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(kù)核心合集的9 360篇文獻(xiàn)，采用CiteSpace軟件作為分析工具，簡(jiǎn)述全球土壤改良劑發(fā)文情況，開(kāi)展關(guān)鍵詞聚類(lèi)分析，展望全球重點(diǎn)研究方向。結(jié)果表明，我國(guó)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(guó)家。全球土壤改良劑研究的發(fā)文量增長(zhǎng)迅速，研究范疇越來(lái)越廣泛。未來(lái)，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(lèi)分析

中圖分類(lèi)號(hào)：S141.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(zhǎng)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(jì)工具，它可以圍繞國(guó)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(shì)。使用該軟件對(duì)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(shí)，從而展望未來(lái)的研究方向。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

以Web of Science數(shù)據(jù)庫(kù)核心合集為檢索來(lái)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(lèi)型選擇“研究論文（article）”和“綜述論文（review）”，檢索時(shí)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(guó)家、機(jī)構(gòu)、作者、主題和關(guān)鍵詞等視角進(jìn)行聚類(lèi)分析。分析結(jié)果可以直觀地反映某一領(lǐng)域的發(fā)展動(dòng)態(tài)和研究趨勢(shì)。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(diǎn)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(jì)算得到，節(jié)點(diǎn)中心性和突現(xiàn)性越高，該數(shù)值也越高。聚類(lèi)分析可以凸顯研究重點(diǎn)和研究方向，這些數(shù)據(jù)對(duì)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(guó)發(fā)文量（639篇）遠(yuǎn)超其他國(guó)家，緊隨其后的分別是美國(guó)（407篇）、西班牙（245篇）、澳大利亞（123篇）和加拿大（111篇）等國(guó)家。作為主要發(fā)文國(guó)家，這些國(guó)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(guó)最高（0.37），這說(shuō)明它在領(lǐng)域合作上的影響力高，緊隨其后的是中國(guó)（0.27）、西班牙（0.27）、德國(guó)（0.13）、法國(guó)（0.11）和巴基斯坦（0.10）等國(guó)家。其中，中國(guó)、美國(guó)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(guó)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(shuō)明德國(guó)相關(guān)學(xué)術(shù)資源豐富，與各國(guó)研究者交流合作更密切。

3 關(guān)鍵詞聚類(lèi)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(duì)研究不同關(guān)鍵詞的聯(lián)動(dòng)具有重要作用。聚類(lèi)圖譜有2個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，即聚類(lèi)模塊值和聚類(lèi)平均輪廓值。一般認(rèn)為，聚類(lèi)模塊值大于0.3代表聚類(lèi)結(jié)構(gòu)顯著，聚類(lèi)平均輪廓值大于0.5代表聚類(lèi)合理，聚類(lèi)平均輪廓值大于0.7代表聚類(lèi)令人信服。根據(jù)搜集的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)，開(kāi)展2000—2010年關(guān)鍵詞聚類(lèi)分析，結(jié)果如圖1所示。其中，聚類(lèi)模塊值為0.382 5，聚類(lèi)平均輪廓值為0.734 9，聚類(lèi)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(kāi)展2011—2023年關(guān)鍵詞聚類(lèi)分析，結(jié)果如圖2所示。其中，聚類(lèi)模塊值為0.306 9，聚類(lèi)平均輪廓值為0.732 8，聚類(lèi)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(diǎn)研究方向

圍繞2000—2010年和2011—2023年兩個(gè)時(shí)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(shí)的全球重點(diǎn)研究方向。時(shí)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(zhǎng)期保持微生物種群動(dòng)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(duì)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(duì)不同種類(lèi)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(guò)分解死亡生物和降解有機(jī)氮化合物獲得無(wú)機(jī)氮，這是土壤保持、恢復(fù)肥力的重要過(guò)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(shí)間段二是2011—2023年。Hale等[8]研究生物炭和活性炭對(duì)土壤中芘的吸附效果，因?yàn)樯锾坎牧鲜钱?dāng)時(shí)的研究熱點(diǎn)，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(zhǎng)，又可抑制病害。類(lèi)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(lái)改良土壤，富含營(yíng)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(zhǎng)迅速，研究范疇越來(lái)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(wèn)題成因不盡相同，土壤改良劑適用區(qū)域受限，未來(lái)仍然需要深入開(kāi)展研究。部分大分子化合物改良效果較好，但合成過(guò)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)。

參考文獻(xiàn)

1 李取生，李秀軍，李曉軍，等.松嫩平原蘇打鹽堿地治理與利用[J].資源科學(xué)，2003（1）：15-20.

2 Hu Y，Cheng H，Tao S.The challenges and solutions for cadmium-contaminated rice in China：a critical review[J].Environment International，2016（7）：515-532.

3 趙 鵬，黃占斌，任忠秀，等.中國(guó)主要退化土壤的改良劑研究與應(yīng)用進(jìn)展[J].排灌機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2022（6）：618-625.

4 Stevens C，Khan A V，Rodriguez-Kabana R，et al.Integration of soil solarization with chemical，biological and cultural control for the management of soilborne diseases of vegetables[J].Plant and Soil，2003（2）：493-506.

5 Ros M，Hernandez T M，GarcIa C.Soil microbial activity after restoration of a semiarid soil by organic amendments[J].Soil Biology and Biochemistry，2003（3）：463-469.

6 Harrison R B，Adams A B，Licata C，et al.Quantifying deep-soil and coarse-soil fractions：avoiding sampling bias[J].Soil Science Society of America Journal，2003（5）：1602-1606.

7 Ekenler M，Tabatabai M.β-Glucosaminidase activity of soils：effect of cropping systems and its relationship to nitrogen mineralization[J].Biology amp; Fertility of Soils，2002（5）：367-376.

8 Hale E S，Hanley K，Lehmann J，et al.Effects of chemical，biological，and physical aging as well as soil addition on the sorption of pyrene to activated carbon and biochar[J].Environmental Science amp; Technology，2012（4）：2479-2480.

9 Morales A，Bustamante M，Marhuenda-Egea F，et al.Agri-food sludge management using different co-composting strategies：study of the added value of the composts obtained[J].Journal of Cleaner Production，2016（5）：186-197.

10 Liu R，Lal R.Potentials of engineered nanoparticles as fertilizers for increasing agronomic productions[J].Science of the Total Environment，2015（5）：131-139.