基于知識(shí)圖譜的根系對(duì)土壤侵蝕阻控作用的研究進(jìn)展

曹丹妮，鐘 琦，秦嘉惠，程 諒，郭忠錄

(華中農(nóng)業(yè)大學(xué)水土保持研究中心，430070，武漢)

土壤侵蝕是指土壤及其母質(zhì)在水力、風(fēng)力、凍融或重力等外營力作用下，被破壞、剝蝕、搬運(yùn)和沉積的過程[1]。土壤侵蝕不僅會(huì)導(dǎo)致土壤退化、土地生產(chǎn)力降低，還會(huì)使污染物質(zhì)隨徑流泥沙遷移，從而造成下游河流湖泊水庫水體富營養(yǎng)化、生境破壞、旱澇災(zāi)害加劇，影響區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)功能和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展[2]。植被是覆蓋地表植物群落的總稱，也是水土保持中最有效和最根本的方法。植被恢復(fù)已成為控制土壤侵蝕最有效的手段之一。植被對(duì)土壤侵蝕過程的影響主要通過以下2方面發(fā)揮作用：一是植被地上部分?jǐn)r截降雨，降低雨滴擊濺力，減少地表徑流并增加土壤入滲；二是根系纏繞、穿插、固結(jié)土壤，增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，改善土壤結(jié)構(gòu)[3]。作為改善土壤侵蝕環(huán)境最重要的因素，根系在土壤侵蝕過程中的作用是無法替代的。

目前，研究者們已從不同角度(根系固坡抗蝕效應(yīng)、根系增強(qiáng)土壤抗沖性、滲透能力、抗剪強(qiáng)度等)對(duì)“根系對(duì)土壤侵蝕阻控作用”進(jìn)行了豐富的研究，其中不乏對(duì)該領(lǐng)域的熱點(diǎn)與發(fā)展趨勢(shì)探究的成果[4-6]；但這些研究中系統(tǒng)梳理知識(shí)結(jié)構(gòu)的文獻(xiàn)較少。如何能更直觀地表達(dá)該領(lǐng)域的發(fā)展歷程、研究熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)，為該領(lǐng)域的科學(xué)研究與深入探索提供參考是本文所要解決的關(guān)鍵問題。知識(shí)圖譜是以知識(shí)域?yàn)檠芯繉?duì)象，通過可視化技術(shù)，描述知識(shí)資源及其載體，挖掘、分析、構(gòu)建、繪制和顯示知識(shí)及其發(fā)展進(jìn)程和結(jié)構(gòu)關(guān)系的一系列圖形化方法，它具有直觀、定量、知識(shí)發(fā)現(xiàn)等諸多優(yōu)點(diǎn)[7]。CiteSpace 是一款運(yùn)用科學(xué)計(jì)量學(xué)，對(duì)數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行分析，通過挖掘其中涉及的規(guī)律，得到知識(shí)圖譜的引文可視化分析軟件[8-10]。基于CiteSpace 的知識(shí)圖譜分析方法已在多個(gè)學(xué)科的發(fā)展歷程、研究熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)等研究中取得良好效果[11-14]。鑒于此，筆者利用CiteSpace Ⅲ軟件，繪制1988—2017年間根系對(duì)土壤侵蝕阻控的研究相關(guān)知識(shí)圖譜，探索不同時(shí)期該領(lǐng)域發(fā)展歷程、研究熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)，為該領(lǐng)域的相關(guān)研究提供參考和借鑒。

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

學(xué)術(shù)期刊論文能夠較好地反映學(xué)科領(lǐng)域的發(fā)展動(dòng)態(tài)，所以筆者利用“根系對(duì)土壤侵蝕阻控作用”主題相關(guān)的中文關(guān)鍵詞制定中文檢索式，從CNKI中檢索1988—2017年本領(lǐng)域的中文核心期刊文獻(xiàn)數(shù)據(jù)源，共檢索到1 391篇文獻(xiàn)，將檢索結(jié)果合并去重，最終得到1 193篇有效文獻(xiàn)。研究數(shù)據(jù)的檢索日期為2018年1月19日。

首先，利用Excel 2010和Origin 2017軟件對(duì)檢索出文獻(xiàn)的年份、來源期刊、基金、機(jī)構(gòu)等分類信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，了解根系對(duì)土壤侵蝕阻控研究領(lǐng)域的基本情況；其次，利用知識(shí)圖譜工具 CiteSpace Ⅲ得到作者聚類圖譜和關(guān)鍵詞聚類圖譜，操作流程包括數(shù)據(jù)源選擇、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)導(dǎo)入、參數(shù)設(shè)置以及圖譜繪制與分析；最后，結(jié)合聚類圖譜對(duì)該領(lǐng)域的發(fā)展歷程、研究熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行梳理分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 根系對(duì)土壤侵蝕阻控主題研究的文獻(xiàn)量及時(shí)間分布特征

圖1 1988—2017年根系對(duì)土壤侵蝕阻控主題研究的文獻(xiàn)量及年增長率Fig.1 Number and annual growth rate of literature with the title of the role of root in soil erosion control in 1988-2017

某一學(xué)科發(fā)文量隨時(shí)間的變化關(guān)系，可以反映該學(xué)科在一定時(shí)間段內(nèi)學(xué)術(shù)研究的活躍程度，一定程度上揭示其發(fā)展的特點(diǎn)。由圖1可知，“根系對(duì)土壤侵蝕阻控作用”主題研究的文獻(xiàn)量隨時(shí)間變化總體上呈增大趨勢(shì)，但其增長率波動(dòng)幅度較大。1988—2001年，該主題研究的文獻(xiàn)量增長較平緩，發(fā)文量較少，平均值為16.4篇/a；2002—2011年，該主題研究的文獻(xiàn)量平均值為44.7篇/a；2012—2017年，該主題研究的文獻(xiàn)量較大，平均值為86篇/a。其中，1988—2001年增長率波動(dòng)較大，是因?yàn)樵摃r(shí)段年發(fā)文量基數(shù)較小。

文獻(xiàn)被引用是業(yè)界專家對(duì)其研究成果的一種肯定，也是評(píng)價(jià)其學(xué)術(shù)影響和社會(huì)效益的基本指標(biāo)之一。通過分析被引量高的論文，可快速找到該領(lǐng)域的經(jīng)典文獻(xiàn)[15]。由表1可知：1990年李勇等[16]發(fā)表的《黃土高原植物根系提高土壤抗沖性能的研究——Ⅰ.油松人工林根系對(duì)土壤抗沖性的增強(qiáng)效應(yīng)》被引量最高，達(dá)288次；劉定輝等[1]發(fā)表的《植物根系提高土壤抗侵蝕性機(jī)理研究》被引量為276次，說明這些文獻(xiàn)在該學(xué)術(shù)領(lǐng)域具有較高的影響力與權(quán)威性。其次，這些高引用文獻(xiàn)還具有以下共性：1)發(fā)表時(shí)間較早，主要分布在1990—2003年；2)研究區(qū)域集中，主要位于黃土高原區(qū)；3)抓住該領(lǐng)域關(guān)鍵性問題，對(duì)固土護(hù)坡植被的選擇提供依據(jù)；4)具有一定的理論深度和理論突破，創(chuàng)新性強(qiáng)。

表1 被引量最多的前5篇文獻(xiàn)Tab.1 Top 5 most cited papers

2.2 根系對(duì)土壤侵蝕阻控主題研究的載文期刊

期刊載文量是衡量學(xué)術(shù)期刊吸收能力的主要指標(biāo)，也是學(xué)者了解該學(xué)科在某一階段研究趨勢(shì)的有效方法[20]。通過統(tǒng)計(jì)某一研究領(lǐng)域期刊的載文量，有助于學(xué)者了解該研究領(lǐng)域的特點(diǎn)和研究成果的層次水平。由表2可知，該主題涉及的載文期刊中：排名前10位期刊載文量共計(jì)371篇，占總文獻(xiàn)量的31.10%；載文量排名前3位期刊分別是：水土保持學(xué)報(bào)(74篇)、中國水土保持(56篇)和水土保持研究(55篇)。載文量排名前10位的期刊大部分為水土保持類型學(xué)術(shù)期刊，一定程度上說明該領(lǐng)域在學(xué)科交叉方面的研究較少。

2.3 根系對(duì)土壤侵蝕阻控主題研究的基金來源

國家科技支撐計(jì)劃是為貫徹落實(shí)《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006—2020年)》，面向國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展需求，解決經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中的重大科技問題而新設(shè)立的一項(xiàng)國家科技計(jì)劃[21]。由表3可見，國家自然科學(xué)基金和國家科技支撐計(jì)劃對(duì)根系對(duì)土壤侵蝕阻控主題研究的支持力度不斷加大，受到國家自然科學(xué)基金和國家科技支撐計(jì)劃支持的文獻(xiàn)占總文獻(xiàn)量的25.23%。一方面表明隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，該領(lǐng)域的發(fā)展受到重視，創(chuàng)新科研能力逐漸增強(qiáng)；另一方面也說明越來越多的學(xué)者開始加入到國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目的申報(bào)與研究中。

2.4 根系對(duì)土壤侵蝕阻控主題研究的突出貢獻(xiàn)作者、機(jī)構(gòu)及研究熱點(diǎn)

目前，有關(guān)根系對(duì)土壤侵蝕阻控的研究國內(nèi)開展較多，圖2示出不同時(shí)期該主題研究的突出貢獻(xiàn)作者、機(jī)構(gòu)及研究熱點(diǎn)。由圖2可知： 1988—2001年研究熱點(diǎn)主要集中在根系對(duì)土壤抗沖性影響方面，突出貢獻(xiàn)作者是李勇、朱顯謨、田積瑩等；2002—2011年研究熱點(diǎn)主要集中在根系抗剪強(qiáng)度方面，突出貢獻(xiàn)作者是胡夏嵩、朱海麗、付江濤等；2012—2017年研究熱點(diǎn)主要集中在根系抗剪強(qiáng)度以及根—土復(fù)合體等方面，突出貢獻(xiàn)作者是陳麗華、劉秀萍、胡夏嵩等。1988—2011年，中國科學(xué)院水利部水土保持研究所是該主題研究的最主要機(jī)構(gòu)，此外，北京林業(yè)大學(xué)近30年來一直是該主題研究的突出貢獻(xiàn)機(jī)構(gòu)。

表2 1988—2017年根系對(duì)土壤侵蝕阻控主題研究發(fā)文量Top 10的期刊Tab.2 Top 10 journals published relevant papers with title of the role of root in soil erosion control in 1988—2017

表3 1988—2017年根系對(duì)土壤侵蝕阻控主題研究發(fā)文量Top 10的基金Tab.3 Top 10 funds for the research title of role of root in soil erosion control in 1988—2017

圖2 1988—2017年根系對(duì)土壤侵蝕阻控作用主題研究的突出貢獻(xiàn)作者、機(jī)構(gòu)及研究熱點(diǎn)Fig.2 Top authors and institutions contributed to the role of root in soil erosion control and its hotspots in 1988-2017

節(jié)點(diǎn)的顏色及大小表示不同時(shí)間段關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻次，顏色從左往右表示時(shí)間從1988年到2017年的變化，節(jié)點(diǎn)間連線粗細(xì)代表2作者間合作強(qiáng)度高低。下同。The color from left to right indicate the frequency of occurrence of keyword in different time periods. The change of color from left to right indicates the change of time from 1988 to 2017. The thickness of the connection between nodes represents the strength of cooperation between the two authors. The same below.圖3 1988—2017年根系對(duì)土壤侵蝕阻控作用主題研究的發(fā)文作者知識(shí)圖譜Fig.3 Map of authors who published the papers on the role of root in soil erosion control in 1988-2017

2.4.1 根系對(duì)土壤侵蝕阻控主題研究的發(fā)文作者知識(shí)圖譜 作者合作網(wǎng)絡(luò)圖譜(圖3)能夠反映某一研究領(lǐng)域的核心作者及其合作強(qiáng)度與互引關(guān)系。圖譜共有89個(gè)節(jié)點(diǎn)(N)，100條連線(E)，網(wǎng)絡(luò)密度(Density)為0.025 5，模塊值(Q)為0.907 6、平均輪廓值(S)為0.7，說明該圖譜劃分出來的結(jié)構(gòu)是顯著的并且聚類是高效的。從作者合作網(wǎng)絡(luò)圖譜可以看出，作者之間呈現(xiàn)出部分集中、整體分散的狀態(tài)，并且發(fā)文頻次較高作者之間的合作僅限于該團(tuán)隊(duì)內(nèi)部。除了胡夏嵩、李國榮和付江濤外，其余研究者的中心性均為0.00，表明該領(lǐng)域作者之間缺少合作研究。圖4示出“根系對(duì)土壤阻控作用”主題研究的頻次排名前10位的作者。可以看出，胡夏嵩發(fā)文頻次最多，為32次，其次是陳麗華、朱海麗等。由圖4可見，胡夏嵩和朱海麗均來自青海大學(xué)，2人合作發(fā)表的論文較多。另外，1 193篇文獻(xiàn)中共有1 468位作者，其中1 031位(70%)僅發(fā)表1篇文獻(xiàn)，說明該領(lǐng)域核心作者較少。

圖4 1988—2017年根系對(duì)土壤侵蝕阻控作用主題研究的前10位作者Fig.4 Top 10 authors who published papers on the role of root in soil erosion control in 1988-2017

2.4.2 根系對(duì)土壤侵蝕阻控主題研究的研究機(jī)構(gòu) 研究機(jī)構(gòu)是一個(gè)相對(duì)中觀的概念，研究人員一般隸屬于相應(yīng)的研究機(jī)構(gòu)，一定數(shù)量的研究人員共同構(gòu)成了研究機(jī)構(gòu)的實(shí)體。研究機(jī)構(gòu)的發(fā)文量從一定程度可以反映該研究機(jī)構(gòu)的科研能力，通過對(duì)其發(fā)表文獻(xiàn)的統(tǒng)計(jì)分析，可以有效地衡量各研究機(jī)構(gòu)的發(fā)展歷程與研究成效。由圖5可知，根系對(duì)土壤侵蝕阻控主題研究的主要研究機(jī)構(gòu)為北京林業(yè)大學(xué)(82篇)和西北農(nóng)林科技大學(xué)(67篇)。

圖5 1988—2017年根系對(duì)土壤侵蝕阻控作用主題研究發(fā)文量Top 10的研究機(jī)構(gòu)Fig.5 Top 10 academic institutions contributed to the role of root in soil erosion control in 1988-2017

2.4.3 根系對(duì)土壤侵蝕阻控主題研究的關(guān)鍵詞知識(shí)圖譜 圖6、圖7和圖8分別為不同時(shí)期“根系對(duì)土壤侵蝕阻控作用”主題研究的關(guān)鍵詞知識(shí)圖譜。圖中每個(gè)節(jié)點(diǎn)代表一個(gè)關(guān)鍵詞，節(jié)點(diǎn)大小表示關(guān)鍵詞出現(xiàn)的頻次，節(jié)點(diǎn)之間連線的粗細(xì)表示關(guān)鍵詞共現(xiàn)強(qiáng)度的高低。節(jié)點(diǎn)年輪的顏色和厚度，表示關(guān)鍵詞出現(xiàn)的時(shí)間和數(shù)量。從圖中可以看出，隨時(shí)間推移，關(guān)鍵詞逐漸增多并且關(guān)鍵詞間的距離逐漸減小、分異程度逐漸降低，說明不同研究領(lǐng)域間的交叉融合不斷增強(qiáng)；年輪厚度逐漸增大增多，圈內(nèi)所包含的內(nèi)容越來越復(fù)雜，說明該領(lǐng)域涉及的關(guān)鍵詞數(shù)量不斷增大，研究內(nèi)容更加豐富。由表4可知，隨時(shí)間推移，關(guān)鍵詞出現(xiàn)的頻次逐漸增多，一定程度上說明越來越多研究者關(guān)注該領(lǐng)域。3個(gè)時(shí)間段內(nèi)“根系”“水土保持”“土壤抗沖性”等關(guān)鍵詞均出現(xiàn)且頻次較高，說明這些內(nèi)容一直是該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)；隨時(shí)間推移，“抗剪強(qiáng)度”“植物護(hù)坡”“抗拉強(qiáng)度”“根- 土復(fù)合體”“入滲”等逐漸成為高頻關(guān)鍵詞，說明這些研究內(nèi)容越來越受到重視?？梢姡祵?duì)土壤侵蝕阻控作用研究以根系對(duì)土壤抗沖性影響為重點(diǎn)，進(jìn)而發(fā)展為以根系固土護(hù)坡、根系特征對(duì)土壤滲透性影響、根- 土復(fù)合體等為主導(dǎo)方向的科學(xué)研究。

1)1988—2001年根系對(duì)土壤侵蝕阻控作用領(lǐng)域研究態(tài)勢(shì)。1988—2001年文獻(xiàn)計(jì)量網(wǎng)絡(luò)圖譜中，關(guān)鍵詞數(shù)量較少且聚類圈之間相對(duì)離散。根據(jù)圖6中的高頻關(guān)鍵詞可將其歸納為水土保持植物、根系對(duì)土壤抗沖性影響和植被與生態(tài)環(huán)境相互作用3個(gè)方面。圖中顯示根系對(duì)土壤抗沖性影響的研究區(qū)域主要位于黃土高原地區(qū)，研究對(duì)象主要是現(xiàn)有的水土保持植物(沙棘Hippophaerhamnoides、香根草Vetiveriazizanioides、刺槐Robiniapseudoacacia等)。此階段研究者在明確黃土高原土壤抗沖性成因的基礎(chǔ)上，對(duì)不同植被根系提高土壤抗沖性的力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了系統(tǒng)研究，并對(duì)根系強(qiáng)化土壤抗沖性的有效性及其改善土壤物理和水文性質(zhì)的作用機(jī)制進(jìn)行了深入研究，提出了植被根系提高土壤抗沖性的有效性方程，建立了黃土高原土壤抗沖性能的分級(jí)系統(tǒng)，開辟了植被根系提高土壤抗沖性研究的新領(lǐng)域[22]。植被與生態(tài)環(huán)境相互作用聚類圈中，主要圍繞“植物措施”“立地條件”“生態(tài)效益”等關(guān)鍵詞進(jìn)行研究，這些研究闡明了植被根系在生態(tài)環(huán)境治理和恢復(fù)過程中的重要意義，為合理選擇與配置水土保持樹種提供科學(xué)依據(jù)。

表4 根系對(duì)土壤侵蝕阻控主題不同時(shí)期前10位高頻關(guān)鍵詞Tab.4 Top 10 high-frequency keywords in studying the role of root in soil erosion control during different periods

(1) Soil erosion. (2) Forest floor. (3) Soil aeration. (4) Infiltration. (5) Surface runoff. (6) Protection benefit. (7) Loess hilly area. (8) Ecological environment. (9) Plant measure. (10) Water and soil conservation harnessing. (11) Drought and barren. (12) Engineering of soil and water conservation. (13) Slope surface. (14) Introduction of plant species. (15) Biomass. (16) Herbage. (17) Hippophae rhamnoides. (18) Pioneer tree species. (19) Development and utilization. (20) Soil and water conservation. (21) Vegetation establishment. (22) Soil conservation. (23) Ecological benefit. (24) Soil moisture content. (25) Site conditions. (26) Excellent species. (27) Nitrogen-fixing capacity. (28) Cultivation technique. (29) Forest for soil and water conservation. (30) Root. (31) Soil anti-scourability. (32) Shear strength. (33) The Loess Plateau. (34) Water-stable index. (35) Tensile force. (36) Soil and water conservation benefits. (37) Water and soil conservation plants. (38) Windy desert area. (39) Stress resistance. (40) Soil loss region. (41) The second year. (42) Vetiveria zizanioides. (43) Purple soils. (44) Hill. (45) Hillside. (46) Along the Great Wall. (47) Soil and water conservation experiment. (48) Robinia pseudoacacia forest. (49) Yield of grasses. (50) Vegetation. (51) Soil amelioration. (52) Perennial herb. (53) Morphology feature. (54) Roots distribution. 每個(gè)節(jié)點(diǎn)代表一個(gè)出現(xiàn)頻次>2的關(guān)鍵詞，節(jié)點(diǎn)大小表示關(guān)鍵詞出現(xiàn)的頻次，節(jié)點(diǎn)之間連線的粗細(xì)表示關(guān)鍵詞共現(xiàn)強(qiáng)度的高低，節(jié)點(diǎn)年輪的顏色和厚度，表示該關(guān)鍵詞出現(xiàn)的時(shí)間和數(shù)量。下同。Each node represents a keyword of occurring frequency >2. The node size indicates the frequency at which the keyword appears. The thickness of the connection between the nodes indicates the strength of the keyword co-occurrence. The color and thickness of a node annual ring indicates the time and number of occurrences of the keyword. The same below.圖6 1988—2001年根系對(duì)土壤侵蝕阻控作用主題研究的關(guān)鍵詞知識(shí)圖譜Fig.6 Keyword map in studying the role of root in soil erosion control in 1988-2001

2)2002—2011年根系對(duì)土壤侵蝕阻控作用領(lǐng)域研究態(tài)勢(shì)。與1988—2001年相比，此階段該主題涉及的研究中“抗剪強(qiáng)度”“抗拉強(qiáng)度”“植被固土”等關(guān)鍵詞頻次有所增加，說明研究者開始對(duì)植被根系固岸護(hù)坡方面進(jìn)行研究。根據(jù)圖7中的高頻關(guān)鍵詞可將其歸納為水土保持植物、植被水土保持作用、根系固坡抗蝕效應(yīng)和根系對(duì)土壤抗剪強(qiáng)度影響4個(gè)方面。

根系固坡抗蝕效應(yīng)聚類圈中，在明確根系固岸護(hù)坡作用和對(duì)水流的阻礙作用的基礎(chǔ)上，提出植被根系固土護(hù)岸能力的評(píng)價(jià)方式和評(píng)價(jià)指標(biāo)[23]。根系對(duì)土壤抗剪強(qiáng)度影響聚類圈中出現(xiàn)了“直剪試驗(yàn)”“抗剪強(qiáng)度”“抗拉強(qiáng)度”等關(guān)鍵詞，說明此階段主要是通過對(duì)含根土體進(jìn)行剪切試驗(yàn)及根系抗拉試驗(yàn)來測(cè)定其抗剪強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度，深入探究根系增強(qiáng)土壤抗剪強(qiáng)度機(jī)理和抗拉力學(xué)特性[24]。植被水土保持作用聚類圈中，出現(xiàn)了“坡耕地”“生態(tài)修復(fù)”“植物籬”“退耕還草”等關(guān)鍵詞，說明研究者加強(qiáng)了對(duì)坡耕地農(nóng)作物根系保持水土方面和退耕還草和生態(tài)工程有機(jī)結(jié)合方面的研究，一為發(fā)展植物籬技術(shù)、少耕免耕等保護(hù)性耕作技術(shù)提供理論支撐，二為水土保持生物措施組配和農(nóng)業(yè)綜合發(fā)展提供新的技術(shù)途徑。

(1) Forest for soil and water conservation. (2) Plant of soil and water conservation. (3) Excellent tree species. (4) Cold and drought resistant. (5) Aphididae. (6) Container cultivation. (7) Afforestation in barren mountain. (8) Pioneer tree species. (9) Stability. (10) Ecological river channel. (11) Slope protection with plant. (12) In-situ determination. (13) Ecological environment. (14) Mechanical model. (15) Slope. (16) Biomass. (17) Dietary value. (18) Cultivation technique. (19) Yield of grasses. (20) Growing speed. (21) Herbs. (22) Tensile strength. (23) Ecological protection. (24) Direct shear test. (25) Shear strength. (26) Robinia pseudoacacia. (27) Forest vegetation. (28) Vegetation. (29) Forest floor. (30) Vegetation coverage. (31) Soil and water loss. (32) Soil moisture content. (33) Benefit of water and soil conservation. (34) Soil erosion. (35) Mechanism. (36) Introduction of plant trees. (37) Loess hilly region. (38) Ecological restoration. (39) The Loess Plateau. (40) Forages. (41) Returning farmland to grass. (42) Mixed seeding. (43) Barren land. (44) Important tree species. (45) Economic benefit. (46) Ecological benefit. (47) Semi-arid area. (48) Development and utilization. (49) Hippophae rhamnoides. (50) Vetiveria zizanioides. (51) Afforestation methods. (52) Surface runoff. (53) Soil and water conservation. (54) Drought and barren. (55) Sloping land. (56) Masson pine. (57) The Three Gorges Reservoir Area. (58) Fluctuating belt. (59) Ecological rehabilitation. (60) Soil amelioration. (61) Filtration body. (62) Humectant. (63) Plant fence. (64) Erosion ditch. (65) Soil fixation and slope protection. (66) Revetment. (67) Soil-root composite. (68) Root. (69) Soil anti-scourability. (70) Infiltration. (71) Irrigation. (72) Soil erosion resistance. (73) Soil. (74) Soil moisture. (75) Soil structure.圖7 2002—2011年根系對(duì)土壤侵蝕阻控作用主題研究的關(guān)鍵詞知識(shí)圖譜Fig.7 Keyword map in studying the role of root in soil erosion control in 2002-2011

3) 2012—2017年根系對(duì)土壤侵蝕阻控作用領(lǐng)域研究態(tài)勢(shì)。根據(jù)圖8中的高頻關(guān)鍵詞可將其歸納為根系抗拉力學(xué)特性、根系固土護(hù)坡效應(yīng)、根系對(duì)土壤抗沖性影響、根系對(duì)土壤抗剪強(qiáng)度影響、根系特征對(duì)土壤滲透性影響和根系對(duì)土壤理化性質(zhì)影響6個(gè)方面。與前2個(gè)時(shí)間段文獻(xiàn)計(jì)量網(wǎng)絡(luò)圖譜相比，2012—2017年最大的特點(diǎn)是關(guān)鍵詞增多且各學(xué)科間的交叉融合明顯增強(qiáng)。

(1) Tree species for soil and water conservation. (2) Nutrient loss. (3) Cultivation technique. (4) Ecological benefit. (5) Slope. (6) Vetiveria zizanioides. (7) Direct shear test. (8) Moisture content. (9) Root amount. (10) Revetment. (11) Runoff. (12) Hydraulics parameters. (13) Roots distribution. (14) Sloping land. (15) Red soil. (16) Morphology feature. (17) Soil and water conservation. (18) Herb species. (19) Forest floor. (20) Function of soil and water conservation. (21) The Three Gorges Reservoir area. (22) Dyeing tracer. (23) Preferential flow. (24) Special distribution. (25) Soil erosion. (26) Rainfall simulation. (27) Corn. (28) Soil and water loss. (29) Soil moisture content. (30) Root length density. (31) Soil anti-erodibility. (32) Root surface area density. (33) Soil anti-scourability. (34) Purple soils. (35) Root morphology. (36) Root density. (37) Stability. (38) Soil penetrability. (39) Vegetation restoration. (40) Fluctuating belt. (41) Forest for soil and water conservation. (42) Soil nutrient. (43) Afforestation methods. (44) Pioneer tree species. (45) Slope gradient. (46) Robinia pseudoacacia. (47) Platycladus orientalis. (48) Loess hilly area. (49) Safety coefficient. (50) Mechanical models. (51) Vegetation. (52) Vegetation slope protection. (53) Hydrologic effect. (54) Main component analysis. (55) Soil-reinforcement by roots. (56) Fibred bundle model. (57) Root-soil interaction. (58) Soil separation ability. (59) Land usage. (60) Hill. (61) Seasonal changes. (62) Soil. (63) Mechanical characteristics. (64) Shrub. (65) Root biomass. (66) Cohesion. (67) Root exudation. (68) Inner friction angle. (69) Anti-scourability index. (70) Plant fence. (71) Shear strength. (72) Soil-root composite. (73) Triaxial compression test. (74) Reinforced earth. (75) Ecological bank. (76) Soil-wetted front. (77) Physical and chemical properties of soil. (78) Infiltration. (79) Macropore. (80) Soil moisture. (81) Saturated conductivity. (82) Induced landslide. (83) Organic matter. (84) Bulk density. (85) Aggregate stability. (86) Single root. (87) Elastic models. (88) Tensile strength. (89) Tensile force. (90) Root system. (91) Mathematical simulation. (92) Class of root diameter.Note:The same below.圖8 2012—2017年根系對(duì)土壤侵蝕阻控作用主題研究的關(guān)鍵詞知識(shí)圖譜Fig.8 Keyword map in studying the role of root in soil erosion control in 2012-2017

根系抗拉力學(xué)特性聚類圈中，研究者開始關(guān)注不同徑級(jí)根系間抗拉強(qiáng)度的差異[25-26]；另外，根系抗拉力學(xué)特性聚類圈向根系固土護(hù)坡效應(yīng)聚類圈靠攏，說明此階段是以根系的抗拉特性與邊坡穩(wěn)定性為主要研究內(nèi)容。根系特征對(duì)土壤滲透性影響的聚類圈中，圍繞根系特征、入滲、染色示蹤等內(nèi)容展開研究，利用根系分析系統(tǒng)系統(tǒng)分析根長、根系直徑、根系密度、根長密度以及根表面積密度等根系參數(shù)，探究根系參數(shù)與土壤入滲模型參數(shù)之間的關(guān)系[27]，并采用染色示蹤試驗(yàn)測(cè)定根系對(duì)土體優(yōu)先流區(qū)及其對(duì)水分入滲的影響，進(jìn)一步探明土壤水分運(yùn)移規(guī)律[28]。從圖中還可以看出，土壤有機(jī)質(zhì)、密度、孔隙度、水分含量、團(tuán)聚體穩(wěn)定性等土壤理化性質(zhì)指標(biāo)與根系特征之間的研究明顯增強(qiáng)，關(guān)鍵詞“入滲”“抗剪強(qiáng)度”出現(xiàn)的頻次明顯增大，說明根系穩(wěn)定土壤結(jié)構(gòu)、提高土壤入滲速率和土壤抗剪強(qiáng)度方面的研究可能是今后該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。圖譜中還出現(xiàn)關(guān)鍵詞“根系分泌物”，根系分泌物是植物與土壤進(jìn)行物質(zhì)交換與信息傳遞的重要載體[29]，研究植物—土壤—微生物三者之間的相互關(guān)系，可以更好地揭示根—土界面物理、化學(xué)、生物環(huán)境之間的互饋機(jī)制，為該領(lǐng)域的后續(xù)研究提供參考和借鑒。此外，圖譜中首次出現(xiàn)關(guān)鍵詞“季節(jié)變化”，說明研究者開始對(duì)不同侵蝕環(huán)境下根系特征及季節(jié)變化對(duì)土壤侵蝕過程影響及機(jī)制進(jìn)行研究[30]。目前，針對(duì)不同立地條件下植物群落根系在土壤中發(fā)生演變的時(shí)空動(dòng)態(tài)過程及土壤侵蝕能力的動(dòng)態(tài)耦合研究還相對(duì)比較薄弱，因此，未來應(yīng)加強(qiáng)這方面的研究，進(jìn)一步為土壤侵蝕機(jī)理模型的推廣應(yīng)用以及區(qū)域水土保持與植被恢復(fù)提供理論指導(dǎo)。

3 結(jié)論

近30年來，“根系對(duì)土壤侵蝕阻控作用”主題研究的文獻(xiàn)量隨時(shí)間變化呈增大趨勢(shì)，其中2012—2017年的發(fā)文量占了近30年總量的43.25%。高引文獻(xiàn)主要分布在1990—2003年，這些文獻(xiàn)具有一定的理論深度和理論突破，創(chuàng)新性強(qiáng)，并且抓住了該領(lǐng)域關(guān)鍵性問題，對(duì)實(shí)際工作有較大指導(dǎo)意義。

1)載文期刊以水土保持類為主，受到國家自然科學(xué)基金和國家科技支撐計(jì)劃支持的文獻(xiàn)占總文獻(xiàn)量的25.23%，說明該領(lǐng)域的發(fā)展越來越受到重視，創(chuàng)新科研能力逐漸增強(qiáng)。

2)對(duì)論文的作者共現(xiàn)分析發(fā)現(xiàn)，該主題研究的作者之間呈現(xiàn)出部分集中、整體分散的狀態(tài)，核心作者較少并且發(fā)文頻次較高作者之間的合作僅限于該團(tuán)隊(duì)內(nèi)部。

3)對(duì)論文的關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析發(fā)現(xiàn)，3個(gè)時(shí)間段內(nèi)“根系”“水土保持”“土壤抗沖性”等關(guān)鍵詞均出現(xiàn)且頻次較高，說明這些內(nèi)容一直是該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

4)根系對(duì)土壤侵蝕阻控作用研究以根系對(duì)土壤抗沖性影響為重點(diǎn)，進(jìn)而發(fā)展為以根系固土護(hù)坡、根系特征對(duì)土壤滲透性影響、根- 土復(fù)合體等為主導(dǎo)方向的科學(xué)研究。

此外，根系分泌物、根系穩(wěn)定土壤結(jié)構(gòu)、提高土壤入滲速率等方面的研究以及植物群落根系在土壤中發(fā)生演變的時(shí)空動(dòng)態(tài)過程的研究可能是今后該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。