农业是基础产业之一，土壤生态是农业发展的重要基础。土壤是生物圈、岩石圈、水圈和大气圈的核心部分和交汇区，是地球关键带的核心组成部分[1]。土壤生态环境是支撑农业生产的重要保障之一，对于维持农业土壤良好生态环境具有重要价值与意义[2]。在过程驱动及影响机制方面，土壤生态系统是不同作用尺度的成土因素共同作用的结果[3]。随着土壤压力逐渐增加，土壤的自然资本呈下降趋势[4]。袁露[5]对2017—2022年中国土壤耕整行业市场发展现状及投资前景预测进行研究，结果表明，农业生态环境可能面临一定挑战，一定程度上影响了农业和农村经济的可持续发展。因此，研究土壤生态的发展现状，分析土壤生态的研究热点，对未来土壤生态建设工作的开展具有一定意义。徐琪[6]对土壤生态系统的特点进行研究，认为土壤生态系统本身具有复杂性，与其他生态系统比较，其研究有待进一步深入，以利于发展农业生产，促进土壤科学的发展。关于土壤生态的研究，主要集中在农业与生态保护方面，而有关土壤生态研究热点和发展趋势的研究有待进一步深入。张友中[2]研究认为，为提高土壤领域的科研水平，进行土壤生态系统的研究十分重要。
本研究以中国知网（CNKI）和Web of Science核心合集数据库为数据来源，使用可视化分析软件CiteSpace 6.2.R4，对土壤生态学研究热点与趋势进行分析，主要研究土壤生态学发文量和变化趋势，分析研究热点的集中方向，并分析CNKI在土壤生态学方面的研究现状。
1 材料与方法
1.1 数据检索
选自CNKI数据库和Web of Science核心合集数据库中的数据，检索时间范围为1993年1月1日—2023年11月10日。其中，CNKI检索主题为土壤生态，共检索2 279篇文献。Web of Science使用英文高级检索，检索主题为Soil ecology；论文类别选择Review和Article，采用自由词与主题词相结合的检索方式，最终检索到2 500篇文献。排除无关文献后，纳入文献4 477篇，其中CNKI文献1 978篇，Web of Science文献2 499篇。
1.2 研究方法
采用文献可视化分析软件CiteSpace 6.2.R4，从发文量、发文机构和关键词等方面对检索到的有关数据进行分析，以推断该领域的研究热点及趋势。软件基本设置：时间跨度设置为1993年1月1日—2023年11月10日，文献的切割跨度均选择8年，其他阈值均为系统默认[7]。设置项目：时间范围（Time slicing）、主题词来源（Term source）、节点类型（Node types）、主题词阈值（Selection criteria）和网络裁剪（Pruning），其余保持默认（Default）。图谱解读主要包括节点（Node）、连线（Link）、颜色（Color）、标注（Label）和网络（Network）等，计量指标有频次（Frequency）、中介中心性（Betweenness Centrality）和突发度（Strength）等[8]。参数设置和所涉及的指标解读如表1所示。
表1 文献分析研究方法及参数设置 |
| 内容 | 具体指标 | 解释 |
|---|---|---|
| 设置 | 时间范围 | 1993—2023年 |
| 主题词来源 | 题目、摘要和关键词 | |
| 节点类型 | 合作分析：机构和作者 被引分析：引用文献 关键词分析：关键词 | |
| 主题词阈值 | 选择Top 50 | |
| 网络裁剪 | 经图谱调整，选择最小生成树和修剪分段网络 | |
| 解读 | 节点 | 合作分析和关键词分析采用频次衡量节点大小；被引分析采用被引次数衡量节点大小 |
| 连线 | 连线越多，越重要；两节点间连线越短，协作程度越高 | |
| 颜色 | 1993—2023年过渡用蓝色—红色表示 | |
| 标注 | 紫色圈标注中心性较高的节点 | |
| 网络 | 网络结构复杂度、分支可为研究演化分析提供支撑 | |
| 频次 | 节点对应的作者、机构和关键词等出现的次数 | |
| 中介中心性 | 发现和衡量文献的重要性 | |
| 突发度 | 突发度越高，对应的关键词等在短期内的变化越大 |
1.3 研究内容
1.3.1 年度发文趋势
采用可视化分析软件CiteSpace 6.2.R4，分析土壤生态学文献发文量，并导入Excel软件，形成年度发文趋势。由于在CNKI中选取的1998年以前的文献数量较少，同时为使两个数据库的发文趋势具有更明显的对比效果，仅分析了变化趋势较明显的1998—2023年，其他年份的重要数据单独进行具体分析。
1.3.2 研究机构分布
采用CiteSpace 6.2.R4对土壤生态相关研究的地区进行共现分析，共得到125个节点、1 097条连线。其中，节点和字体的大小代表发文量的多少，连线代表地区间有无合作，线的粗细代表研究机构合作的紧密程度。
1.3.3 土壤生态研究的知识图谱
（1）作者网络图谱特征。共现分析可以展现某个领域或学科的核心作者集群，以及作者之间的合作关系[9]。由于本文引入文献数量较大，CiteSpace 6.2.R4软件无法对1年时间切片进行分析，因此将不同地区间作者合作网络分析的时间切片分别设置为5年和8年，k值为25。（2）关键词共现。关键词能反映文献的研究主题及研究领域的知识基础，关键词共现图谱可提示该领域的研究热点。本文主要研究土壤生态特性。（3）研究热点。聚类分析能够揭示关键词间的关联和时间线视图，反映其间的主要研究内容，一定程度上揭示研究领域各知识的形成和发展[10]。本文通过聚类分析研究两个数据库的研究热点。（4）关键词聚类时间线及突现词。将聚类后的关键词绘制成时间线谱，每个聚类对应的横线长度表示该聚类的时间跨度。
1.3.4 发文量阶段特性
结合年度发文趋势、关键词时间线和突现词分析结果，对不同地区土壤生态研究的阶段特性进行分析。
2 结果与分析
2.1 年度发文趋势
土壤生态研究年度发文趋势如图1所示。图1A及数据分析结果显示，CNKI相关学者于1978年开始发表土壤生态学的相关文章，主要阐述土壤生态系统研究的必要性与意义，并以当时的视角展望研究方向，即土壤生态研究需结合宏观与微观视角，并实现综合分析与单项研究的结合；1998年发表文章22篇，2003年发表40篇，2006年发表76篇，8年间的发文量总体呈上升趋势；2006—2019年发文量总体呈上升趋势；2019—2023年发文量呈下降趋势；2019年发表129篇，为近20年发表文献最多的一年，但之后的3年文献发表数量下降幅度明显，原因可能是现实因素导致土壤生态研究进展受到影响。由图1B以及数据分析结果可知，Web of Science的作者于1964年开始发表土壤生态学的相关文章，从土壤生态学中的土壤生物出发，借助土壤生物的某些特性来判断土壤的性质；1998年发表33篇，2022年发表215篇，24年间发文量呈6.5倍增长，说明Web of Science数据库中对土壤生态领域的研究较多。
2.2 研究机构分布
CNKI数据库中机构合作图谱（图2A）生成了238个节点、135条连线，网络密度0.004 8，机构之间连线较少，偏向单一合作。Web of Science数据库中机构合作图谱（图2B）生成了268个节点、1 168条连线，网络密度0.032 6，机构之间连线较多，说明其相互之间的合作较为紧密。CNKI数据库中发文量较多的机构是中国科学院，173篇，研究方向主要为农业基础科学、农艺学以及环境科学与资源利用。Web of Science数据库中发文量较多的机构是加利福尼亚大学系统（University of California System），117篇，研究方向主要为农业基础科学、农业以及生物学；美国农业部（United States Department of Agriculture），84篇，研究方向主要为环境科学生态学、农业以及植物科学；机构之间合作密切程度较好。CNKI和Web of Science数据库土壤生态研究发文量居前5位的研究机构如表2所示。
表2 土壤生态研究发文量居前5位的研究机构 |
| 来源 | 机构 | 发文量/篇 | |
|---|---|---|---|
| CNKI | 1 | 中国科学院大学 | 37 |
| 2 | 中国科学院南京土壤研究所 | 21 | |
| 3 | 南京农业大学资源与环境科学学院土壤生态实验室 | 19 | |
| 4 | 中国科学院沈阳应用生态研究所 | 18 | |
| 5 | 中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室 | 17 | |
| Web of Science | 1 | Chinese Academy of Sciences（中国科学院） | 173 |
| 2 | University of California System（加利福尼亚大学系统） | 117 | |
| 3 | United States Department of Agriculture （美国农业部） | 84 | |
| 4 | Centre National de la Recherche Scientifique （国家科学研究中心） | 70 | |
| 5 | National Research Institute for Agriculture，Food and Environment（法国国家农业食品与环境研究院） | 67 | |
2.3 土壤生态研究的知识图谱
2.3.1 作者网络图谱特征
由图3A可知，CNKI作者图谱有274个节点、249条连线，网络密度0.006 7，主要研究作者是胡锋、刘满强、杨殿林和陈小云等。胡锋、刘满强的合作量均为20，可见其研究范围较广泛。由图3B可知，Web of Science作者图谱有260个节点、362条连线，网络密度0.010 8，主要研究作者为Rillig Matthias C、Fierer Noah和Zhou Jizhong等。Rillig Matthias C的合作量为19，可见该作者的研究范围较广。在以上研究文献中，被引用下载较高的关键词为土壤生态、diversity（多样性）、dynamics（动力学）和soil（土壤）等。两个数据库的作者之间均呈小区域式合作，各作者之间的学术交流活动有待进一步增加。
2.3.2 关键词共现
土壤生态研究热点如表3所示，从被引频次来看，CNKI所收录文献主要研究土壤、土壤生态、生态环境、土壤养分、土壤污染和土壤动物等；Web of Science所收录文献主要研究diversity（多样性）、ecology（生态学）、community（生物群落）、biodiversity（生物多样性）、microbial ecology（微生物生态学）和soil（土壤）等。两个数据库近30年的研究热点均偏重对土壤生态环境与土壤生物的研究。
表3 土壤生态研究高频关键词 |
| 来源 | 频次/次 | 关键词 |
|---|---|---|
| CNKI | 216 | 土壤 |
| 67 | 土壤生态 | |
| 56 | 生态环境 | |
| 56 | 土壤养分 | |
| 54 | 土壤污染 | |
| 43 | 土壤动物 | |
| Web of Science | 545 | diversity（多样性） |
| 542 | ecology（生态学） | |
| 280 | community（生物群落） | |
| 200 | biodiversity（生物多样性） | |
| 190 | microbial ecology（微生物生态学） | |
| 186 | soil（土壤） |
2.3.3 研究热点
由图5A可知，CNKI所收录文献在关键词共现图谱的基础上共形成9个聚类，分别是#0生态化学计量学、#1土壤污染、#2土壤动物、#3多样性、#4土壤生态、#5生态环境、#6生态系统、#7连作障碍和#8土壤肥力。由图5B可知，Web of Science所收录文献在关键词共现图谱的基础上共形成8个聚类，分别是#0 microbial ecology（微生物生态学）、#1 functional traits（功能性状）、#2 soil moisture（土壤水分）、#3 soil ecology（土壤生态学）、#4 soil properties（土壤特性）、#5 community（生物群落）、#6 heavy metals（重金属）和#7 soil organic carbon（土壤有机碳）。通过关键词聚类分析可知，生态管理对土壤生态系统可持续发展起着至关重要的作用，微生物数量可有效反映土壤质量变化情况[11]。生态恢复是研究较多的聚类，即研究生态恢复的动态变化，以较好地反映土壤质量指标测定结果；土壤生态、生态环境等其他聚类均可明显反映出研究土壤生态的重要性。土壤生态研究领域关键词聚类频次如表4所示。
2.3.4 关键词聚类时间线及突现词
突现词是指从大量主题词中探测出来频次变化率较高的词，本研究提取土壤生态研究领域前25位突现词。由突现词分析结果（图7A）可知，CNKI收录文献中，土壤生态以及土壤退化是一个研究时间相对较长的主题，研究土壤退化能够更好地了解土壤的生态平衡状况。Web of Science前17个关键词的研究时间相对较长，且时间集中在2020—2016年。CNKI收录文献中近5年新兴的研究关键词为荒漠草原和生态保护等，共10个，说明CNKI近年来重视对土壤生态的治理，对土壤生态的研究热点朝土壤生态保护和修复的方向改变。由图7B可知，Web of Science收录文献中近5年新兴的研究领域为soil microbiology（土壤微生物学）、soil health（土壤健康）和fungal community（真菌群落），表明Web of Science近5年更多地关注对土壤真菌等土壤微生物及土壤健康的研究。
2.4 发文量阶段特性
2.4.1 CNKI
（1）1993—2003年，发文量稳定且增长较缓慢，高频关键词为土壤肥力、评价和生态效应等，研究热点集中于土壤肥力、土壤动物领域；（2）2004—2013年，发文量整体呈增长趋势，折线存在不稳定波动，高频关键词为土壤污染、蚯蚓和降解等，研究热点集中于土壤生态、连作障碍和多样性领域；（3）2014—2023年，发文量波动较大，总体呈下降趋势，高频关键词突现数量较多，如叶片、土壤养分、修复技术、荒漠草原、生态保护、土壤健康和微塑料等，研究热点集中于生态化学、生态环境领域。
2.4.2 Web
of Science （1）1998—2013年，发文量总体呈稳定上升趋势，高频关键词为populations（人口）、16S Ribosomalrna（16S核糖体RNA）、DNA、soil（土壤）、microbial ecology（微生物生态学），研究热点集中于microbial ecology（微生物生态学）、soil ecology（土壤生态学）和community（生物群落）领域。（2）2014—2023年，发文量呈上升趋势但存在波动，高频关键词为soil microbes（土壤微生物）、adaptation（适应）、soil microbial ecology（土壤微生物生态学）、soil health（土壤健康），研究热点集中于functional traits（功能性状）、soil properties（土壤特性）和heavy metals（重金属）领域[13]。
3 结论与讨论
本文分析结果表明，近40年来（1993—2023年），两个数据库在土壤生态方面的研究主要集中在土壤微生物、生物多样性、生态系统和生态修复4个方向，成果较多的分别是中国科学院和University of California System（加州大学系统），其中CNKI较早开展土壤生态研究的机构是中国科学院南京土壤研究所。发文量趋势方面，近40年来，2019年以前，土壤生态相关研究的发文量总体呈上升趋势，CNKI对土壤生态研究的稳定程度较低，且2019—2022年CNKI相关研究文献数量下降，可能与对土壤生态的研究大幅减少有关。土壤生态研究热点的变化方面，1998—2013年，CNKI对土壤生态的研究以土壤功能的探索和实用性为主；2013—2023年主要的研究热点方向是土壤生态修复、土壤生态系统服务和土壤管理措施等。1998—2023年，CNKI对土壤生态研究的方向逐渐由土壤使用功能和经济价值向土壤的管理和可持续利用转变。研究热点的转变体现了人们生活水平的提高，越来越多的人关注土地使用决策对环境、社会和文化的影响，并需要通过更广泛的土地资源信息来支持对收益、影响和权衡的评估土地使用决策。这一时期的研究主题和范式更加丰富，呈现出从概念界定、研究范式的讨论走向微观具体的趋势。
综上，本文以CNKI数据库和Web of Science核心合集数据库为数据来源，使用可视化分析软件CiteSpace 6.2.R4，系统分析了近40年来（1993—2023年）关于土壤生态的研究热点、变化趋势，以及研究成果的分布地区、机构和主要贡献人员，为土壤、土壤生态的研究提供参考。需要注意的是，本研究于CNKI和Web of Science核心合集数据库中收录4 477篇土壤生态研究领域的相关文献，基于CiteSpace软件对文献进行可视化分析，由于收录的文献有限，可能存在检索结果与实际录入的篇数出现偏差的情况。