基于CiteSpace的國內(nèi)土壤磁學(xué)文獻(xiàn)計(jì)量分析

代林玉, 肖時(shí)珍, 邰治欽, 閆偉

基于CiteSpace的國內(nèi)土壤磁學(xué)文獻(xiàn)計(jì)量分析

代林玉, 肖時(shí)珍*, 邰治欽, 閆偉

貴州師范大學(xué)喀斯特研究院/國家喀斯特石漠化防治工程技術(shù)研究中心, 貴陽 550001

為深入了解近年來國內(nèi)土壤磁學(xué)研究的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì), 以中國學(xué)術(shù)期刊全文數(shù)據(jù)庫(CNKI)和Web of Science(WoS)為數(shù)據(jù)源, 以1979—2019年1138篇研究論文為研究對(duì)象, 采用文獻(xiàn)計(jì)量分析法, 運(yùn)用CiteSpace文獻(xiàn)計(jì)量可視化軟件, 進(jìn)行機(jī)構(gòu)、主題詞、關(guān)鍵詞聚類分析。研究發(fā)現(xiàn): 國內(nèi)土壤磁學(xué)研究發(fā)文量分為三個(gè)階段, 1979—1993年為萌芽階段, 發(fā)文量較少, Web of Science(WoS)數(shù)據(jù)庫檢索結(jié)果少見國內(nèi)學(xué)者發(fā)表相關(guān)文章; 1994—2014年為探索階段, 發(fā)文數(shù)量螺旋上升, 共607篇; 2015—2019年為第三階段, 發(fā)文419篇, 此階段發(fā)文量大幅度增加, 2018年最高103篇。發(fā)文量前五的機(jī)構(gòu)分別為中國科學(xué)院、中國地質(zhì)大學(xué)、蘭州大學(xué)、陜西師范大學(xué)、福建師范大學(xué), 發(fā)文量占總發(fā)文量的30%, 但各科研機(jī)構(gòu)和高校之間合作不緊密; 關(guān)鍵詞突發(fā)性檢測(cè)分析發(fā)現(xiàn)環(huán)境磁學(xué)、重金屬關(guān)鍵詞突現(xiàn), 表明土壤磁學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域向環(huán)境磁學(xué)滲透, 隨著研究的深入, 將土壤粒度、土壤磁化率、重金屬含量結(jié)合的土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)手段受到關(guān)注; 主題詞分析得出土壤磁學(xué)研究主題逐步從稻田土壤、黃土土壤的磁化率剖面特征過渡到城市土壤重金屬檢測(cè), 土壤侵蝕等方面。未來可在世界遺產(chǎn)地、自然保護(hù)區(qū)等區(qū)域開展土壤磁學(xué)環(huán)境監(jiān)測(cè)研究以及將土壤磁測(cè)技術(shù)與水土流失研究耦合運(yùn)用到西南喀斯特石漠化地區(qū), 為石漠化治理提供新方法。

土壤磁化率; 土壤磁學(xué); CNKI; 文獻(xiàn)計(jì)量; CiteSpace

0 前言

土壤是人類賴以生存的重要資源, 與人類社會(huì)的生產(chǎn)生活息息相關(guān)。土壤磁學(xué)是土壤科學(xué)的一個(gè)新領(lǐng)域, 是現(xiàn)代磁學(xué)的理論、技術(shù)手段和方法運(yùn)用到土壤科學(xué)研究的邊緣分支[1]。它的研究始于1954年國際土壤大會(huì), 自俞勁炎1979年首次系統(tǒng)的將國外土壤磁學(xué)研究引入我國, 引起了國內(nèi)學(xué)者的廣泛關(guān)注, 并隨著國產(chǎn)WCL-W型土壤磁化率的問世, 各研究機(jī)構(gòu)基本完成了對(duì)全國主要土類的磁化率研究, 特別是紅壤[2]、水稻土[3]、鹽堿土[4], 區(qū)域上對(duì)浙江[5]、河北[6]等地進(jìn)行了廣泛磁測(cè)。土壤的磁性特征是母質(zhì)、氣候、植被、水文、人類活動(dòng)等綜合作用的結(jié)果[7], 其形成過程記錄了豐富的氣候和生物信息, 因此能反映全球環(huán)境變化、氣候變遷、人類活動(dòng)等信息, 加上磁測(cè)高效性、便捷性、費(fèi)用低廉等優(yōu)點(diǎn)[8], 被廣泛應(yīng)用于古氣候變化、土壤發(fā)生分類、土壤改良、土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)、土壤侵蝕等領(lǐng)域。

文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)(Bibliometrics)的概念由英國情報(bào)學(xué)家普里查德(Pritchard A.)于l969年提出, 文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)是一種基于數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)的定量分析方法, 以顯著的客觀性、定量化、模型化的宏觀研究優(yōu)勢(shì)已被不少學(xué)科采用[9]。文獻(xiàn)計(jì)量分析可在某一領(lǐng)域內(nèi)系統(tǒng)地評(píng)估科研結(jié)果的相對(duì)重要程度, 預(yù)示該領(lǐng)域近一段時(shí)期的發(fā)展方向[10]。近年來, 國內(nèi)有關(guān)土壤磁學(xué)的研究報(bào)道持續(xù)增長, 但從文獻(xiàn)計(jì)量角度研究其發(fā)展動(dòng)態(tài)的研究極少。本文基于1979—2019年CNKI數(shù)據(jù)庫的文獻(xiàn)源, 對(duì)土壤磁學(xué)研究領(lǐng)域的相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行計(jì)量分析, 以動(dòng)態(tài)、分時(shí)的角度, 挖掘土壤磁學(xué)文獻(xiàn)信息, 以便準(zhǔn)確掌握本領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀和前沿動(dòng)態(tài), 有助于研究者了解土壤磁學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展歷程, 為未來研究提供新方向、新思路。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

文獻(xiàn)檢索的數(shù)據(jù)來源在很大程度上直接決定文獻(xiàn)計(jì)量分析的有效性和準(zhǔn)確性[11], CNKI是目前國內(nèi)最大的連續(xù)動(dòng)態(tài)更新的中國期刊全文數(shù)據(jù)庫, 包含中國優(yōu)秀碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫、中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫、中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫, 收錄了國內(nèi)7900多種期刊, 文獻(xiàn)總量達(dá)2.8億篇, 且每日發(fā)布3.2萬篇, 文獻(xiàn)收錄全面, 來源廣泛、真實(shí)性強(qiáng), 具有較高的準(zhǔn)確性和可靠性。Web of Science核心合集擁有嚴(yán)格的篩選機(jī)制, 其依據(jù)文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)中的布拉德福定律, 只收錄各學(xué)科領(lǐng)域中的重要學(xué)術(shù)期刊和重要的國際學(xué)術(shù)會(huì)議。選擇過程中立無偏見。因此, 本文以CNKI和Web of Science(WoS)數(shù)據(jù)庫作為數(shù)據(jù)源, 在CNKI中國學(xué)術(shù)期刊(網(wǎng)絡(luò)版)高級(jí)檢索中輸入主題詞“土壤磁學(xué)”或含“土壤磁化率”, 在Web of Science中檢索輸入TS=(“soil magnetic susceptibility” or “soil magnetism”)和TI=(“soil magnetic susceptibility” or “soil magnetism”), 篩選地區(qū)為中國, 時(shí)間跨度從1979年1月1日截止到2019年12月31日, 共檢索到1145條文獻(xiàn)記錄, 剔除2011、2017、2018、2019年收錄的7篇韓文、日文、短訊、會(huì)議介紹文章, 共檢索到1138條文獻(xiàn)記錄, 其中期刊論文1004篇、學(xué)位論文83篇、會(huì)議論文51篇。分批次以“download_XXX.txt”為文件名下載并儲(chǔ)存為“Refworks”格式。

1.2 研究方法

通過陳超美博士開發(fā)的CiteSpace(版本5.6.R5)數(shù)據(jù)可視化分析工具對(duì)1138篇文獻(xiàn)研究機(jī)構(gòu)的科學(xué)合作網(wǎng)絡(luò)、關(guān)鍵詞的共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)及突發(fā)性進(jìn)行檢測(cè)分析。同時(shí)運(yùn)用Excel對(duì)年度發(fā)文量、研究機(jī)構(gòu)、高被引文獻(xiàn)等進(jìn)行計(jì)量分析。通過對(duì)圖譜及計(jì)量結(jié)果科學(xué)分析得出土壤磁學(xué)領(lǐng)域的高產(chǎn)機(jī)構(gòu)、文章發(fā)表趨勢(shì)、研究現(xiàn)狀與前沿?zé)狳c(diǎn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 年度發(fā)文量分析

根據(jù)文獻(xiàn)的增長及老化規(guī)律, 對(duì)論文發(fā)文量進(jìn)行年度統(tǒng)計(jì)分析能夠揭示當(dāng)前該領(lǐng)域的發(fā)展?fàn)顩r, 預(yù)測(cè)其研究前景與發(fā)展趨勢(shì)[12]。圖1為土壤磁學(xué)研究的年度發(fā)文量的變化趨勢(shì), 從中可以看出, 土壤磁學(xué)研究的論文數(shù)量整體呈上升趨勢(shì), 大致分為三個(gè)階段: 第一階段為1979—1993年, 這一階段處于研究初期, 發(fā)文量較少, Web of Science(WoS)數(shù)據(jù)庫檢索結(jié)果少見國內(nèi)學(xué)者發(fā)表相關(guān)文章, 圖中曲線平緩, 年度發(fā)文數(shù)量較為平均, 自俞勁炎1979年發(fā)表國內(nèi)第一篇與土壤磁學(xué)研究有關(guān)的論文, 我國學(xué)者開始關(guān)注土壤磁學(xué)問題, 相關(guān)研究處于萌芽階段; 1994—2014年為第二階段, 這二十年間隨著研究的深入, 進(jìn)行研究的學(xué)者、機(jī)構(gòu)等增加, 這一階段發(fā)文數(shù)量螺旋上升, 共607篇, 學(xué)術(shù)研究處于探索階段; 2015—2019年為第三階段, 總計(jì)發(fā)文419篇, 此階段發(fā)文量大幅度增加, 特別是2015、2016年分別發(fā)文84、102篇, 2018年最高103篇。

2.2 不同發(fā)文階段主題詞統(tǒng)計(jì)分析

通過對(duì)主題詞的演化過程來了解領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì), 是動(dòng)態(tài)的、發(fā)展的、科學(xué)的[13]。對(duì)第二、三階段的主題詞進(jìn)行統(tǒng)計(jì), 列出了每個(gè)階段的高頻主題詞(表1)。第二階段(1994—2014年)關(guān)于土壤磁學(xué)的研究主題主要集中在土壤磁性、水稻土、耕作土壤、磁化率剖面、有機(jī)質(zhì)含量、以及熱帶土壤等方面, 對(duì)水稻土、耕作土壤磁學(xué)研究一直處于不斷探索發(fā)展中, 有關(guān)水稻土等的研究方法也不斷改進(jìn)和完善, 同時(shí)將土壤磁學(xué)應(yīng)用于古土壤研究開始起步。第三階段(2015—2019年)的研究主題主要集中在土壤粒度、古土壤、黃土—古土壤、重金屬、磁性礦物、氣候變化、土壤侵蝕等方面。特別是近年來, 土壤磁學(xué)的研究主題逐步從稻田土壤、黃土土壤的磁化率剖面特征過渡到城市土壤重金屬檢測(cè), 土壤侵蝕等, 充分發(fā)揮了磁測(cè)技術(shù)連續(xù)性好、分辨率高等優(yōu)點(diǎn)。

2.3 高產(chǎn)發(fā)文機(jī)構(gòu)分析

2.3.1 高產(chǎn)發(fā)文機(jī)構(gòu)計(jì)量分析

對(duì)土壤磁學(xué)研究發(fā)文量的前5所機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)(表2), 發(fā)文量第一的為中國科學(xué)院, 共98篇, 其中以中國科學(xué)院地質(zhì)地球物理研究所、中國科學(xué)院地球環(huán)境研究所、中國科學(xué)院南京地理湖泊研究所等研究所為主要發(fā)文機(jī)構(gòu)。發(fā)文量第二是中國地質(zhì)大學(xué)87篇, 其次是蘭州大學(xué)66篇、陜西師范大學(xué)50篇、福建師范大學(xué)39篇。排名前5的機(jī)構(gòu)的發(fā)文量占發(fā)文總量的30%, 在土壤磁學(xué)研究中占主導(dǎo)地位和突出貢獻(xiàn), 這與磁學(xué)向地學(xué)的滲透優(yōu)先于向土壤學(xué)的滲透吻合[14]。

圖1 1979—2019年國內(nèi)土壤磁學(xué)研究文獻(xiàn)數(shù)量變化趨勢(shì)圖

Figure 1 Trend graph of the number of domestic soil magnetics research literatures from 1979 to 2019

表1 不同發(fā)文階段高頻主題詞統(tǒng)計(jì)

表2 1979—2019年土壤磁學(xué)研究發(fā)文量前5所機(jī)構(gòu)

2.3.2 發(fā)文機(jī)構(gòu)圖譜分析

繪制機(jī)構(gòu)合作圖譜的目的是更好的理解土壤磁學(xué)科學(xué)發(fā)展的研究機(jī)構(gòu)之間的關(guān)系, 為評(píng)價(jià)機(jī)構(gòu)的學(xué)術(shù)影響力提供新的視角[15]。如圖2所示, 圖譜呈現(xiàn)出明顯的離散型分布, 連線數(shù)量較少, 網(wǎng)絡(luò)密度Density=0.0041, 表明各研究機(jī)構(gòu)之間的合作并不緊密, 中國地質(zhì)大學(xué)、中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所、中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所、山東農(nóng)業(yè)大學(xué)等各自開展的研究均相對(duì)獨(dú)立。從節(jié)點(diǎn)連接強(qiáng)度來看, 連接強(qiáng)度較強(qiáng)的兩個(gè)機(jī)構(gòu)往往處在同一城市中。由圖譜也可看出, 高校和科研院所在土壤磁學(xué)研究中發(fā)揮著重要作用。當(dāng)前處于信息化時(shí)代, 不同學(xué)科知識(shí)交互滲透和融合發(fā)展往往是解決一個(gè)問題的關(guān)鍵[11]。因此, 土壤磁學(xué)研究的各科研單位間應(yīng)加強(qiáng)交流合作, 尋求全方位多角度的知識(shí)融合途徑和資源優(yōu)勢(shì)互補(bǔ), 在土壤磁學(xué)的研究過程中不斷發(fā)展并尋求新的突破。

2.4 關(guān)鍵詞分析

關(guān)鍵詞是論文研究內(nèi)容的高度提煉, 是作者經(jīng)過慎重考慮后揭示論文主要內(nèi)容的詞組或短語。對(duì)土壤磁學(xué)論文關(guān)鍵詞的聚類分析和突發(fā)性檢測(cè), 分析國內(nèi)土壤磁學(xué)研究領(lǐng)域的研究主題及其發(fā)展變化情況, 并探討未來的研究前沿及熱點(diǎn)。

圖2 土壤磁學(xué)研究高產(chǎn)機(jī)構(gòu)可視化圖譜

Figure 2 Visualization of high-yield institutions in soil magnetism research

2.4.1 關(guān)鍵詞聚類分析

關(guān)鍵詞聚類分析是在共現(xiàn)分析的基礎(chǔ)上, 利用聚類的統(tǒng)計(jì)學(xué)方法, 把共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)關(guān)系簡化為數(shù)目相對(duì)較少的聚類的過程[9]。在CiteSpace中, 節(jié)點(diǎn)類型選擇Keyword, 時(shí)間切片設(shè)置為1a, 從關(guān)鍵詞中提取名詞性術(shù)語對(duì)聚類進(jìn)行命名, 采用對(duì)數(shù)似然率算法(LLR)進(jìn)行聚類標(biāo)簽的提取, 得到平均輪廓值S=0.5, 模塊值Q=0.7, CiteSpace根據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和聚類的清晰度, 定義Q>0.3就意味著聚類結(jié)構(gòu)是顯著的, S>0.7時(shí), 聚類是高度令人信服的, 0.5以上聚類一般認(rèn)為是合理的[15]。因此, 本次聚類結(jié)果是合理的以及劃分的結(jié)構(gòu)是顯著的。聚類共詞圖譜共形成了10個(gè)主要聚類, 代表1979—2019年國內(nèi)土壤磁學(xué)的主要研究領(lǐng)域, 表3總結(jié)了10個(gè)聚類的主要研究熱點(diǎn): 聚類#0磁化率是土壤磁學(xué)研究中最常用的參數(shù)之一; 聚類#1氣候變化、#5土壤侵蝕、#6古土壤、#7全新世、#8土壤污染和#9沉積物, 這6類涉及到土壤磁性的應(yīng)用領(lǐng)域; 聚類#2母質(zhì)決定土壤磁性的來源; #3粒度是土壤磁性的影響因素之一; #4土壤磁性物質(zhì)是土壤磁性強(qiáng)弱的主要組成成分。

聚類#0磁化率是衡量土壤或礦物磁性的指標(biāo)。土壤磁化率是土壤各組分的磁性反映, 是物質(zhì)磁化性能的量度[16], 它能夠表現(xiàn)出土壤顆粒中所蘊(yùn)含的磁性特征, 主要是通過測(cè)定土壤的磁性參數(shù), 如頻率磁化率等, 分析土壤的磁學(xué)特征, 進(jìn)而闡明土壤磁性在成土過程中的變化規(guī)律[17], 進(jìn)而指示全球氣候變化、環(huán)境變遷和人類活動(dòng)等綜合信息。土壤磁化率測(cè)定具有高靈敏度、高分辨率、低成本、簡單快速、可重復(fù)性操作、對(duì)樣品無破壞等特點(diǎn)[8]。近年來, 隨著磁性測(cè)量儀器不斷更新, 測(cè)量分辨率提高、精度更準(zhǔn), 磁測(cè)技術(shù)越來越受到廣大學(xué)者的重視。土壤磁化率研究在古氣候和古環(huán)境變遷、土壤污染、土壤侵蝕等諸多方面的應(yīng)用取得了較大的進(jìn)展[7]。

聚類#2粒度、#3母質(zhì)、#4土壤磁性礦物和#9有機(jī)質(zhì)含量這四類聚類都是影響土壤磁性的因素。粒度分析是土壤和沉積物研究中的常規(guī)方法, 對(duì)土壤粒度與磁化率之間的關(guān)系的研究已有大量研究, 韓家楙等[18]認(rèn)為古土壤的磁性增強(qiáng)與各個(gè)不同粒級(jí)中磁性顆粒的含量增加有關(guān); 楊倩[19]對(duì)黃土粒度與磁化率關(guān)系研究得出磁化率與粒度具有反相關(guān)性。母質(zhì)決定著土壤磁性的“本底”和形成土壤中次生磁性礦物的材料[1]。土壤的磁性取決于所含的磁性礦物, 主要包括原生或次生的亞鐵磁性物質(zhì)(磁鐵礦、磁赤鐵礦等)和不完整的反鐵磁性物質(zhì)(赤鐵礦、針鐵礦等), 因磁鐵礦較抗風(fēng)化, 故殘留在粗粒組中; 較細(xì)顆粒多由化學(xué)和生物化學(xué)風(fēng)化作用形成的磁性礦物(黏粒組)組成, 黏粒組磁性變化存在“由強(qiáng)變?nèi)酢?、“由弱變?qiáng)”的現(xiàn)象, 即原來形成母質(zhì)的礦物磁性強(qiáng)時(shí), 則風(fēng)化后形成的較細(xì)顆粒磁性相對(duì)較弱, 而原來的母質(zhì)礦物磁性弱時(shí), 在風(fēng)化過程中由產(chǎn)生了一定的次生黏土礦物而使較細(xì)顆粒組磁性相對(duì)增強(qiáng)[20]。此外, 土壤磁性與有機(jī)質(zhì)含量也有關(guān)系, 高有機(jī)質(zhì)含量指示著高植被覆蓋度, 植被對(duì)磁化率的增強(qiáng)有積極貢獻(xiàn)[21], 有機(jī)質(zhì)含量增加對(duì)土壤磁化率的增強(qiáng)有明顯貢獻(xiàn); 相關(guān)研究在許昌、徐州、寧夏等地開展。

聚類#1氣候變化和#6古土壤, 在Heller和劉東生首先研究了黃土地層磁化率的氣候含義[22], 之后, 大量學(xué)者等對(duì)洛川、西峰、寶雞、吉縣等剖面作了深人細(xì)致的磁化率研究工作[23], 證明了在中國黃土地區(qū)干冷氣候期形成的黃土磁化率值低, 溫暖氣候期形成的古土壤磁化率值高, 從而證實(shí)了磁化率可作為成土作用強(qiáng)弱和古氣候變化的代用指標(biāo), 極大推動(dòng)了中國黃土古氣候全球變化的研究, 同時(shí)通過黃土古土壤磁化率序列與深海氧同位素記錄的對(duì)比, 開辟了海陸氣候耦合研究的新途徑, 使中國黃土在全球氣候變化研究領(lǐng)域占有重要地位[24]。

聚類#7全新世, 隨著黃土—古土壤與氣候變化的研究證實(shí)與深入, 一些學(xué)者開始關(guān)注全新世以來黃土—古土壤序列, 丁敏等[25]對(duì)關(guān)中平原全新世黃土—土壤序列色度特征及氣候意義研究認(rèn)為色度指標(biāo)對(duì)氣候響應(yīng)敏感, 可以與磁化率進(jìn)行很好的對(duì)比從而揭示全新世早、中、晚三階段千年尺度甚至百年尺度的季風(fēng)演變和氣候變化; 王麗娟等[26]為研究全新世黃土—古土壤序列風(fēng)化程度, 對(duì)序列中常量元素含量、磁化率和Rb/Sr比值進(jìn)行了比對(duì), 得到全新世晚期可能曾出現(xiàn)過一次較為暖濕的次級(jí)氣候變化。

聚類#5土壤侵蝕, 董元杰等[27]研究了魯中山區(qū)小流域坡面土壤磁化率與土壤侵蝕狀況的空間分異特征, 結(jié)果表明土壤磁化率與土壤侵蝕強(qiáng)度呈反相關(guān)關(guān)系; 近年來, Liu L[28]等在東北黑土地研究證實(shí)土壤磁化率已在精確評(píng)估土壤侵蝕速率及空間分布格局方面顯示出良好的應(yīng)用潛力; Ding Z H[29]等研究表明土壤磁化率可作為研究風(fēng)蝕和水蝕影響地區(qū)土壤重新分布的指標(biāo); 程倩云等[30]、Cao Z H等[31]利用127Cs和磁化率雙指紋因子分別對(duì)喀斯特小流域地表地下河泥沙來源與喀斯特洼地進(jìn)行指紋復(fù)合示蹤, 證實(shí)與土壤磁化率結(jié)合的復(fù)合技術(shù)將更為細(xì)致的估算土壤流失, 為研究喀斯特地區(qū)土壤侵蝕與泥沙來源問題提供新思路。

聚類#8土壤污染, 自國外學(xué)者采用磁化率參數(shù)初步判斷人類活動(dòng)對(duì)土壤的污染, 國內(nèi)盧瑛[32]等研究南京城市土壤磁化率特征及其重金屬含量, 把磁化率與重金屬元素Zn、Cu、Pb等結(jié)合發(fā)現(xiàn)存在顯著相關(guān)性; 陳景輝等[33]研究顯示, 西安城市主干道路邊表層土壤磁化率與Co、Cu、Pb和Zn含量呈顯著正相關(guān); 李曉慶等[34]研究顯示, 上海市典型工業(yè)區(qū)土壤磁性異常增值, 與工業(yè)活動(dòng)與交通運(yùn)輸中含F(xiàn)e磁性顆粒的排放有關(guān), 表明土壤磁化率為城市土壤、城市綠地的環(huán)境監(jiān)測(cè)提供高效快速的手段。

2.4.2 高頻關(guān)鍵詞突發(fā)性檢測(cè)

關(guān)鍵詞突發(fā)性檢測(cè)是指頻率急劇增加的關(guān)鍵詞, 可以分析出研究領(lǐng)域的活躍程度或者是新興趨勢(shì), 能夠揭示研究前沿演變的重要知識(shí)轉(zhuǎn)折點(diǎn), 并明確研究前沿之間的關(guān)聯(lián)。對(duì)1979—2019年出現(xiàn)的高頻關(guān)鍵詞進(jìn)行突發(fā)性檢測(cè)結(jié)果整理(表4)。自1993年以母質(zhì)、風(fēng)化成壤、漢中盆地突現(xiàn)關(guān)鍵詞表明這一階段主要以母質(zhì)與土壤磁性的關(guān)系研究為熱點(diǎn)。1981—1993年關(guān)鍵詞突現(xiàn)詞: 磁化率剖面、水稻土、有機(jī)質(zhì)含量、土壤磁學(xué)、古土壤, 與年度發(fā)文量的階段劃分第二階段高頻詞相同, 自1982年Heller和劉東生首先研究了黃土地層磁化率的氣候含義[22]后, 學(xué)界開始將研究領(lǐng)域轉(zhuǎn)向古土壤、古氣候、全新世等氣候變化上來, 全新世以8.07的突發(fā)強(qiáng)度突現(xiàn)。2005年環(huán)境磁學(xué)關(guān)鍵詞突現(xiàn), 表明土壤磁學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域向環(huán)境磁學(xué)滲透, 隨著研究的深入, 將土壤粒度、土壤磁化率、重金屬含量結(jié)合的土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)手段受到關(guān)注。

2.5 高被引文獻(xiàn)分析

文獻(xiàn)之間的引用關(guān)系反應(yīng)了文獻(xiàn)在內(nèi)容或主題上的相通之處, 在很大程度上, 能說明被引用文獻(xiàn)的學(xué)術(shù)價(jià)值及其對(duì)其他學(xué)術(shù)研究的影響。因而, 進(jìn)行引文分析對(duì)確定權(quán)威文獻(xiàn)具有重要意義[12]。對(duì)1979—2019年土壤磁學(xué)研究文獻(xiàn)被引頻次最高的前10篇文獻(xiàn)整理(表5)。被引頻次最高的是呂厚遠(yuǎn)1994年發(fā)表在《中國科學(xué)(B輯)》的“中國近現(xiàn)代土壤磁化率分析及其古氣候意義”, 被引421次, 下載量2350次; 其次是陳俊1999年發(fā)表在《第四紀(jì)研究》的“陜西洛川黃土剖面的Rb/Sr值及氣候地層學(xué)意義”, 被引208次; 排名前10的被引文章中, 對(duì)黃土磁學(xué)研究相關(guān)的文章有5篇, 對(duì)土壤磁學(xué)在環(huán)境磁學(xué)應(yīng)用的相關(guān)研究有4篇, 這與土壤磁學(xué)的主要研究領(lǐng)域相對(duì)應(yīng)。

表3 可視化圖譜中前10個(gè)聚類標(biāo)簽的部分信息表

表4 1979—2019年突發(fā)性最強(qiáng)的前20個(gè)關(guān)鍵詞

3 討論

從發(fā)文時(shí)間上看, 自俞勁炎[14]1979年將土壤磁學(xué)引入國內(nèi), 學(xué)界開始關(guān)注土壤磁學(xué)相關(guān)研究, 但早期受關(guān)注度較低, 這與早期磁測(cè)技術(shù)落后有一定關(guān)系。隨著英國商用磁化率儀Bartington MS2以及國產(chǎn)WCL-1型土壤磁化率儀在國內(nèi)的普及, 全國主要土壤類型和代表性土樣標(biāo)本較為系統(tǒng)的磁測(cè)及土壤磁性分析工作相繼完成。1984—1993年, 由于研究方法上的落后, 我國對(duì)土壤磁學(xué)的研究僅限幾家單位, 發(fā)展緩慢。1994年開始陸續(xù)對(duì)土壤磁學(xué)礦物的發(fā)生、演變研究, 對(duì)古耕地土壤—寧夏灌淤、初育土—四川紫色土、高山草甸土西藏等的研究逐步形成鮮明的中國特色[1], 成果收錄于《土壤磁學(xué)》專著。

近年來, 國內(nèi)土壤磁學(xué)文獻(xiàn)不斷增長, 研究對(duì)象與研究方法呈現(xiàn)出多樣性, 研究深度也在不斷加深, 歸納起來研究內(nèi)容主要有: (1)土壤磁性發(fā)生理論, 即土壤磁學(xué)礦物的發(fā)生演變、影響因素等, 以土壤有機(jī)質(zhì)含量、pH值等的影響研究較多[35]-[38]。(2) 土壤磁性的分布規(guī)律研究, 發(fā)展至今, 已對(duì)我國土壤磁性在地帶、剖面、粒級(jí)這三個(gè)尺度上的分布規(guī)律[39]-[40], 做出了重要的總結(jié), 并將磁學(xué)方法引入土壤調(diào)查、分類、鑒定、改良等實(shí)際工作中。(3)土壤磁性特征用于土壤分類、土壤發(fā)生學(xué)意義的研究[41]-[43], 有助于了解環(huán)境因素對(duì)土壤作用的強(qiáng)度和方式, 確定影響土壤發(fā)生的決定因素, 揭示環(huán)境對(duì)土壤發(fā)生的影響。(4)古土壤磁學(xué)研究, 尤其是黃土—古土壤所反映的氣候變化。(5)土壤侵蝕與水土流失的研究, 更廉價(jià)便捷的磁性示蹤以及利用137Cs和磁化率雙指紋因子對(duì)泥沙來源的評(píng)估技術(shù)[29]為土壤侵蝕研究提供新思路。(6)土壤磁性監(jiān)測(cè)環(huán)境污染, 采用磁學(xué)方法作為監(jiān)測(cè)環(huán)境污染的工具, 并通過平行測(cè)定污染區(qū)土壤、沉積物和大氣顆粒的磁參數(shù)和重金屬含量, 建立磁性參數(shù)—重金屬元素之間的定量關(guān)系和區(qū)域性經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ? 并利用磁化率監(jiān)測(cè)重金屬元素污染范圍與程度, 研究對(duì)象已從單一的城市土壤拓展到“城—郊—鄉(xiāng)”土壤環(huán)境[44]、礦區(qū)周邊[45]、景區(qū)[46][47]、公路兩側(cè)[48][49]、蔬菜基地[50]等土壤。

表5 1979—2019年被引頻次前10位的土壤磁學(xué)研究文獻(xiàn)

4 結(jié)論與展望

研究結(jié)果顯示: ①從發(fā)文數(shù)量與時(shí)間關(guān)系上看, 1979—1983年土壤磁學(xué)研究處于萌芽階段; 1979—1993年發(fā)文數(shù)量平緩增加, 但速度較慢, 處于初級(jí)探索階段; ; 1994—2014年為探索階段, 發(fā)文數(shù)量螺旋上升, 共607篇; 2015—2019年為第三階段, 發(fā)文419篇, 此階段發(fā)文量大幅度增加, 2018年最高103篇。②研究主題詞統(tǒng)計(jì)上看, 土壤磁學(xué)的研究主題逐步從稻田土壤、黃土土壤的磁化率剖面特征過渡到城市土壤重金屬檢測(cè), 土壤侵蝕、土壤流失估算等方面。③從發(fā)文機(jī)構(gòu)上看, 對(duì)土壤磁學(xué)研究的各機(jī)構(gòu)之間合作不緊密, 發(fā)文數(shù)量前三的機(jī)構(gòu)均為高校, 分別為中國地質(zhì)大學(xué)、蘭州大學(xué)、陜西師范大學(xué)。④關(guān)鍵詞聚類分析顯示, 國內(nèi)對(duì)土壤磁學(xué)的發(fā)生研究主要集中在磁化率與有機(jī)質(zhì)、粒度的相關(guān)性、表土磁化率增強(qiáng)的原因等方面; 在土壤磁學(xué)的應(yīng)用研究主要集中于古土壤、全新世氣候變化, 土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)、土壤侵蝕等方面。

從研究機(jī)構(gòu)合作關(guān)系來看, 不同團(tuán)隊(duì)和機(jī)構(gòu)之間受地域?qū)W緣等因素影響, 聯(lián)系強(qiáng)度較弱, 而土壤磁學(xué)研究作為一個(gè)多學(xué)科交叉的研究領(lǐng)域, 應(yīng)該盡可能的發(fā)揮每個(gè)學(xué)科的優(yōu)勢(shì), 應(yīng)加強(qiáng)高校和科研機(jī)構(gòu)間的科技合作, 以便進(jìn)一步提升研究的綜合實(shí)力, 優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。從研究應(yīng)用來看, 土壤磁性應(yīng)用于監(jiān)測(cè)環(huán)境污染目前對(duì)人類活動(dòng)較少, 同時(shí)又需要環(huán)境監(jiān)測(cè)與管理的區(qū)域尚未開展, 未來可在世界遺產(chǎn)地、自然保護(hù)區(qū)等區(qū)域開展研究; 其次, 在土壤磁學(xué)在土壤侵蝕與水土流失的研究方面, 在西南喀斯特地區(qū)較黃土高原、東北黑土地少見, 將土壤磁測(cè)技術(shù)與水土流失研究耦合運(yùn)用到西南喀斯特石漠化地區(qū), 將為石漠化治理提供新方法。

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Bibliometric analysis of soil magnetism in China based on the CiteSpace method

DAI Linyu, XIAO Shizhen*, TAI Zhiqin,YAN Wei

School of Karst Science, Guizhou Normal University/State Engineering Technology Institute for Karst Desertification Control, Guiyang 550001, China

It aims to gain a deeper understanding of the current status and development trends of domestic soil magnetism research in recent years, by taking the Chinese Academic Journal Full-text Database (CNKI) and Web of Science (WoS) as the data source. It took 1138 research papers from 1979 to 2019 as the research object, adopted the bibliometric analysis method and CiteSpace bibliometric visualization software to perform cluster analysis of institutions, thesaurus and keywords. The research found that the number of published articles on soil magnetism in China was divided into three stages. 1979-1993 was the embryonic stage, and the amount of published articles was relatively small. The search results of the Web of Science (WoS) database were rarely published by domestic scholars. 1994-2014 was for the exploratory stage, and the number of articles posted spirally increased to a total of 607 articles. 2015-2019 was the third stage, and 419 articles were issued. The amount of articles issued during this stage increased significantly, with the highest number in 2018 being 103. The top five publications were the Chinese Academy of Sciences, China University of Geosciences, Lanzhou University, Shaanxi Normal University, and Fujian Normal University. The publications accounted for 30% of the total publications, but the cooperation between scientific research institutions and universities was not close. the sudden detection and analysis of keywords found that environmental magnetism and heavy metal keywords emerged, indicating that the application field of soil magnetism had penetrated into environmental magnetism. With the deepening of research, soil environmental monitoring methods that combined soil particle size, soil susceptibility, and heavy metal content had attracted attention. Subject word analysis had drawn the theme of soil magnetics research to gradually transition from the magnetic susceptibility profile characteristics of paddy soil and loess soil to urban soil heavy metal detection, soil erosion etc. In the future, it is possible to carry out soil magnetic environment monitoring research in the world heritage sites, nature reserves and other regions, and to apply soil magnetic survey technology and soil erosion research to the southwest karst rocky desertification area to provide new methods for rock desertification management.

soil magnetic susceptibility; soil magnetism; CNKI; Bibliometrics; CiteSpace

代林玉, 肖時(shí)珍, 閆偉. 基于CiteSpace的國內(nèi)土壤磁學(xué)文獻(xiàn)計(jì)量分析[J]. 生態(tài)科學(xué), 2022, 41(5): 63–71.

DAI Linyu, XIAO Shizhen, YAN Wei. Bibliometric analysis of soil magnetism in China based on the CiteSpace method[J]. Ecological Science, 2022, 41(5): 63–71.

10.14108/j.cnki.1008-8873.2022.05.008

X123; S153

A

1008-8873(2022)05-063-09

2020-08-17;

2020-09-04

國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目子課題(2016YFC0502606-01); 國家自然科學(xué)基金(41673129); 貴州師范大學(xué)資助博士科研項(xiàng)目(GZNUD[2017]12號(hào))

代林玉(1996—), 女, 貴州貴陽人, 碩士研究生, 主要從事地理學(xué)與遺產(chǎn)研究, E-mail:dailinyu2019@qq.com

肖時(shí)珍(1981—), 女, 博士, 教授, 主要從事巖溶環(huán)境與世界遺產(chǎn)研究, E-mail:349871690@qq.com