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        基于CiteSpace的稻田濕地土壤磷吸附和釋放研究可視化分析

        2024-03-11 04:56:05夏欣宋維峰
        安徽農(nóng)業(yè)科學(xué) 2024年3期
        關(guān)鍵詞:吸附土壤

        夏欣 宋維峰

        摘要 在稻田濕地生態(tài)系統(tǒng)中,土壤對(duì)磷的吸附和釋放特征在作物生長(zhǎng)以及環(huán)境保護(hù)中發(fā)揮著重要作用,利用CiteSpace軟件對(duì)1992—2022年中國(guó)知網(wǎng)(CNKI)數(shù)據(jù)庫中有關(guān)磷的吸附和釋放方面的研究文獻(xiàn)進(jìn)行可視化和計(jì)量分析,總結(jié)了稻田濕地磷的輸入與輸出概況、梳理磷的吸附和釋放研究的發(fā)展脈絡(luò)、利用普賴斯理論計(jì)算核心作者群體以及追溯探討磷的吸附和釋放在稻田濕地中的主要研究熱點(diǎn)與應(yīng)用情況。結(jié)果顯示,1992—2022年有關(guān)磷的吸附和釋放研究有1 130篇文獻(xiàn),發(fā)文量整體趨勢(shì)呈波浪式上升狀態(tài),大量學(xué)者對(duì)該領(lǐng)域愈發(fā)關(guān)注。對(duì)核心研究人員進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),以上海海洋大學(xué)林偉健、詹艷慧等為中心的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)文量居于榜首,但不同作者之間合作較少。對(duì)關(guān)鍵詞進(jìn)行聚類分析后可將磷的吸附和釋放研究?jī)?nèi)容分為4類,主要涉及在磷形態(tài)分布、磷的吸附和釋放的影響因素、土壤吸附和釋放磷能力的評(píng)估以及利用數(shù)學(xué)模型探討磷的吸附和釋放過程4個(gè)方面。稻田濕地中磷的遷移轉(zhuǎn)化與磷流失的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)問題成為該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn),覆蓋技術(shù)和生物炭的使用是今后的研究趨勢(shì),將成為大量學(xué)者重點(diǎn)研究方向。有關(guān)磷的吸附釋放研究愈發(fā)受到重視,發(fā)文量以及研究方向不斷上升和擴(kuò)散,在稻田濕地中的應(yīng)用研究還不夠廣泛,各研究機(jī)構(gòu)和學(xué)者之間要不斷加強(qiáng)進(jìn)一步的合作探討,利用新技術(shù)促進(jìn)稻田濕地的農(nóng)業(yè)資源利用和推動(dòng)生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

        關(guān)鍵詞 稻田濕地;土壤;磷;吸附;釋放;CiteSpace

        中圖分類號(hào) S058? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A? 文章編號(hào) 0517-6611(2024)03-0234-06

        doi:10.3969/j.issn.0517-6611.2024.03.054

        Visualization Analysis of Soil Phosphorus Adsorption and Release Studies in Paddy Wetlands Based on CiteSpace

        Abstract In paddy wetland ecosystems,soil phosphorus adsorption and release characteristics play an important role in crop growth and environmental protection.CiteSpace software was used to visualize and econometrically analyze the research literature on phosphorus adsorption and release in CNKI database from 1992 to 2022,summarized the input and output of phosphorus in paddy wetlands,sorted out the development context of phosphorus adsorption and release research,used price theory to calculate the core author group,and retrospectively explored the main research hotspots and applications of phosphorus adsorption and release in paddy wetlands.The results showed that there were 1 130 articles on phosphorus adsorption and release from 1992 to 2022,and the overall trend of publication volume was rising in waves,and a large number of scholars were paying more and more attention to this field.An analysis of core researchers found that the research team centered on Lin Weijian and Zhan Yanhui of Shanghai Ocean University ranked first in the number of articles,but there was little cooperation between different authors.After cluster analysis of keywords,the research content of phosphorus adsorption and release could be divided into four categories,mainly involving four aspects of phosphorus morphological distribution,influencing factors of phosphorus adsorption and release,evaluation of soil adsorption and phosphorus release capacity,and the use of mathematical models to explore the adsorption and release process of phosphorus.The migration and transformation of phosphorus in paddy wetlands and the environmental risk of phosphorus loss had become research hotspots in this field,and the use of covering technology and biochar were future research trends and would become the key research direction of a large number of scholars.In general,the research on the adsorption and release of phosphorus had received more and more attention,the number of papers and research directions continued to rise and spread,and the application research in paddy wetlands was not extensive enough,and further cooperation between research institutions and scholars should be continuously strengthened,and new technologies should be used to promote the utilization of agricultural resources in rice wetlands and promote the sustainable development of the ecological environment.

        Key words Paddy wetlands;Soil;Phosphorus;Adsorption;Release;CiteSpace

        稻田是一種特殊的濕地生態(tài)系統(tǒng),因水稻種植而呈現(xiàn)周期性淹水的特殊人工濕地,其面積的占我國(guó)濕地總面積的50%,對(duì)于人類糧食安全和需求有著舉足輕重的作用[1],同時(shí)在蓄水防洪、凈化環(huán)境、調(diào)節(jié)氣候等方面意義重大[2]。磷是除氮以外的植物生長(zhǎng)第二營(yíng)養(yǎng)物,全球1/3土壤缺磷[3],但由于人們對(duì)食物和能源的需求不斷增加,過量的磷肥施用使土壤中累積大量的磷[4],將顯著增加磷隨地表徑流流失以及滲入地下水而引起的富營(yíng)養(yǎng)化風(fēng)險(xiǎn)[5]。如何平衡外源輸入和植物生長(zhǎng)間的關(guān)系成為如今環(huán)境保護(hù)與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展之間的重要研究課題,因此系統(tǒng)了解磷循環(huán)過程、掌握目前稻田濕地土壤對(duì)磷的吸附和釋放研究?jī)?nèi)容,為保障糧食安全、為我國(guó)的環(huán)境保護(hù)戰(zhàn)略提供參考和新思路、新依據(jù)。

        土壤作為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)生物化學(xué)循環(huán)的重要儲(chǔ)存庫,可以是營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的“匯”,消納氮、磷污染;也能是農(nóng)業(yè)面源污染的“源”,釋放磷等營(yíng)養(yǎng)以維持作物生長(zhǎng)需求[6]。眾多研究表明,磷應(yīng)用于土壤時(shí)會(huì)發(fā)生一系列復(fù)雜的反應(yīng),通常會(huì)通過沉淀或吸附到土壤固體顆粒表面與其他土壤物質(zhì)快速反應(yīng)[7],受土壤自身性質(zhì)以及環(huán)境因素影響[8];此外,稻田濕地的干濕交替、施肥狀況以及種養(yǎng)殖模式不同,對(duì)磷的吸附和釋放效果也有所差異[9],使得稻田濕地磷的遷移轉(zhuǎn)化越加復(fù)雜。但目前對(duì)于磷的吸附和釋放研究總體情況、研究?jī)?nèi)容以及研究趨勢(shì)還鮮見系統(tǒng)的整理歸納。理清上述問題,對(duì)于探究該研究領(lǐng)域的前沿?zé)狳c(diǎn)及未來發(fā)展趨勢(shì)具有重要意義,也有助于為我國(guó)學(xué)者開拓新的研究方向提供理論參考,在分析和解決稻田濕地的環(huán)境問題中起到指導(dǎo)意義。

        CiteSpace軟件用于對(duì)知識(shí)結(jié)構(gòu)和新興趨勢(shì)的分析,可將研究?jī)?nèi)容、研究前沿以及核心作者等用可視化呈現(xiàn)出來[10]。鑒于此,筆者借助CiteSpace軟件,以中國(guó)知網(wǎng)(CNKI)全文數(shù)據(jù)庫為數(shù)據(jù)源,對(duì)1992—2022年磷的吸附和釋放研究的發(fā)文量與時(shí)間分布進(jìn)行梳理,運(yùn)用普賴斯理論對(duì)核心作者進(jìn)行計(jì)算分析,總結(jié)在稻田濕地中磷的吸附和釋放的研究?jī)?nèi)容、研究熱點(diǎn)以及研究趨勢(shì),以期為今后稻田濕地的保護(hù)與利用提供理論參考和依據(jù)。

        1 稻田濕地磷的輸入與輸出

        明晰磷來源和輸出途徑有助于了解影響稻田濕地土壤磷吸附和釋放的主要因素,對(duì)稻田濕地的利用與治理起重要作用。稻田濕地的磷來源途徑主要包括2種,一種是含磷巖石的風(fēng)化和大氣沉降的自然途徑;另一種是施用磷肥和農(nóng)家肥而帶入稻田的人為途徑,為稻田濕地磷來源的主要方式[11]。根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局公布數(shù)據(jù)顯示,我國(guó)化肥施用量從1990年的2.59×107 t增長(zhǎng)到2020年的5.25×107 t,磷肥施用量30年內(nèi)增長(zhǎng)了1.92×106 t(圖1)。這些磷肥施用后一部分被作物吸收,一部分被土壤吸附,但磷在農(nóng)業(yè)中的使用效率通常只有10%~15%[12],導(dǎo)致土壤中磷賦存量從“耗竭態(tài)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤靶罘e態(tài)”。相比非淹水條件下的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng),稻田的淹水條件增加了養(yǎng)分的溶解性,使累積于土壤中的磷在侵蝕性降雨的沖刷下,隨農(nóng)田徑流輸出稻田,此時(shí)稻田濕地?fù)p失的磷成為地表水體磷負(fù)荷來源[5]。此外,水稻收獲被認(rèn)為是磷輸出主要方式,在稻田里進(jìn)行水產(chǎn)養(yǎng)殖能提高水稻莖葉吸磷量以及磷素的輸出量和利用率[13];稻田中水生植物和動(dòng)物對(duì)磷的吸收以及稻田濕地土壤干濕交替對(duì)磷的吸附和釋放量的改變也能大大增加稻田磷的輸出量[14];在水稻不同生育期磷素淋溶量不同,需制定合理排灌措施和種植方式以減少磷淋溶損失,達(dá)到利用稻田濕地除磷和防治面源污染的目的[15-16]。自1975年起,中國(guó)農(nóng)田土壤磷平衡已為盈余狀態(tài),磷肥的過度施用還在繼續(xù),有關(guān)磷循環(huán)通量的研究數(shù)據(jù)還較少[17]。因此,應(yīng)對(duì)磷肥施用加強(qiáng)管理,建立科學(xué)制度并探討合理的施肥量,為農(nóng)業(yè)與環(huán)境發(fā)展平衡作出重要貢獻(xiàn)。

        2 研究概況分析

        2.1 主題研究的文獻(xiàn)量及作者分析

        通過主題詞檢索的方式,檢索了中國(guó)期刊(CNKI)文獻(xiàn)資源數(shù)據(jù)平臺(tái)中的文獻(xiàn)。檢索關(guān)鍵詞為“磷”“吸附”和“釋放”,并設(shè)定文獻(xiàn)檢索范圍為1992年1月1日至2022年1月1日,共檢索到相關(guān)文獻(xiàn)1 152篇,再合并去重后得到1 130篇有效文獻(xiàn)。以年份、關(guān)鍵詞和作者為檢索項(xiàng),獲得各項(xiàng)檢索結(jié)果,用CiteSpace軟件進(jìn)行可視化分析。

        對(duì)文獻(xiàn)的發(fā)布數(shù)量進(jìn)行分析可在一定程度上體現(xiàn)領(lǐng)域的研究水平和發(fā)展程度。以1992—2022年共30年為檢索時(shí)間段,年度時(shí)間線梳理總體情況如圖2所示,有關(guān)磷的吸附和釋放研究文獻(xiàn)數(shù)量整體趨勢(shì)呈上升狀態(tài),說明1992—2022年該領(lǐng)域研究越來越受到人們關(guān)注且不斷加強(qiáng)、加深。根據(jù)發(fā)文量將磷的吸附和釋放研究分為2個(gè)發(fā)展階段:1992—2002年為初步探索期,磷吸附釋放研究較少,共發(fā)文60篇,該時(shí)間段發(fā)文量從無到有且始終處于較低值乃至年均發(fā)文量為個(gè)位數(shù);2002—2022年為成長(zhǎng)遞增期,該階段研究發(fā)文量穩(wěn)步增加,年發(fā)文量保持波動(dòng)上升的趨勢(shì),預(yù)計(jì)2022年全年總發(fā)文量能達(dá)到100篇以上。

        在統(tǒng)計(jì)的文獻(xiàn)當(dāng)中,根據(jù)普賴斯理論公式N=0.749(Nmax)0.5[18]計(jì)算核心作者群體,其中N為核心作者應(yīng)發(fā)表的文章數(shù)量,Nmax為統(tǒng)計(jì)年間最高產(chǎn)作者的發(fā)文篇數(shù)。發(fā)文量最多的作者是林偉健21篇,即Nmax =21,得到N=3.67篇,故根據(jù)發(fā)文數(shù)量篩選出發(fā)文量≥3的該領(lǐng)域核心作者(圖3)。在作者分析圖中網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)量為649,連線數(shù)量為999,網(wǎng)絡(luò)密度為0.004 8,大部分核心作者間分布較為離散,核心作者的研究方向主要為生態(tài)修復(fù),包括對(duì)湖泊、河流的污染治理。各作者團(tuán)隊(duì)內(nèi)部的合作較為緊密,其中以林偉健、詹艷慧為中心的科研團(tuán)隊(duì)為最高,其次是以李大鵬、李偉光和黃勇為中心的團(tuán)隊(duì)。此外,團(tuán)隊(duì)與團(tuán)隊(duì)之間連線數(shù)量稀疏,說明各科研團(tuán)隊(duì)間合作關(guān)系較少,今后應(yīng)不斷加強(qiáng)各團(tuán)隊(duì)間的合作交流。

        2.2 研究?jī)?nèi)容分析

        將所得到的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)輸入到CiteSpace軟件中,運(yùn)行軟件對(duì)關(guān)鍵詞進(jìn)行聚類分析,按照聚類大小選擇的前7個(gè)聚類繪制可視化Timeline知識(shí)圖譜(圖4)。聚類結(jié)果反映了該領(lǐng)域的幾個(gè)主要研究方向,分別是“吸附”“磷形態(tài)”“吸附機(jī)制”“淹水”“數(shù)學(xué)模型”“緩沖能力”和“環(huán)境因素”。根據(jù)研究主題的熱點(diǎn)及其相關(guān)性,將磷的吸附和釋放研究分為4類:

        2.2.1 土壤磷形態(tài)含量及分布。

        磷形態(tài)研究是最早且持續(xù)最久的研究?jī)?nèi)容,目前人們對(duì)于磷形態(tài)研究集中于不同磷形態(tài)的提取方法和不同區(qū)域磷形態(tài)的分布。在磷形態(tài)的分析方法中,采用不同的化學(xué)提取劑分級(jí)提取土壤中的有機(jī)、無機(jī)磷形態(tài),其中SEDEX法、EDTA法以及SMT法等是提取土壤中不同磷形態(tài)的重要方法[19-22],在長(zhǎng)江流域、黃河三角洲、滇池以及西湖等地研究廣泛[23-27]。同時(shí),眾多研究表明土壤中磷形態(tài)含量及分布特征受各種環(huán)境因素和人類活動(dòng)影響,如適宜的耕作措施可提高土壤耕層結(jié)構(gòu),促進(jìn)植物對(duì)磷的吸收利用,造成根際土壤總磷含量顯著高于非根際[28];養(yǎng)殖措施的變化使養(yǎng)殖水域底質(zhì)磷的積累遠(yuǎn)高于天然水域[29-30]。溫度、降水條件和植物生長(zhǎng)等差異引起磷形態(tài)含量呈現(xiàn)季節(jié)性分布[31];南北方土壤特征和施肥狀況不同導(dǎo)致我國(guó)土壤磷含量分布南北差異較大,總體上呈現(xiàn)由南到北逐漸遞增的趨勢(shì)[32]。近幾年,隨著土地修復(fù)與再利用問題逐漸受到人們重視,生物炭被廣泛用于土壤的改良利用,其與土壤磷含量以及形態(tài)之間的聯(lián)系也成為主要的研究熱點(diǎn)[33]。

        2.2.2 土壤吸附和釋放磷能力的估算。

        人工濕地中的基質(zhì)可作為“緩沖器”,通過吸附和沉淀去除磷。但吸附效果較差的基質(zhì)也比較容易釋放磷[34],所以人工濕地基質(zhì)的選擇尤其重要。目前大多將礫石、沸石和爐渣等作為基質(zhì)應(yīng)用于人工濕地[35],對(duì)于潛流與立流人工濕地基質(zhì)選取根據(jù)研究區(qū)的生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展而定,表流人工濕地多采用土壤作為

        基質(zhì)材料[36]。稻田濕地就是一種以水稻作為吸收植物、以土壤為基質(zhì)的人工濕地,水稻吸收和土壤攔截使之具有較強(qiáng)的凈化能力。大量學(xué)者就以作物吸收的有效性、土壤的吸附能力和釋放風(fēng)險(xiǎn)等進(jìn)行了相關(guān)研究,包括Bache等[37]開發(fā)的一種可以快速確定土壤磷吸附容量的指數(shù)—吸附指數(shù)(PSI),以及Vanderzee等[38]提出的能直觀反映土壤磷吸附能力的吸附飽和度(DPS),可用來預(yù)測(cè)磷釋放能力[39],在不同國(guó)家與作者中受到了廣泛應(yīng)用[40-41]。但有研究發(fā)現(xiàn),使用DPS分析地表徑流的磷損失風(fēng)險(xiǎn)水平具有很大的不確定性,原因是往往忽略影響徑流磷流失的其他因素(如作物類型和坡度)[42],在往后應(yīng)用實(shí)踐中應(yīng)結(jié)合多種方案進(jìn)行評(píng)估;DPS和PSI的比值ERI值被黃清輝等[43]提出并用作評(píng)估土壤磷誘發(fā)的富營(yíng)養(yǎng)化風(fēng)險(xiǎn),以此劃分釋放風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。此后,以上3個(gè)指數(shù)不斷被應(yīng)用于稻田濕地的磷吸附容量和釋放風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中[44-46]。

        2.2.3 影響土壤磷吸附和釋放的主要因素。

        為充分了解土壤對(duì)磷的吸附和釋放特征影響因素,大量學(xué)者從土壤自身的性質(zhì)以及環(huán)境因子的影響2個(gè)方面進(jìn)行研究,表1列舉了不同研究中磷的吸附和釋放影響因素。土壤對(duì)磷的吸附和釋放行為是處于動(dòng)態(tài)變化的,受土壤黏粒、鐵鋁和有機(jī)質(zhì)等含量影響以及受環(huán)境溫度、擾動(dòng)和pH等多個(gè)因素作用。研究結(jié)果總體一致:認(rèn)為土壤中黏粒含量越高,土壤對(duì)磷的吸附越多;磷吸持指數(shù)(PSI)和吸附量隨著黏粒含量的增加呈現(xiàn)上升狀態(tài)[47]。土壤的吸附能力與鐵、鋁氧化物含量呈正相關(guān)[48],非晶質(zhì)鐵鋁氧化物含量越高,土壤的固磷能力越強(qiáng)[9,49]。pH增高可以提高土壤中磷的吸附能力,吸附量大小表現(xiàn)為中性土壤吸附能力最好,酸性土壤次之,而石灰性土壤吸附能力最弱[50],但也有研究認(rèn)為pH對(duì)土壤磷吸附?jīng)]有顯著的影響,可能是被土壤中其他特性掩蓋[51]。對(duì)于稻田濕地的研究來說,干濕交替、溫度和水文學(xué)過程等都會(huì)對(duì)磷吸附和釋放產(chǎn)生影響。土壤吸附量隨溫度升高而增大,溫度是影響土壤為磷的匯或源的關(guān)鍵因素[52-53]。長(zhǎng)期處于淹水狀態(tài)的稻田,有機(jī)質(zhì)含量在土壤淹水過程中對(duì)吸附量有重大影響,表現(xiàn)在好氧條件下有機(jī)質(zhì)損失小,磷吸附量高于厭氧條件[54];淹水過程明顯增加土壤對(duì)磷的吸附,而淹水后的風(fēng)干過程則可顯著減少土壤磷吸附,該過程中微生物對(duì)磷的礦化或活化作用是提高土壤有效磷的主要原因之一[55]。

        2.2.4 數(shù)學(xué)模型的應(yīng)用。

        許多學(xué)者利用各種模型對(duì)磷的吸附和釋放過程進(jìn)行模擬,有助于量化磷在濕地生態(tài)系統(tǒng)中的遷移轉(zhuǎn)化。對(duì)于磷的吸附動(dòng)力學(xué)研究多使用Elovich方程、一級(jí)反應(yīng)方程和拋物線方程等描述,探討土壤對(duì)磷的吸附速率以及反應(yīng)歷程,為磷酸根離子與固體表面反應(yīng)機(jī)制的研究提供理論依據(jù)[61];用不同吸附熱力學(xué)方程,如Langmuir、Freundlich和Temkin等方程來獲取相關(guān)吸附參數(shù)以表征土壤對(duì)磷的吸附行為與特征。Langmuir模型在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最廣泛,根據(jù)該方程計(jì)算最大吸附量Qmax、吸附常數(shù)K、最大緩沖量MBC和平衡濃度EPC0等參數(shù),綜合反映土壤的吸磷特性。表2列舉了國(guó)內(nèi)外學(xué)者應(yīng)用方程模擬對(duì)稻田濕地土壤磷吸附和釋放過程的描述。

        2.3 研究熱點(diǎn)與趨勢(shì)分析

        利用CiteSpace軟件構(gòu)建關(guān)鍵詞突現(xiàn)強(qiáng)度前10的可視化圖譜(圖5),能直觀清楚地反映出領(lǐng)域研究熱點(diǎn)的演進(jìn)過程并可基于此分析學(xué)科里前沿的問題。對(duì)于磷吸附釋放早期研究重點(diǎn)是有機(jī)酸(影響年份為2000—2005年),主要探討有機(jī)酸對(duì)土壤磷吸附釋放影響;之后對(duì)于有機(jī)質(zhì)(影響年份為2010—2013年)、消落帶(影響年份為2014—2020年)、磷形態(tài)(影響年份為2016—2018年)以及釋放風(fēng)險(xiǎn)(影響年份為2015—2016年)方面研究較多,多集中于研究消落帶土壤中磷形態(tài)分布以及對(duì)磷的吸附和釋放行為。此外,覆蓋(影響年份為2017—2020年)、生物炭(影響年份為2018—2022年)和遷移轉(zhuǎn)化(影響年份為2019—2022年)也為近幾年的熱點(diǎn)關(guān)鍵詞。由此可見,目前人們對(duì)土壤磷吸附釋放的研究已從基礎(chǔ)理論研究轉(zhuǎn)移到使用覆蓋技術(shù)和生物炭科學(xué)手段對(duì)土壤進(jìn)行改良與防治環(huán)境污染,這3個(gè)方面可能是未來土壤磷吸附釋放領(lǐng)域的研究發(fā)展方向。

        在檢索結(jié)果中篩選以稻田為主題的研究文獻(xiàn),對(duì)其進(jìn)行關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析(圖6),結(jié)果顯示關(guān)鍵詞主要有“水稻土”“無機(jī)磷”“土壤粒級(jí)”“流失風(fēng)險(xiǎn)”和“活化遷移”等,可概括主要研究熱點(diǎn)為稻田土壤磷的遷移轉(zhuǎn)化特征和磷流失的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。有研究提出用土壤對(duì)磷的吸附和釋放特征來反映土壤固相中的磷進(jìn)入液相進(jìn)而向水體的難易程度,用于研究水-土界面磷的遷移能力[68]。國(guó)內(nèi)外學(xué)者從稻田濕地土壤特性、水稻種植模式和水肥管理措施等對(duì)磷遷移轉(zhuǎn)化特征的影響進(jìn)行研究[69-70]。同時(shí),關(guān)于稻田磷的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)、界定不同稻田磷肥和有機(jī)肥的安全限量以及土壤磷的環(huán)境臨界值等成為人們關(guān)注重點(diǎn);首先利用磷的吸附釋放特征探討需磷量,研究土壤磷素水平、有機(jī)肥和磷肥用量對(duì)稻田土壤磷吸附和釋放的影響,評(píng)價(jià)稻田磷的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)以及確定磷肥、有機(jī)肥的安全限量閾值[68]。再次從降水特征、水分管理以及種植方式等對(duì)影響稻田磷流失的因素進(jìn)行研究[71-73];最后通過吸附釋放的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指數(shù)對(duì)不同地區(qū)、不同土壤特性的稻田進(jìn)行磷流失風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[45-46]。

        3 結(jié)論

        借助CiteSpace軟件,對(duì)稻田濕地土壤磷吸附和釋放研究的相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與可視化分析,梳理了該領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識(shí)和發(fā)展演變脈絡(luò),分析探討研究前沿和熱點(diǎn),為相關(guān)領(lǐng)域的科研工作者提供參考。

        (1)磷肥的過度施用還在不斷繼續(xù),土壤中磷賦存量從“耗竭態(tài)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤靶罘e態(tài)”,對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及環(huán)境保護(hù)產(chǎn)生重大影響,因此磷肥的利用和管理受到眾多學(xué)者的關(guān)注。但關(guān)于磷素平衡、通量方面的研究數(shù)據(jù)并不多,建議建立科學(xué)的磷肥施用制度,加強(qiáng)磷素管理,推進(jìn)農(nóng)業(yè)與環(huán)境可持續(xù)發(fā)展。

        (2)從發(fā)文量來看,1992—2022年有關(guān)磷吸附釋放研究相關(guān)文獻(xiàn)數(shù)量在后期逐步增加,一直保持波動(dòng)上升趨勢(shì)。該領(lǐng)域受到越來越多的學(xué)者關(guān)注,其中以林偉健為中心的科研團(tuán)隊(duì)發(fā)文量以及影響力都較高,值得相關(guān)學(xué)者關(guān)注與學(xué)習(xí)。在我國(guó)該研究領(lǐng)域方面在不斷取得進(jìn)步與突破的同時(shí),也發(fā)現(xiàn)了研究學(xué)者間聯(lián)系度不高,僅團(tuán)隊(duì)內(nèi)部合作較為緊密,故應(yīng)不斷加強(qiáng)研究團(tuán)隊(duì)間的合作交流推動(dòng)領(lǐng)域發(fā)展。

        (3)從研究?jī)?nèi)容來看,關(guān)于磷吸附釋放的研究多集中于研究土壤自身性質(zhì)和環(huán)境因素對(duì)磷的吸附釋放影響以及吸附釋放模型的應(yīng)用。稻田濕地在該領(lǐng)域的研究方面多集中于用土壤對(duì)磷的吸附和釋放特征闡釋水稻土中磷的遷移轉(zhuǎn)化,利用吸持飽和度以及吸附指數(shù)探討稻田濕地中磷的流失風(fēng)險(xiǎn),為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及生態(tài)治理保護(hù)提供理論依據(jù)。

        (4)對(duì)研究熱點(diǎn)分析可知,前期多注重于研究影響磷吸附釋放的因素,此后開始關(guān)注磷的釋放風(fēng)險(xiǎn)和探討稻田土壤磷的吸附和釋放治理對(duì)環(huán)境保護(hù)的重要意義;目前多關(guān)注于利用覆蓋技術(shù)、生物炭治理水體或土壤中磷肥污染,是未來的農(nóng)業(yè)生態(tài)可持續(xù)發(fā)展研究中的熱點(diǎn)與趨勢(shì)。

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