曹超陽，自海云，余 李，李孝剛，阮宏華

基于文獻(xiàn)計(jì)量的國內(nèi)外人工林土壤地力研究①

曹超陽，自海云，余 李，李孝剛*，阮宏華

(南京林業(yè)大學(xué)生物與環(huán)境學(xué)院，南京 210037)

為了解國內(nèi)外人工林土壤地力的研究進(jìn)展和發(fā)展趨勢，采用文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)方法，以中國知網(wǎng)(CNKI)和Web of Science核心合集數(shù)據(jù)庫相關(guān)文獻(xiàn)為數(shù)據(jù)源，利用VOSviewer、HistCite等工具，從國家、機(jī)構(gòu)、作者、研究熱點(diǎn)方面對(duì)2021年之前的有關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行了計(jì)量分析。結(jié)果表明：國內(nèi)外該領(lǐng)域年發(fā)文量呈逐漸增長趨勢，國際上發(fā)文量前3位的國家是中國、美國和巴西；中國最先在該領(lǐng)域進(jìn)行研究且與國際的合作交流較多，文獻(xiàn)總被引頻次位居前列；國內(nèi)該領(lǐng)域發(fā)文機(jī)構(gòu)主要為涉林高校及中國科學(xué)院下屬研究所，國際上美國俄亥俄州立大學(xué)發(fā)表的文獻(xiàn)質(zhì)量明顯突出，引用頻次較高；現(xiàn)階段國內(nèi)外在該領(lǐng)域的研究主要圍繞土壤微生物群落組成、土壤養(yǎng)分含量以及與土壤地力維持的關(guān)系，但多處在定量描述階段，很少涉及微生物功能代謝與人工林下有機(jī)物質(zhì)周轉(zhuǎn)以及對(duì)土壤地力維持的影響機(jī)制，研究深度亟待提升?？傊?，國內(nèi)外同行合作交流、學(xué)科間交叉融合以及新生研究力量的補(bǔ)充是未來有效提升該研究領(lǐng)域的關(guān)鍵所在。

生產(chǎn)力；土壤質(zhì)量；土壤肥力；土壤退化；文獻(xiàn)計(jì)量分析

森林作為陸地最大的生態(tài)系統(tǒng)，是人類及各種生物生存和發(fā)展的基礎(chǔ)。自1998年以來，我國林業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略已由以前的木材生產(chǎn)與生態(tài)建設(shè)并重階段轉(zhuǎn)變?yōu)橐陨鷳B(tài)建設(shè)為主階段，其中人工林在生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)和重建過程中作用突出，是我國增加碳匯、減緩氣候變化以及保護(hù)生物多樣性的重要支撐[1-6]。多年來，我國人工林面積穩(wěn)步增加。據(jù)2018年第九次森林資源清查結(jié)果顯示，我國現(xiàn)有人工林面積為7 954萬hm2，居世界首位[7]。然而，由于人工林樹種單一、結(jié)構(gòu)簡單、森林經(jīng)營的粗放式管理，導(dǎo)致人工林生產(chǎn)力總體不高、土壤地力衰退等問題突顯，其已成為威脅生態(tài)環(huán)境保護(hù)、制約林業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要瓶頸[8-10]。

土壤是支撐林木生長和林業(yè)發(fā)展最重要的基礎(chǔ)資源。其中，土壤地力是指土壤滿足生產(chǎn)功能和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的能力，由土壤物理、化學(xué)以及生物學(xué)共同作用的結(jié)果[11]。然而由于土壤質(zhì)量或土壤肥力等與植物生長、土壤養(yǎng)分循環(huán)更為密切，在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)研究中使用頻繁。對(duì)于森林或人工林生態(tài)系統(tǒng)，外源營養(yǎng)投入較少，物質(zhì)循環(huán)相對(duì)封閉，因此我國關(guān)于人工林的研究中土壤地力一詞常代替為土壤肥力或土壤質(zhì)量[7,12]。文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)是科研人員對(duì)某研究領(lǐng)域現(xiàn)狀進(jìn)行分析時(shí)常使用的一種方法[13]，其以科學(xué)文獻(xiàn)的外部特征為研究對(duì)象，利用統(tǒng)計(jì)學(xué)原理評(píng)價(jià)某領(lǐng)域當(dāng)前研究狀況，能清晰地了解領(lǐng)域知識(shí)結(jié)構(gòu)及熱點(diǎn)內(nèi)容，同時(shí)能預(yù)測未來研究趨勢[14-15]。目前文獻(xiàn)計(jì)量分析方法已在多個(gè)領(lǐng)域有所應(yīng)用，如農(nóng)業(yè)、林業(yè)、教育、醫(yī)學(xué)等，具有準(zhǔn)確、客觀等特點(diǎn)，發(fā)展應(yīng)用已較為成熟[14,16-18]。

現(xiàn)階段國內(nèi)外關(guān)于人工林土壤地力方面的研究較多，但使用文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)對(duì)人工林土壤地力領(lǐng)域進(jìn)行的研究尚未有報(bào)道。基于文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)的可視化軟件，通過提取分析引文數(shù)據(jù)，可形成可視化網(wǎng)絡(luò)知識(shí)圖譜，便于解讀分析，同時(shí)具有一定時(shí)效性。由此，本文以Web of Science核心合集數(shù)據(jù)庫1985—2020年以及CNKI數(shù)據(jù)庫2021年之前有關(guān)人工林土壤地力研究的論文為對(duì)象，利用VOSviewer可視化分析軟件、HistCite 引文圖譜分析軟件以及Web of Science自帶檢索結(jié)果分析，在發(fā)文量及趨勢、主要研究國家、主要研究機(jī)構(gòu)、知名作者、高被引文獻(xiàn)、關(guān)鍵詞方面進(jìn)行了計(jì)量學(xué)分析，對(duì)主要研究國家、機(jī)構(gòu)之間的合作關(guān)系進(jìn)行了可視化解讀，以探究當(dāng)前該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)及發(fā)展趨勢，為后續(xù)學(xué)者在該領(lǐng)域的研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

在CNKI數(shù)據(jù)庫中，以“(人工林 * 土壤肥力) + (人工林 * 土壤質(zhì)量) +(人工林 * 土壤地力)”為主題進(jìn)行檢索，起始年份不限，截至2020年12月31日，共檢索出729條成果。本文主要聚焦與喬木相關(guān)的人工林，因此逐一識(shí)別刪除了茶園、經(jīng)濟(jì)林果、灌木林等歸類為人工林的研究文獻(xiàn)，共得638篇中文學(xué)術(shù)期刊文獻(xiàn)用于后續(xù)分析。在Web of Science核心合集數(shù)據(jù)庫中，以“plantation* AND "soil quality" OR plantation* AND "soil fertility" OR plantation* AND "site quality" OR plantation* AND "site fertility" OR artificial forest* AND "soil quality" OR artificial forest* AND "soil fertility" OR artificial forest* AND "site quality" OR artificial forest* AND "site fertility" OR man-made forest* AND "soil quality" OR man-made forest* AND "soil fertility" OR man-made forest* AND "site quality" OR man-made forest* AND "site fertility"”為主題進(jìn)行檢索，時(shí)間1985—2020年，文獻(xiàn)類型為Article，共檢索出1 376條成果，同樣刪除了茶園、經(jīng)濟(jì)林果、灌木林等歸類為人工林的研究文獻(xiàn)，獲得了1 051篇文獻(xiàn)用于后續(xù)分析。

1.2 研究方法

利用VOSviewer可視化軟件、HistCite引文分析軟件、Origin 2019繪圖軟件以及Web of Science自帶檢索結(jié)果分析，對(duì)國內(nèi)外有關(guān)人工林土壤地力方面的文獻(xiàn)在發(fā)文量演變、主要研究力量、關(guān)鍵詞、高被引文章方面進(jìn)行了計(jì)量分析。運(yùn)用HistCite、VOSviewer軟件時(shí)，重要參數(shù)有總被引頻次、總聯(lián)系強(qiáng)度，其表示國家或機(jī)構(gòu)與同行之間的合作關(guān)系，連線越多表示在該領(lǐng)域的影響力越大。

2 結(jié)果與分析

2.1 發(fā)文量

在CNKI數(shù)據(jù)庫中，有關(guān)人工林土壤地力的文獻(xiàn)于1979年首次發(fā)表，而在Web of Science數(shù)據(jù)庫中，美國學(xué)者于2001年首次發(fā)表相關(guān)文獻(xiàn)，可見我國學(xué)者對(duì)該領(lǐng)域研究的關(guān)注明顯領(lǐng)先國際同行。然而，最初十幾年在CNKI數(shù)據(jù)庫中相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)文量較低(每年約4篇)，直到1995年，年發(fā)文量才達(dá)到10篇以上，隨后整體呈現(xiàn)逐步增加的趨勢，2013年發(fā)文量達(dá)到46篇，之后又呈現(xiàn)下降趨勢(圖1)。在Web of Science數(shù)據(jù)庫中，自2001年出現(xiàn)相關(guān)文獻(xiàn)以來，發(fā)文量整體呈上升趨勢，2017年也出現(xiàn)了下降，之后幾年發(fā)文量急速增加，2020年發(fā)文量高達(dá)124篇，是2017年的2倍之多(圖1)。中國學(xué)者于2003年開始在Web of Science數(shù)據(jù)庫發(fā)表相關(guān)文獻(xiàn)，2010年前呈現(xiàn)穩(wěn)步增加態(tài)勢，之后呈現(xiàn)快速增加趨勢，截至2021年我國學(xué)者在Web of Science數(shù)據(jù)庫發(fā)文量約占該領(lǐng)域總發(fā)文量的23.3%。

圖1 CNKI數(shù)據(jù)庫、Web of Science數(shù)據(jù)庫以及中國在Web of Science數(shù)據(jù)庫發(fā)文量

2.2 主要研究力量

2.2.1 發(fā)文國家與機(jī)構(gòu) 全球共有90多個(gè)國家致力于該領(lǐng)域的研究，在Web of Science數(shù)據(jù)庫中發(fā)文量前3位的國家分別是中國、美國和巴西(表1)。特別是，我國發(fā)文量為245篇，分別是巴西和美國的2倍和1.4倍，明顯領(lǐng)先世界各國。發(fā)文量排名前10位的國家共發(fā)表文獻(xiàn)983篇，占總發(fā)文量的93.5%。美國學(xué)者所發(fā)表文獻(xiàn)的總被引頻次以4 200次位居第一，中國、澳大利亞分別位列第二和第三(表1)。對(duì)國家合作網(wǎng)絡(luò)圖分析發(fā)現(xiàn)，我國、美國分別與國際上33、34個(gè)國家有合作交流，處于領(lǐng)先地位；其中美國、加拿大和澳大利亞等與我國合作交流最為密切，是促進(jìn)我國開展人工林土壤地力研究的主要力量(圖2)。

在CNKI數(shù)據(jù)庫中，發(fā)文量前10位的機(jī)構(gòu)共發(fā)表233篇文獻(xiàn)，占總發(fā)文量的36.5%，大多是我國涉林類高校(圖3)。發(fā)文量前3位的機(jī)構(gòu)分別是：北京林業(yè)大學(xué)(34篇)、西北農(nóng)林科技大學(xué)(31篇)以及中國林業(yè)科學(xué)院林業(yè)研究所(28篇)。在Web of Science數(shù)據(jù)庫中，有關(guān)該領(lǐng)域的1 397所研究機(jī)構(gòu)中，Chinese Academy of Sciences(中國科學(xué)院)發(fā)表文獻(xiàn)的被引頻次(1 882次)位居第一，比第二United States Forest Service(美國國家森林局)(877次)和第三University of S?o Paulo(巴西圣保羅大學(xué))(855次)引用之和還要多(圖2)?？偙灰l次排名前30位的機(jī)構(gòu)中，有8個(gè)來自中國，占比接近1/3，領(lǐng)先世界各國(圖2)。從發(fā)文量來看，Chinese Academy of Sciences以 81篇發(fā)文量位居第一，是第二名United States Forest Service的2.6倍。發(fā)文量前10位的機(jī)構(gòu)中，有5個(gè)來自中國。

表1 Web of Science數(shù)據(jù)庫人工林土壤地力領(lǐng)域發(fā)文量前10位的國家

2.2.2 國內(nèi)外發(fā)文作者 在CNKI數(shù)據(jù)庫中，該領(lǐng)域涉及1 763位作者，被引頻次前10位的作者中有7位在20世紀(jì)90年代就已發(fā)表有關(guān)研究論文。其中，俞新妥以818次總被引頻次位居第一，其早在1992年就發(fā)表了有關(guān)杉木人工林地力和養(yǎng)分循環(huán)研究的文獻(xiàn)，目前共發(fā)表12篇有關(guān)文獻(xiàn)，針對(duì)杉木人工林土壤地力衰退，提出了不同樹種混交、林地間作等措施來改善土壤地力狀況。楊承棟和汪思龍分別以707、667次總被引頻次排名二、三，兩人到目前都發(fā)表了9篇有關(guān)文獻(xiàn)。此外，馬祥慶以及楊玉盛等也在該領(lǐng)域發(fā)表了不少文獻(xiàn)，具有一定的影響力(表2)。

(圖中圓圈大小表示文獻(xiàn)的總被引次數(shù)，連線表示兩者之間的聯(lián)系強(qiáng)度，線條越粗表示聯(lián)系越強(qiáng)。國際上該研究領(lǐng)域共93個(gè)國家，圖A中僅展示68個(gè)國家合作關(guān)系；全球共1 397個(gè)相關(guān)機(jī)構(gòu)，圖B中僅展示96個(gè)重要機(jī)構(gòu)的合作網(wǎng)絡(luò))

圖3 國內(nèi)人工林土壤地力領(lǐng)域主要研究機(jī)構(gòu)

表2 CNKI數(shù)據(jù)庫人工林土壤地力領(lǐng)域被引頻次前10位作者

在Web of Science核心合集數(shù)據(jù)庫中，該領(lǐng)域共3 906位作者，總被引頻次前10位的作者中，7位屬于法國和美國，這10位學(xué)者開始發(fā)文時(shí)間均在2000年之后。美國學(xué)者Lal R以782次被引位居第一，其所發(fā)表的文獻(xiàn)被多數(shù)人認(rèn)可(表3)。在發(fā)文時(shí)間上，國際上Ranger J、Laclau J P分別于2002年、2003年發(fā)表相關(guān)文獻(xiàn)，中國學(xué)者Zhu J J(朱教君)發(fā)文數(shù)量較多，但2010年才首次發(fā)表該領(lǐng)域文獻(xiàn)，這也導(dǎo)致總被引頻次稍低于國際上一些作者(表3，圖4)。

2.3 關(guān)鍵詞

對(duì)文獻(xiàn)關(guān)鍵詞進(jìn)行分析，可以展現(xiàn)該領(lǐng)域的知識(shí)圖譜，把握不同知識(shí)領(lǐng)域之間的聯(lián)系，挖掘新的研究熱點(diǎn)[19-21]。在CNKI數(shù)據(jù)庫中，該領(lǐng)域文獻(xiàn)整體呈現(xiàn)出“土壤肥力”“人工林”“土壤養(yǎng)分”“杉木”“土壤理化性質(zhì)”“土壤”等6個(gè)彼此間聯(lián)系緊密的關(guān)鍵詞聚類(圖5)。與“人工林”“土壤肥力”聯(lián)系緊密的關(guān)鍵詞有“杉木”“桉樹”“馬尾松”等樹種，以及“土壤酶”“微生物”“土壤養(yǎng)分”等因子，表明相關(guān)學(xué)者主要針對(duì)分布較廣的人工林類型開展了土壤微生物及養(yǎng)分方面的研究。地力衰退與杉木之間的聯(lián)系較為緊密，說明我國對(duì)杉木人工林地力衰退進(jìn)行了大量研究。值得注意的是，近年來“林齡”“生物多樣性”“可持續(xù)發(fā)展”等關(guān)鍵詞逐漸出現(xiàn)，今后相關(guān)研究可能更多關(guān)注人工林生態(tài)功能與服務(wù)價(jià)值。

表3 Web of Science數(shù)據(jù)庫人工林土壤地力領(lǐng)域總被引頻次前10位作者

(圖中圓圈大小表示作者的發(fā)文數(shù)量，僅展示發(fā)文量排名前20位的作者)

在Web of Science數(shù)據(jù)庫中，通過關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分析發(fā)現(xiàn)，國際上對(duì)該領(lǐng)域的研究逐漸形成了以“Soil fertility(土壤肥力)”“Soil quality(土壤質(zhì)量)”“Soil organic carbon(土壤有機(jī)碳)”“Soil properties(土壤性質(zhì))”“Biomass(生物量)”為核心的5個(gè)聚類群(圖5)。與“土壤肥力”“土壤質(zhì)量”關(guān)聯(lián)緊密的關(guān)鍵詞有“微生物生物量(Microbial biomass)”“碳匯(Carbon sequestration)”“土壤有機(jī)碳”等。人工林樹種關(guān)鍵詞中“桉樹(Eucalyptus)”出現(xiàn)的頻次較高，高于“杉木(Chinese fir)”和“楊樹(Poplar)”。此外，近年來高頻出現(xiàn)的關(guān)鍵詞有“碳氮循環(huán)(Carbon-nitrogen cycle)”“土壤質(zhì)量指標(biāo)”“土壤性質(zhì)”“微生物活性(Microbial activity)”“微生物生物量”“酶活性(Enzyme activity)”等，表明國際上同行研究重心逐漸轉(zhuǎn)移到人工林土壤功能和微生物活性方面，研究尺度也愈加微觀化。

(圖中圓圈大小表示關(guān)鍵詞所出現(xiàn)的頻次，圖A、圖B中關(guān)鍵詞出現(xiàn)的最小頻次分別為4、7)

2.4 國內(nèi)外經(jīng)典文獻(xiàn)

在CNKI數(shù)據(jù)庫中，該領(lǐng)域被引頻次最高的10篇文獻(xiàn)多發(fā)表在農(nóng)林、生態(tài)領(lǐng)域的知名期刊上，發(fā)表時(shí)間在1997—2004年(表4)。楊萬勤和王開運(yùn)[22]2004年發(fā)表在《林業(yè)科學(xué)》的“森林土壤酶的研究進(jìn)展”一文，介紹了土壤酶活性可作為人工林土壤肥力狀況的指標(biāo)，被引頻次超過了600次，是該領(lǐng)域被引次數(shù)最高的一篇文獻(xiàn)。焦如珍等[23]1997年發(fā)表的“杉木人工林不同發(fā)育階段林下植被、土壤微生物、酶活性及養(yǎng)分的變化”一文，揭示了杉木連載生產(chǎn)力下降的原因：過氧化氫酶和多酚氧化酶活性降低，導(dǎo)致土壤中有毒物質(zhì)積累，這為防控杉木人工林地力衰退提供了科學(xué)依據(jù)。這10篇文章的研究內(nèi)容大多是關(guān)于人工林土壤肥力、土壤養(yǎng)分、土壤理化性質(zhì)等方面，且被引用次數(shù)均超過170次，文獻(xiàn)質(zhì)量較高，對(duì)該領(lǐng)域的研究具有重要的參考意義。

表4 CNKI數(shù)據(jù)庫中人工林土壤地力領(lǐng)域被引頻次前10位的文獻(xiàn)

在Web of Science數(shù)據(jù)庫中，該領(lǐng)域被引頻次前10位的文獻(xiàn)發(fā)表時(shí)間在2001—2011年，被引頻次都在100次以上(表5)。這10篇文章的第一作者中，有4位美國學(xué)者、2位中國學(xué)者。被引頻次最高(526次)的是美國學(xué)者Lal等[24]2005年發(fā)表的“World crop residues production and implications of its use as a biofuel”一文，該文章提出了人工種植林木作為原料制造生物燃料的可行性，以減少對(duì)化石能源的消耗。瑞典學(xué)者Forrester等[25]在“Mixed-species plantations of Eucalyptus with nitrogen-fixing trees: A review”一文中，介紹了在桉樹純林中引植固氮樹種，可以提高樹木的生產(chǎn)力及氮、磷元素的循環(huán)速率。此外，西北農(nóng)林科技大學(xué)的Jiao等[26]在“Changes in soil properties across a chronosequence of vegetation restoration on the Loess Plateau of China”一文中得出：通過植樹造林可以提升土壤地力、加快退化土壤的恢復(fù)和重建，該文也是我國學(xué)者在該領(lǐng)域所發(fā)表文獻(xiàn)中被引次數(shù)最高的一篇(120次)。

3 討論

3.1 國內(nèi)外研究力量現(xiàn)狀

我國早在1979年就開始了關(guān)于人工林土壤地力方面的研究，但最初的十幾年發(fā)文量不高，與當(dāng)時(shí)的環(huán)境條件、科研能力等現(xiàn)狀有關(guān)。隨著互聯(lián)網(wǎng)的興起以及科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國的科研水平有了很大提高，發(fā)文量呈快速上升的趨勢，1995年我國年發(fā)文量首次達(dá)到兩位數(shù)。國際上美國、法國、德國等發(fā)達(dá)國家21世紀(jì)初才開始該領(lǐng)域的研究，隨著全球多個(gè)國家逐漸重視該領(lǐng)域研究，發(fā)文數(shù)量呈穩(wěn)定上升的趨勢。目前，雖然我國發(fā)文量領(lǐng)先世界各國，為美國的1.4倍，但總被引頻次卻不高，論文質(zhì)量有待提升。澳大利亞的發(fā)文量明顯低于巴西、西班牙、加拿大等，但文獻(xiàn)的總被引頻次較高，說明該國在本領(lǐng)域的研究較為深入，所發(fā)表文獻(xiàn)質(zhì)量較高。總的來說，中國與美國在發(fā)文量、總被引頻次以及總聯(lián)系強(qiáng)度等指標(biāo)上仍位居前列，表明兩國學(xué)者在人工林土壤地力研究方面的影響力較高，得到國際同行的認(rèn)可。國際上許多國家彼此間的合作關(guān)系不強(qiáng)，這可能與多年來有關(guān)人工林土壤地力方面的國際性研究計(jì)劃和項(xiàng)目支撐力度不強(qiáng)有關(guān)。因此，國家、科研機(jī)構(gòu)以及學(xué)者間的合作交流、科技項(xiàng)目是今后一段時(shí)期內(nèi)有效提升有關(guān)人工林土壤地力研究水平的關(guān)鍵要素。

通過分析研究機(jī)構(gòu)得出，我國相關(guān)機(jī)構(gòu)在該領(lǐng)域的研究在國際上處于領(lǐng)先水平。在Web of Science數(shù)據(jù)庫中該領(lǐng)域發(fā)文數(shù)量前10位的機(jī)構(gòu)中，有5個(gè)來自中國，領(lǐng)先世界各國。其中，中國科學(xué)院與25個(gè)研究機(jī)構(gòu)間有合作關(guān)系，包含我國一些農(nóng)林類高校和國外知名高校。此外，我國農(nóng)林類高校(如北京林業(yè)大學(xué)、南京林業(yè)大學(xué)及福建農(nóng)林大學(xué))與來自美國、澳大利亞、英國的相關(guān)機(jī)構(gòu)有一定合作關(guān)系，但強(qiáng)度稍弱于與國內(nèi)機(jī)構(gòu)之間。同時(shí)，國際上許多研究機(jī)構(gòu)也存在相同的情況，即合作交流很大程度上局限在與本國的一些機(jī)構(gòu)之間。值得提及的是，美國俄亥俄州立大學(xué)發(fā)文量雖不多，但文獻(xiàn)的總被引頻次位居第二，且其與國際上眾多研究機(jī)構(gòu)之間的聯(lián)系性不強(qiáng)，表明其在此領(lǐng)域的研究深度明顯高于其他機(jī)構(gòu)?？傮w上，研究成果較為突出的機(jī)構(gòu)多數(shù)來自于中國、美國、法國和加拿大等國家，但不同國家研究機(jī)構(gòu)間合作強(qiáng)度不高，限制了該領(lǐng)域研究的深入和影響。

表5 Web of science數(shù)據(jù)庫中人工林土壤地力領(lǐng)域被引頻次前10位的文獻(xiàn)

3.2 國內(nèi)外相關(guān)研究進(jìn)展

現(xiàn)階段國內(nèi)該領(lǐng)域研究主要圍繞不同條件下人工林土壤地力的變化動(dòng)態(tài)及其影響因素開展。研究發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)降低林分密度以及混交造林能夠提高土壤孔隙度、持水量和團(tuán)聚體含量，提升土壤有機(jī)質(zhì)以及養(yǎng)分(全氮、全磷、全鉀、速效養(yǎng)分等)含量，其中土壤有機(jī)碳及養(yǎng)分含量與水穩(wěn)性大團(tuán)聚體含量顯著相關(guān)，因此，未來應(yīng)著重考慮土壤團(tuán)聚體的變化特征[27-29]。此外，林齡和造林樹種也是影響土壤地力變化的重要因素。近熟齡期人工林土壤有機(jī)質(zhì)、速效養(yǎng)分、酶活性等指標(biāo)優(yōu)于中幼齡期，但拐點(diǎn)的出現(xiàn)表明長期人工林經(jīng)營會(huì)惡化土壤地力。落葉闊葉喬木對(duì)土壤地力的維持效果要好于針葉樹種，一定程度上能夠提高土壤有機(jī)質(zhì)以及氮磷等養(yǎng)分含量，后者由于凋落物富含丹寧、木質(zhì)素等難分解物質(zhì)，對(duì)土壤地力的維持效果較差，連續(xù)栽植還會(huì)導(dǎo)致土壤酸化[30-31]?？傊?，通過對(duì)土壤理化及相關(guān)生物學(xué)指標(biāo)進(jìn)行分析，能夠基本了解土壤肥力狀況及其影響因素。但該領(lǐng)域涉及土壤微生物的研究不多，特別是關(guān)于不同微生物功能類群對(duì)人工林的響應(yīng)以及菌群間相互作用機(jī)制等研究較少，因此人工林土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化的微生物驅(qū)動(dòng)機(jī)制方面的研究亟待加強(qiáng)。

國際上關(guān)于人工林土壤碳氮循環(huán)研究偏多，發(fā)現(xiàn)不同樹種混交能夠提高土壤氮礦化及循環(huán)速率，加速土壤有機(jī)碳積累[32-33]。同時(shí)，針對(duì)人工林土壤微生物群落結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)及功能多樣性的研究更為集中。例如，人工林增施有機(jī)肥可提升土壤細(xì)菌多樣性和豐富度以及相關(guān)酶活性，說明微生物對(duì)環(huán)境的響應(yīng)可以作為評(píng)價(jià)人工林土壤地力的重要參考指標(biāo)。雖然學(xué)者們愈加意識(shí)到微生物資源的重要性，特別是高通量測序技術(shù)的發(fā)展為人工林土壤地力演變下微生物群落研究提供了機(jī)遇，然而相關(guān)研究多處在土壤微生物群落豐度變化的描述階段，很少涉及微生物功能代謝與人工林下有機(jī)物料周轉(zhuǎn)以及對(duì)土壤地力維持的影響機(jī)制方面。因此，國際同行合作交流、學(xué)科間交叉研究以及研究新生力量的補(bǔ)充是未來一段時(shí)期有效提升該研究領(lǐng)域的重要途徑。

目前，國內(nèi)外關(guān)于森林凋落物對(duì)人工林土壤碳、氮等養(yǎng)分循環(huán)的影響研究也較多，主要探究了凋落物多樣性與土壤碳氮磷化學(xué)計(jì)量比之間的聯(lián)系、土壤微生物群落對(duì)凋落物類型的響應(yīng)，以及土壤酶活性、土壤有機(jī)碳等指標(biāo)的動(dòng)態(tài)變化。有學(xué)者認(rèn)為土壤微生物群落結(jié)構(gòu)多樣性隨凋落物多樣性的增加而提高，從而提高了功能多樣性，進(jìn)而促進(jìn)土壤養(yǎng)分的周轉(zhuǎn)，但也有學(xué)者持相反觀點(diǎn)，認(rèn)為土壤養(yǎng)分循環(huán)、微生物群落多樣性等與凋落物之間相關(guān)性不強(qiáng)[34]。

總的來說，現(xiàn)階段國內(nèi)外學(xué)者多圍繞不同條件下人工林土壤地力的變化規(guī)律及其影響因素展開研究，主要可概括為：①不同林齡下人工林土壤地力變化規(guī)律，為森林制定合適的輪伐周期提供科學(xué)指導(dǎo)；②不同類型樹種(如針葉、闊葉、落葉、常綠樹等)對(duì)人工林土壤地力的影響，為不同地域造林樹種的選擇以及栽培養(yǎng)護(hù)提供理論支撐；③針對(duì)人工純林引起的一系列問題，從混交、間作、間伐和施肥等營林措施上探討緩解純林土壤地力衰退可能性，保持森林生產(chǎn)力實(shí)現(xiàn)。未來一段時(shí)間仍可在以上幾方面進(jìn)行研究，同時(shí)，涉及土壤微生物的研究是本領(lǐng)域的熱點(diǎn)趨勢，在微觀尺度上(如微生物群落功能多樣性、關(guān)鍵菌群的作用及調(diào)控機(jī)制等)對(duì)人工林土壤地力領(lǐng)域進(jìn)行研究，可實(shí)現(xiàn)生態(tài)可持續(xù)發(fā)展。

4 結(jié)論

目前國內(nèi)外對(duì)人工林土壤地力方面的研究仍處于發(fā)展階段，發(fā)文量呈現(xiàn)穩(wěn)步上升的趨勢，其中中國、美國和巴西為Web of Science數(shù)據(jù)庫中該領(lǐng)域發(fā)文量排名前3位的國家。中美兩國發(fā)文量以及文獻(xiàn)的被引頻次均居前列，在國際上占有重要地位。國內(nèi)該領(lǐng)域重要的研究機(jī)構(gòu)主要為涉林高校以及中國科學(xué)院下屬研究所，國際上美國俄亥俄州立大學(xué)所發(fā)表的文獻(xiàn)引用頻次較高，質(zhì)量明顯突出。國內(nèi)外該領(lǐng)域研究機(jī)構(gòu)以及學(xué)者之間合作強(qiáng)度不高，今后有關(guān)人工林土壤地力研究的國際交流和合作度亟待提升。近年來，CNKI數(shù)據(jù)庫中有關(guān)林齡、生物多樣性、可持續(xù)發(fā)展等關(guān)鍵詞頻次高，而Web of Science數(shù)據(jù)庫中則以有關(guān)土壤化學(xué)元素循環(huán)(如碳、氮等)、微生物群落結(jié)構(gòu)及時(shí)空變化等關(guān)鍵詞的研究偏多，是未來如何提高人工林生產(chǎn)力、土壤養(yǎng)分供給等重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容。

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Study on Soil Fertility of Plantation at Home and Abroad Based on Bibliometrics

CAO Chaoyang, ZI Haiyun, YU Li, LI Xiaogang*, RUAN Honghua

(College of Biology and Environment, Nanjing Forestry University, Nanjing 210037, China)

Based on the related literatures of CNKI and Web of Science Core Collection Database, the research status and future development direction of plantation soil fertility at home and abroad were investigated by using bibliometrics method in order to provide reference basis for subsequent scholars to study in this field. VOSviewer visualization software, HistCite citation map analysis software were performed for the quantitative analyses of countries, research institutions, authors, hot spots that involved in this area. All the relevant literatures used were published before 2021. The annual volume of literature published in this field is increasing gradually, and the top three countries are China, the United States and Brazil. China is the first to conduct research in this field, and has more cooperation and exchanges with the international community, and the total citation frequency of literature ranks in the forefront. Domestic research institutions are mainly forest-related universities and institutes affiliated to Chinese Academy of Sciences. Internationally, the literatures issued by Ohio State University were outstanding quality and frequently citation. At present, the research in this field at home and abroad mainly focuses on the compositions of soil microbial community, soil nutrient contents and the relationship between soil fertility maintenance and plantation, but the related research is mostly in the quantitative description stage, and does not involve the functional metabolism of microbial community, the underline mechanism in the turnover of organic materials in soil fertility maintenance. This study clearly shows the current research hotspots and future development trends in this field, and provides reference values for relevant personnel. In brief, the cooperation and exchange between domestic and foreign peers, interdisciplinary integration and the supplement of new research strength may be the key to effectively promote this research field in the future.

Productivity; Soil quality; Soil fertility; Soil degradation; Bibliometric analysis

S714；G353.1

A

10.13758/j.cnki.tr.2022.02.012

曹超陽, 自海云, 余李, 等. 基于文獻(xiàn)計(jì)量的國內(nèi)外人工林土壤地力研究. 土壤, 2022, 54(2): 298–306.

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(42077045)、江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新資金項(xiàng)目(CX21-3045)和江蘇省杰出青年基金項(xiàng)目(BK20190040)資助。

(xgli@njfu.edu.cn)

曹超陽(1997—)，男，河南駐馬店人，碩士研究生，研究方向?yàn)樯滞寥牢⑸锷鷳B(tài)。E-mail：caochaoyang@njfu.edu.cn