基于CiteSpace的土壤法律研究可视化分析*

姬杰辉， 王景云

(1. 山东科技大学 文法学院， 青岛 266590； 2. 中国科学院 地理科学与资源研究所， 北京 100101)

美国德雷克塞尔大学陈超美团队开发的CiteSpace是一款在科学文献中识别并可视化新趋势与新动态的Java应用程序，已成为信息分析领域影响力较大的信息可视化软件[1]。信息可视化是常用的数据挖掘方法之一，可以用来解决科技文献数量过大、无法快速进行有效交流的问题[2]。可视化数据挖掘还可以观察、发现、筛选和理解信息，发现数据和信息背后隐藏的含义，因此在学科领域研究中得到了广泛应用[3-5]。

土壤是人类赖以生存的根基，是农林产业发展的基础，是保障食品安全的关键环节。近年来随着我国经济的高速发展，土壤污染问题较为突出，已经对农产品构成威胁，甚至对人体健康产生危害，引发了广泛的关注[6-7]。由于土壤污染具有隐蔽性和滞后性[8]，在早期并未引起重视，这也间接导致我国土壤污染防治立法工作一直进展缓慢。2016年5月，《土壤污染防治行动计划》(简称“土十条”)的颁布，为我国当前和今后的土壤污染防治指明了方向。虽然之前我国缺少行之有效的专门性土壤污染防治法律法规，但令人欣喜的是《中华人民共和国土壤污染防治法》于2018年8月31日由十三届全国人大常委会第五次会议全票通过，并自2019年1月1日起施行。这意味着未来我国土壤污染防治工作将在该法保障下取得重大进展。

基于上述背景，本文在Web of Science核心合集数据库中进行检索，并利用CiteSpace软件对该领域进行可视化分析，旨在得到该研究领域的研究热点、研究前沿以及发展趋势。

一、数据来源与研究方法

本文在Web of Science数据库中进行检索，时间跨度为1987—2017年，检索主题词为“soil*” AND (“law*” OR “legislation*”)，并将文献类型限定为Article和Review，共得到文献6 422篇。

基于计量学方法，通过CiteSpace软件绘制科学图谱展示我国土壤污染防治研究的相关信息。在该软件中选择研究机构、作者、关键词等选项，得到相关的科学图谱并进行归纳总结，最终得到该研究领域指定时间段内的研究动态、研究热点以及前沿领域。

二、实证分析

1. 土壤法律研究概况

1987—2017年发文情况如图1所示。由图1可以看出，1987—2017年在土壤法律研究领域无论是世界总发文量还是中国发文量都呈现增长趋势。在前期阶段，关于该领域的研究主要来自发达国家，如日本、德国和美国等。这些国家针对土壤污染的研究工作开展较早，如日本从20世纪70年代就建立了相对完善的土壤污染防治法律体系，使其土壤污染修复工作进展迅速，2003年出台的《土壤污染对策法》更是促使其很多地方性法规得到完善；美国因“腊夫运河污染事故”在1977年就颁布了《超级基金法》，建立了一套在法律、管理制度和技术规范等方面都较为完善的土壤污染防治体系；德国1998年通过的《联邦土壤保护法》和1999年通过的《联邦土壤保护物污染地清理法》《联邦土壤保护与有害物质清理法》第一次从法律制度上对土壤污染防治进行了系统的规范。

我国早期针对土壤保护的法律法规零星分散于现行若干法律、法规、行政规章中，可行性较低，使得我国在土壤污染防治方面大多停留在技术层面，欠缺有法律强制约束力的措施[9]，进而导致土壤问题变得日益严峻。自2005年我国进行首次全国土壤普查之后，国内有关土壤污染防治等方面的研究日益增多。面对我国严峻的土壤污染状况，制定相关土壤污染防治法律法规刻不容缓。直到2016年，国务院发布的“土十条”为我国土壤污染防治提供了方向，相关研究逐渐增加，从2016年的83篇增长至2017年的122篇。

2. 研究力量分布

国际土壤法律研究领域发文国家情况如图2所示。国际土壤法律研究力量相关信息如表1所示。

图2 国际土壤法律研究领域发文国家图谱

国家发文量/篇中心度美国17510.33中国6350.02法国4040.23意大利3910.07加拿大3550.04英国3370.10德国3350.17西班牙2950.03巴西2510.02澳大利亚2450.08新西兰1840.12研究机构发文量/篇中心度中国科学院1450美国农业部农业研究局610俄勒冈州立大学370加州戴维斯大学360加州伯克利大学340西班牙高等科学研究委员会340佛罗里达大学340法国农业科学研究院320德克萨斯A&M大学320圣保罗大学310康奈尔大学310作者发文量/篇中心度Ball J T130Albanese S90Alonso J70Amin A S70Barry D A50Allaire S E50Anthoni P M50Bartoli F50Balasubramanian N50Alleoni L R F50Batchelor B50

由图2可见，土壤法律研究领域的研究力量来自多个国家，文献以美国为中心形成聚类群。就发文频次而言，美国在这一领域发文量最多且遥遥领先于其他国家。中国、法国、意大利和加拿大等国在该领域的研究也较多。结合表1进行分析，中心度是表征文献重要程度的一个重要指标，中心度越高表明研究成果价值越高。就中心度而言，美国在该领域研究的中心度最高，表明其在该领域的研究成果具有十分重要的价值。由图2可见，其他国家节点与美国节点之间连线密集，表明其他国家或地区与美国之间都存在直接或间接的合作关系，这也进一步证明了美国在该领域研究的价值所在。此外，法国、德国、新西兰等国在该研究领域的中心度也很高，研究成果值得学习和借鉴。

就研究机构而言，高发文量机构所属国家都是在该研究领域排名靠前的国家，主要集中在中国、美国、西班牙、法国和巴西等国。表1中所列研究机构发文量均在30篇以上，其中中国科学院是发文量最大的研究机构，遥遥领先于其他研究机构。值得一提的是，美国该领域的科研机构很多，分别有美国农业部农业研究局、俄勒冈州立大学、加州戴维斯大学、加州伯克利大学、佛罗里达大学、德克萨斯A&M大学以及康奈尔大学，表明美国有很多机构在该研究领域开展了大量研究，这与高发文量国家的分析结论一致。

就发文作者而言，Ball和Albanese团队是在该领域发文量较高的，研究土壤系列问题时可以重点关注这些论文成果较多的团队。

3. 研究热点分析

研究热点是指某一时期内数量较多且有内在联系的一组文献共同探讨的科学问题或者专题。通过对某领域的研究热点进行分析，可以清晰地了解该领域的发展态势，精炼研究方向。关键词是文稿中最能说明全文含义或反映文章中心内容的名词或词组，是从问题及摘要中提炼出来反映论文主题的叙词或自由词。对文献的关键词进行分析，在一定程度上可以了解该领域的研究热点[10]。本文主要通过关键词聚类分析揭示该领域的研究热点。

该领域的研究热点主要集中于对土壤理化参数、污染物等的研究上，对法律法规等研究较少，只是零散分布在相关研究中。关键词图谱如图3所示，土壤(soil)这个关键词出现的频率最高，这主要是因为在进行文献搜索时以土壤(soil)作为搜索主题词，除此之外，模型(model)、水(water)、重金属(heavy metal)、多孔介质(porous media)、迁移(transport)、行为(behavior)和流动(flow)等关键词均出现200次以上，说明与这些关键词相关的研究在土壤研究中是一个比较热门的方向。通过归纳总结，笔者认为该领域的研究热点主要体现在3个方面。

(1) 重视模型在土壤研究中的应用。随着土壤研究的不断发展，模型在土壤研究中应用得日益广泛。现有土壤研究中的相关模型很多：有模型对土壤中的水分、有机质、重金属等物质进行模拟预测研究，如拉巴等利用MODIS卫星数据第7波段对水分变化较敏感的特点，构建了一种简单实用的土壤水分反演回归模型，通过验证发现该模型预测值与实测值具有较好的相关性，可以对土壤水分进行模拟分析[11]。有较多研究利用高光谱数据构建反演模型，对土壤有机质进行反演分析[12-14]。也有模型对土壤重金属等污染物进行空间预测，并对其迁移转化进行模拟研究[15-16]。

图3 关键词图谱

此外，还有很多针对土壤侵蚀模型的研究，如吕佼佼等利用土壤侵蚀模型对山西省紫阳县进行了浅层滑坡预警研究[17]，谢云等对土壤侵蚀模型在水土保持实践中的应用进行了分析[18]。

(2) 倾向于土壤污染物的研究。随着社会经济的不断发展，土壤中污染物累积明显，有些污染物已经远远超过了当地的背景值，甚至通过食物链进入人体危害健康，这引起了国际社会的普遍关注。对我国而言，土壤污染问题同样十分严峻。第二次土壤普查结果表明，我国土壤污染整体情况不容乐观，部分地区土壤污染严重，耕地污染问题较为突出。调查表明，我国土壤点位总超标率为16.1%，其中耕地点位超标率为19.4%。我国土壤污染以无机污染为主，有机污染次之。从图3也可以明确看出，国际上土壤污染物研究仍十分热门，关键词共现网络中重金属(heavy metal)、有机物(organic matter)、微量元素(trace element)、污水污泥(sewage sludge)等均与污染物有关，主要体现为重金属及有机物等。其中的污水污泥研究同样大都与这些物质密切相关，以往研究也表明污水污泥中含有重金属，污水灌溉或污泥施用会导致土壤污染[19-20]。此外，transport、behavior等也与土壤污染物研究有着紧密联系。早期很多研究针对土壤污染物迁移转化、地球化学行为等开展工作，如王蓓等研究了芦苇根系对土壤中石油污染物纵向迁移转化的影响[21]，吴婷等对铅污染不同粒径土壤的地球化学行为与风险进行了探索[22]。

(3) 土壤相关领域的研究。土壤作为大自然中的重要载体，与大气、水、植物等具有密切的联系，对它的研究往往会与其他研究相结合。在关键词共现图谱中，水(water)、植物(plant)、植被(vegatation)、沉积物(sediment)和黏土(clay)等方面也有较多研究。如Rehman等对巴基斯坦北部矿区土壤和地表水中的重金属富集情况、空间分布和潜在生态及人体健康风险进行了研究[23]。张晓庆等研究发现，紫松果菊具有修复PAHs重污染土壤的潜能[24]。王金满等对黄土区露天煤矿排土场复垦后土壤与植被的演变规律进行了研究，发现土壤环境因子与植被生物量交互作用明显，符合Kolmogorov捕食模型[25]。蔡怡敏等对顺德水道土壤及沉积物中重金属的分布及潜在生态风险进行了评价[26]。

4. 研究前沿分析

研究前沿代表某一领域正在兴起或者最新涌现的理论趋势。将关于土壤研究的参考文献导入CiteSpace中并对关键词共现进行时区分析，得到土壤污染法律研究前沿与发展图谱。图谱显示出研究前沿内容分别有强度(strength)、去除(removal)、毒性(toxicity)、微量元素(trace element)以及风险评价(risk assessment)等，均与土壤研究等密切相关，说明当前土壤方面的前沿研究还主要集中在污染物机理研究及宏观评价方面。土壤法律研究的内容较少，是因为关于法律问题的研究较为平稳，难以形成国际范围内的大规模发文量。此外，世界上土壤法律法规体系较为完善的国家中相关法律法规出台时间较早，难以再形成前沿性研究。

三、讨 论

1. 研究仍然以理论探索为主

从现有研究来看，土壤方面的研究仍然以理论探索为主。一方面，限于当前科技水平，相关方向的研究仍有待探索发现，如土壤中很多物质的测定都必须依赖高端仪器设备，随着科技水平的提高，日益出现的精度更高的仪器设备可以为土壤相关领域研究提供更强有力的支撑。另一方面，新的理论知识在土壤领域的应用也为土壤领域的研究提供了新的途径，如应用模型模拟重金属等元素在土壤、大气等环境介质中的迁移变化等。总之，随着科技的不断发展，未来将有更多科学问题值得深入研究和探索，现存土壤污染防治问题的解决依赖于技术的发展及在土壤领域的具体应用，与此同时相应文献随之增多。

2. 研究较为零散，未成一定体系

本文虽以土壤(soil)、法律(law)和立法(le-gislation)等作为主题词进行文献检索，但从关键词等图谱信息来看，关于土壤法律的研究仍较为零散，研究热点、研究前沿等均未形成，因此关于土壤的法律研究并未形成体系。其主要原因可能来自以下两个方面：第一，在土壤研究相关领域，关于法律法规的内容一般会作为背景信息进行介绍，而并不作为研究的主要内容。第二，国外针对土壤污染防治等方面的立法研究已经相对成熟，如日本、美国等国在早期就已经有了专门的土壤立法，形成了较为完善的法律法规体系，近年来在该方面的研究并不是特别多。就国内而言，对土壤领域法律问题的研究起步较晚，因此关于土壤法律研究的文献量相对较少。近几年接连出现因土壤污染导致的威胁人们生命安全的重大事件，越来越多的学者呼吁国家尽快出台相关法律法规。

3. 未来国内土壤法律研究将日趋增多

2019年1月1日起施行的《土壤污染防治法》，为未来我国土壤污染防治工作的开展提供了法律保障。学术界对此问题的研究越来越深入：一方面，现有理论与具体土壤污染治理技术的结合在实践中会得到更好的发展，任何土壤污染防治工作的开展都不能逾越法律的屏障；另一方面，在土壤污染修复的实际工作中，将探讨如何更好地发挥法律的作用，并不断填补法律漏洞，完善法律法规。《土壤污染防治法》的出台将会带来土壤法律研究发文量的新一轮增长，图1中“土十条”出台后我国相关文献量迅速增加也可佐证这一结论。

对于我国而言，在施行《土壤污染防治法》时，应借鉴国外经验，将土壤污染防治法律法规具体化、实用化，使其具有较高的可执行性，避免沦为空洞的法律条文，这样才能更好地发挥法律保障的作用。

四、结 语

1987—2017年全球土壤污染防治发文量呈持续增长趋势，我国在2016年“土十条”颁布之后发文量增长十分显著。发文量较多的国家有美国、中国和意大利等，其中美国研究的中心度最高，其次是法国。发文量较多的机构有中国科学院和美国农业部农业研究局等。Ball和Albanese团队在该领域发文量较多，值得关注。就研究热点而言，除了土壤(soil)外，模型(model)、水(water)、重金属(heavy metal)、多孔介质(porous media)、迁移(transport)、行为(behavior)和流动(flow)等关键词出现频率较高，代表了该领域的研究热点，主要体现在模型在土壤研究中的应用、污染物的集中研究以及与土壤密切相关的其他领域研究上。关键词共现时区分析发现，强度(strength)、去除(removal)、毒性(toxicity)、微量元素(trace element)以及风险评价(risk assessment)等代表了该领域的前沿研究内容和重要发展趋势。我国《土壤污染防治法》颁布后，土壤法律研究方面的发文量将会显著增多，这有利于我国土壤领域法律法规的完善，并将推动我国土壤污染治理工作取得长足进步。