童凌晨，李 強(qiáng)，岳鵬鵬

(1.桂林理工大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，廣西 桂林 541006；2.中國地質(zhì)科學(xué)院 巖溶地質(zhì)研究所，自然資源部/廣西巖溶動(dòng)力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西 桂林 541004;3.桂林醫(yī)學(xué)院 生物技術(shù)學(xué)院，廣西 桂林 541199)

作為陸地生態(tài)系統(tǒng)中最重要的有機(jī)碳庫，土壤在減緩全球變暖、保持植物養(yǎng)分和增加糧食產(chǎn)量等方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用[1]。土壤有機(jī)碳(soil organic carbon, SOC)是評(píng)價(jià)土壤肥力的重要指標(biāo)，也是維持土壤生態(tài)系統(tǒng)健康的重要組分，不僅能為植物和微生物提供營養(yǎng)元素，也能驅(qū)動(dòng)氮等其他養(yǎng)分元素的循環(huán)和轉(zhuǎn)化[2]，進(jìn)而影響土壤結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)、保水和保肥以及養(yǎng)分供應(yīng)等能力[3]。同時(shí)，SOC對(duì)陸地生態(tài)系統(tǒng)碳平衡和全球碳循環(huán)起重要作用[4]。然而，喀斯特地區(qū)由于特殊的水文地質(zhì)背景、強(qiáng)烈的巖溶作用和近代人類活動(dòng)的強(qiáng)烈影響，正經(jīng)歷著嚴(yán)重的水土流失[5]，以致巖石裸露率高、土壤貧瘠、土被薄且不連續(xù)[6]，嚴(yán)重阻礙了我國喀斯特地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)保護(hù)。土地集約利用導(dǎo)致的土壤侵蝕和SOC再分布正在增加，在全世界引起嚴(yán)重的環(huán)境問題，例如土地退化和非點(diǎn)源污染、氣候變化等，特別是生態(tài)系統(tǒng)脆弱的喀斯特地區(qū)石漠化問題[7]，了解喀斯特地區(qū)SOC動(dòng)態(tài)，研究揭示其影響機(jī)理具有重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)價(jià)值。

通過梳理喀斯特SOC的研究成果及進(jìn)展來看，眾多學(xué)者在這一領(lǐng)域已經(jīng)取得一些進(jìn)展，多數(shù)研究課題通過結(jié)合“不同喀斯特地貌空間異質(zhì)性和植被類型、土地利用變化及氣候因子影響”等來探討該領(lǐng)域。如黃一敏等[8]、王霖嬌等[9]和王世杰等[10]從多個(gè)角度對(duì)我國喀斯特SOC研究進(jìn)行簡單敘述，但很少有研究采用文獻(xiàn)計(jì)量法來對(duì)該課題進(jìn)行可視化分析。鑒于此，本文借助CiteSpace和Origin軟件工具，對(duì)近30年中國知網(wǎng)(CNKI)數(shù)據(jù)庫和Web of Science(WoS)中收錄的喀斯特SOC研究文獻(xiàn)進(jìn)行分析，歸納其研究熱點(diǎn)、方向及發(fā)展趨勢(shì)，為喀斯特地區(qū)SOC研究和學(xué)科發(fā)展提供科學(xué)支撐。

1 資料與方法

1.1 文獻(xiàn)來源和數(shù)據(jù)處理

選自中國學(xué)術(shù)期刊出版數(shù)據(jù)總庫(CNKI)(SCI、EI、CSSCI期刊和中文核心期刊)和Web of Science(WoS)核心合集(Article、Reviews和Proceedings paper)，檢索時(shí)段范圍為1990-01-01～2021-04-01。為了防止文獻(xiàn)檢索的遺漏，通過CNKI數(shù)據(jù)庫獲得“喀斯特”和“土壤有機(jī)碳”的同義詞，最終合并檢索公式。在CNKI數(shù)據(jù)庫中，專業(yè)檢索：主題詞+自由詞(喀斯特OR巖溶OR石灰性土壤)AND(土壤有機(jī)碳OR土壤有機(jī)質(zhì)OR SOC OR SOM)，精確匹配檢索結(jié)果；WoS中檢索條件以TS=“Karst*”AND “Soil organic carbon”O(jiān)R“SOC*”O(jiān)R“SOM*”。

鑒于土壤SOC在很多課題研究中有所涉及，但并不代表這些文獻(xiàn)是專門研究土壤SOC的，故手動(dòng)驗(yàn)證篩選剔除非該研究領(lǐng)域的文獻(xiàn)后，共得到349篇CNKI和514篇WoS來源的文獻(xiàn)樣本，將納入文獻(xiàn)以Refworks格式在CNKI中導(dǎo)出，以“download_1-349.txt”格式命名保存；WoS檢索結(jié)果以全記錄與引用的純文本格式將數(shù)據(jù)導(dǎo)出，以“download_1-514.txt”格式命名保存。文獻(xiàn)樣本數(shù)據(jù)再通過CiteSpace軟件內(nèi)置(Data/Import & Export)完成CNKI和WoS數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化；同時(shí)，在文件夾project創(chuàng)建txt文件(命名citespace.alias)進(jìn)行相似關(guān)鍵詞合并，得到研究所需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1.2 研究方法

CiteSpace是2004年美國Drexel University陳超美博士基于Java語言開發(fā)的一款應(yīng)用于科學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展進(jìn)行交互式和探索性分析的軟件[11]，對(duì)科學(xué)領(lǐng)域文獻(xiàn)進(jìn)行計(jì)量、識(shí)別并分析，通過數(shù)據(jù)可視化可以探究研究熱點(diǎn)、前沿及演變趨勢(shì)[12]。運(yùn)用CiteSpace(5.7.R5.2021版)軟件對(duì)WoS和CNKI上獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化分析，生成圖譜線條的顏色由藍(lán)色到紅色組成，代表時(shí)間推進(jìn)(紅色表示最近年份)，以節(jié)點(diǎn)N值大小表示分析對(duì)象出現(xiàn)的頻次，E值大小表示每個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的連線數(shù)量，Q值大小表示聚類程度，連線意味著兩者存在共現(xiàn)或者共引關(guān)系，連線的粗細(xì)代表著節(jié)點(diǎn)間聯(lián)系的程度，外圈為紫紅色表明該節(jié)點(diǎn)具有較大的中心度[13-14]。

在使用軟件分析前，先進(jìn)行參數(shù)設(shè)定：時(shí)區(qū)分割為1990-01～2021-03，時(shí)間切片設(shè)置為2年；節(jié)點(diǎn)類型：keyword 或country；節(jié)點(diǎn)閾值：Top 100(關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析)、Top 50(國家合作分析)；網(wǎng)絡(luò)裁剪方式選擇pathfinder、pruning the merged network和pruning sliced networks，其他默認(rèn)選項(xiàng)，以“country”為節(jié)點(diǎn)進(jìn)行合作網(wǎng)絡(luò)分析，以“keyword”為節(jié)點(diǎn)進(jìn)行共現(xiàn)分析以及聚類分析和突顯詞(burst)分析，并繪制相關(guān)圖表，進(jìn)而探究喀斯特SOC研究熱點(diǎn)。

2 結(jié)果分析

2.1 國際喀斯特SOC國家(地區(qū))發(fā)文數(shù)、合作情況

最終納入WoS共514篇文獻(xiàn)，總被引頻次8 619次，CNKI共349篇文獻(xiàn)。運(yùn)用WoS自帶分析檢索功能，對(duì)514條檢索文獻(xiàn)進(jìn)行不同國家/地區(qū)發(fā)文數(shù)量分析(圖1)。結(jié)果表明：中國發(fā)文量214篇，占總量的41.6%；美國發(fā)文量64篇，占總量的12.5%；意大利發(fā)文量43篇，占總量的8.4%。中國是這30年來喀斯特SOC研究發(fā)文數(shù)量最多的國家，遠(yuǎn)高于世界上其他國家(地區(qū))的發(fā)文數(shù)量，充分闡明了我國在喀斯特SOC研究領(lǐng)域具有極大的地域優(yōu)勢(shì)。

圖1 國際喀斯特SOC研究領(lǐng)域主要國家(TOP10)發(fā)文量

利用CiteSpace軟件對(duì)發(fā)文前40的國家(地區(qū))合作關(guān)系進(jìn)行可視化分析，得到如圖2所示的國家(地區(qū))合作關(guān)系網(wǎng)絡(luò)圖，出現(xiàn)頻次最高的中國與其他國家(地區(qū))的連線只有3條，西班牙、德國、瑞士、英國和澳大利亞與其他國家(地區(qū))合作關(guān)系活躍，美國與愛爾蘭、瑞典等國家合作比較密切。相較于其他國家(地區(qū))，中國在國際喀斯特SOC研究領(lǐng)域上合作方面比較單一。

圖2 主要國家(地區(qū))合作關(guān)系網(wǎng)絡(luò)

2.2 年發(fā)文量和期刊發(fā)文情況

通過分析研究領(lǐng)域論文年度發(fā)文量的變化，可側(cè)面反映出該研究領(lǐng)域在不同時(shí)間段的發(fā)展?fàn)顩r。分別利用CNKI和WoS自帶的分析檢索功能對(duì)檢索到的文獻(xiàn)進(jìn)行年度文獻(xiàn)量及期刊分析，如圖3和表1所示。國外發(fā)文量明顯高于國內(nèi)發(fā)文量。從變化趨勢(shì)來看，1993—2005年國內(nèi)外發(fā)文量呈現(xiàn)緩慢增長現(xiàn)象，而在2005年之后均呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)漸增現(xiàn)象，同國內(nèi)相比，國際發(fā)文量增幅較大；在2012年之后，國外發(fā)文量呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)激增現(xiàn)象，2020年發(fā)文量達(dá)到了近30年來的峰值，高達(dá)88篇，而國內(nèi)發(fā)文量呈現(xiàn)緩慢增長波動(dòng)，2021年前3個(gè)月，被WoS和CNKI收錄的文獻(xiàn)分別有13篇和26篇。

圖3 國內(nèi)外發(fā)文量年度趨勢(shì)

表1 國內(nèi)外發(fā)文量(Top10)期刊

在WoS數(shù)據(jù)庫中，該領(lǐng)域研究成果大多數(shù)發(fā)表在環(huán)境學(xué)(EnvironmentalEarthScience、ScienceoftheTotalEnvironment、Sustainability、JournalofMountainScience)、水文地質(zhì)學(xué)(ActaCarsologica、Geoheritage、Catena)和農(nóng)林學(xué)(Forests、ForestEcologyandManagement)等期刊，主要集中在3區(qū)和4區(qū)；在CNKI數(shù)據(jù)庫中，該領(lǐng)域研究成果主要集中發(fā)布于《中國巖溶》(31篇)、《水土保持學(xué)報(bào)》(28篇)和《生態(tài)學(xué)報(bào)》(27篇)等。

從總體發(fā)展趨勢(shì)來看，喀斯特SOC研究領(lǐng)域得到快速發(fā)展。究其原因，自2000年我國提出西部大開發(fā)戰(zhàn)略[15]，喀斯特地區(qū)生態(tài)問題開始受到廣泛關(guān)注和重視，之后國家針對(duì)喀斯特石漠化啟動(dòng)“973”項(xiàng)目計(jì)劃，資助了眾多喀斯特研究有關(guān)項(xiàng)目，且逐年加大基金資助額度和項(xiàng)目數(shù)量，在此背景下研究人員開始承擔(dān)重點(diǎn)研究項(xiàng)目[16-17]，學(xué)者們拓展或延伸對(duì)喀斯特SOC研究，自2012年以來研究成果大量涌現(xiàn)在國內(nèi)外期刊中。

2.3 國內(nèi)外喀斯特SOC研究熱點(diǎn)、方向及趨勢(shì)分析

對(duì)文獻(xiàn)關(guān)鍵詞知識(shí)圖譜進(jìn)行研究，可以掌握一段時(shí)間內(nèi)相關(guān)文獻(xiàn)集中體現(xiàn)的熱點(diǎn)詞匯，關(guān)鍵詞共現(xiàn)的頻次越高，表明關(guān)鍵詞之間關(guān)聯(lián)度越高，進(jìn)而聚合為某一研究熱點(diǎn)。運(yùn)用CiteSpace軟件分別對(duì)514篇文獻(xiàn)(WoS)和349篇文獻(xiàn)(CNKI)的關(guān)鍵詞進(jìn)行定量分析，表2列舉了WoS和CNKI數(shù)據(jù)庫中排名前20的高頻關(guān)鍵詞及中心度，在WoS數(shù)據(jù)庫中，有關(guān)喀斯特SOC研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)關(guān)鍵詞主要有：karst、organic matter、land use、climate change、nitrogen、forest、impact、soil organic carbon、sequestration、China、management、model、region、dynamics、diversity、area、climate、storage、Southwest China和land use change等，其中soil organic carbon、sequestration、model、storage 4個(gè)關(guān)鍵詞進(jìn)入前 20高頻關(guān)鍵詞，表明更加注重土壤中碳循環(huán)過程研究。從中心度數(shù)值可看出，forest為0.25、area為0.19、management和diversity均為0.15，climate change為0.13，高頻關(guān)鍵詞相互關(guān)聯(lián)程度緊密。在CNKI數(shù)據(jù)庫中，有關(guān)喀斯特SOC研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)關(guān)鍵詞主要有：土壤有機(jī)碳、喀斯特、土壤養(yǎng)分、土壤利用類型、土壤無機(jī)碳溶解、土壤有機(jī)碳分解、土地利用方式、喀斯特流域、石漠化、根源呼吸、全氮和土壤理化性質(zhì)等。從中心度來看，全氮為0.38、土地利用及方式為0.30、土壤養(yǎng)分為0.28，與熱點(diǎn)問題具有高度密切相關(guān)。

表2 國內(nèi)外喀斯特SOC研究領(lǐng)域的高頻關(guān)鍵詞

喀斯特石漠化恢復(fù)、農(nóng)業(yè)土地管理及全球溫室效應(yīng)等問題，是國內(nèi)外喀斯特SOC研究領(lǐng)域中的熱點(diǎn)議題之一。同時(shí)，喀斯特土壤微生物、土壤養(yǎng)分及碳氮等關(guān)鍵因素也受到學(xué)者廣泛重視。此外，國內(nèi)外喀斯特SOC研究領(lǐng)域的高頻關(guān)鍵詞有些許不同，國際上研究熱點(diǎn)更傾向于土壤碳循環(huán)過程，而國內(nèi)則傾向于對(duì)石漠化治理進(jìn)行考察。

突現(xiàn)詞是指短時(shí)間內(nèi)使用頻率劇增的關(guān)鍵詞。最近5年的關(guān)鍵詞可以表征研究前沿的發(fā)展趨勢(shì)，突現(xiàn)詞的突變強(qiáng)度則表明該詞短時(shí)間內(nèi)使用頻率劇增的強(qiáng)度，基于CiteSpace的突現(xiàn)詞探測(cè)法可以用來探測(cè)某一時(shí)間段內(nèi)喀斯特SOC研究領(lǐng)域的趨勢(shì)(表3)。在WoS和CNKI數(shù)據(jù)庫中，從2014年至今突現(xiàn)關(guān)鍵詞有：stock(2015—2018)、vegetation(2015—2018)、sustainable develop ment(2015—2016)、dynamics(2017—2020)、area(2019—2021)、basin(2019—2021)、rocky desertification(2019—2021)和植被類型(2014—2019)、土壤理化性質(zhì)(2014—2021)、空間異質(zhì)性(2016—2019)、土壤微生物(2016—2021)等，由這些關(guān)鍵詞可以看出，從早期喀斯特SOC領(lǐng)域的理化性質(zhì)分析等理論研究，后期發(fā)展轉(zhuǎn)變?yōu)榭λ固氐貐^(qū)石漠化的生態(tài)恢復(fù)、喀斯特農(nóng)業(yè)生態(tài)土壤健康及全球氣候變化的應(yīng)用研究，這些研究熱點(diǎn)有望持續(xù)或相互融合成為未來新的研究趨勢(shì)。

表3 國內(nèi)外喀斯特SOC研究領(lǐng)域的突現(xiàn)關(guān)鍵詞

2.3.1 國際喀斯特SOC研究方向

運(yùn)用CiteSpace對(duì)WoS文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行聚類分析(N=460、E=902、Q=0.818 1)，得到如圖4所示的高頻關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜，在一定程度上可以反映國際喀斯特SOC研究的核心方向，可以劃分為3個(gè)聚類標(biāo)簽“全球氣候變化與土壤呼吸”“農(nóng)業(yè)管理與土壤質(zhì)量”“森林生態(tài)系統(tǒng)與土壤固碳”。

2.3.1.1 全球氣候變化與土壤呼吸

從聚類圖可以清晰看出，主要有climate change、temperature、carbon dioxide、model、prediction、biomass C和dissolution等關(guān)鍵詞，表明土壤微生物及植物響應(yīng)全球氣候變化被學(xué)者關(guān)注。全球平均溫度與CO2濃度互相反饋，氣候變暖主要通過微生物響應(yīng)來介導(dǎo)驅(qū)動(dòng)土壤碳循環(huán)[18]，研究通常會(huì)采用實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)[19]、穩(wěn)定同位素自然分度法[20]和野外控制實(shí)驗(yàn)[21]等方法來探究氣候因子對(duì)SOC的影響。如Sun等[22]通過對(duì)喀斯特石灰性土壤進(jìn)行5年模擬變暖試驗(yàn)，量化了全年度變暖和季節(jié)性變暖對(duì)SOC和碳源CO2排放的影響，研究發(fā)現(xiàn)SOC損失與土壤溫度、濕度呈正相關(guān)。

此外，出現(xiàn)的關(guān)鍵詞還有spring、water、acidification、nitrate和nitrogen等，也說明季節(jié)、酸雨和大氣沉降造成的土壤酸化也是研究熱點(diǎn)。如Ma等[23]從植物生長季入手，通過模擬正常降雨量、強(qiáng)降雨、連續(xù)無雨和旱澇突變事件等情況，探究其對(duì)喀斯特農(nóng)業(yè)作物生產(chǎn)的影響，發(fā)現(xiàn)氣候普遍變暖會(huì)縮短作物生育期，干旱高溫不利于土壤固碳，夏季氣候突變事件對(duì)作物的生長有很大影響。Binet等[24]為了定量評(píng)估全球變暖對(duì)法國喀斯特地區(qū)大氣和土壤碳酸鹽風(fēng)化吸收CO2的影響，研究發(fā)現(xiàn)酸性大氣污染可能部分掩蓋了CO2吸收，導(dǎo)致土壤碳收支不平衡，其碳酸鹽量和相關(guān)CO2吸收量隨著季節(jié)變化。

2.3.1.2 農(nóng)業(yè)管理與土壤質(zhì)量

從圖4可看出“karst”為該聚類圖中關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，隨即出現(xiàn)的關(guān)鍵詞有conventional tillage、agriculture、management、human impact、anthropogenic process、plantation、agricultural abandonment、afforestation及l(fā)and use等，體現(xiàn)了喀斯特農(nóng)業(yè)管理模式也倍受學(xué)者關(guān)注，耕作對(duì)土壤的擾動(dòng)程度是喀斯特地區(qū)SOC流失和CO2排放高的主要原因，農(nóng)業(yè)棄耕能有效維持喀斯特生態(tài)恢復(fù)中土壤質(zhì)量[25]。如Xiao等[26]基于喀斯特地區(qū)不同耕作頻率進(jìn)行1年模擬實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)耕作顯著受到季節(jié)性影響，在濕熱季節(jié)減少或取消耕作可以通過最大限度地減少大的宏觀集體擾動(dòng)，從而減少微生物對(duì)碳源的攝取，繼而提高SOC含量。Hu等[27]發(fā)現(xiàn)喀斯特地區(qū)農(nóng)田撂荒后土壤碳儲(chǔ)量恢復(fù)較快，土壤氮能維持長期的土壤碳匯。Yang等[28]研究發(fā)現(xiàn)交換性Ca2+和Mg2+是喀斯特農(nóng)業(yè)退耕演替土壤SOC動(dòng)態(tài)的主導(dǎo)預(yù)測(cè)因子。Ye等[29]指出喀斯特石灰性土壤SOC損失與Ca2+淋溶量呈正相關(guān)，頻繁耕作導(dǎo)致土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性下降，而SOC經(jīng)微生物作用礦化以致土壤中CO2分壓高，促進(jìn)碳酸鹽溶解。

圖4 國際該領(lǐng)域高頻關(guān)鍵詞(Top100)共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)

另外，Southwest China等關(guān)鍵詞出現(xiàn)的頻次較高，說明中國西南喀斯特地區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)也是研究重點(diǎn)。如Li等[30]指出西南農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和布局強(qiáng)烈影響喀斯特碳循環(huán)，而土壤侵蝕和石漠化又對(duì)農(nóng)業(yè)可持續(xù)性和生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性構(gòu)成威脅。聚類圖中還出現(xiàn)“carbon sequestration、bacterial residue、dynamics和accumulation”等關(guān)鍵詞，在喀斯特農(nóng)業(yè)生態(tài)恢復(fù)過程中，土壤微生物扮演的角色不可或缺。Li等[31]從短期施肥類型的角度，探討對(duì)喀斯特玉米田地的影響，研究發(fā)現(xiàn)短期施用有機(jī)肥較化肥有顯著提高功能細(xì)菌豐度，進(jìn)而提高土壤固碳能力，驗(yàn)證有機(jī)肥在一定程度上可以替代化肥。

2.3.1.3 森林生態(tài)系統(tǒng)與土壤固碳

聚類圖中的forest、diversity、competition、stalagmite growth、evolution、topography、additivity和ammonium assimilation”等關(guān)鍵詞，說明喀斯特森林生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)演替也是學(xué)者們研究關(guān)注點(diǎn)之一，雖然喀斯特森林上層SOC含量顯著高于非喀斯特地區(qū)，但因生境復(fù)雜、土壤體積小以及土壤侵蝕過程中上層土壤易流失，導(dǎo)致前者總SOC量遠(yuǎn)低于后者[32]。另外，出現(xiàn)carbon stock、soil C cycling、carbon allocation、influencing factor和community structure等關(guān)鍵詞，說明不同植被影響土壤碳分配以及土壤微生物介導(dǎo)驅(qū)動(dòng)土壤固碳等研究熱點(diǎn)也尤為重要。森林植被覆蓋類型可以決定返回土壤的凋落物和根系分泌物的數(shù)量和質(zhì)量，從而影響SOC的積累，土壤固碳對(duì)于保護(hù)喀斯特森林生態(tài)系統(tǒng)十分有必要。Aukema等[33]探究波多黎各北部喀斯特森林植被，發(fā)現(xiàn)物種競(jìng)爭關(guān)系影響植被的分布，不同植被覆蓋類型的SOC含量也具有顯著性差異。Li等[32]研究發(fā)現(xiàn)喀斯特竹林覆蓋的SOC含量遠(yuǎn)高于針闊葉林、混交林和灌木，這是由于竹子生長期較短、根系發(fā)達(dá)和能夠產(chǎn)生大量的凋落物返回土壤，導(dǎo)致總SOC含量和儲(chǔ)量較高。

2.3.2 國內(nèi)喀斯特SOC研究方向

運(yùn)用CiteSpace對(duì)CNKI文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行聚類分析(N=280、E=372、Q=0.860 4)，得到如圖5所示的高頻關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜，可以劃分為“喀斯特地貌環(huán)境與理化性質(zhì)”、“土地管理類型與植被恢復(fù)”和“土壤微生物與環(huán)境效益”，反映國內(nèi)喀斯特SOC主要研究動(dòng)向及關(guān)注熱點(diǎn)話題。

圖5 國內(nèi)該領(lǐng)域高頻關(guān)鍵詞(Top40)共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)

2.3.2.1 喀斯特地貌環(huán)境與理化性質(zhì)

通過該聚類圖中出現(xiàn)的“喀斯特峽谷區(qū)和森林、山區(qū)、石漠化地區(qū)、植被類型和土地利用”等與地貌因子有關(guān)的關(guān)鍵詞，以及包括出現(xiàn)的“土壤養(yǎng)分/肥力和分布特征”等理化因子的關(guān)鍵詞，可知在喀斯特土壤地貌環(huán)境變化尺度上，對(duì)土壤理化性質(zhì)的研究為該領(lǐng)域研究方向?？λ固氐貐^(qū)因地貌類型[34]、土地利用、植被和巖石覆蓋[35]等不同，導(dǎo)致土壤理化性質(zhì)具有空間異質(zhì)性，影響SOC含量及分布特征。張珍明等[36-37]指出，SOC含量與礫石含量關(guān)系不顯著，SOC的變化與坡度、SOCD、巖石裸露量呈顯著性正相關(guān)，與土壤厚度呈負(fù)相關(guān)，與速效K、P相關(guān)性不強(qiáng)。姜鑫等[38]指出，不同地貌土壤類型溶蝕速率大小與土壤pH值呈負(fù)相關(guān)，與SOC含量有一定的正相關(guān)，且自然狀態(tài)的溶蝕速率遠(yuǎn)高于人為干涉的情況。景建生等[39]研究發(fā)現(xiàn)，喀斯特落水洞、洼地底部的不同位置對(duì)SOC含量分布影響較大。

2.3.2.2 土地管理類型與植被恢復(fù)

土地利用類型為本聚類中最核心的關(guān)鍵詞，“空間變異、剖面分析、礦化、土壤有機(jī)碳、喀斯特土壤及植被恢復(fù)”等關(guān)鍵詞的出現(xiàn)，體現(xiàn)了學(xué)者對(duì)喀斯特石漠化生態(tài)恢復(fù)進(jìn)行探索。生物不斷積累的過程是土壤養(yǎng)分形成和維持的基礎(chǔ)，植被類型影響土壤養(yǎng)分再分布[40]。例如，白義鑫等[41]探討6種土地利用類型(花椒林、火龍果林、花椒火龍果混交林、圓柏林、圓柏女貞混交林和坡耕地)對(duì)SOC的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)SOC與各組分之間存在顯著正相關(guān)，其含量與植被類型的差異性有關(guān)。另外，花椒林SOC含量、凋落物和根系分泌物含量最高，提出花椒林可作為石漠化生態(tài)恢復(fù)的經(jīng)濟(jì)物種。與此同時(shí)，姜勇祥等[42]也提出花椒地土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性與其樹齡、枯枝落葉層較薄和根系分布有關(guān)。

在植被恢復(fù)過程中，退耕顯著提高SOC含量及促進(jìn)土壤團(tuán)聚體的形成[43-44]。劉霞嬌等[45]基于喀斯特農(nóng)業(yè)翻耕模擬試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，土壤碳量隨著農(nóng)業(yè)翻耕頻次增加而減少，表明耕作干擾將導(dǎo)致土壤有機(jī)質(zhì)(SOM)持續(xù)損失，同時(shí)也大大增加水體氮素風(fēng)險(xiǎn)。張亞杰等[46]通過探究不同土地管理和利用方式(人為干擾和自然狀態(tài))對(duì)土壤養(yǎng)分和碳庫的影響，發(fā)現(xiàn)封育林SOC和碳庫含量均高于人為干擾情況，說明其含量易受人為干擾強(qiáng)度影響；孫沙沙等[47]和趙楚等[48]也得出相似結(jié)論。江周等[49]還發(fā)現(xiàn)不同植被(草叢、灌叢和原生林)的表層土和深層土也存在差異性，不同植被類型的優(yōu)勢(shì)物種會(huì)影響進(jìn)入SOM的質(zhì)量。

2.3.2.3 土壤微生物與環(huán)境效益

該聚類中出現(xiàn)“土壤微生物、微生物量、土壤團(tuán)聚體、全氮、全磷根際效應(yīng)及喀斯特生態(tài)系統(tǒng)”等關(guān)鍵詞，從一定程度上反映了學(xué)者對(duì)喀斯特地區(qū)土壤微生物及相關(guān)因素進(jìn)行探討。分子生物學(xué)技術(shù)的興起，以及高通量(16S rRNA)測(cè)序和質(zhì)譜等技術(shù)的革命性突破[50]，推動(dòng)了喀斯特土壤微生物[51]生態(tài)學(xué)的發(fā)展，通過對(duì)土壤微生物功能特征[52-53]進(jìn)行研究，繼而與喀斯特生態(tài)系統(tǒng)功能緊密聯(lián)系起來。例如，李選文等[54]通過對(duì)喀斯特石漠化地區(qū)的石生細(xì)菌進(jìn)行分離，發(fā)現(xiàn)假單胞菌屬和節(jié)桿菌屬等可能是石生細(xì)菌的優(yōu)勢(shì)菌屬，可作為石漠化地區(qū)土壤改良和生態(tài)恢復(fù)等的重要資源。張彧娜等[55]從3種人工植被修復(fù)模式入手，討論對(duì)喀斯特土壤微生物群落的影響，指出混交林的土壤SOC含量及真菌細(xì)菌比最高，更有利于提高喀斯特土壤生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。喻國軍等[56]也提出造林有助于增強(qiáng)微生物碳代謝能力，進(jìn)而改善土壤碳量。金章利等[57]發(fā)現(xiàn)土壤全碳和全磷是不同海拔喀斯特山地草地土壤微生物群落多樣性差異的重要原因，其中，土壤微生物群落多樣性與土壤酶活性呈顯著相關(guān)。喻文強(qiáng)等[58]發(fā)現(xiàn)微生物功能多樣性對(duì)喀斯特生態(tài)演替恢復(fù)更加響應(yīng)靈敏，能顯著改善土壤質(zhì)量，土壤微生物在喀斯特地區(qū)比非喀斯特地區(qū)總體表現(xiàn)出更高的活性和豐富度。

3 結(jié)論與展望

本文借助CiteSpace(5.7.R5.2021版)分析軟件對(duì)1990-01～2021-04在CNKI和WoS數(shù)據(jù)庫中檢索的喀斯特SOC研究文獻(xiàn)進(jìn)行計(jì)量分析和可視化分析，較為直觀地反映了喀斯特土壤SOC的研究現(xiàn)狀、熱點(diǎn)及趨勢(shì)，對(duì)于把握國內(nèi)外該研究熱點(diǎn)及進(jìn)展具有一定參考意義。

1)在發(fā)文量及趨勢(shì)方面。有關(guān)喀斯特SOC的國際文獻(xiàn)(514篇)多于國內(nèi)文獻(xiàn)(349篇)；從總體變化趨勢(shì)來看，國際發(fā)文量總體呈增長趨勢(shì)，國內(nèi)發(fā)文數(shù)量與我國喀斯特農(nóng)業(yè)發(fā)展政策和石漠化治理等方面息息相關(guān)。從發(fā)文數(shù)量時(shí)間特征來看，以喀斯特SOC為主題的研究論文整體呈上升趨勢(shì)。

2)在喀斯特SOC研究力量方面。中國喀斯特地區(qū)具有地域優(yōu)勢(shì)，是研究該領(lǐng)域的主要力量，其發(fā)文量占國際總發(fā)文量41.6%，但國際間合作交流有待加強(qiáng)；因此，我國應(yīng)不斷促進(jìn)與其他國家(地區(qū))開展學(xué)術(shù)交流和合作活動(dòng)，拓寬研究領(lǐng)域以提高我國國際影響力。

3)在研究熱點(diǎn)、方向及趨勢(shì)方面。對(duì)文獻(xiàn)的綜合分析表明，國際上研究熱點(diǎn)方向有“全球氣候變化與土壤呼吸”“農(nóng)業(yè)管理與土壤質(zhì)量”“森林生態(tài)系統(tǒng)與土壤固碳”；國內(nèi)主要研究熱點(diǎn)方向有“喀斯特地貌環(huán)境與理化性質(zhì)”“土地管理類型與植被恢復(fù)”“土壤微生物與環(huán)境效益”。

未來研究趨勢(shì)主要有喀斯特石漠化生態(tài)恢復(fù)、喀斯特農(nóng)業(yè)生態(tài)健康及全球氣候變化的應(yīng)用研究。其中，土壤微生物扮演的角色不可或缺，因其多樣性、維持機(jī)制及功能特性在該研究領(lǐng)域具有較強(qiáng)的應(yīng)用前景。近幾年，有關(guān)土壤微生物碳耦合研究取得了較多進(jìn)展，但人們對(duì)微生物特性與喀斯特生態(tài)系統(tǒng)功能缺乏更深層次的了解，地上植物的營養(yǎng)輸入到土壤養(yǎng)分輸出過程都有微生物的參與，今后需要將氣候變化—人為—植物—微生物的整體相互作用聯(lián)系起來進(jìn)行研究，對(duì)改善喀斯特地區(qū)土壤養(yǎng)分循環(huán)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。