我們以 Soil 為關鍵詞，在 Web of Science 上檢索到環境科學和土壤科學SCI論文11747篇。關鍵詞的聚類結果顯示2016年的研究熱點是“重金屬污染與生物累積效應”、“土壤有機污染與生物降解”、“土壤管理與元素循環”、“土壤固碳與全球氣候變化”。中國、美國發文量名列前兩位，國內中國科學院和西北農林科技大學位列發文量前兩位。在CNKI數據庫中共檢索到2936篇核心期刊論文，關鍵詞共現圖譜顯示“土壤微生物與環境污染”、“土壤理化性質與水鹽運移”、“土壤有機碳與環境效應”、“土壤區域環境與空間變異”為國內期刊論文的主要研究熱點。

引 言：土壤與人類生存密切相關，土壤在糧食安全與生產、環境保護、全球氣候變化等領域發揮重要的作用。土壤學是一門歷史悠久的學科，其經歷幾個世紀的發展，理論與方法構建日漸成熟，各分支學科不斷創新演進。在宋長青等著《土壤科學三十年：從經典到前沿》中，回顧了土壤學 4 個分支學科，土壤地理學、土壤物理學、土壤化學和土壤生物學，近 30 年的發展特征、研究方向的演進等，發現土壤學服務農業生產是永恒主題，土壤污染與修復研究成為重要方向，土壤學與全球氣候變化聯系更加緊密，土壤多學科、交叉學科創新不斷涌現等基本發展態勢；還通過定量與定性綜合分析，闡明了各分支學科面臨的挑戰與機遇等。

隨著人類社會的發展，在城市化進程推進及資源開發與利用中，土壤環境問題日漸突出，在《土壤學若干前沿領域研究進展》一書中，宋長青等基于文獻計量學對土壤重金屬污染與修復，土壤有機污染與修復，納米顆粒、抗生素及抗性基因等新興污染物等環境科學領域研究進展做了相關分析，目前土壤環境問題較為嚴重，污染物層出不窮，科學研究手段不斷更新，成果顯著，學科交叉明顯，推動了環境土壤學的進展。

文獻計量學以文獻體系和文獻計量特征為研究對象，被廣泛用于文獻情報分析，進而評價某領域科學發展現狀及水平。本文利用 CiteSpace 軟件，試圖從文獻計量學角度，分析 2016 年國際及國內土壤學及環境科學領域中與土壤有關的研究核心方向及研究熱點。

一、材料與方法

本研究采用陳超美博士開發的CiteSpace軟件（5．0．R2 SE 版本），是一種用于分析和可視化共引網絡的 Java 應用程序。主要利用關鍵詞共現圖譜、國家合作圖譜等可視化分析 2016 年度以“土壤”為主題的文獻報道中，屬于土壤科學和環境科學兩種學科類別的發展特點、研究熱點、合作關系等。

關鍵詞共現圖中，每個節點表示一個關鍵詞，節點大小表示關鍵詞出現的頻次，節點之間連線的粗細表示關鍵詞共現強度的高低，即與兩者共被引次數成比例，彼此間相鄰的關鍵詞表示他們經常出現在相同的文章中。圖中節點年輪的顏色和厚度，表示關鍵詞出現的時間（本次分析僅針對 2016 年文獻情況，因此只出現藍色）和數量。年輪外紫色環越厚，表示該關鍵詞中介中心性越高，說明該節點位于關鍵詞網絡較為中心的位置，是網絡中各部分的過渡。

國家或機構合作網絡中，節點代表論文所屬國家或機構，節點大小表示該國或機構在該領域研究論文中出現頻次高低，節點間連線粗細代表兩國或機構間合作強度高低。

1 國際該領域關鍵詞共現、國家合作分析的數據檢索及軟件參數設置情況

數據來源于美國科學情報所（Institute for Scientific Information， ISI）出版的 Web of Science 核心合集數據庫，以“Soil”為主題詞，時間范圍選定 2016 年，Web of Science 類別為“Environmental sciences（環境科學）”和“Soil science（土壤科學）”，文獻類別為“Article（文章）”。按照 CiteSpace 軟件規定格式導出數據，并采用數據去重功能，預先對數據進行處理。

時間閾值：2016；節點類型：Keyword 或 Country；節點閾值：Top 100（關鍵詞共現分析）、Top 50（國家合作分析）；網絡修剪方式選擇 Pathfinder（尋徑）和Pruning sliced networks（修剪每篇網絡）；其余選項均為默認。

2 國際該領域 Top 期刊關鍵詞分析數據檢索及軟件參數設置情況

分析數據來源于國際該領域關鍵詞共現分析檢索結果，并借助 Web of Science 中“來源出版物名稱”功能，篩選檢索結果中屬于 JCR 期刊分區的 top 期刊文章，從發文量前 100 中挑選出 17 個 Top 期刊：Science of the Total Environment，Chemosphere，Agriculture Ecosystems Environment，Soil Biology Biochemistry，Plant and Soil，Environmental Science and Technology，Journal of Hazardous Materials，Water Resources Research，Soil Science Society of America Journal，Biology and Fertility of Soils，Remote Sensing of Environment，Global Change Biology，Journal of Geophysical Research Biogeosciences，European Journal of Soil Science，Water Research，Environmental Modelling Software，Environment International。軟件參數設置中，節點類型選擇 Keyword，其余設置同上。

3 國際該領域國家／地區發文數及中國機構的發文分析數據來源及軟件參數設置情況

國家／地區發文數的統計數據在該領域關鍵詞共現分析檢索結果基礎上，利用 Web of Science 中“國家／地區”篩選功能獲得。中國機構發文分析則在上述國家／地區發文數統計結果中，選擇中國，并按照 CiteSpace 軟件規定格式導出數據。軟件參數設置中，節點類型和閾值分別為 Institution 和 Top 50，無網絡修剪，其余設置同上。

4 國內該領域關鍵詞共現數據檢索及軟件參數設置情況

利用中國知網 CNKI 檢索以“土壤”為主題詞的相關期刊文獻，具體檢索條件設置：時間范圍： 2016 年，文獻分類：環境科學和土壤學，期刊來源類別：核心期刊。按照 CiteSpace 軟件規定格式導出數據，后進行數據格式轉化，并采用數據去重功能，對數據進行處理。軟件設置同國際該領域關鍵詞共現分析。

二、結果分析與討論

2016 年國際該領域研究方向及研究熱點

按照相應軟件設置，共搜索到 11747 篇 SCI 論文（截至 2017 年 1 月 9 日），節點數量 101 個，連線數量 82 條。關鍵詞聚類形成 4 個相對獨立的聚類圈（圖1），其在一定程度上反映 2016 年國際上該研究的核心方向，可分為“重金屬污染與生物累積效應”、“土壤有機污染與生物降解”、“土壤管理與元素循環”、“土壤固碳與全球氣候變化”。以下分析已去除“Soil”、“Sample”等對本研究目的無實際意義的關鍵詞，保證圖譜中節點大小適宜、美觀，直觀體現 2016 年度該領域的研究熱點。

＜重金屬污染與生物累積效應＞

從 圖1 可看出重金屬（Heavy metal）為該聚類圖中關鍵節點。與重金屬節點直接相連的一批關鍵詞有污染（沾污）土壤（Contaminated soil）、農業土壤（Agricultural soil）、污 泥（Sewage sludge）和沉積物（Sediment）。與重金屬污染研究相連的關鍵詞有生物可利用性（Bioavailability）、重金屬形態（Speciation）、風險評價（Risk assessment）等。中國（China）出現頻次較高，說明對中國重金屬污染的研究仍是國際研究熱點。聚類圖中還出現鎘（Cadmium）、鉛（Lead）、鋅（Zinc）、銅（Copper）重金屬元素，其中鎘（Cadmium）是出現頻次最高、中介中心性最強的重金屬元素。累積（Accumulation）、植物（Plant）、生長（Growth）、產量（Yield）、質量（Quality）、小麥（Wheat）、稻米（Rice）、植物修復（Phytoremediation）、根際（Rhizosphere）、微生物群落（Microbial community）等關鍵詞的出現，表明植物對重金屬的累積效應及修復方式受到研究人員關注。

＜土壤有機污染與生物降解＞

多環芳烴（Polycyclic aromatic hydrocarbon）、農藥（Pesticide）為主要出現的有機污染物。生物降解（Biodegradation）、生物修復（Bioremediation）、修復（Remediation）、微生物（Microorganism）關鍵詞的出現，表明對土壤有機污染物降解方面側重于生物、微生物降解研究。

＜土壤管理與元素循環＞

該聚類中出現土壤管理（Management）、耕作（Tillage）、土壤系統（System）、土地利用（Land use）、土壤侵蝕（Soil erosion）、流域（Catchment）、徑流（Runoff）等關鍵詞，表明土壤管理中的土地耕作等使用方式仍為關注熱點，對土壤侵蝕的研究主要從徑流等物質遷移方式入手。

另外，除了關注土地使用，土壤中各元素循環也是研究人員關注的重點。碳（Carbon）是較為關鍵的節點之一，與碳元素共現的關鍵詞還有有機質（Organic matter）、土壤有機質（Soil organic matter）、礦化（Mineralization）、生物量（Bioma）等關鍵詞，體現土壤中碳元素的形式、來源及轉化過程。氮（Nitrogen）、磷（Phosphorus）為土壤中主要研究的營養元素，圖1 中可看出兩者共現強度較高，與氮，磷兩種元素相關的關鍵詞還有營養素（Nutrient）、糞肥（Manure）、肥料（Fertilizer）以及動力學（Dynamics）、森林（Forest）、生態系統（Ecosystem）、草地（Grassland），表明研究關注氮磷元素的施用形式，以及森林、草地等生態系統中，氮磷元素的動力學變化過程等。

＜土壤固碳與全球氣候變化＞

聚類圖中關鍵詞主要有氣候變化（Climate change）、影響（Impact）、溫度（Temperature）、碳固定（Carbon sequestration）、土壤有機碳（Soil organic carbon）、土地利用變化（Land use change）等，表明土壤固碳是減緩氣候變化的主要途徑，以及土地利用方式的改變對碳固定影響受到廣泛關注。

利用 Web of Science 核心合集數據庫得到的相關期刊論文的關鍵詞共現圖，反映了 2016 年度土壤科學和環境科學兩種學科類別中，與土壤有關研究的核心領域。而 2016 年 TOP20 高頻關鍵詞列表更加直觀反映當年研究熱點，如 表1 左側所示，前 10 位高頻關鍵詞依次為重金屬（Heavy metal）、有機質（Organic matter）、水（Water）、氮（Nitrogen）、中國（China）、土壤管理（Management）、植物（Plant）、碳（Carbon）、氣候變化（Climate change）、沉積物（Sediment）。表明土壤重金屬污染及植物累積等問題是 2016 年研究領域中的熱點議題，土壤有機質、水及碳氮元素等關鍵土壤組分受到廣泛重視。同時，土壤管理過程中碳元素固定問題深刻影響全球氣候變化過程。此外，土壤多環芳烴（Polycyclic aromatic hydrocarbon）污染仍受大家的重視。

利用 Web of Science 中“來源出版物名稱”功能，篩選檢索結果中屬于 JCR 期刊分區的 top 期刊文章。一共篩選得到 3225 篇文章，其 TOP20 高頻關鍵詞列于 表1 中間。同左側相比，關鍵詞及其排列順序有所不同，體現 TOP 期刊發文所關注的研究熱點及側重點。有機質（Organicmatter）、氣候變化（Climatechange）、氮（Nitrogen）、碳（Carbon）、重金屬（Heavy metal）、水（Water）、土壤管理（Management）仍然出現在前 10 名高頻關鍵詞中，而對土壤中重金屬的關注度有所下降，土壤與全球氣候變化的關系得到 TOP 期刊作者廣泛研究；降解、動力學、模型三個關鍵詞進入前 10 高頻關鍵詞，表明更加注重土壤中物質的動態過程研究。

2016 年國際該領域國家／地區發文數、合作情況及中國機構的發文分析

利用 Web of Science 自帶分析檢索功能 ，對 11747 條檢索結果進行國家／地區發文數量分析。如 圖2 所示，發文數前 10 的國家／地區依次為中國、美國、德國、澳大利亞、西班牙、法國、加拿大、印度、意大利、英格蘭。其中，中國是該研究領域發文數量最多的國家，共發表 3269 篇文章，占所有檢索結果 27．83％；美國發文數分別為 2365，占 20．13％。中美兩國為該領域文章高產國。利用 CiteSpace 軟件，對出現頻次最高的前 50 個國家的合作情況進行分析，得到如 圖3 所示的國家合作網絡圖譜。除了從圖中節點大小反映國家出現頻次的高低，還可以通過節點間連線數量，反映兩國家間合作關系。發現在該節點閾值的條件下，出現頻次最高的中國與其他國家的連線只有 6 條，美國有 8 條，值得注意的是德國在此條件下有 19 條連線，英格蘭有 16 條，法國 11 條，說明中國與國際上在該領域有較高文章產出國家的合作研究方面，同德國、英格蘭、法國等國家還有差距。

利用 CiteSpace 軟件，對中國在國際該領域所發表的 3269 篇文章的所屬機構進行分析。如 表2 所示，可見出現頻次最高的為中國科學院 （Chinese Acad Sci），隨后依次為西北農林科技大學（Northwest A＆FUniv）、北京師范大學（Beijing Normal Univ）、中國農業科學院（Chinese Acad Agr Sci）、浙江大學（Zhejiang Univ）、南京農業大學（Nanjing Agr Univ）與中國農業大學（China Agr Univ）并列第六，南京大學（Nanjing Univ）、中國地質大學（China Univ Geosci）、中國環境科學研究院（Chinese Res Inst Environm Sci）分列第八、九、十名。表明中國科學院與其他高校或研究院所相比，其下屬研究所眾多，廣泛關注該領域的科學問題，成果豐碩。也說明西北農林科技大學、北京師范大學和中國農業科學院等高校或研究院所在該領域研究成果出色。

從 3269 篇文章的 TOP20 高頻關鍵詞列表（表1 右側）中發現，中國是出現頻次最高的關鍵詞，其余在列表中出現的關鍵詞與國際該領域的相比，有較多詞重復出現，說明中國的土壤與環境問題仍是本國相關機構人員的研究重點，在該領域的研究基本與國際保持一致。還能立足自身特點及需求開展研究，如重金屬（Heavy metal）、鎘（Cadmium）、累積（Accumulation）、多環芳烴（Polycyclic aromatic hydrocarbon）等關鍵詞也能反映中國土壤環境問題；碳（Carbon）、氮（Nitrogen）、氣候變化（Climate change）等關鍵詞也能體現中國對土壤元素循環及氣候變化議題的關注等。

2016 年國內該領域研究方向及研究熱點

利用中國知網 CNKI，以“土壤”為主題詞檢索相關期刊文獻，具體檢索條件設置：時間范圍為 2016 年，文獻分類選擇環境科學和土壤學，期刊來源類別為核心期刊。一共檢索得 2936 條結果（截至 2017 年 1 月 11 日）。將數據導入 CiteSpace 軟件，計算分析得到如 圖4 所示關鍵詞共現圖譜，可劃分為 4 個聚類圈：土壤微生物與環境污染、土壤理化性質與水鹽運移、土壤有機碳與環境效應、土壤區域環境與空間變異。可以反映該領域中文核心期刊研究動向及關注熱點情況。

（點擊圖片可查看大圖）

＜土壤微生物與環境污染＞

該聚類中出現土壤微生物、土壤酶、土壤酶活性、微生物生物量、微生物群落、群落結構、土壤養分、有機肥、土壤肥力、根際土壤等關鍵詞，反映研究者對土壤中微生物及其相關影響因素持續關注，也能體現肥料施用等措施帶來微生物群落多樣性和酶活性改變的研究。高通量測序、PCR DGGE、磷脂脂肪酸和主成分分析等關鍵詞的出現，表明現代分子生物學技術及統計方法已廣泛用于我國微生物群落結構組成和多樣性研究之中。植物修復、重金屬等關鍵詞在此聚類中出現，說明土壤微生物對植物修復土壤重金屬污染的影響已受較多關注。

＜土壤理化性質與水鹽運移＞

土壤水分為本聚類中最受關注的關鍵詞，土壤理化性質、土壤溫度、土壤濕度、土壤容重、土壤質地、土壤水分特征曲線等關鍵詞的出現，體現土壤理化性質是土壤相關領域研究中的一個重要影響因素。土壤鹽分、土壤鹽漬化、水鹽運移、鹽堿土、黃土高原等關鍵詞，可以看出相關區域土壤鹽漬化研究中水鹽運移過程受到較多關注。土壤侵蝕、土地利用、養分流失等關鍵詞表明土壤退化、肥力降低也是亟待解決的土壤問題。該聚類圈中出現的關鍵詞還包括土壤呼吸、氮沉降、硝態氮、銨態氮、常綠闊葉林、人工林等，表明土壤理化性質結合土壤向環境釋放二氧化碳的過程，大氣氮沉降及氮素最終形態對森林生態系統的影響是該領域研究熱點。

＜土壤有機碳與環境效應＞

該聚類中土壤有機碳、生物炭、活性有機碳、碳庫管理指數、溫室氣體等關鍵詞的出現，表明土壤中有機形態碳及生物炭、活性炭等類型的碳材料成為研究熱點，如生物炭作為一種穩定性碳源，輸入土壤后可以提升土壤碳庫容量，有較大固碳潛力。相關碳材料還能通過抑制 N2O等溫室氣體排放，緩解全球氣候變化問題。土壤團聚體、土地利用方式、秸稈覆蓋、水土保持、水土流失、坡耕地等關鍵詞體現有機碳投加或秸稈覆蓋等措施，可改變土壤有關物理性狀，提升土壤團聚體穩定性，有利于水土保持等。該類研究也是熱點問題之一。

＜土壤區域環境與時空變異＞

該聚類圖中出現包括空間變異、季節變化、空間分布、空間異質性等與時空變化有關的關鍵詞，表明在時間和空間尺度上對土壤區域變化的研究為該領域研究熱點。黃土丘陵區、三峽庫區、消落帶、森林土壤、農田土壤等關鍵詞體現研究者側重于不同土壤區域環境及土壤類型的研究。

表3 為中文核心期刊該領域 TOP20 高頻關鍵詞列表。土壤有機碳、土壤水分、土壤養分、土壤理化性質、重金屬、生物炭、土壤侵蝕、土壤微生物、土壤酶活性、空間變異等關鍵詞表明這些方向是 2016 年該領域研究熱點。同 表1 相比，有機質、重金屬、土壤水分都在三張表格中體現這三種方向是中外研究的熱點，也能發現中文相關期刊論文更加關注土壤性質與土壤微生物問題。

三、結 論

本文利用 CiteSpace 軟件，圍繞“土壤”這一主題詞，分析 2016 年國際期刊論文及中文核心期刊論文中，屬于環境科學及土壤學領域的發展特點、研究熱點、合作關系等，也在一定程度上反映了農業環境科學領域關注的一些熱點問題。

1．從該領域發展特點及研究熱點上看，土壤污染與修復、土壤養分循環、土壤微生物群落結構與多樣性、土壤與全球氣候變化、土壤結構與土壤退化等方面成為當年該領域發展的核心方向，相應研究熱點也通過關鍵詞共現圖譜及高頻關鍵詞列表得以顯現。

22．從國際合作關系上看，中國在該領域研究成果居國際首位，體現我國對土壤相關領域研究的重視，但國際間合作稍顯不足。

33．從國內高校及機構在國際上的研究實力來看，中國科學院、西北農林科技大學、北京師范大學和中國農業科學院等在該領域有較高研究產出。

本文數據來源，檢索結果篩選方式，研究方法及結果對該領域熱點及動向分析有一定啟發意義，但因數據檢索方式較為單一，結果中傳統研究數據量較多，因而無法體現該領域最前沿研究。在今后研究中可重點研究核心關鍵詞制定，在結果中更好地體現學科前沿發展特點。