Technology(綠色可持續(xù)科學(xué)技術(shù))和Water Resources(水資源)等近些年的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域。

圖2 土壤健康評(píng)價(jià)研究前十位學(xué)科領(lǐng)域發(fā)文量占比

根據(jù)WoS的期刊統(tǒng)計(jì)，此數(shù)據(jù)集中共有391本期刊刊登了土壤健康評(píng)價(jià)研究相關(guān)的文獻(xiàn)，其中刊文10篇以上的有40本，刊文量合計(jì)940篇，占總發(fā)文量的55.99%。從表1可以看出，刊文較多的期刊有等，進(jìn)一步說明土壤健康評(píng)價(jià)是一個(gè)綜合了環(huán)境科學(xué)、土壤科學(xué)、農(nóng)學(xué)、生態(tài)學(xué)等多學(xué)科交叉的研究方向。

表1 發(fā)文量前十位的期刊發(fā)文情況

2.3 主要研究力量分析

2.3.1 發(fā)文國(guó)家/地區(qū)分布 圖3顯示了土壤健康評(píng)價(jià)研究領(lǐng)域發(fā)文量較多的國(guó)家/地區(qū)之間的合作關(guān)系，節(jié)點(diǎn)越大表明發(fā)文數(shù)量越多，節(jié)點(diǎn)之間的連線越密集表明相互之間的合作越緊密，紫色外圈表明節(jié)點(diǎn)的中介中心性大于0.1，屬于關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)[20]。結(jié)合表2分析可知，美國(guó)的發(fā)文量、總被引次數(shù)和中介中心性均排名第一，表明美國(guó)在土壤健康評(píng)價(jià)研究領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先地位，不僅科研實(shí)力和國(guó)際影響力較高，且與其他國(guó)家之間的合作研究較為密切。印度環(huán)境污染嚴(yán)重，較早開展土壤健康研究，發(fā)文量?jī)H次于美國(guó)，但文獻(xiàn)被引次數(shù)較低，主要與其他國(guó)家開展合作研究為主。德國(guó)、西班牙、荷蘭、英國(guó)等歐盟國(guó)家雖然發(fā)文量相對(duì)較少，但平均被引次數(shù)較高，且中心性均大于0.1，說明歐盟國(guó)家之間的合作關(guān)系較為緊密，研究成果的影響力較高。我國(guó)雖然發(fā)文量排名第三，但總被引次數(shù)、平均被引次數(shù)和中介中心性遠(yuǎn)低于美國(guó)、德國(guó)、澳大利亞、西班牙等國(guó)家，說明我國(guó)在土壤健康評(píng)價(jià)研究領(lǐng)域國(guó)際影響力并不高，相關(guān)研究的質(zhì)量有待提升。通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)中國(guó)、印度、巴西等國(guó)家在土壤健康評(píng)價(jià)領(lǐng)域的研究實(shí)力和國(guó)際影響力遠(yuǎn)不及美國(guó)、德國(guó)、法國(guó)等，應(yīng)加強(qiáng)與這些國(guó)家的合作研究，注重科研創(chuàng)新性。

圖3 土壤健康評(píng)價(jià)研究的國(guó)家/地區(qū)合作網(wǎng)絡(luò)圖

表2 發(fā)文量排名前十位的國(guó)家/地區(qū)分布情況

2.3.2 全球主要研究機(jī)構(gòu)分布 發(fā)文量排名前十位的研究機(jī)構(gòu)中，美國(guó)獨(dú)占一半，印度、中國(guó)、巴基斯坦、荷蘭和加拿大各1家(表3)。其中，美國(guó)農(nóng)業(yè)部雖然發(fā)文量低于印度，但總被引次數(shù)和中心性均排名第一，由其組織開發(fā)的土壤管理評(píng)價(jià)框架(Soil Health Management Assessment Framework, SMAF)[6]自2004年發(fā)布以來在世界范圍內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用，尤其是美國(guó)、加拿大、巴西等國(guó)家和地區(qū)?？的螤柎髮W(xué)、加州大學(xué)戴維斯分校、瓦赫寧根大學(xué)等是農(nóng)業(yè)科學(xué)領(lǐng)域中世界頂尖的大學(xué)，在土壤健康評(píng)價(jià)方面具有較多創(chuàng)新型研究成果?？的螤柎髮W(xué)提出的康奈爾土壤健康評(píng)價(jià)體系(Cornell Comprehensive Assessment of Soil Health, CASH)[5]可準(zhǔn)確評(píng)價(jià)田塊尺度土壤健康狀況，是傳統(tǒng)土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)的重要發(fā)展。中國(guó)科學(xué)院發(fā)文量排名第五，中心性排名第二，其下屬的中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(13篇)、南京土壤研究所(9篇)等科研院所在土壤健康評(píng)價(jià)領(lǐng)域具有較強(qiáng)的研究實(shí)力。

表3 發(fā)文量排名前十位的研究機(jī)構(gòu)分布情況

2.3.3 作者分析 經(jīng)統(tǒng)計(jì)，數(shù)據(jù)集中共有7 162名作者參與了土壤健康評(píng)價(jià)相關(guān)研究，發(fā)文量10篇以上的作者共有24位，表4列出了發(fā)文量排名前十位的作者信息。分析可知Karlen和Acosta-martinez是一作發(fā)文量、總被引次數(shù)和平均被引次數(shù)較高的作者，Doran(3篇)和Hill(1篇)雖然發(fā)文量較少，但其發(fā)表的文獻(xiàn)引用頻次較高(分別為1 201次和323次)，4位作者均來自美國(guó)農(nóng)業(yè)部、康奈爾大學(xué)等美國(guó)科研機(jī)構(gòu)，進(jìn)一步說明美國(guó)在土壤健康評(píng)價(jià)領(lǐng)域處于國(guó)際領(lǐng)先地位。來自西班牙、印度、新西蘭等國(guó)家的作者雖然總發(fā)文量較高，但是一作發(fā)文量、被引次數(shù)和平均被引次數(shù)均較低，說明多以合作研究為主，學(xué)術(shù)影響力并不高。

表4 發(fā)文量排名前十位的作者信息

2.4 研究進(jìn)展分析

2.4.1 關(guān)鍵詞分析 關(guān)鍵詞是文獻(xiàn)中出現(xiàn)頻率最高最為核心的詞匯，是對(duì)文獻(xiàn)內(nèi)容的高度概括和凝練，通過對(duì)某一研究領(lǐng)域不同時(shí)期關(guān)鍵詞變化趨勢(shì)的統(tǒng)計(jì)分析，可在一定程度上掌握某一研究領(lǐng)域的發(fā)展脈絡(luò)與研究現(xiàn)狀[21]。本研究采用CiteSpace關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析提取了土壤健康評(píng)價(jià)研究領(lǐng)域的高頻關(guān)鍵詞，經(jīng)過同義詞合并和無效詞組排除后統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表5所示。同時(shí)，以1995—2022年為研究期限，2 a為一個(gè)時(shí)間切片繪制關(guān)鍵詞時(shí)區(qū)網(wǎng)絡(luò)圖(圖4)，并對(duì)共現(xiàn)頻次大于50的關(guān)鍵詞加以顯示。圖中每個(gè)節(jié)點(diǎn)代表一個(gè)關(guān)鍵詞，節(jié)點(diǎn)位置代表其最早出現(xiàn)的年份，年輪顏色代表其在不同時(shí)間切片中出現(xiàn)頻次，節(jié)點(diǎn)越大出現(xiàn)頻次就越高；節(jié)點(diǎn)間的連線代表不同關(guān)鍵詞共同出現(xiàn)在同一篇文獻(xiàn)中，連線顏色表示共同出現(xiàn)的時(shí)間[20]。

表5 土壤健康評(píng)價(jià)研究高頻關(guān)鍵詞列表

圖4 土壤健康評(píng)價(jià)研究關(guān)鍵詞時(shí)區(qū)網(wǎng)絡(luò)圖

通過表5和圖4可以看出，土壤健康一詞自1996年首次出現(xiàn)開始一直備受關(guān)注，且關(guān)注度日益增強(qiáng)，出現(xiàn)頻次和中心性均遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他關(guān)鍵詞?？蒲腥藛T圍繞土壤健康從基礎(chǔ)概念、評(píng)價(jià)指標(biāo)、影響因素、管理實(shí)踐等各方面開展研究。分析不同階段關(guān)鍵詞可以歸納出土壤健康評(píng)價(jià)研究的發(fā)展演變趨勢(shì)：①20世紀(jì)90年代中后期土壤健康逐漸進(jìn)入人們的視野，這一時(shí)期的關(guān)鍵詞主要有soil health(土壤健康)、soil quality(土壤質(zhì)量)、 soil fertility(土壤肥力)、 chemical property(化學(xué)性質(zhì))等，此時(shí)土壤健康評(píng)價(jià)尚處于萌芽階段，主要以土壤質(zhì)量和土壤肥力評(píng)價(jià)研究為主，選用的評(píng)價(jià)指標(biāo)更側(cè)重于土壤化學(xué)指標(biāo)[3,8]；②21世紀(jì)初期出現(xiàn)organic matter(有機(jī)質(zhì))、microbial community (微生物群落)、soil property(土壤性質(zhì))、crop productivity(作物生產(chǎn)力)等詞，此時(shí)長(zhǎng)期耕作導(dǎo)致的土壤有機(jī)質(zhì)下降問題突出，人們?cè)陉P(guān)注土壤生產(chǎn)力的同時(shí)開始關(guān)注土壤有機(jī)碳、微生物群落等，逐漸開始采用綜合指標(biāo)對(duì)土壤健康狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)[22-24]；③2010年前后，隨著土地長(zhǎng)期不合理利用導(dǎo)致的土壤污染和退化問題越來越嚴(yán)重，heavy metal(重金屬)、soil health indicator(土壤健康指標(biāo))、biological property(生物性質(zhì))、microbial biomass(微生物生物量)、microbial activity(微生物活性)、enzymatic activity(酶活性)等詞相繼出現(xiàn)，研究重點(diǎn)逐漸轉(zhuǎn)移到對(duì)土壤健康更為敏感的生物學(xué)評(píng)價(jià)指標(biāo)上[25-28]；④2015年以后，no tillage(免耕)、crop rotation(作物輪作)、conventional agriculture(保護(hù)性農(nóng)業(yè))等詞的出現(xiàn)標(biāo)志著人們開始注重土壤健康保護(hù)，ecosystem service(生態(tài)系統(tǒng)服務(wù))一詞的出現(xiàn)體現(xiàn)出土壤健康評(píng)價(jià)開始考慮土壤的生態(tài)功能，土壤健康評(píng)價(jià)研究更加客觀、精確，符合農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的實(shí)際需求[29-32]。

2.4.2 文獻(xiàn)聚類分析 通過文獻(xiàn)共被引分析可挖掘文獻(xiàn)的共同主題，探究相關(guān)領(lǐng)域的研究進(jìn)展[33]。本研究檢索土壤健康評(píng)價(jià)相關(guān)文獻(xiàn)1 679篇，引文共33 044篇，利用CiteSpace對(duì)文獻(xiàn)及其引文進(jìn)行共被引分析和聚類，共得到9個(gè)聚類，聚類模塊值Q為0.896 7，平均輪廓值S為0.933 9，說明聚類具有良好的內(nèi)部一致性，結(jié)果非常理想。采用時(shí)間線圖對(duì)聚類結(jié)果進(jìn)行顯示，并采用潛在語義索引(latent semantic indexing，LSI )算法顯示聚類標(biāo)簽，結(jié)果如圖5所示，圖中每一個(gè)節(jié)點(diǎn)代表一篇文獻(xiàn)，節(jié)點(diǎn)越大共被引次數(shù)越高，節(jié)點(diǎn)之間的連線代表其共同被引用關(guān)系[34]。根據(jù)圖5可將聚類結(jié)果劃分為3類：土壤健康概念(集群#0)、土壤健康評(píng)價(jià)指標(biāo)選取(集群#1)和土壤健康評(píng)價(jià)實(shí)踐(集群#2 ～ 集群#8)。

圖5 土壤健康評(píng)價(jià)研究文獻(xiàn)聚類時(shí)間線圖

集群#0所包含的文獻(xiàn)主要以土壤健康的內(nèi)涵、概念由來、發(fā)展過程等理論研究為主[3,4,8,35]。其中，Bunemann等[4]2018年發(fā)表于的評(píng)論文章共被引次數(shù)最高，Bunemann等對(duì)土壤評(píng)價(jià)相關(guān)的土壤肥力、土壤質(zhì)量、土壤功能、土壤健康等概念發(fā)展歷程進(jìn)行了闡述，認(rèn)為土壤健康等同于土壤質(zhì)量。來自美國(guó)康奈爾大學(xué)的Lehmann等[3]在2020年8月發(fā)表于的論文中將土壤健康定義為土壤作為維持植物、動(dòng)物和人類生存的重要生態(tài)系統(tǒng)發(fā)揮作用的持續(xù)能力，從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)、土壤功能的角度將土壤健康區(qū)別于其他土壤概念。來自美國(guó)農(nóng)業(yè)部的Karlen等[8,35]研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為土壤健康是一種動(dòng)態(tài)的、維持生命的條件，強(qiáng)調(diào)了土壤的生命力、抵抗力、恢復(fù)力等生態(tài)屬性。通過對(duì)比可知，土壤質(zhì)量側(cè)重于土壤的基本生產(chǎn)功能，而土壤健康是一個(gè)綜合量度，對(duì)土壤的碳封存、污染凈化、生物多樣性、氣候調(diào)節(jié)等生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能給予了更高關(guān)注度。

集群#1主要以土壤健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和方法為研究主題，與集群#0關(guān)系緊密。傳統(tǒng)的土壤評(píng)價(jià)主要關(guān)注土壤肥力狀況及作物生產(chǎn)能力，以化學(xué)性質(zhì)為主的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系導(dǎo)致了土壤的污染和嚴(yán)重退化，土壤健康評(píng)價(jià)擴(kuò)展了傳統(tǒng)的土壤肥力、土壤質(zhì)量等評(píng)價(jià)指標(biāo)，使用土壤生物、物理和化學(xué)等指標(biāo)綜合評(píng)估土壤健康狀況[36-40]。土壤健康管理評(píng)估框架[37](SMAF)和康奈爾土壤健康評(píng)價(jià)體系[38](CASH)是土壤健康評(píng)價(jià)的重要工具，兩種方法均將多種數(shù)據(jù)與土壤屬性相結(jié)合，篩選對(duì)土地管理措施敏感且與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)密切相關(guān)的評(píng)價(jià)指標(biāo)。例如，土壤有機(jī)碳、微生物生物量、土壤呼吸、酶活性等指標(biāo)反映了土壤有機(jī)質(zhì)的數(shù)量和質(zhì)量以及土壤微生物的豐度和活性等，并與多種土壤功能和過程有關(guān)，是土壤健康評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)。Nunes等[39]的研究證明了土壤有機(jī)碳和生物指標(biāo)對(duì)管理措施非常敏感，證實(shí)了其在土壤健康評(píng)估中的實(shí)用性。Fine等[40]通過分析多年歷史土壤數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)土壤物理、化學(xué)和生物指標(biāo)之間具有一定的相關(guān)性，土壤活性有機(jī)碳、穿透阻力、呼吸強(qiáng)度和水穩(wěn)性團(tuán)聚體可作為簡(jiǎn)化的土壤健康評(píng)價(jià)指標(biāo)。由此可以看出，盡管我們可根據(jù)評(píng)價(jià)目標(biāo)和對(duì)象的不同選取適合的指標(biāo)進(jìn)行土壤健康評(píng)價(jià)，但生物指標(biāo)和生態(tài)服務(wù)功能是土壤健康評(píng)估必須要考慮的因素。

集群#2 ～ 集群#8包括保護(hù)性農(nóng)業(yè)、輪作農(nóng)業(yè)、種植制度、退化土壤恢復(fù)等與土壤健康密切相關(guān)的研究主題，主要利用土壤健康評(píng)價(jià)指標(biāo)和方法對(duì)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)與保護(hù)性農(nóng)業(yè)、長(zhǎng)期單一種植與輪作種植、長(zhǎng)期耕作與少耕免耕等不同管理措施下的土壤健康狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)實(shí)踐，以期尋找有利于土壤健康和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的土地管理方式[29,41-46]。Congreves等[29]采用康奈爾評(píng)估方法對(duì)加拿大安大略省的4個(gè)長(zhǎng)期試驗(yàn)點(diǎn)的土壤狀況進(jìn)行健康評(píng)價(jià)，結(jié)果顯示免耕與傳統(tǒng)耕作相比土壤健康得分更高，作物輪作往往比單作具有較高的土壤健康得分。Bowles等[42]對(duì)美國(guó)加利福尼亞13塊種植有機(jī)番茄的農(nóng)田土壤調(diào)查分析顯示，有機(jī)農(nóng)業(yè)種植管理的土壤具有較高的酶活性，可有效增強(qiáng)土壤養(yǎng)分循環(huán)能力。Bongiorno等[43]對(duì)歐洲10個(gè)長(zhǎng)期定位試驗(yàn)田不同管理措施的評(píng)估顯示，少耕和高有機(jī)質(zhì)輸入增加了土壤的活性有機(jī)碳，有利于土壤碳固存、養(yǎng)分循環(huán)和生物多樣性等功能的提高。Poeplau等[44]研究表明覆蓋作物和種植綠肥相較于對(duì)照農(nóng)田能顯著提高土壤有機(jī)碳，可將覆蓋作物、種植綠肥納入種植系統(tǒng)，以提高土壤碳庫儲(chǔ)量。Deng等[45]研究了中國(guó)東北軟土區(qū)傳統(tǒng)耕作和免耕10 a后的土壤剖面細(xì)菌結(jié)構(gòu)和理化參數(shù)，比較發(fā)現(xiàn)，低干擾措施可以恢復(fù)土壤的細(xì)菌多樣性和潛在功能，促進(jìn)根區(qū)的保水和保氮能力，從而減少氮肥用量，減輕對(duì)深層地下水的氮污染，最終有助于軟土地區(qū)的農(nóng)業(yè)可持續(xù)性。綜上所述，使用土壤健康的概念和評(píng)價(jià)指標(biāo)體系指導(dǎo)土地管理和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)于生態(tài)環(huán)境保護(hù)和防止土壤退化至關(guān)重要。

2.5 研究前沿分析

突現(xiàn)分析用來探測(cè)某一時(shí)段內(nèi)大量被引用的關(guān)鍵詞或文獻(xiàn)，用以發(fā)現(xiàn)某一個(gè)關(guān)鍵詞衰落或者興起的情況，近期突現(xiàn)強(qiáng)度較高的關(guān)鍵詞在一定程度上代表了該領(lǐng)域的研究前沿[46]。為準(zhǔn)確把握土壤健康評(píng)價(jià)的研究前沿，本文利用CiteSpace對(duì)近5 a(2017—2022年)土壤健康評(píng)價(jià)研究領(lǐng)域關(guān)鍵詞進(jìn)行突現(xiàn)分析，結(jié)果如圖6所示。

(圖中紅色表示關(guān)鍵詞在該時(shí)期內(nèi)使用頻次驟增)

分析圖6和相關(guān)文獻(xiàn)可將土壤健康評(píng)價(jià)研究前沿總結(jié)為以下4個(gè)方面：

1)以生物指標(biāo)為主的土壤健康評(píng)價(jià)指標(biāo)篩選。以往土壤評(píng)價(jià)通常以化學(xué)和物理指標(biāo)為主，生物指標(biāo)受技術(shù)和成本的限制選擇較少，而土壤生物尤其是土壤微生物在維持土壤生命力、保護(hù)土壤健康和可持續(xù)利用方面發(fā)揮著重要作用，且對(duì)土壤管理措施和環(huán)境變化敏感性較高，其在土壤健康評(píng)價(jià)中的作用不容忽視[47]。隨著高通量測(cè)序、基因組學(xué)、代謝組學(xué)、基因芯片等分子生物學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，土壤生物多樣性、微生物群落結(jié)構(gòu)、功能微生物等在土壤健康評(píng)價(jià)方面潛力極大，未來生物指標(biāo)對(duì)土壤環(huán)境變化的響應(yīng)和量化方法將是研究重點(diǎn)[48]。

2)基于生態(tài)系統(tǒng)功能的土壤健康綜合評(píng)價(jià)體系。土壤是陸地生態(tài)系統(tǒng)的中心，是維持陸地生態(tài)系統(tǒng)功能的重要且有限資源，以生產(chǎn)功能為主導(dǎo)的土壤評(píng)價(jià)導(dǎo)致了土壤污染和生態(tài)環(huán)境惡化，對(duì)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展造成嚴(yán)重威脅。從土壤生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能入手，協(xié)同考慮土壤初級(jí)生產(chǎn)力、水凈化與調(diào)節(jié)、碳封存與調(diào)節(jié)、生物多樣性供給、養(yǎng)分供給與循環(huán)等功能構(gòu)建土壤健康綜合評(píng)價(jià)體系是全面、準(zhǔn)確評(píng)價(jià)土壤健康狀況的基礎(chǔ)[49]。

3)利用系統(tǒng)建模方法構(gòu)建土壤健康評(píng)價(jià)模型。傳統(tǒng)土壤評(píng)價(jià)主要是依據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)、文獻(xiàn)資料等先驗(yàn)知識(shí)構(gòu)建指標(biāo)體系和評(píng)分函數(shù)[9]，雖然技術(shù)方法簡(jiǎn)單易行但評(píng)價(jià)結(jié)果存在一定的主觀局限性。以土壤大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用支持向量機(jī)、隨機(jī)森林、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、深度學(xué)習(xí)等新興系統(tǒng)建模方法，構(gòu)建基于機(jī)器學(xué)習(xí)的土壤健康評(píng)價(jià)模型，可更加客觀地表征和模擬土壤健康狀況，有利于更加客觀地選擇評(píng)價(jià)指標(biāo)，進(jìn)一步優(yōu)化土壤健康評(píng)價(jià)體系[10,50]。

4)基于健康評(píng)價(jià)的土壤可持續(xù)利用管理措施。監(jiān)測(cè)土壤健康狀況，開展系統(tǒng)評(píng)價(jià)與模擬預(yù)測(cè)是土壤健康保育和可持續(xù)管理利用的基礎(chǔ)，初步研究發(fā)現(xiàn)免耕、休耕、輪作、覆蓋等耕作措施更有利于土壤健康[51-52]。針對(duì)不同土壤類型、不同地區(qū)、不同作物的土地利用方式和管理措施(多樣化種植、有機(jī)肥施用、生物防控、保護(hù)性耕作、有機(jī)種植等)開展健康診斷與評(píng)價(jià)，尋找適宜的土壤健康管理措施和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展模式是未來一段時(shí)期的研究熱點(diǎn)[53]。

3 討論

3.1 土壤健康的含義

盡管檢索結(jié)果顯示土壤健康的概念在2000年后才逐漸被廣泛地提及和頻繁地使用，特別是2010 年以來生物多樣性的快速發(fā)展和 2015 年“國(guó)際土壤年”等活動(dòng)的開展，使得土壤健康成為社會(huì)各界關(guān)注的焦點(diǎn)[4]，但土壤評(píng)價(jià)一直是土壤學(xué)研究的一個(gè)重要方向。早期土壤評(píng)價(jià)側(cè)重于以作物產(chǎn)量為目標(biāo)的肥力評(píng)價(jià)、地力評(píng)價(jià)，隨著土壤污染不斷加重，逐漸發(fā)展到土壤環(huán)境評(píng)價(jià)、質(zhì)量評(píng)價(jià)等[3-4]。目前，土壤的健康狀況越來越受到重視，土壤健康評(píng)價(jià)成為學(xué)術(shù)界研究的熱點(diǎn)。最初，部分學(xué)者將土壤健康等同于土壤質(zhì)量，隨著相關(guān)理論研究和實(shí)踐探索的不斷深入，目前學(xué)術(shù)界較為認(rèn)可的是美國(guó)農(nóng)業(yè)部關(guān)于土壤健康的定義，即土壤作為一個(gè)生命系統(tǒng)，持續(xù)維持植物、動(dòng)物和人類生存的能力[3]，強(qiáng)調(diào)了土壤的生命屬性、生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能。

3.2 土壤健康評(píng)價(jià)指標(biāo)選取

量化土壤健康狀況是實(shí)現(xiàn)土壤健康管理和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。Lehmann等[3]提出，土壤健康指標(biāo)的選取應(yīng)遵循幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：與土壤生態(tài)系統(tǒng)功能相關(guān)，敏感且快速反映土壤健康變化，實(shí)用且成本低廉，為土壤管理提供信息。相比化學(xué)、物理指標(biāo)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性而言，生物指標(biāo)更為敏感，能對(duì)土壤健康狀況變化做出快速反應(yīng)，進(jìn)而為土壤健康管理提供信息，且土壤化學(xué)、物理屬性的變化受到土壤生物活動(dòng)的影響[2,8]。由此可見，生物指標(biāo)在土壤健康評(píng)價(jià)中發(fā)揮著重要作用。長(zhǎng)期以來，土壤評(píng)價(jià)指標(biāo)選取以化學(xué)、物理指標(biāo)為主，如有機(jī)質(zhì)、有效磷、全氮、pH、容重等，較少涉及生物指標(biāo)[54]。近10 a來隨著生物指標(biāo)在土壤健康評(píng)價(jià)中的潛力逐步被挖掘，微生物量、土壤呼吸、生物多樣性、酶活性等生物屬性逐漸引入到土壤健康評(píng)價(jià)中，這與前文土壤健康評(píng)價(jià)關(guān)鍵詞的演變趨勢(shì)一致[10,54]。但受到檢測(cè)技術(shù)以及生物指標(biāo)與土壤功能之間的因果關(guān)系尚不明確等因素限制，生物指標(biāo)選取率仍然較低，通常只占評(píng)價(jià)指標(biāo)的20% 以下[3,10]。文獻(xiàn)分析結(jié)果顯示，隨著高通量測(cè)序技術(shù)的快速發(fā)展，分析和量化土壤生物對(duì)土壤功能的影響將是土壤健康評(píng)價(jià)研究的熱點(diǎn)。

3.3 土壤健康評(píng)價(jià)體系及方法

以往土壤肥力、土壤環(huán)境、土壤質(zhì)量等相關(guān)土壤評(píng)價(jià)中，通常以化學(xué)、物理、生物等屬性歸類具體指標(biāo)，且單個(gè)指標(biāo)可與某一評(píng)價(jià)目標(biāo)明確對(duì)應(yīng)，例如，氮、磷、鉀是土壤肥力評(píng)價(jià)指標(biāo)，重金屬及有機(jī)污染物是土壤環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)[8,54]。而土壤健康評(píng)價(jià)著重強(qiáng)調(diào)土壤的多功能性，土壤的生產(chǎn)功能、調(diào)節(jié)功能、生物多樣性等功能的評(píng)價(jià)同時(shí)涉及化學(xué)、物理、生物等多個(gè)具體指標(biāo)，而某一具體指標(biāo)是多個(gè)土壤功能的反映。因此，在土壤健康評(píng)價(jià)中需要將多個(gè)指標(biāo)量化并整合到一個(gè)綜合指標(biāo)中[3]。目前，美國(guó)農(nóng)業(yè)部提出的土壤管理評(píng)價(jià)框架(SMAF)[6]、康奈爾土壤健康評(píng)價(jià)體系(CASH)[5]、歐盟的Soil Navigator決策支持模型[55]等是應(yīng)用較為廣泛的土壤健康評(píng)價(jià)體系，此外，國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者提出了針對(duì)不同區(qū)域的土壤健康評(píng)價(jià)體系和方法[30-32,49,56-57]。這些方法的共性是先對(duì)每一個(gè)具體指標(biāo)進(jìn)行量化，再通過專家評(píng)分或數(shù)學(xué)模型建立評(píng)價(jià)指標(biāo)與土壤功能之間的非線性關(guān)系，最后整合到一個(gè)綜合的“土壤健康評(píng)價(jià)指數(shù)”中。雖然土壤健康評(píng)價(jià)體系和方法發(fā)展迅速，但仍然存在涵蓋指標(biāo)少(特別是生物指標(biāo))、準(zhǔn)確性低、靈活性不足等缺點(diǎn)[3]，這些問題是現(xiàn)階段和未來土壤健康評(píng)價(jià)研究的重點(diǎn)。

4 結(jié)論與展望

1)文獻(xiàn)基本特征分析表明土壤健康評(píng)價(jià)研究經(jīng)過了萌芽階段和逐步發(fā)展階段，現(xiàn)在正處于快速發(fā)展階段；美國(guó)最早開展土壤健康評(píng)價(jià)研究且科研實(shí)力和國(guó)際影響力遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于其他國(guó)家，中國(guó)雖然起步較晚但發(fā)展迅速，有待進(jìn)一步深入開展相關(guān)研究；康奈爾大學(xué)、加州大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院等是土壤健康評(píng)價(jià)研究的主要科研機(jī)構(gòu)；土壤健康評(píng)價(jià)是一個(gè)綜合研究方向，不僅涉及環(huán)境科學(xué)和土壤科學(xué)，還包括農(nóng)學(xué)、植物學(xué)、生態(tài)學(xué)以及綠色可持續(xù)發(fā)展技術(shù)等。

2)研究進(jìn)展分析可以看出，土壤健康評(píng)價(jià)研究從基礎(chǔ)概念、評(píng)價(jià)指標(biāo)到方法模型等都經(jīng)歷了長(zhǎng)足的發(fā)展和深入的研究。土壤健康概念從最初被狹義地等同于土壤質(zhì)量到目前更為廣義的土壤維持動(dòng)植物生產(chǎn)力與多樣性、大氣與水質(zhì)量、人類健康與良好居住環(huán)境的能力，更加重視土壤的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能；評(píng)價(jià)指標(biāo)從以理化指標(biāo)為主發(fā)展到物理、化學(xué)、生物等綜合指標(biāo)；評(píng)價(jià)方法從以專家經(jīng)驗(yàn)診斷到以土壤大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)挖掘和系統(tǒng)建模，評(píng)價(jià)結(jié)果更加準(zhǔn)確客觀。

3)當(dāng)前土壤健康評(píng)價(jià)研究主要集中在以生物指標(biāo)為主的評(píng)價(jià)指標(biāo)篩選、涵蓋土壤功能和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的評(píng)價(jià)體系、基于機(jī)器學(xué)習(xí)等系統(tǒng)建模方法的評(píng)價(jià)模型構(gòu)建和利用土壤健康評(píng)價(jià)指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和土地管理等方面。

隨著土壤健康問題越來越受到人們的關(guān)注和重視，土壤健康評(píng)價(jià)進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期，未來應(yīng)運(yùn)用微生物技術(shù)、遙感技術(shù)、地理信息等現(xiàn)代新興技術(shù)更深入、準(zhǔn)確、全面地開展土壤健康評(píng)價(jià)研究，為土壤健康保護(hù)和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供理論指導(dǎo)和建議。

[1] 朱永官, 李剛, 張甘霖, 等. 土壤安全: 從地球關(guān)鍵帶到生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)[J]. 地理學(xué)報(bào), 2015, 70(12): 1859–1869.

[2] 張俊伶, 張江周, 申建波, 等. 土壤健康與農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展：機(jī)遇與對(duì)策[J]. 土壤學(xué)報(bào), 2020, 57(4): 783–796.

[3] Lehmann J, Bossio D A, K?gel-Knabner I, et al. The concept and future prospects of soil health[J]. Nature Reviews Earth & Environment, 2020, 1(10): 544–553.

[4] Bünemann E K, Bongiorno G, Bai Z G, et al. Soil quality - A critical review[J]. Soil Biology and Biochemistry, 2018, 120: 105–125.

[5] Moebius-Clune B N, Moebius-Clune D J, Gugino B K, et al. Comprehensive assessment of soil health-The Cornell Framework. Edition 3.2[M]. Geneva, NY: Cornell University, 2016.

[6] Wienhold B J, Karlen D L, Andrews S S, et al. Protocol for indicator scoring in the soil management assessment framework (SMAF)[J]. Renewable Agriculture and Food Systems, 2009, 24(4): 260–266.

[7] Doran J W, Zeiss M R. Soil health and sustainability: Managing the biotic component of soil quality[J]. Applied Soil Ecology, 2000, 15(1): 3–11.

[8] Karlen D L, Veum K S, Sudduth K A, et al. Soil health assessment: Past accomplishments, current activities, and future opportunities[J]. Soil and Tillage Research, 2019, 195: 104365.

[9] 吳克寧, 楊淇鈞, 趙瑞. 耕地土壤健康及其評(píng)價(jià)探討[J]. 土壤學(xué)報(bào), 2021, 58(3): 537–544.

[10] 張江周, 李奕贊, 李穎, 等. 土壤健康指標(biāo)體系與評(píng)價(jià)方法研究進(jìn)展[J]. 土壤學(xué)報(bào), 2022, 59(3): 603–616.

[11] 邱均平. 文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)的定義及其研究對(duì)象[J]. 中國(guó)圖書館學(xué)報(bào), 1986, 12(2): 71.

[12] Chen C M, Hu Z G, Liu S B, et al. Emerging trends in regenerative medicine: A scientometric analysis in CiteSpace[J]. Expert Opinion on Biological Therapy, 2012, 12(5): 593–608.

[13] 陳悅, 陳超美, 劉則淵, 等. CiteSpace知識(shí)圖譜的方法論功能[J]. 科學(xué)學(xué)研究, 2015, 33(2): 242–253.

[14] Doran J W, Sarrantonio M, Liebig M A. Soil health and sustainability[M]//Advances in Agronomy. Amsterdam: Elsevier, 1996: 1–54.

[15] 武雪萍, 徐明崗, 潘根興. 土壤管理與可持續(xù)利用——獻(xiàn)給2015國(guó)際土壤年及《中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)》創(chuàng)刊55周年[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2015, 48(23): 4603–4606.

[16] Nambiar K K M, Gupta A P, Fu Q L, et al. Biophysical, chemical and socio-economic indicators for assessing agricultural sustainability in the Chinese coastal zone[J]. Agriculture, Ecosystems & Environment, 2001, 87(2): 209–214.

[17] Chen W P, Lu S D, Pan N, et al. Impact of reclaimed water irrigation on soil health in urban green areas[J]. Chemosphere, 2015, 119: 654–661.

[18] Xue R, Wang C, Liu M L, et al. A new method for soil health assessment based on Analytic Hierarchy Process and meta-analysis[J]. Science of the Total Environment, 2019, 650: 2771–2777.

[19] Zhao R, Wu K N. Soil health evaluation of farmland based on functional soil management—a case study of Yixing city, Jiangsu Province, China[J]. Agriculture, 2021, 11(7): 583.

[20] 李杰, 陳超美. CiteSpace: 科技文本挖掘及可視化[M]. 北京: 首都經(jīng)濟(jì)貿(mào)易大學(xué)出版社, 2016.

[21] 常暢, 常禹, 胡遠(yuǎn)滿, 等. 基于文獻(xiàn)計(jì)量的森林和草原可燃物含水率研究[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2022, 42(4): 1655–1663.

[22] Hill G T, Mitkowski N A, Aldrich-Wolfe L, et al. Methods for assessing the composition and diversity of soil microbial communities[J]. Applied Soil Ecology, 2000, 15(1): 25–36.

[23] Doran J W. Soil health and global sustainability: Translating science into practice[J]. Agriculture, Ecosystems & Environment, 2002, 88(2): 119–127.

[24] Mandal B, Majumder B, Bandyopadhyay P K, et al. The potential of cropping systems and soil amendments for carbon sequestration in soils under long-term experiments in subtropical India[J]. Global Change Biology, 2007, 13(2): 357–369.

[25] Ranjard L, Dequiedt S, Jolivet C, et al. Biogeography of soil microbial communities: A review and a description of the ongoing French national initiative[J]. Agronomy for Sustainable Development, 2010, 30(2): 359–365.

[26] Cardoso E J B N, Vasconcellos R L F, Bini D, et al. Soil health: Looking for suitable indicators. What should be considered to assess the effects of use and management on soil health?[J]. Scientia Agricola, 2013, 70(4): 274–289.

[27] Niemeyer J C, Lolata G B, de Carvalho G M, et al. Microbial indicators of soil health as tools for ecological risk assessment of a metal contaminated site in Brazil[J]. Applied Soil Ecology, 2012, 59: 96–105.

[28] Saha A, Pipariya A, Bhaduri D. Enzymatic activities and microbial biomass in peanut field soil as affected by the foliar application of tebuconazole[J]. Environmental Earth Sciences, 2016, 75(7): 558.

[29] Congreves K A, Hayes A, Verhallen E A, et al. Long-term impact of tillage and crop rotation on soil health at four temperate agroecosystems[J]. Soil and Tillage Research, 2015, 152: 17–28.

[30] Sanaullah M, Usman M, Wakeel A, et al. Terrestrial ecosystem functioning affected by agricultural management systems: A review[J]. Soil and Tillage Research, 2020, 196: 104464.

[31] Pheap S, Lefèvre C, Thoumazeau A, et al. Multi-functional assessment of soil health under Conservation Agriculture in Cambodia[J]. Soil and Tillage Research, 2019, 194: 104349.

[32] Kihara J, Bolo P, Kinyua M, et al. Soil health and ecosystem services: Lessons from sub-Sahara Africa (SSA)[J]. Geoderma, 2020, 370: 114342.

[33] 史方穎, 張風(fēng)寶, 楊明義. 基于文獻(xiàn)計(jì)量分析的土壤有機(jī)碳礦化研究進(jìn)展與熱點(diǎn)[J]. 土壤學(xué)報(bào), 2022, 59(2): 381–392.

[34] 藍(lán)婷, 唐立娜, 徐智邦, 等. 基于文獻(xiàn)計(jì)量的城市空間緊湊度研究知識(shí)圖譜分析[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2022, 42(4): 1645–1654.

[35] Karlen D L, Mausbach M J, Doran J W, et al. Soil quality: A concept, definition, and framework for evaluation (a guest editorial)[J]. Soil Science Society of America Journal, 1997, 61(1): 4–10.

[36] Rinot O, Levy G J, Steinberger Y, et al. Soil health assessment: A critical review of current methodologies and a proposed new approach[J]. Science of the Total Environment, 2019, 648: 1484–1491.

[37] Andrews S S, Karlen D L, Cambardella C A. The soil management assessment framework[J]. Soil Science Society of America Journal, 2004, 68(6): 1945–1962.

[38] Singh S, Jagadamma S, Yoder D, et al. Cropping system management responses to Cornell and Alabama soil health assessment methods in the southeastern United States[J]. Soil Science Society of America Journal, 2022, 86(1): 106–117.

[39] Nunes M R, Veum K S, Parker P A, et al. The soil health assessment protocol and evaluation applied to soil organic carbon[J]. Soil Science Society of America Journal, 2021, 85(4): 1196–1213.

[40] Fine A K, van Es H M, Schindelbeck R R. Statistics, scoring functions, and regional analysis of a comprehensive soil health database[J]. Soil Science Society of America Journal, 2017, 81(3): 589–601.

[41] Jat M L, Chakraborty D, Ladha J K, et al. Conservation agriculture for sustainable intensification in South Asia[J]. Nature Sustainability, 2020, 3(4): 336–343.

[42] Bowles T M, Acosta-Martínez V, Calderón F, et al. Soil enzyme activities, microbial communities, and carbon and nitrogen availability in organic agroecosystems across an intensively-managed agricultural landscape[J]. Soil Biology and Biochemistry, 2014, 68: 252–262.

[43] Bongiorno G, Bünemann E K, Oguejiofor C U, et al. Sensitivity of labile carbon fractions to tillage and organic matter management and their potential as comprehensive soil quality indicators across pedoclimatic conditions in Europe[J]. Ecological Indicators, 2019, 99: 38–50.

[44] Poeplau C, Don A. Carbon sequestration in agricultural soils via cultivation of cover crops - A meta-analysis[J]. Agriculture, Ecosystems & Environment, 2015, 200: 33–41.

[45] Deng F B, Wang H J, Xie H T, et al. Low-disturbance farming regenerates healthy deep soil toward sustainable agriculture - Evidence from long-term no-tillage with stover mulching in Mollisols[J]. Science of the Total Environment, 2022, 825: 153929.

[46] 陳敏, 秦華, 常健瑋, 等. 基于文獻(xiàn)計(jì)量分析的土壤微生物入侵研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 土壤學(xué)報(bào), 2022, 59(6): 1492–1503.

[47] Martin T, Wade J, Singh P, et al. The integration of nematode communities into the soil biological health framework by factor analysis[J]. Ecological Indicators, 2022, 136: 108676.

[48] Schlatter D C, Hansen J, Carlson B, et al. Are microbial communities indicators of soil health in a dryland wheat cropping system?[J]. Applied Soil Ecology, 2022, 170: 104302.

[49] 趙瑞, 吳克寧, 楊淇鈞, 等. 基于土壤功能與脅迫的耕地土壤健康評(píng)價(jià)方法[J]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào), 2021, 52(6): 333–343.

[50] Wilhelm R C, van Es H M, Buckley D H. Predicting measures of soil health using the microbiome and supervised machine learning[J]. Soil Biology and Biochemistry, 2022, 164: 108472.

[51] Cerecetto V, Smalla K, Nesme J, et al. Reduced tillage, cover crops and organic amendments affect soil microbiota and improve soil health in Uruguayan vegetable farming systems[J]. FEMS Microbiology Ecology, 2021, 97(3): fiab023.

[52] Hou D Y, Bolan N S, Tsang D C W, et al. Sustainable soil use and management: An interdisciplinary and systematic approach[J]. Science of the Total Environment, 2020, 729: 138961.

[53] 張?zhí)伊? 守護(hù)耕地土壤健康支撐農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展[J]. 土壤, 2021, 53(1): 1–4.

[54] 李鑫, 張文菊, 鄔磊, 等. 土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建及評(píng)價(jià)方法[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2021, 54(14): 3043–3056.

[55] 趙吉. 土壤健康的生物學(xué)監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)[J]. 土壤, 2006, 38(2): 136–142.

[56] Zwetsloot M J, van Leeuwen J, Hemerik L, et al. Soil multifunctionality: Synergies and trade-offs across European climatic zones and land uses[J]. European Journal of Soil Science, 2021, 72(4): 1640–1654.

[57] 楊穎, 郭志英, 潘愷, 等. 基于生態(tài)系統(tǒng)多功能性的農(nóng)田土壤健康評(píng)價(jià)[J]. 土壤學(xué)報(bào), 2022, 59(2): 461–475.

Visual Analysis of Research Progress in Soil Health Assessment Based on Bibliometric

WU Xia1,2, CAI Jinjun1,2*, LEI Jinyin1,2, WANG Zhangjun1, LI Weiqian1, CHEN Gang1,2, BAI Yangyang1

(1 Institute of Agricultural Resources and Environment, Ningxia Academy of Agriculture and Forestry Science, Yinchuan 750002, China; 2 Station of Observation and Experiment National Agricultural Environment in Yinchuan, Yinchuan 750002, China)

This paper summarizes the research progress and development frontier of international soil health assessment, with a view to providing reference for the research on soil health assessment in China. Based on the literatures related to soil health assessment included in the core database of Web of Science, this paper used the CiteSpace tool to carry out a visual quantitative analysis on the literature quantity, titles, keywords, authors and other information. The results show that: 1) Soil health assessment is an interdisciplinary research field such as environmental science, soil science and agronomy, and is currently in a period of rapid development. The United States have the greatest research strength and international influence in this field. Although China started late, it has developed rapidly and has huge potential for development. 2) The concept of soil health ranges from narrow to broad. Evaluation indicators from physical and chemical attributes to physical, chemical and biological comprehensive indicators. Evaluation systems from single food production to multiple ecosystem service functions. Method models from expert experience to system modeling. The technical means are gradually improved and perfected from routine detection to microbiology, GIS and remote sensing. 3) Biological indicators, multifunctional quantitative assessment of soil, objective and accurate evaluation models are the frontiers and hot spots of soil health assessment. The research on soil health assessment in China is still in the development stage.

Soil health assessment; Index system; Method model; Bibliometrics; CiteSpace

S154.4

A

10.13758/j.cnki.tr.2023.03.023

吳霞, 蔡進(jìn)軍, 雷金銀, 等. 基于文獻(xiàn)計(jì)量的土壤健康評(píng)價(jià)研究進(jìn)展可視化分析. 土壤, 2023, 55(3): 647–657.

寧夏農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展和生態(tài)保護(hù)科技創(chuàng)新示范課題(NGSB-2021-11-01)、國(guó)家農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)性長(zhǎng)期性科技工作觀測(cè)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目(NAES091AE18)和寧夏自然科學(xué)基金項(xiàng)目(2022AAC03458)資助。

(nxyccai@163.com)

吳霞(1984—)，女，寧夏吳忠人，碩士，助理研究員，主要從事土壤健康評(píng)價(jià)研究。E-mail: wuxia-xia@163.com