基于圖譜可視化的中國大氣氮沉降研究態(tài)勢分析

李盼盼, 王 兵, 劉國彬,, 李彬彬

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué) 林學(xué)院, 陜西 楊凌 712100; 2.中國科學(xué)院 水利部水土保持研究所 黃土高原土壤侵蝕與旱地農(nóng)業(yè)國家重點實驗室, 陜西 楊凌712100)

基于圖譜可視化的中國大氣氮沉降研究態(tài)勢分析

李盼盼1, 王 兵2, 劉國彬1,2, 李彬彬1

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué) 林學(xué)院, 陜西 楊凌 712100; 2.中國科學(xué)院 水利部水土保持研究所 黃土高原土壤侵蝕與旱地農(nóng)業(yè)國家重點實驗室, 陜西 楊凌712100)

[目的] 系統(tǒng)地探究近10 a中國大氣氮沉降研究態(tài)勢，為今后的相關(guān)研究提供科學(xué)借鑒。[方法] 基于科學(xué)計量學(xué)與信息可視化分析方法，借助Citespace軟件，從文獻(xiàn)中分析近10 a中國大氣氮沉降研究熱點及趨勢。[結(jié)果] 近10 a來，在氮沉降背景下，森林生態(tài)系統(tǒng)中凋落物分解與土壤微生物特征一直是研究熱點；近5 a草地生態(tài)系統(tǒng)的研究地區(qū)更加廣泛，但較少涉及林下草地；碳氮循環(huán)相關(guān)研究多集中于溫帶及亞熱帶森林區(qū)，研究內(nèi)容更加豐富，研究方法向大數(shù)據(jù)分析及模型建立方向發(fā)展；大氣氮沉降通量觀測以水域生態(tài)系統(tǒng)為主，近5 a來較多地結(jié)合了非點源污染及示蹤技術(shù)。[結(jié)論] 近10 a來，中國氮沉降領(lǐng)域各學(xué)科交叉性和系統(tǒng)性增強(qiáng)，研究內(nèi)容和尺度不斷擴(kuò)大，研究方法和技術(shù)趨于多樣化；草地生態(tài)系統(tǒng)及微生物群落特征、氮沉降與全球變化及人類活動耦合關(guān)系研究成為近年來關(guān)注的熱點。

氮沉降; 研究熱點; 研究趨勢; Citespace

國外有關(guān)大氣氮沉降的研究始于英國洛桑試驗站，該站自1843年建立起，一直對生態(tài)系統(tǒng)氮循環(huán)進(jìn)行研究[2]。繼洛桑試驗站之后，各地的零散監(jiān)測陸續(xù)增多，而系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化的研究直至20世紀(jì)70年代才初見端倪[1]。聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(united nations economic commission for europe， UNECE)于1984年正式通過了“歐洲監(jiān)測與評價規(guī)劃”(european monitoring and evaluation programme， EMEP)，執(zhí)行25個締約國于1979年簽署的“長程跨界空氣污染公約”(convention on long-range transboundary air pollution， CLRTAP)，以應(yīng)對空氣污染物長程輸移等問題。目前已有40個UNECE國家的超過200個監(jiān)測站參與該項目。1980年，美國國會通過“酸沉降法案”，確立10 a研究計劃—“國家酸雨評估規(guī)劃”(national acid precipitation assessment programme，NAPAP)，以調(diào)查二氧化硫和氮氧化物等污染物的排放情況及酸沉降的起因與影響[6]，這2項被公認(rèn)為空氣污染防治里程碑式的規(guī)劃。隨后，各國都先后建立起全國性或跨國界的大氣沉降監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，如加拿大的空氣與降水監(jiān)測網(wǎng)(CAPMON)、日本的東亞酸沉降網(wǎng)(EANET)等[7]。近期，為全方位評估歐盟27國由于氮素過量輸入而引發(fā)的生態(tài)與經(jīng)濟(jì)損失，來自89個國際組織，21個國家的200位專家以大洲為研究尺度，共同撰寫了《The European Nitrogen Assessment》，這也是迄今為止最為系統(tǒng)的氮評估報告[1]。

中國的氮沉降研究起步較晚，發(fā)展進(jìn)程相對滯后。改革開放以來，由于中國能源和糧食消耗的迅速增加，導(dǎo)致氮沉降量迅速激增。魯如坤等[8]于20世紀(jì)70年代末，通過對浙江金華地區(qū)雨水中養(yǎng)分含量的測定，開啟了國內(nèi)氮沉降的研究進(jìn)程。進(jìn)入80年代，針對局部地區(qū)降水中大氣含氮化合物的定量研究逐漸增多[9]。90年代末，國家環(huán)保部、中國氣象局開始獨立運(yùn)作超過300個氮沉降監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。1999年，中國4座城市(廈門、西安、重慶、珠海)加入了東亞酸沉降監(jiān)測網(wǎng)。2004年起，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)組織建立了涵蓋40個監(jiān)測點的全國性氮沉降監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)(national nitrogen deposition monitoring network， NNDMN)，涵蓋了農(nóng)田、草原、森林、城市等生態(tài)系統(tǒng)，以更加全面系統(tǒng)地檢測各生態(tài)系統(tǒng)的氮沉降狀況[1]。

目前，國內(nèi)有關(guān)大氣氮沉降的諸多文獻(xiàn)對推動大氣氮沉降的研究具有重要意義。但是，面對龐大的文獻(xiàn)群，文獻(xiàn)閱讀、總結(jié)歸納的傳統(tǒng)方法存在明顯的局限性，如方華軍等[10]、鄭利霞等[11]僅就大氣氮沉降的某個方面進(jìn)行了綜述，其參考價值也取決于研究者自身的研究水平，無法客觀、全面地反映該領(lǐng)域的發(fā)展脈絡(luò)以及研究趨勢。目前，科學(xué)計量學(xué)與信息計量學(xué)的迅速發(fā)展，為大數(shù)據(jù)可視化研究提供了可靠的途徑，同時也彌補(bǔ)了傳統(tǒng)文獻(xiàn)綜述的不足。美國德雷賽爾大學(xué)陳超美教授于2004年首次推出基于Java環(huán)境的引文網(wǎng)絡(luò)分析工具Citespace，主要用于科學(xué)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)計量分析，表明科學(xué)發(fā)展趨勢與動態(tài)，具有準(zhǔn)確高效的特點。但Citespace軟件只能勾勒出研究領(lǐng)域的概況，無法提供深入的文獻(xiàn)細(xì)節(jié)，所以本研究擬依據(jù)軟件的分析結(jié)果，結(jié)合對文獻(xiàn)的批判性閱讀，進(jìn)一步系統(tǒng)梳理該領(lǐng)域的研究內(nèi)容，從而分析中國大氣氮沉降研究態(tài)勢，為今后的研究提供一些借鑒和啟示。

1 研究方法與數(shù)據(jù)獲取

1.1 研究方法

通過分析近10 a來不同時段中國大氣氮沉降研究文獻(xiàn)的關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜，來識別和聚類相關(guān)研究領(lǐng)域，同時對不同時段高頻關(guān)鍵詞及其中介中心性進(jìn)行比對研究，對國內(nèi)該領(lǐng)域發(fā)表的中英文文獻(xiàn)進(jìn)行批判性閱讀并系統(tǒng)梳理，進(jìn)而歸納近10 a來中國大氣氮沉降研究態(tài)勢。在本研究中，Citespace V參數(shù)設(shè)置具體如下：時間段分別為2005—2010，2011—2016年2個時段，以1 a為時間切片，節(jié)點類型分別選擇關(guān)鍵詞，文獻(xiàn)選取標(biāo)準(zhǔn)為每個時間切片內(nèi)出現(xiàn)頻次前100的關(guān)鍵詞進(jìn)行圖譜繪制，選擇最小生成樹作為圖譜剪枝方式。

1.2 數(shù)據(jù)獲取

本文所使用的數(shù)據(jù)來源于Web of Science(WOS)核心數(shù)據(jù)庫和中國知網(wǎng)(CNKI)核心期刊庫及碩博論文庫。數(shù)據(jù)采集時間為2016年11月21日，中文檢索條件為：關(guān)鍵詞為“氮沉降”或“氮添加”，英文文獻(xiàn)檢索條件為：主題詞為“nitrogen deposition”或“nitrogen addition”。將所檢索到的文獻(xiàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗，排除無效文獻(xiàn)，最終共檢索出912條中文文獻(xiàn)和867條英文文獻(xiàn)，每份文獻(xiàn)包括了標(biāo)題、作者、摘要、關(guān)鍵詞、參考文獻(xiàn)等信息。

2 結(jié)果與分析

2.1 全球大氣氮沉降研究概況

進(jìn)入20世紀(jì)90年代以來，國際上對大氣氮沉降的研究熱度不斷升高，相關(guān)研究文獻(xiàn)逐年增多(圖1)。全球大氣氮沉降研究主要集中在歐洲、北美洲和亞洲，且以歐洲和北美洲研究較多。對比典型國家發(fā)文數(shù)量，發(fā)達(dá)國家尤其是美國等較早開展了大氣氮沉降研究。中國大氣氮沉降中文和英文研究文獻(xiàn)的發(fā)表基本同步，且在2005年之后開始進(jìn)入較快的發(fā)展期，到2013年后，進(jìn)入高速發(fā)展階段。根據(jù)Web of Science數(shù)據(jù)庫給出的該領(lǐng)域主要研究方向可以看出，全球大氣氮沉降主要研究方向為環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域，而植物科學(xué)和農(nóng)業(yè)科學(xué)研究相對較少，相對于全球大氣氮沉降研究方向來說，中國大氣氮沉降關(guān)于環(huán)境科學(xué)方向的研究增長迅速，緊隨其后的是農(nóng)業(yè)科學(xué)方向，說明中國大氣氮沉降研究在注重環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域研究的同時，也開展了對農(nóng)業(yè)方向的研究。

2.2 中國大氣氮沉降研究態(tài)勢分析

采用信息可視化軟件CitespaceV綜合定量分析了中國大氣氮沉降2005—2010，2011—2016年發(fā)表的中英文文獻(xiàn)，以可視化的圖像直觀地展現(xiàn)出中國大氣氮沉降近10 a來的熱點領(lǐng)域與研究趨勢，分析比較2個時段的高頻關(guān)鍵詞和圖譜特征結(jié)果表明，同一時段的研究內(nèi)容相似，但是研究熱點略有不同；且中國大氣氮沉降還處于基礎(chǔ)研究階段，對各方面內(nèi)容的研究還不夠系統(tǒng)化。本研究采用中介中心性來衡量關(guān)鍵詞的重要性。中介中心性高的關(guān)鍵詞可能成為圖譜網(wǎng)絡(luò)中由一個研究向另一個研究過渡的關(guān)鍵節(jié)點，這類關(guān)鍵詞也可能成為當(dāng)下或未來的研究熱點。

圖1 大氣氮沉降研究發(fā)文數(shù)量特征

綜合比較不同時段中國大氣氮沉降的中英文文獻(xiàn)關(guān)鍵詞可以發(fā)現(xiàn)(表1)，在2005—2010年，具有高中介中心性的中文關(guān)鍵詞有杉木人工林(0.22)、濕沉降(0.24)、陸地生態(tài)系統(tǒng)(0.51)、酸沉降(0.28)、凋落物(0.27)，同時段高中介中心性的英文關(guān)鍵詞有precipitation(0.56)，elevated CO2(0.54)，atmosphere CO2(0.44)；2011—2016年，具有高中介中心性的關(guān)鍵詞有土壤呼吸(0.33)、凋落物(0.67)、凋落物分解(0.3)、土壤酶活性(0.74)、常綠闊葉林(0.86)、全球變化(0.22)、氣候變化(0.25)、森林土壤(0.61)，同時段高中介中心性的英文關(guān)鍵詞有climate change(0.43)，terrestrial ecosystem(0.52)，diversity(0.42)，elevated CO2(0.86)，litter decomposition(0.54)，microbial biomass(0.67)，tropical forest(0.23)，soil respiration(0.25)，forest soil(0.96)。通過以上高頻且高中介中心性關(guān)鍵詞可以發(fā)現(xiàn)，森林土壤、凋落物分解、陸地生態(tài)系統(tǒng)及土壤呼吸一直是國內(nèi)大氣氮沉降的研究熱點，而微生物、酶活性、全球變化、亞熱帶森林、生物多樣性是近幾年熱度迅速上升的關(guān)鍵詞。

表1 近10 a中國大氣氮沉降中英文文獻(xiàn)前20位高頻關(guān)鍵詞

注：每個關(guān)鍵詞后括號內(nèi)的數(shù)字依次分別是頻數(shù)和中心性。

2.3 中國大氣氮沉降2005-2010年階段研究態(tài)勢

2005—2010年，根據(jù)中文文獻(xiàn)和英文文獻(xiàn)圖譜特征，中國大氣氮沉降研究可以劃分為5個聚類領(lǐng)域。一是氮沉降對森林凋落物分解養(yǎng)分釋放及土壤呼吸的影響研究，二是關(guān)于大氣氮沉降通量觀測研究，三是關(guān)于氮沉降與生態(tài)系統(tǒng)碳氮循環(huán)的研究，四是關(guān)于大氣酸沉降及其對土壤理化性質(zhì)的影響研究，五是關(guān)于氮沉降對草地生態(tài)系統(tǒng)的影響研究。具體研究內(nèi)容包括以下方面：

(1) 氮沉降對森林凋落物分解、養(yǎng)分釋放及土壤呼吸的影響研究。凋落物是植物生態(tài)系統(tǒng)碳庫和養(yǎng)分庫的主要組成部分，其分解是森林生態(tài)系統(tǒng)的重要過程。該時段國內(nèi)學(xué)者針對大氣氮沉降的研究主要為森林凋落物分解、養(yǎng)分釋放、土壤呼吸等對不同梯度氮添加的響應(yīng)，且集中在四川省西南部的華西雨屏區(qū)、福建省沙縣的杉木人工林等地區(qū)[12]。國際上有關(guān)氮沉降對森林凋落物分解影響的研究開始于20世紀(jì)80年代初[13]，而中國對于此方面的研究稍晚且尚處于起步階段[14]。凋落物在分解過程中元素發(fā)生遷移，最終養(yǎng)分釋放到土壤中以供植物生長利用，但目前關(guān)于氮沉降對養(yǎng)分釋放影響的研究較少[15]。氮沉降通過增加土壤中氮素的輸入及影響凋落物分解和養(yǎng)分釋放進(jìn)而影響微生物活性等方式，從而對土壤呼吸產(chǎn)生一定的作用，同樣表現(xiàn)為促進(jìn)、無影響和抑制3種作用[16]。

(2) 大氣氮沉降通量觀測研究。歐美等國開展大氣氮沉降通量觀測較早[2]，且已由分散觀測發(fā)展為定位研究，其研究內(nèi)容、范疇和技術(shù)取得長足發(fā)展[17]，中國對大氣氮沉降化學(xué)組成及通量的研究開始于20世紀(jì)中期，迄今為止研究方法較零散。在該階段，中國諸多學(xué)者陸續(xù)開始了對水域生態(tài)系統(tǒng)[18]、農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)[19]、森林生態(tài)系統(tǒng)[20]的大氣氮沉降化學(xué)組成和通量等展開研究。由于中國生態(tài)系統(tǒng)類型多樣，而氮沉降的空間變異性較大，因此在該階段諸多學(xué)者對不同觀測方法進(jìn)行了討論和實踐[21-22]。苔蘚植物特殊的形態(tài)構(gòu)造和生物學(xué)特性使其對大氣物質(zhì)相當(dāng)敏感，但在該階段苔蘚植物與氮同位素示蹤技術(shù)結(jié)合對大氣氮沉降的研究在國內(nèi)開展甚少[23]。今后應(yīng)在在氮沉降通量觀測、示蹤的基礎(chǔ)上，科學(xué)地制定酸沉降控制政策，建立臨界負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)，對保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)及其物種組成有重要意義，同時可為政府采取有效的酸雨防治對策和措施提供科學(xué)依據(jù)[24]。

(3) 關(guān)于氮沉降與陸地生態(tài)系統(tǒng)碳氮循環(huán)的研究。氮沉降通過改變植物葉片的光合作用、土壤微生物活動以及土壤呼吸作用，進(jìn)而影響碳匯等一系列過程。該階段主要關(guān)注了碳、氮轉(zhuǎn)化對大氣氮沉降的響應(yīng)[25]，且主要集中在溫帶森林地區(qū)[26]，少部分研究也關(guān)注了草甸生態(tài)系統(tǒng)[27]。但該階段對碳、氮轉(zhuǎn)化過程的機(jī)理研究還相對缺乏。

(4) 關(guān)于大氣酸沉降對土壤理化性質(zhì)的影響研究。土壤是酸沉降物的最大接受者，土壤遭受了持續(xù)的酸沉降后其物理化學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化，造成土質(zhì)惡化，使正常生態(tài)系統(tǒng)失去平衡，而且，這種變化常常是不可逆的[28]。該時段重點關(guān)注大氣酸沉降對土壤理化性質(zhì)的影響。主要研究區(qū)域為中國西南部地區(qū)，土壤類型主要為紅壤及黃壤，研究方法主要以模擬酸沉降及土壤相關(guān)指標(biāo)測量分析為主，涉及的主要是土壤養(yǎng)分特征，pH值、鹽基飽和度的變化及重金屬離子釋放特征。研究結(jié)果表現(xiàn)在酸沉降使土壤pH值下降，交換性酸含量，尤其是交換性Al3+增加，交換性鹽基離子含量減少，鹽基飽和度下降[29]。而利用試驗分析數(shù)據(jù)、遙感數(shù)據(jù)和氣象數(shù)據(jù)，將所有信息進(jìn)行整合構(gòu)建模型成為較新型的研究方向[30]。

(5) 關(guān)于氮沉降對草地生態(tài)系統(tǒng)的影響研究。該時段關(guān)于氮沉降對草地生態(tài)系統(tǒng)的影響的研究較少，研究地區(qū)主要為中國北方，集中在內(nèi)蒙古草原、科爾沁沙地及天山地區(qū)[31]。研究方法主要是氮素添加模擬氮沉降，氮源多為NH4NO3。研究方向大多與增溫、水分控制、刈割等相結(jié)合，研究內(nèi)容涉及草地初級生產(chǎn)力及多樣性，土壤微生物特征，土壤呼吸，土壤養(yǎng)分特征(如有機(jī)質(zhì)含量、磷含量、氮礦化)等[32]。

2.4 中國大氣氮沉降2011-2016年階段研究態(tài)勢

2011—2016年，該領(lǐng)域的研究同樣劃分為5個聚類領(lǐng)域。一是關(guān)于大氣氮沉降通量觀測研究，二是氮沉降對森林生態(tài)系統(tǒng)影響的研究，三是關(guān)于氮沉降對草地生態(tài)系統(tǒng)的影響研究，四是關(guān)于氮沉降與生態(tài)系統(tǒng)碳氮循環(huán)的研究，五是關(guān)于微生物群落特征的研究。具體研究內(nèi)容如下：

(1) 關(guān)于大氣氮沉降通量觀測研究。該時段關(guān)于大氣氮沉降通量的研究區(qū)域主要集中在中國東南部及東部等近海地區(qū)，而對西南部的關(guān)注較少，而對于西北部的研究尚存在較大的空白[33]。研究方法仍以原位觀測降水及大氣中的氮素沉降速率和濃度，進(jìn)而計算大氣氮沉降通量為主[34]。研究對象與上一時段類似，主要以河流湖泊等水體生態(tài)系統(tǒng)為主，還涉及森林、農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，而對于草地生態(tài)系統(tǒng)的研究很少[35]。研究內(nèi)容結(jié)合非點源污染，傾向于大氣氮濕沉降的化學(xué)研究，而對干沉降的專門研究涉及較少；且對無機(jī)活性氮的關(guān)注仍然高于有機(jī)活性氮[36]。該時段有關(guān)氮同位素示蹤技術(shù)得到一定應(yīng)用，但技術(shù)仍不成熟[37]。今后應(yīng)不斷完善研究手段，加強(qiáng)有機(jī)氮及干沉降通量的監(jiān)測，綜合同位素示蹤、模型推算、遙感等技術(shù)手段，擴(kuò)大監(jiān)測范圍，形成全國范圍的長期監(jiān)測網(wǎng)，并建立開放的數(shù)據(jù)庫，以便制定更有效的環(huán)境改善方案。

(2) 關(guān)于氮沉降對森林生態(tài)系統(tǒng)的影響研究。該階段有關(guān)氮沉降對森林生態(tài)系統(tǒng)的研究主要集中在中國南部、東南部的亞熱帶森林及中國東北部的溫帶森林[38]。該時段對森林生態(tài)系統(tǒng)氮通量及植物生理生態(tài)特征的單一研究較少，主要集中在凋落物分解，微生物群落特征，土壤中可溶性物質(zhì)含量及變化，碳、氮轉(zhuǎn)化，且對于氮沉降與養(yǎng)分(如磷元素)限制及溫室氣體(CH4，N2O等)排放結(jié)合的研究也相對較多[39]。研究方法仍以原位施氮模擬氮沉降為主，且模擬氮源主要為無機(jī)活性氮，而對于有機(jī)活性氮的研究仍相對較少[38]。今后可加強(qiáng)有關(guān)同位素示蹤在碳氮循環(huán)研究中的應(yīng)用，以更加明確其中的過程及機(jī)理，同時可進(jìn)行時間和空間尺度的拓展，進(jìn)行長期定位監(jiān)測，擴(kuò)大研究區(qū)域，建立更為系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫[40]。

(3) 關(guān)于氮沉降對草地生態(tài)系統(tǒng)的影響研究。該階段有關(guān)氮沉降對草地生態(tài)系統(tǒng)影響的研究區(qū)域重點在中國北部及東北部的內(nèi)蒙古典型草原及松嫩平原[41]，與上階段相比，有關(guān)高寒草甸(青藏高原等地區(qū))及黃土高原地區(qū)的關(guān)注度也在逐漸上升[42]。研究方法以野外原位施氮模擬氮沉降為主。由于全球變化及人類活動對草地生態(tài)系統(tǒng)的影響日益增大，因此該時段的研究內(nèi)容多與全球氣候變化(氣候變暖、降水量變化、溫室氣體排放)及人類活動(放牧、刈割等)有關(guān)，主要為草地植被的群落特征，土壤微生物特征，生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)、氮周轉(zhuǎn)及土壤養(yǎng)分特征等[43]。且關(guān)于枯落物和氮沉降對草地生態(tài)系統(tǒng)的研究是該階段的新興方向[44]。而目前有關(guān)林下草地植被的研究甚少，今后應(yīng)加強(qiáng)對該部分空缺的關(guān)注[45]。

(4) 關(guān)于大氣氮沉降對陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)影響研究。目前氮沉降以及人為氮輸入對陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的影響研究依然是目前四大碳匯機(jī)制研究最為薄弱的一個環(huán)節(jié)[46]。該階段針對氮沉降對陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的研究主要集中在森林生態(tài)系統(tǒng)(亞熱帶森林和部分溫帶森林)，對草地和濕地的研究也開展了部分相關(guān)研究，而對農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的研究相對較少[46]。研究方法中以大數(shù)據(jù)整合分析及模型建立發(fā)展較快，而長期持續(xù)的試驗數(shù)據(jù)較少，研究內(nèi)容多與氮沉降背景下細(xì)根及凋落物分解，植被及土壤碳儲量，土壤溫室氣體排放或吸收通量相關(guān)[47]，而針對土壤有機(jī)碳組分的研究較少。今后的研究應(yīng)向微觀和宏觀兩方面拓展，一方面應(yīng)更加細(xì)致地探究循環(huán)機(jī)理，另一方面應(yīng)利用遙感數(shù)據(jù)擴(kuò)大研究尺度，并根據(jù)不同標(biāo)準(zhǔn)(如土壤是否處于氮飽和狀態(tài))將不同區(qū)域的植被類型劃分，分別建立各自的碳循環(huán)模型，以便更加準(zhǔn)確的掌握不同生態(tài)系統(tǒng)的碳收支情況，為生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

(5) 關(guān)于氮沉降對微生物群落特征影響研究。該時段關(guān)于氮沉降對微生物群落特征影響的研究主要集中在森林生態(tài)系統(tǒng)和農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，而對草地生態(tài)系統(tǒng)的研究相對較少[48]。研究方法以野外添加無機(jī)氮為主，而對有機(jī)氮的研究還鮮有報道，且與全球變化的結(jié)合研究尚不足。研究內(nèi)容主要為微生物群落組成結(jié)構(gòu)及多樣性，微生物生物量，微生物碳氮源的利用及酶活性等[49]。目前有關(guān)沙漠生態(tài)系統(tǒng)微生物研究及各生態(tài)系統(tǒng)微生物分子水平、影響機(jī)制的系統(tǒng)性研究還比較缺乏[50]。

2.5 中國大氣氮沉降研究趨勢

表2為關(guān)鍵詞突現(xiàn)指標(biāo)。關(guān)鍵詞突現(xiàn)是指在一定時間階段內(nèi)該關(guān)鍵詞大量出現(xiàn)，表現(xiàn)了學(xué)者對該領(lǐng)域的關(guān)注，而突現(xiàn)強(qiáng)度則表現(xiàn)了其受關(guān)注的強(qiáng)度，開始年份和結(jié)束年份說明了該關(guān)鍵詞突現(xiàn)的時間長度，時間越長，說明受關(guān)注越久。從表2中可以發(fā)現(xiàn)，從2005—2016年國內(nèi)大氣氮沉降的研究經(jīng)歷了快速的過渡階段，這表明國內(nèi)關(guān)于大氣氮沉降研究近幾年所關(guān)注的范圍越來越廣，且發(fā)展速度較快。從早期對農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)、碳通量觀測、無機(jī)氮、中國南部亞熱帶森林地區(qū)等過渡到對土壤呼吸、碳匯、微生物量、可溶性有機(jī)碳的研究。大氣氮沉降對碳匯的影響則一直是學(xué)者關(guān)注的熱點領(lǐng)域。近幾年，除了對中國南部亞熱帶地區(qū)氮沉降研究繼續(xù)深入以外，內(nèi)蒙古草原等中國北部地區(qū)及青藏高原地區(qū)的草原及草甸地區(qū)也受到關(guān)注，成為研究熱點地區(qū)。

3 討論與結(jié)論

(1) 2005—2016年，氮沉降領(lǐng)域的研究內(nèi)容及主題關(guān)聯(lián)性和系統(tǒng)性增強(qiáng)，由第一階段內(nèi)容主題的銜接交叉性弱，聚類分散的研究發(fā)展到后期的主題鮮明，關(guān)聯(lián)緊密，學(xué)科交叉性強(qiáng)的系統(tǒng)研究。今后應(yīng)繼續(xù)加強(qiáng)學(xué)科之間的交叉互動，增強(qiáng)氮沉降領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論研究，完善全球變化的學(xué)科體系。

(2) 氮沉降領(lǐng)域的研究熱點內(nèi)容及發(fā)展態(tài)勢日益突出。近10 a來，氮沉降對森林生態(tài)系統(tǒng)和碳循環(huán)的研究一直處于高度關(guān)注水平，同時，對碳循環(huán)貢獻(xiàn)極大的微生物群落特征及酶活性也成為熱點。且近幾年來草地生態(tài)系統(tǒng)也逐漸引起學(xué)者的重視，有望成為今后的研究熱點。

(3) 由于全球氣候變化及人類活動問題的日益嚴(yán)重，因此有關(guān)氮沉降與增溫、增雨、溫室氣體排放及放牧等研究方向的結(jié)合逐漸增多，有利于更加系統(tǒng)地解釋全球氣候變化對陸地及海洋生態(tài)系統(tǒng)的影響，為今后保護(hù)環(huán)境措施的發(fā)展方向提供依據(jù)。

(4) 氮沉降問題在中國各地區(qū)普遍存在，因此，中國有關(guān)氮沉降的研究區(qū)域也在不斷擴(kuò)大，由原來主要為亞熱帶及溫帶地區(qū)擴(kuò)展到高寒及沙漠地區(qū)，所涉及的生態(tài)系統(tǒng)類型更為全面，有利于更有針對性地了解氮沉降所帶來的影響，以更有效地制定相應(yīng)的生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)措施。

表2 2005-2016年中國大氣氮沉降研究關(guān)鍵詞突現(xiàn)指標(biāo)

注：●表示突現(xiàn)年份； ○表示不突現(xiàn)年份。

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ResearchTrendsAnalysisofAtmosphericNitrogenDepositioninChinaBasedonMappingVisualization

LI Panpan1, WANG Bing2, LIU Guobin1,2, LI Binbin1

(1.CollegeofForestry,NorthwestA&FUniversity,Yangling,Shaanxi712100,China; 2.StateKeyLaboratoryofSoilErosionandDrylandFarmingonLoessPlateau,InstituteofSoilandWaterConservation,ChineseAcademyofSciences,MinistryofWaterResources,Yangling,Shaanxi712100,China)

[Objective] Systematical study the research trends of atmospheric nitrogen deposition in last decade in China, in order to provide reference basis for relevant research. [Methods] The scientific metrology and information technology were used to visualize the patterns and trends of atmospheric nitrogen deposition in last decade in scientific literature by Citespace software. [Results] In the last decade, the effect of nitrogen deposition in forest ecosystem has been focused on the subjects of litter decomposition and soil microbial properties. Researches on the response of grass ecosystem to nitrogen deposition got increase significantly during 2005—2010. Regarding to the research of different ecosystems or sub-ecosystems, grass glade was not attracted as much attention as grassland. In addition, processes of carbon and nitrogen cycles were concentrated on the temperate zone and subtropical zone, and the research content becomes more abundant at present, and the methods are expected to promote the developments of big data analysis and modelling. In respect of the observation of nitrogen deposition flux, most studies referred to aquatic ecosystems. Moreover, nitrogen deposition flux with non-point source pollution got more attention due to the environmental degradation and the development of research methods. [Conclusion] The interdisciplinary and systematicness of atmosphere nitrogen deposition in China were getting enhanced gradually. And the research contents and scale were gradually getting associated and widened. Grass ecosystem, characteristic of microbial community and coupling relationship among nitrogen deposition, global climate change and human activities had attracted more attention in the last decade.

nitrogendeposition;researchhotspot;researchtrends;Citespace

A

1000-288X(2017)05-0189-09

X142

文獻(xiàn)參數(shù)： 李盼盼, 王兵, 劉國彬, 等.基于圖譜可視化的中國大氣氮沉降研究態(tài)勢分析[J].水土保持通報，2017,37(5)：189-197.

10.13961/j.cnki.stbctb.2017.05.032； Li Panpan, Wang Bing, Liu Guobin, et al. Research trends analysis of atmospheric nitrogen deposition in China based on mapping visualization[J]. Bulletin of Soil and Water Conservation, 2017,37(5)：189-197.DOI:10.13961/j.cnki.stbctb.2017.05.032

2017-01-07

2017-03-04

國家自然科學(xué)基金項目“土壤有效N升高對白羊草群落特征及土壤侵蝕過程的影響機(jī)制”(41471438); 陜西省引進(jìn)博士專項配套經(jīng)費(Z111021504); 水保所青年人才擇優(yōu)項目“植被恢復(fù)對土壤侵蝕過程的影響機(jī)制”(A315021442)

李盼盼(1992—),女(漢族),山東省德州市,碩士,研究方向為流域生態(tài)。E-mail:lipanpan2014050769@163.com。

劉國彬(1958—),男(漢族),陜西省榆林市人,博士,研究員,博士生導(dǎo)師，主要從事流域治理與恢復(fù)研究。E-mail:gbliu@ms.iswc.ac.cn。