基于文獻(xiàn)計(jì)量分析的土壤表面電化學(xué)發(fā)展脈絡(luò)研究①

趙 楚，白義鑫，劉樹西，盛茂銀

基于文獻(xiàn)計(jì)量分析的土壤表面電化學(xué)發(fā)展脈絡(luò)研究①

趙 楚1,3，白義鑫1,3，劉樹西1,3，盛茂銀1,2*

(1 貴州師范大學(xué)喀斯特研究院，貴陽 550001；2 國家喀斯特石漠化治理工程技術(shù)研究中心，貴陽 550001；3 貴州省喀斯特石漠化防治與衍生產(chǎn)業(yè)工程實(shí)驗(yàn)室，貴陽 550001)

為了全面深入了解全球土壤表面電化學(xué)研究進(jìn)展及發(fā)展趨勢(shì)，本文基于Web of Science核心合集數(shù)據(jù)庫并利用其自帶的分析工具和CiteSpace可視化分析軟件，從該學(xué)科的發(fā)文量及時(shí)間特征、合作研究空間特征、共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)特征、共被引圖譜和發(fā)展特征5個(gè)方面對(duì)1995—2019年發(fā)表的土壤表面電化學(xué)文獻(xiàn)進(jìn)行計(jì)量分析。結(jié)果表明：美國、中國和法國在本領(lǐng)域的發(fā)文量居前三，而中介中心性則表明法國、美國和英國位列三甲，我國位于第六位且表現(xiàn)出上升趨勢(shì)。基于引文的突發(fā)性關(guān)鍵詞檢測(cè)表明“陽離子交換(cation exchange)”、“系統(tǒng)(system)”和“絡(luò)合作用(complexation)”是近十年來的研究熱點(diǎn)；文獻(xiàn)共被引聚類分析表明生物質(zhì)炭對(duì)土壤改良、黏土層間電荷與羅丹明6G的相互作用、表面電位變化對(duì)膠體吸附解吸影響是領(lǐng)域內(nèi)的研究重點(diǎn)；生物質(zhì)炭對(duì)土壤的改良、帶電粒子在雙電層中的相互作用機(jī)制、土壤黏土礦物表面的水動(dòng)力特征是本領(lǐng)域研究的前沿問題。

土壤；CiteSpace；表面電化學(xué)；可視化分析；網(wǎng)絡(luò)分析

土壤電化學(xué)(soil electrochemistry)是研究土壤中帶電質(zhì)點(diǎn)(膠粒、離子、質(zhì)子和電子)之間的相互作用及其化學(xué)表現(xiàn)的科學(xué)[1]。土壤表面電化學(xué)(soil surface electrochemistry)以土壤膠體表面發(fā)生的電能與化學(xué)能的相互轉(zhuǎn)化過程為主要研究內(nèi)容，從而揭露電荷質(zhì)點(diǎn)間相互作用的本質(zhì)[2]。由于其深刻影響到土壤中離子和分子的吸附與解吸、營養(yǎng)元素的賦存及遷移、水力特性等變化的一系列物理、化學(xué)反應(yīng)，而備受關(guān)注[3-5]。當(dāng)前，農(nóng)業(yè)集約化發(fā)展對(duì)土壤可持續(xù)利用和生態(tài)環(huán)境保護(hù)帶來巨大壓力，故而土壤改良和修復(fù)的迫切需要使得土壤表面電化學(xué)發(fā)展面臨機(jī)遇與挑戰(zhàn)。我國對(duì)土壤表面電化學(xué)的系統(tǒng)研究開世界之先河，且較為完備和深入。近年來，國內(nèi)外涌現(xiàn)出一批土壤表面電化學(xué)研究團(tuán)隊(duì)[6-7]。雖然早年相關(guān)學(xué)者對(duì)中國該領(lǐng)域的發(fā)展歷程進(jìn)行了綜述[8]，但目前尚未有相關(guān)文獻(xiàn)對(duì)該領(lǐng)域的國內(nèi)外發(fā)展脈絡(luò)、研究現(xiàn)狀、前沿?zé)狳c(diǎn)等進(jìn)行歸納總結(jié)。

文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)(bibliometrics)是以文獻(xiàn)系統(tǒng)與文獻(xiàn)計(jì)量關(guān)系為研究對(duì)象，基于文獻(xiàn)的大數(shù)據(jù)分析，探討科學(xué)技術(shù)動(dòng)態(tài)特征，預(yù)測(cè)未來發(fā)展趨勢(shì)的一門學(xué)科[9]。CiteSpace是一款用于文獻(xiàn)識(shí)別并將潛在信息進(jìn)行可視化的軟件，在揭示科學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展方向及研究前沿等方面獨(dú)具優(yōu)勢(shì)，近年來在農(nóng)業(yè)、林業(yè)、醫(yī)學(xué)、社會(huì)學(xué)、生態(tài)學(xué)等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用并取得相應(yīng)成果[10-12]。本文基于 Web of Science 核心合集數(shù)據(jù)庫 1995―2019年8月的土壤表面電化學(xué)領(lǐng)域相關(guān)文獻(xiàn)，利用CiteSpace 可視化軟件從國內(nèi)外發(fā)文量變化趨勢(shì)、合作研究空間特征、研究共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)特征、共被引圖譜等多個(gè)角度進(jìn)行計(jì)量分析，并基于關(guān)鍵詞時(shí)間圖譜分析歸納土壤表面電化學(xué)的不同研究階段，以期為土壤表面電化學(xué)領(lǐng)域的研究者呈現(xiàn)知識(shí)圖譜和學(xué)科發(fā)展脈絡(luò)，并引出該領(lǐng)域當(dāng)前的研究熱點(diǎn)和未來的研究方向。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

為確保研究結(jié)果的可靠性與科學(xué)性，將科睿唯安(Clarivate Analytics)的Web of Science (WoS) 核心合集數(shù)據(jù)庫作為文獻(xiàn)信息獲取的渠道，并設(shè)置主題詞(TS)為“((soil or clay or soil colloid) and (surface) and (charge or electrochemistry) NOT (nano and composite*))”將文獻(xiàn)來源主題鎖定為土壤表面電化學(xué)，并排除納米材料及其他聚合物的表面化學(xué)研究文獻(xiàn)。選取Web of Science核心合集的Science Citation Index Expanded (SCI-Expanded)及Social Sciences Citation Index (SSCI) 作為文獻(xiàn)索引的子數(shù)據(jù)庫，時(shí)間跨度為1995—2019年，文獻(xiàn)類型為 Article 和 Review，檢索時(shí)間為2020年10月13日，共檢索出4 763篇相關(guān)研究文獻(xiàn)，導(dǎo)出的文獻(xiàn)記錄內(nèi)容為“全記錄與引用的參考文獻(xiàn)”，格式為“純文本”，最后將下載好的文獻(xiàn)改為download_X.txt格式，以便Citespace軟件識(shí)別。

1.2 研究方法

利用WoS數(shù)據(jù)庫自帶的文獻(xiàn)分析功能得到國內(nèi)外土壤表面電化學(xué)領(lǐng)域的發(fā)文量及發(fā)文趨勢(shì)，并通過Origin 2018軟件呈現(xiàn)。將格式化之后的文本文件通過data鍵導(dǎo)入CiteSpace軟件，選擇WoS中的Remove Duplicates進(jìn)行去重，處理后的數(shù)據(jù)文件呈現(xiàn)在output文件夾中，回到主界面將其導(dǎo)入Citespace。Timeslicing設(shè)置為 1995—2019年，時(shí)間切片為1年，通過點(diǎn)擊軟件Node types中的Author、Institution、Country，分別得到土壤表面電化學(xué)領(lǐng)域文獻(xiàn)作者、機(jī)構(gòu)和國家的合作網(wǎng)絡(luò)，點(diǎn)擊Node types中的Keyword、Category，其他設(shè)置不變，則分別得到關(guān)鍵詞和學(xué)科領(lǐng)域的共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)。上述操作在Pruning中均選擇Pathfinder(尋徑網(wǎng)格)、Pruning sliced networks(修剪切片網(wǎng)絡(luò))和Pruning the merged network(修剪合并網(wǎng)絡(luò))，以便更好地呈現(xiàn)節(jié)點(diǎn)類型的共線關(guān)系，設(shè)置完成后點(diǎn)擊Go進(jìn)入可視化界面，通過控制面板參數(shù)及節(jié)點(diǎn)位置調(diào)整對(duì)圖譜進(jìn)行美化。

1.3 指標(biāo)計(jì)算說明

Burst Detection表示突發(fā)性檢驗(yàn)，用來表示變量在短時(shí)間內(nèi)的變化程度，在CiteSpace軟件中，這種突變信息被作為解釋變量深層次變化的手段，表明指標(biāo)在短時(shí)間內(nèi)引起了高度重視。

Sigma值在共被引網(wǎng)絡(luò)中是基于中心性和突現(xiàn)性計(jì)算得到的，中心性和突現(xiàn)性越高的節(jié)點(diǎn)，其Sigma值也越高，表示該點(diǎn)在結(jié)構(gòu)上和引文變化中越重要。

Betweenness centrality 表示中介中心性，其值超過0.1的點(diǎn)被稱為關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，在CiteSpace中該點(diǎn)所代表的文獻(xiàn)通常被認(rèn)為是連接兩個(gè)不同領(lǐng)域的關(guān)鍵，其值越高說明對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)挠绊懺酱螅疚挠迷撝笜?biāo)衡量和發(fā)現(xiàn)土壤表面電化學(xué)領(lǐng)域的重要研究者、論文及機(jī)構(gòu)。

Modularity 表示聚類模塊值，用符號(hào)表示，一般認(rèn)為>0.3表明聚類結(jié)構(gòu)顯著。

Silhouette表示聚類平均輪廓值，用符號(hào)表示，>0.5表明聚類合理，>0.7表明聚類結(jié)果令人信服[13]。

2 結(jié)果與討論

2.1 土壤表面電化學(xué)研究發(fā)文數(shù)量及時(shí)間特征

發(fā)文數(shù)量可以在一定程度上表明該學(xué)科的發(fā)展水平、速度及被關(guān)注度。通過對(duì)土壤表面電化學(xué)領(lǐng)域1995—2019年世界及中國SCI論文發(fā)表量(圖1)分析可知，世界與中國研究者的發(fā)文量總體呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，二者發(fā)文量在2013年以前每年波動(dòng)變化幅度不大，自2012—2015年開始進(jìn)入迅速上升階段，其中中國2012年土壤表面電化學(xué)領(lǐng)域SCI發(fā)文量為32篇，世界為195篇，中國占比為16.4%，2013年中國發(fā)文量為54篇，世界為239篇，中國占比上升至22.6%，故而世界土壤表面電化學(xué)領(lǐng)域SCI發(fā)文量受到中國該領(lǐng)域SCI發(fā)文量的深刻影響。而中國發(fā)文量變化則主要受宏觀政策的影響，例如2012年十八大報(bào)告將生態(tài)文明建設(shè)放在突出位置，全文提到“環(huán)境”或“生態(tài)”字眼的地方達(dá)45處，2013年國務(wù)院辦公廳出臺(tái)《關(guān)于印發(fā)近期土壤環(huán)境保護(hù)和綜合治理工作安排的通知》，2016年國務(wù)院印發(fā)了《土壤污染防治行動(dòng)計(jì)劃》。近年來出臺(tái)的一系列政令有效推動(dòng)了土壤改良及污染修復(fù)方面研究工作的開展，也使得土壤表面電化學(xué)領(lǐng)域在此期間SCI發(fā)文快速增長，并對(duì)世界該領(lǐng)域的研究產(chǎn)生重要影響。

2.2 土壤表面電化學(xué)研究的合作研究空間特征

各個(gè)國家、機(jī)構(gòu)及學(xué)者基于學(xué)術(shù)聯(lián)系而產(chǎn)生合作并由此形成共線關(guān)系，在CiteSpace可視化功能中可通過網(wǎng)絡(luò)圖譜較好地呈現(xiàn)此共性關(guān)系。利用Citespace分析形成的國家、機(jī)構(gòu)及學(xué)者合作網(wǎng)絡(luò)圖譜能清晰地識(shí)別多者的合作關(guān)系，同時(shí)可評(píng)價(jià)國家、機(jī)構(gòu)和學(xué)者的學(xué)術(shù)影響力。

圖2呈現(xiàn)的是基于土壤表面電化學(xué)領(lǐng)域研究的各國合作網(wǎng)絡(luò)關(guān)系，圖中有51個(gè)節(jié)點(diǎn)，表明有51個(gè)不同的國家涉及土壤表面電化學(xué)領(lǐng)域的研究。其中，法國(0.30)、美國(0.28)和英國(0.15)的中介中心性位居前3，表明該3國在國家合作網(wǎng)絡(luò)中占有重要地位。在發(fā)文量方面，美國(1 007篇)、中國(837篇)、法國(361篇)排在前3列，英國(142篇)發(fā)文量雖居第9位，但其中介中心性較高，深入分析得知該國在土壤表面電化學(xué)領(lǐng)域研究較早，但每年發(fā)文量較少，文章質(zhì)量較高且與其他各國合作研究較為頻繁，故而具有較高的影響力。值得注意的是，我國在土壤表面電化學(xué)領(lǐng)域的中介中心性(0.08)在世界各國中居第6位，這是由于我國以水稻土研究為主，而該土壤主要分布在我國亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，故而與國外在土壤研究對(duì)象上存在差異，因此減少了合作機(jī)會(huì)。未來中國科研團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)立足國情，積極尋求在不同土壤類型的同一研究方面加深與他國的合作研究，以進(jìn)一步加強(qiáng)中國土壤表面電化學(xué)領(lǐng)域在世界上的影響力。

通過對(duì)機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)的分析能夠客觀評(píng)價(jià)機(jī)構(gòu)的科研水平與發(fā)展?jié)摿?。圖3展示的是土壤表面電化學(xué)領(lǐng)域研究機(jī)構(gòu)的合作特征，圖中節(jié)點(diǎn)為439個(gè)，連線數(shù)量為405，表明全球有439個(gè)機(jī)構(gòu)開展科研合作。發(fā)文量最多的前3個(gè)機(jī)構(gòu)分別是中國科學(xué)院大學(xué)(287篇)、法國國家科學(xué)研究中心(49篇)、西南大學(xué)(42篇)。從圖3中可以看出，中國科學(xué)院大學(xué)的節(jié)點(diǎn)最大，與其他科研機(jī)構(gòu)的連線較為密集，且與國內(nèi)高校連線更粗，中介中心性(0.44)最高，表明中國科學(xué)院在土壤表面電化學(xué)領(lǐng)域的發(fā)文量最多，研究處于世界前列，與國內(nèi)的西南大學(xué)、浙江大學(xué)、華中農(nóng)大等高校的合作更為密切，同時(shí)與國外的波蘭科學(xué)院、澳大利亞的西澳大學(xué)等保持學(xué)術(shù)聯(lián)系。國外聯(lián)系較為緊密的機(jī)構(gòu)為波蘭科學(xué)院、斯洛伐克科學(xué)院和加拿大的阿爾伯塔大學(xué)，三者在合作網(wǎng)絡(luò)上呈組團(tuán)分布。

通過對(duì)合作網(wǎng)絡(luò)中研究者的分析能發(fā)現(xiàn)科學(xué)領(lǐng)域中的優(yōu)秀研究人員及其合作關(guān)系，本研究利用CiteSpace對(duì)研究者的分析中顯示有773個(gè)節(jié)點(diǎn)，表明773位研究者參與土壤表面電化學(xué)的研究并發(fā)表SCI論文。圖4為土壤表面電化學(xué)領(lǐng)域研究者合作網(wǎng)絡(luò)，發(fā)文量前3位研究人員均來自中國，分別為徐仁扣(59篇)、李航(28篇)和姜軍(27篇)，圖中最大節(jié)點(diǎn)顯示為中科院南京土壤所徐仁扣研究員，且與國內(nèi)其他研究人員之間的連線密度較大，表明其是國內(nèi)土壤表面電化學(xué)研究領(lǐng)域的領(lǐng)軍人物，而圖中國外研究人員網(wǎng)絡(luò)分布呈現(xiàn)小范圍的組團(tuán)式分布，研究人員在小范圍進(jìn)行獨(dú)立科學(xué)研究，團(tuán)隊(duì)之間合作較少，許多研究人員以小范圍獨(dú)立研究為主，團(tuán)隊(duì)合作較少。773位研究者的中介中心性僅有6位為0.1，其余均為0，其中5位來自中國分別是李航、姜軍、洪志能、周東美和汪登俊，國外學(xué)者為Sarkar Binoy，造成這一現(xiàn)象的主要原因可能是發(fā)文量較大的研究者的SCI論文大都是自己為第一作者或通訊作者，使得其對(duì)其他節(jié)點(diǎn)的影響較小所致。

2.3 土壤表面電化學(xué)研究的共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)特征

CiteSpace中對(duì)于學(xué)科的共現(xiàn)分析可以構(gòu)建學(xué)科之間的關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，有利于分析土壤表面電化學(xué)研究這一領(lǐng)域涉及的學(xué)科交叉情況。圖5顯示土壤表面電化學(xué)領(lǐng)域?qū)W科共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，圖中有22個(gè)節(jié)點(diǎn)，表明土壤表面電化學(xué)中有22個(gè)學(xué)科交叉滲透，34條表明學(xué)科間相互相聯(lián)系的連線，表明土壤表面電化學(xué)涉及的領(lǐng)域廣泛，研究內(nèi)容復(fù)雜。該領(lǐng)域主要涉及化學(xué)、物理學(xué)、環(huán)境科學(xué)和生態(tài)學(xué)等，這些方面的發(fā)文量較高，其中與礦物學(xué)、土壤學(xué)和植物學(xué)的中介中心性較高，分別為0.99、0.93和0.37，表明這些學(xué)科知識(shí)對(duì)于土壤表面電化學(xué)研究具有重要價(jià)值，與學(xué)科間聯(lián)系緊密。

文章關(guān)鍵詞是文章研究內(nèi)容的高度凝練，基于CiteSpace對(duì)土壤表面電化學(xué)領(lǐng)域SCI論文的關(guān)鍵詞進(jìn)行共現(xiàn)分析有助于認(rèn)識(shí)該領(lǐng)域研究方向的變化情況。圖6呈現(xiàn)的是土壤表面電化學(xué)關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，依據(jù)圖形大小可識(shí)別出“吸附作用(adsorption)”“土壤(soil)”“吸附(sorption)”“蒙脫石(montmorillonite)”“黏土(clay)”為出現(xiàn)頻次最高的關(guān)鍵詞，其出現(xiàn)次數(shù)分別為1 286、650、634、602和551。中介中心性最高的10個(gè)關(guān)鍵詞分別為“土壤(soil)”“電荷(charge)”“機(jī)制(mechanism)”“磷酸鹽(phosphate)”“吸附(sorption)”“高嶺石(kaolinite)”“蒙脫石(montmorillonite)”“表面(surface)”“有機(jī)質(zhì)(organic matter)”和“離子強(qiáng)度(ionic strength)”。分析上述10個(gè)關(guān)鍵詞發(fā)現(xiàn)，有機(jī)質(zhì)是土壤有機(jī)膠體的主要來源，蒙脫石和高嶺石屬于土壤硅酸鹽黏土礦物，即無機(jī)膠體的范疇，表面電荷是研究吸附作用的關(guān)鍵指標(biāo)，故而土壤表面電化學(xué)領(lǐng)域研究的關(guān)鍵聚焦于不同類型土壤膠體的吸附作用。

CiteSpace中的突發(fā)性檢測(cè)(burst detection)可以用來表示關(guān)鍵詞在特定時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的巨大影響，故而對(duì)關(guān)鍵詞進(jìn)行突發(fā)性檢測(cè)可以獲知某時(shí)間段內(nèi)的研究熱點(diǎn)。表1列舉了土壤表面電化學(xué)領(lǐng)域1995—2019年及2010—2019年兩個(gè)時(shí)間段內(nèi)突發(fā)強(qiáng)度值由高至低的前15個(gè)突發(fā)性關(guān)鍵詞，其中起始和結(jié)束時(shí)間表明了該關(guān)鍵詞在此時(shí)間段內(nèi)是研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)和重點(diǎn)。從表1可知，金屬“鋁（aluminum）”的突發(fā)性最高，突發(fā)強(qiáng)度為18.91(表1)，說明在土壤表面電化學(xué)領(lǐng)域中，土壤表面與鋁的交互作用在1995—2019年間是該領(lǐng)域研究的最大熱點(diǎn)，其突發(fā)時(shí)間從20世紀(jì)末至21世紀(jì)初。進(jìn)入21世紀(jì)后“電解質(zhì)(electrolyte)”“電荷特性(charge characteristics)”“磷酸鹽(phosphate)”等關(guān)鍵詞的熱度開始凸顯。為了更好地把握土壤表面電化學(xué)領(lǐng)域的當(dāng)前熱點(diǎn)，對(duì)2010—2019年，即近10年的研究熱點(diǎn)進(jìn)行了進(jìn)一步的統(tǒng)計(jì)(表2)，其中“陽離子交換(cation exchange)”是土壤表面電化學(xué)領(lǐng)域近10年來的重要研究方向，突發(fā)強(qiáng)度為8.83，其次分別是“系統(tǒng)(system)”“絡(luò)合作用(complexation)”“溫度(temperature)”“比表面(surface area)”等突發(fā)性關(guān)鍵詞。從關(guān)鍵詞變化情況來看，該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)開始從以單一物質(zhì)的吸附特性研究深入到離子交換的機(jī)理方面，例如2010年以前的研究熱點(diǎn)多為“鋁(aluminum)”“鈣(calcium)”“鐵(iron)”等金屬以及“伊利石(illite)”“蛭石(vermiculite)”等黏土礦物，2010年后則轉(zhuǎn)變?yōu)椤瓣栯x子交換(cation exchange)”“絡(luò)合作用(complexation)”“比表面(surface area)”等。值得關(guān)注的是“大腸桿菌()”作為研究熱點(diǎn)出現(xiàn)在2010—2012年間，這表明土壤表面與細(xì)菌的相互作用也成為這一時(shí)期的研究熱點(diǎn)。

表1 關(guān)鍵詞突發(fā)性檢測(cè)

2.4 土壤表面電化學(xué)研究的共被引圖譜

在文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)中，文獻(xiàn)共被引是指兩篇不同的文獻(xiàn)同時(shí)被第三篇文章引用，則被引用的兩篇文章存在共被引關(guān)系[14]，這種現(xiàn)象出現(xiàn)的頻率越高，則說明兩篇文章的學(xué)術(shù)關(guān)聯(lián)越密切，以此可以發(fā)現(xiàn)具有較高參考價(jià)值的文獻(xiàn)，通常這類文獻(xiàn)代表該領(lǐng)域研究的重點(diǎn)及熱點(diǎn)。土壤表面電化學(xué)文獻(xiàn)共被引圖譜如圖7所示，圖譜由576個(gè)節(jié)點(diǎn)和1 103條線條和較大的21個(gè)群組聚類組成，=0.902 9 > 0.3，表明聚類結(jié)構(gòu)顯著。圖中21個(gè)聚類群組標(biāo)簽代表土壤表面電化學(xué)研究的18個(gè)研究前沿(由于土壤表面電化學(xué)領(lǐng)域?qū)ΦV物的研究者較多且較為分散，使得共被引礦物標(biāo)簽重復(fù)3次，呈現(xiàn)3個(gè)組群，即#16、#18、#20)。研究中排名前3的聚類組群為#0生物質(zhì)炭(biochar)、#1羅丹明6G(rhodamine 6G)、#2表面電位(surface potential)，文章數(shù)量分別為49、47、42篇，值分別為0.983、0.983和0.958，表明這3個(gè)族群聚類結(jié)果具有較高的可信度，這3個(gè)聚類群組代表土壤表面電化學(xué)研究的重點(diǎn)，即剖析生物質(zhì)炭表面電化學(xué)效應(yīng)，研究其土壤改良的機(jī)理；膠體表面對(duì)陽離子有機(jī)染料羅丹明6 G的吸附過程及機(jī)理研究；表面電位變化對(duì)土壤膠體及其吸附物交互作用的影響。

Sigma值在CiteSpace中是綜合評(píng)價(jià)文獻(xiàn)中介中心性和突發(fā)值的指標(biāo)，可將其用來判別研究領(lǐng)域的前沿與重點(diǎn)問題[15]。對(duì)前3個(gè)聚類中影響力較大的文獻(xiàn)進(jìn)行剖析，其中#0生物質(zhì)炭中Sigma值最高的為中科院南京土壤研究所Yuan等[16]發(fā)表的論文“The forms of alkalis in the biochar produced from crop residues at different temperatures”，該文采用農(nóng)作物秸稈制備生物質(zhì)炭，在緩解土壤酸化方面效果顯著；#1羅丹明6G中斯洛伐克科學(xué)院無機(jī)化學(xué)研究所的Bujdák Juraj教授對(duì)有機(jī)染料羅丹明6G與黏土礦物的相互作用的相關(guān)研究進(jìn)行了綜述[17]，論證了黏土礦物層間電荷對(duì)有機(jī)染料分子的聚集具有控制作用；#2表面電位中Sigma值最高的論文為美國猶他大學(xué)礦業(yè)與地球科學(xué)學(xué)院Gupta Vishal教授發(fā)表的論文“Particle interactions in kaolinite suspensions and corresponding aggregate struc-tures”，該文表示pH對(duì)高嶺石顆粒的硅氧烷表面和氧化鋁表面的表面電荷密度產(chǎn)生重要影響，且這種影響是通過不同pH條件下硅鋁表面的相互作用得以實(shí)現(xiàn)的[18]。

對(duì)排名前3的聚類群組中的重要文獻(xiàn)進(jìn)行總結(jié)分析，其主要研究內(nèi)容如表2所示。為了進(jìn)一步剖析土壤表面電化學(xué)研究領(lǐng)域的研究進(jìn)展，對(duì)21個(gè)聚類組群涉及的近10年相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行篩選，選出Sigma值最高的10篇文章，其結(jié)果如表3所示。Sigma值最高的文獻(xiàn)同之前列舉的#2表面電位聚類群組中Sigma值最高的論文，即“Particle interactions in kaolinite suspensions and corresponding aggregate structures”，表明該文在土壤表面電化學(xué)領(lǐng)域近期發(fā)展過程中具有重要的導(dǎo)向作用，應(yīng)當(dāng)引起高度關(guān)注。2008年發(fā)表的論文“Electrical double layers’ interaction between oppositely charged particles as related to surface charge density and ionic strength”主要研究帶電顆粒表面雙電層中的相互作用[19]。而“Biochar as a sorbent for contaminant management in soil and water: A review”、“The forms of alkalis in the biochar produced from crop residues at different temperatures”等4篇文章則是主要研究生物質(zhì)炭的表面電化學(xué)屬性，論證其作為土壤改良劑的可行性[16, 20-22]。此外“Structure and dynamics of water at a clay surface from molecular dynamics simulation”、“Water dynamics in hectorite clays: infuence of temperature studied by coupling neutron spin echo and molecular dynamics”等4篇論文則是主要研究土壤黏土礦物表面的水動(dòng)力特征[23-26]。

3 結(jié)論

基于CiteSpace軟件對(duì)土壤表面電化學(xué)研究文獻(xiàn)的國家、研究機(jī)構(gòu)、作者、關(guān)鍵詞、被共引文獻(xiàn)等進(jìn)行共現(xiàn)分析，剖析了該領(lǐng)域的優(yōu)秀科研人員、研究重點(diǎn)、熱點(diǎn)和前沿，結(jié)果表明，美國、法國和中國在此領(lǐng)域占有重要地位，三者擁有學(xué)科內(nèi)優(yōu)秀的科研機(jī)構(gòu)，包括美國的密西根州立大學(xué)、法國的國家科學(xué)研究中心以及中國的中國科學(xué)院、西南大學(xué)、華中農(nóng)業(yè)大學(xué)、南京大學(xué)等，以中國擁有的學(xué)科內(nèi)優(yōu)秀機(jī)構(gòu)最多；世界上在該領(lǐng)域發(fā)表論文最多的前三位研究者均來自中國，以南京土壤研究所的徐仁扣研究員發(fā)文量最多，其主要研究方向?yàn)楦?土界面的電化學(xué)特征和紅壤酸化阻控；土壤表面電化學(xué)研究涉及多個(gè)交叉學(xué)科，與化學(xué)、環(huán)境工程、工學(xué)的聯(lián)系最為密切；目前學(xué)科發(fā)展的熱點(diǎn)問題為生物質(zhì)炭在土壤改良中的應(yīng)用、土壤與污染物的互作和土壤膠體的表面電位，學(xué)科重點(diǎn)和前沿問題為生物質(zhì)炭與土壤界面的交互作用、土壤黏土礦物表面的水動(dòng)力特征、帶電顆粒表面雙電層的相互作用3個(gè)方面。

表2 土壤表面電化學(xué)研究聚類分析主要內(nèi)容

表3 近10年土壤表面電化學(xué)研究Sigma值前10位文獻(xiàn)

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Bibliometric-based Analysis of Advances in Researches on Soil Surface Electrochemistry

ZHAO Chu1,3, BAI Yixin1,3, LIU Shuxi1,3, SHENG Maoyin1,2*

(1 Institute of Karst Research, Guizhou Normal University, Guiyang 550001, China; 2 National Engineering Research Center for Karst Rocky Desertification Control, Guiyang 550001, China; 3 Guizhou Engineering Laboratory for Karst Rocky Desertification Control and Derivative Industry, Guiyang 550001, China)

In order to fully understand the progresses and development trends of global soil surface electrochemical research, in this paper, based on web of science core collection database and CiteSpace visual analysis software, soil surface electrochemistry literatures published from 1995 to 2019 were quantitatively analyzed from five aspects: the quantity and time characteristics of the subject, the spatial characteristics of cooperative research, the characteristics of co-occurrence network, the co-citation map and the development characteristics.The results showed that the United States, China and France ranked among the top three in the number of papers published, while the intermediary centrality showed that France, the United States and the United Kingdom were in the top three, and China was in the sixth place with an upward trend.The burst keyword detection based on citations indicated that the “cation exchange”, “system” and “complexation” have been the research hotspots in recent ten years.The literature co-citation cluster analysis showed that biochar on soil improvement, the interaction between clay interlayer charge and Rhodamine 6G, surface potential change, colloid adsorption and desorption were the research focuses in the field; the improvement of soil by biochar and the interaction mechanism of charged particles in the double electric layer, and the hydrodynamic characteristics of soil clay mineral surface were the frontier issues in this field.

Soil; CiteSpace; Surface electrochemistry; Visual analysis; Network analysis

S153.2；G353.1

A

10.13758/j.cnki.tr.2021.05.021

趙楚, 白義鑫, 劉樹西, 等.基于文獻(xiàn)計(jì)量分析的土壤表面電化學(xué)發(fā)展脈絡(luò)研究.土壤, 2021, 53(5): 1048–1056.

貴州省科學(xué)技術(shù)基金項(xiàng)目(黔科合基礎(chǔ)[2019]1224號(hào))、貴州省優(yōu)秀青年科技人才支持計(jì)劃項(xiàng)目(黔科合平臺(tái)人才[2017]5638)和貴州省科技計(jì)劃項(xiàng)目(黔科合平臺(tái)人才[2017]5726號(hào))資助。

通訊作者(shmoy@163.com)

趙楚(1996—)，男，江蘇南京人，碩士研究生，主要研究方向?yàn)橥寥离娀瘜W(xué)。E-mail：84522965@qq.com