基于文献计量学对氮沉降研究的可视化分析

于美佳 叶彦辉 韩艳英 段少荣

摘要：

[目的]为帮助研究氮沉降学者进一步了解发展走向。[方法]选取2000—2019年CNKI数据库中文核心期刊、硕博论文和SCI（sciencecitationindex）论文收录的氮沉降相关文献为数据样本，采用文献计量学的方法，以NoteExpress、SPSS、CiteSpace等分析软件为工具支撑，绘制氮沉降领域各类数据分析与知识图谱。[结果]在2000—2019年关于氮沉降领域研究中，整體呈平稳增长态势，其中2010—2014年呈快速增长阶段，2019年发文量最高。845篇核心期刊发表在135种期刊上，其中载文量前10的期刊发表在EI源刊有4种期刊。SCI论文方面，一直呈现出平稳增长趋势。[结论]今后氮沉降出现在“模拟氮沉降”“硫沉降”“干沉降”“湿沉降”以及与全球变化相关问题等方面的应对措施可能成为热点研究方向。

关键词：氮沉降;文献计量学;NoteExpress;SPSS;CiteSpace

中图分类号S-058文献标识码A

文章编号0517-6611（2021）08-0231-09

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.08.060

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

VisualAnalysisofNitrogenDepositionResearchBasedonBibliometrics

YUMei-jia1，2，YEYan-hui1，2，3，HANYan-ying1etal（1.CollegeofResourcesandEnvironment，TibetAgriculturalandAnimalHusbandryUniversity，Linzhi，Tibet860000;2.KeyLaboratoryofForestEcologyinTibetPlateau，MinistryofEducation，Linzhi，Tibet860000;3.BeijingKeyLaboratoryofBiodiversityandOrganicFarming，Beijing100000）

Abstract[Objective]Tohelpnitrogendepositionresearcherstofurtherunderstandthedevelopmenttrend.[Method]TheliteraturesrelatedtonitrogendepositionincludedinChinesecorejournalsofCNKIdatabase，masteranddoctoralpapersandSCI（ScienceCitationIndex）papersfrom2000to2019wereselectedasdatasamples.Bibliometricsmethodwasadoptedtodrawvariousdataanalysisandknowledgemapsinthefieldofnitrogendepositionwiththesupportofanalysissoftware，suchasNoteExpress，SPSSandCiteSpace.[Result]Inthestudyofnitrogendepositionfrom2000to2019，theoveralltrendshowedsteadygrowthamongthemtheperiodof2010—2014showedrapidgrowth，thenumberofpaperspublishedin2019wasthehighest.845corejournalswerepublishedin135journals，amongwhichthetop10journalswerepublishedin4journalsofEIsourcejournals.SCIpapershavebeenshowingasteadygrowthtrend.[Conclusion]Inthefuture，thecountermeasuresofnitrogendepositioninsimulatednitrogendeposition，sulfurdeposition，drydeposition，wetdepositionandotherissuesrelatedtoglobalchangemaybecomeahotresearchdirection.

KeywordsNitrogendeposition;Bibliometrics;NoteExpress;SPSS;CiteSpace

随着人类活动频繁以及化石燃料的燃烧，中国成为除欧洲和北美洲之外的世界第三大氮沉降地区[1]，氮沉降也逐渐成为国内外研究热点问题。大气中的氮沉降主要有干沉降和湿沉降2种情况，干沉降主要是氮通过气态降落在空气中，湿沉降的氮素主要是含有铵根离子或硝酸根离子以降水方式出现[2]。对氮沉降降落的植物来说，适当的氮添加对植物生长有利[3]，氮输入可以刺激植物生长，增强其对碳的固定能力，改变生态系统养分有效性，但过量的氮沉降对植物生长不利，还会导致植物抗寒及抗病虫害能力下降[4]。例如闫慧等[5]对古田山亚热带常绿阔叶林氮添加的研究指出，氮添加可以提高植物的光合速率，有利于植物生长。但裴昊斐等[6]认为，过量的氮会导致植物体内营养失衡，并降低植物抗寒、抗虫能力，对植物产生不利影响。

近些年来，学者对氮沉降领域研究非常活跃，科研试验结果层出不穷，对氮沉降问题进行计量学方面的分析汇总的必要性显而易见。文献计量学是以文献体系和文献计量特征为研究对象，采用数学、统计学等计量研究方法，研究文献情报的分布结构、数量关系、变化规律和定量管理，进而探讨科学技术的某些结构、特征和规律的一门学科[7]。鉴于此，笔者采用文献计量学的方法，结合SPSS和CiteSpace对2000—2019年我国氮沉降在知网收录的研究文献情况进行了统计分析，从科研文献收录情况阐明有关氮沉降在中国的研究规律、分布以及发展趋势，为今后氮沉降领域学术发展和理论研究提供可借鉴的参考。

1数据来源和研究工具

1.1数据来源

中文数据库来源于中国知网（Chinanationalknowledgeinfrastructure，简称CNKI），在高级检索页面只勾选期刊，期刊来源类别选择核心期刊，发表时间选取2000年1月1日至2019年12月31日，检索字段选择“主题”，检索词为“氮沉降”，进行精确检索。结合人工纠错并筛选无效数据后，最终将2000—2019年国内有关于氮沉降的所有文献统计出845条有效数据。该研究的英文数据库选自WebofScience（简称WOS）的SCI（sciencecitationindex）数据库，搜索主题填写“Nitrogendeposition”，搜索时间为2000—2019年，共统计出551篇文献。检索日期为2020年8月30日。

1.2研究工具

采用数据表格化处理工具Excel、NoteExpress、SPSS和可视化分析工具CiteSpace。利用Excel软件在对所得检索结果的基础上进行数据合并、去重处理后统计分析[8]，然后通过SPSS进一步对数据分析。CiteSpace是计量和分析科学文献数据的信息可视化软件，由陈超美博士基于知识单元离散与重组、社会网络分析的结构洞等理论而研发[9]，以知识图谱的形式呈现分析结果，使得复杂数据信息以相对直观的方式得以表达，并科学分析出蕴含的潜在规律[10]。

2文献产出与载文期刊分析

2.1文献发布时间分析一个领域的文献发布数量从侧面反映了这个领域研究进展情况。以年份为横坐标，发文量为纵坐标，根据从知网整理的数据，直观清晰呈现国内氮沉降研究领域发文量随年份变化的趋势。从图1文献的年份分布情况可以看出，国内以“氮沉降”为主题发表在核心期刊的文献开始于2001年，研究人员在《林业科学》发表论文“大气沉降对森林土壤酸化的影响”，揭示人类活动导致了氮沉降问题，其中引发的土壤酸化现象影响森林土壤的理化性质，具有我国氮沉降领域研究的里程碑意义，并开启了学者研究氮沉降问题的新历程。

从图1可以看出，有关于氮沉降领域的文献发布2000—2019年大体呈逐年上升的态势，但在2003、2008、2010和2018年也存在一定幅度的波动。在这20年间，除2000年国内没有发布核心文章以外，发表有关氮沉降文献最多年份比发表最少年份多出104篇，即104倍。该研究确定研究时间范围为2000—2019年，筛选国内核心期刊，基本能体现出氮沉降这一领域在我国科研中的发展进程，梳理该领域研究进展对氮沉降领域的逐渐完善研究以及进一步深入摸索提供一定参考价值，具有现实意义。SCI论文方面，一直呈现出平稳增长趋势，说明氮沉降是现在以及未来研究热点话题。

2.2发表期刊分析

借助NoteExpress文献管理软件对筛选的845篇核心期刊进行统计分析，845篇期刊文献发表在135种期刊上，表1为近20年来我国氮沉降领域载文量排名前10的期刊，这些种类期刊对“氮沉降”主题论文接受率较高，并且刊登了近20年氮沉降领域50%的科研成果，说明氮沉降领域发文期刊分布比较集中。其中《生态学报》的载文量、领域占比、被引数以及影响因子最高，《环境科学》《林业科学》和《中国环境科学》均来自来EI源期刊，可以看出氮沉降领域研究成果质量较高。

3作者分析

3.1高影响力作者

统计分析显示，845篇核心期刊在知网中累积被引频次为5257次，第一作者共389人，第一作者平均被引13.51次，按“被引频次”排序，列出被引频次200及以上高被引作者累积2897次，占总被引频次55.17%，可以看出他们在氮沉降领域影响较高，这些作者的研究成果在我国氮沉降领域产生了深远影响。

3.2合作作者作者共现分析能展现研究领域的作者学术场和作者活跃度[11]。应用CiteSpace对上述845条文献进行分析。①作者分布情况。经过CiteSpace的节点阈值设置，图2显示的节点为发文量在6篇以上的作者，显示了氮沉降领域主要作者群体分布，具体作者的被引次数情况见表2。②学术团队情况。在作者自然聚类中，可见几个明显聚类即学术合作团队，如涂利华团队、樊后保团队、刘文飞团队、莫江明团队、胡庭兴团队、向元彬团队（排名不分先后）等，他们对近20年氮沉降领域论文数量贡献显著。③作者活跃情况。通过节点结构和连线的颜色可以看出节点作者的活跃情况，如图2中周国逸、李德君、徐雷等作者节点及其相关连线都是冷色调，说明作者活跃度不高，他们的成果主要形成于2012年之前。表2中发文被引作者在早期为氮沉降领域研究做出了较大的贡献;其中薛璟花、李德君等作者节点成果主要形成于2008年以前。④枢纽节点作者。中介中心性较大的红环节点有樊后保、刘文飞等作者，这些作者在信息传输方面对作者合作影响较高。

4机构分析

CiteSpace生成的機构合作图谱，展现出国内近20年氮沉降领域各机构之间的合作情况以及科研进展。筛选整理出发文频次16次以上的机构节点，生成机构作图图谱见图3，发文频次和中介中心性较高机构见图4。图3和表3高频机构节点大多是红环节点，说明中国科学院大学和中国科学院研究所发文量较多，机构之间合作较密切，影响整个氮沉降领域研究的信息传递，形成相互借鉴并学习合作的交流场，在我国氮沉降领域具有权威地位。图3的中国科学院体系庞大，下属研究所很多，密切关注氮沉降领域研究，成果丰硕。从表3可以看出，中国科学院大学被引次数最多（85次），其次是中国科学院研究生学院（35次），而南昌工程学院生态与环境研究所和中国科学院沈阳应用生态研究所并列第3（27次）。

5关键词：与主题分析

5.1热点关键词：分析

关键词：代表着一篇文献的中心要点，浓缩了研究内容的主要方向，也是科研过程中的重点考量。CiteSpace的Timiezone功能可以用图谱形式表现不同年份氮沉降领域热点关键词：，根据图5所示的氮沉降关键词：聚类图谱时区视图，可以看出2001—2019年氮沉降趋势最右端关键词：为温室气体、增温、土壤酶活性等，说明这些领域可以作为今后在氮沉降领域研究的前沿方向。关于温室气体的研究，马钢等[12]探索了不同形态氮素输入对青藏高原高寒灌丛土壤CO2、NO2和CH4排放的影响，在青藏高原东部金露梅高寒灌丛进行试验。伴随温室气体研究的深入，学者开始逐步研究增温试验对氮沉降的影响，介冬梅等[13]通过提取羊草中的植硅体，在松嫩草原应用红外线增温和人工施氮的方法对羊草群落模拟全球变暖和氮沉降。而在2019年最新研究热点方向则集中在更深层次关于土壤酶活性的研究上，马伟伟等[14]通过研究不同氮水平对川西亚高山林地土壤酶活性，为氮沉降对不同水分状况地区森林生态系统中土壤碳氮磷循环的生态学过程提供科学参考。

从图5可以看出，2001—2019年时间段内氮沉降在某一时段的研究突破点或转折点，突现点用红色表示。9个主要的关键词：中得出最大的节点是2007—2012年的大气氮沉降关键词：，最小为2007—2011年的生态效应关键词：。通过不同时期氮沉降领域的研究突现点，结合每年论文被引数统计和被引频次的可视化分析可知，2007—2012年是氮沉降领域研究的高峰期和热点区，对氮沉降领域具有极其重要的贡献。

5.2前沿关键词：分析参考关键词：的发展情况对于一个学科的文献分析有一定价值。氮沉降领域是一个交叉学科，关键词：之间的联系表明了不同方向的借鉴关系。综合分析，该研究运用CiteSpace软件对氮沉降领域关键词：进行可视化分析，探讨领域内学科发展的研究热点和前沿方向。时区选择2000—2019年，时间跨度为1年，得出图6、7共2种形式的聚类分析图，都代表着该领域的1个研究前沿。从图6可以看出，共出现“氮沉降”“大气氮沉降”“氮添加”“土壤呼吸”以及“凋落物”等几个热点关键词：，进而进行这几个方面的热点关键词：聚类研究。同时，氮沉降领域包括“模拟氮沉降”“硫沉降”“干沉降”和“湿沉降”等在内的关键词：同样具有重要作用，也是氮沉降领域内研究的热点和前沿。

5.3关键词：聚类分析

表4显示了不同聚类，ClusterID为聚类后的编号，聚类的规模越大，编号越小;Size代表的是聚类中所含有的成员数量;Meanyear代表的是该聚类中文献的平均年份，判断聚类中引用文献的远近，表4只列出聚类LLR前10名。

综合分析图6、图7和表4，同时参考聚类中的施引文献，大致可以了解到每个聚类所代表的研究前沿。表4共总结了前10大氮沉降的研究前沿，主要聚类分析如下：聚类0主要关注的是大气氮沉降的观测以及研究进展情况，代表论文是常运华等[15]的“大气氮沉降进展”，通过简要回顾大气氮沉降的研究历史并综述近年来国内外大气氮沉降的研究进展，得出建立全国性监测网络并辅之模型模拟是今后关注的重点。聚类1主要关注的是氮素添加对高寒草甸生物量以及多样性的影响，代表论文是陈文年等[16]的“青藏高原高山草甸群落生物量及多样性对氮素添加的响应”，通过设置对照试验，得出氮素添加导致植物多样性降低，并且对高山草甸群落结构有明显影响的结论。聚类2主要关注的是氮沉降对土壤温度、土壤湿度以及土壤微生物的影响，代表论文是袁颖红等[17]的“模拟氮沉降对杉木人工林

土壤微生物的影响”，通过分析得出不同氮处理土壤微生物群落利用的碳源类型存在较大差异。聚类3主要关注的是氮添加对阔叶林土壤呼吸的影响，代表论文是涂利华等[18]的“模拟氮沉降对华西雨屏区撑绿杂交竹林土壤呼吸的影响”，得出结论模拟氮沉降可能通过增加土壤微生物生物量促进了该系统土壤CO2排放。

5.4高频主题词分析表5为2000—2019年国内氮沉降研究时段高频主题词，从出现频次来看，主题词“氮沉降”频次最多，为509次，一直是当今学者研究的主要课题。主题词“模拟氮沉降”和“氮添加”紧随其后，分别出现120和112次，说明在氮沉降的大背景下，研究人员已经着手模拟试验，也反映出人们对空气环境的重视程度以及着手应对的态度。从分布时段来看，主题词“氮沉降”“森林土壤”及“森林生态系统”研究一直贯穿整个研究时段（2000—2019年），说明关于氮沉降的研究从未间断，并有可能继续研究下去。另外主题词“氮添加”在最近几年出现较多，说明是如今氮沉降领域研究的热点方向和发展趋势。

5.5SCI论文关键词：分析

图8为SCI论文上关于氮沉降关键词：的可视化图谱，可以看出以全球气候变化为背景对氮沉降进行的探讨较多。Lu等[19]对中国南方3种热带森林进行长期施氮，结果显示富氮的原生林可能比其他低氮状态的原生林对外部氮输入更敏感，在未来的全球变化中应给予更多的关注，因为营养阳离子的缺乏是不可逆转的。Du[20]对中国东北部原生林施氮发现，随着施氮量和土壤有效氮含量的增加，群落氮素指标显著增加，呈非线性饱和响应曲线。

6高被引论文分析

被引频次是论文发表到统计分析为止总共被引用的次数，下载频次即总下载次数。表6为2000—2019年國内氮沉降领域高被引论文情况，其中李德军等[21]的论文“氮沉降对森林植物的影响”被引频次最高，为370次，分析和综述了氮沉降对森林植物6个方面的影响。刘世荣等[22]的论文“中国森林土壤碳储量与土壤碳过程研究进展”是20篇高被引论文中下载频次最高的论文，下载频次为6539次，综述了近几十年我国森林土壤碳储量和土壤碳过程的研究工作。

7主要结论

该研究基于文献计量学的研究手段，借助SPSS、NoteExpress和Excel等工具，结合CiteSpace信息可视化分析，围绕“氮沉降”这一主题，着重分析了国内2000—2019年氮沉降领域的研究现状并作出分析。

7.1文献产出与载文期刊分析在2000—2019年的关于氮沉降领域研究充满着积极活力，文献产出除2003、2008、2010和2018年出现拐点外，整体呈平稳增长态势，其中2010—2014年为快速增长阶段，2019年发文量最高。在载文期刊方面，845篇核心期刊发表在135种期刊上，其中

载文量前10的期刊发表在EI源刊有4种期刊，说明我国氮沉降研究质量和成果整体在较高水平上。SCI论文方面，一直呈现出平稳增长趋势，说明氮沉降是现在以及未来研究的热点话题。

7.2作者分析

作者分析采用高影响力和合作作者2个角度。高影响力作者有涂利华、莫江明、方运霆、樊后保、袁颖红、薛璟花及李德军等人。合作作者采用CiteSpace可视化图谱分析，结果显示涂利华团队、樊后保团队、刘文飞团队、莫江明团队、胡庭兴团队、向元彬团队等合作交流以及发文量较多。

7.3机构分析

在氮沉降领域近20年国内期刊中，科研实力较强并发文量较高的科研机构有中国科学院大学、中国科学院研究生学院、南昌工程学院生态与环境研究所和中国科学院沈阳应用生态研究所，并形成以中国科学院大学为中心的集中交流的合作学术网路，影响我国氮沉降领域的信息交流传递，在我国氮沉降领域起着带领作用。

7.4关键词：与主题分析

通过CiteSpace可视化分析，得到“氮沉降”“大气氮沉降”“氮添加”“土壤呼吸”以及“凋落物”等几个热点关键词：，这些方面是近20年氮沉降领域近20年的研究热点，“模拟氮沉降”“硫沉降”“干沉降”和“湿沉降”等领域有可能成为未来氮沉降领域的发展趋势与前沿走向。

7.5高被引论文分析

对近20年氮沉降领域被引前20篇文献进行分析，结果发现高频被引文章主要集中在氮沉降对森林土壤呼吸、土壤微生物以及生态系统的影响。高频被引频次和高频下载频次充分展现了科研人员对这些方向的重视以及科研重点方向。SCI论文方面，可以看出以全球气候变化为背景对氮沉降进行的探讨较多。

参考文献

[1]

顾峰雪，黄玫，张远东，等.1961—2010年中国区域氮沉降时空格局模拟研究[J].生态学报，2016，36（12）：3591-3600.

[2]肖辉林.大气氮沉降对森林土壤酸化的影响[J].林业科学，2001，37（4）：111-116.

[3]赵楠，王德福，蒋亚南，等.林冠氮添加和灌草去除对杉木生理生态特征的影响[J].生态环境学报，2019，28（11）：2192-2198.

[4]李德军，莫江明，方运霆，等.木本植物对高氮沉降的生理生态响应[J].热带亚热带植物学报，2004，12（5）：482-488.

[5]闫慧，吴茜，丁佳，等.不同降水及氮添加对浙江古田山4种树木幼苗光合生理生态特征与生物量的影响[J].生态学报，2013，33（14）：4226-4236.

[6]裴昊斐，高卫东，方娇阳，等.模拟氮沉降对一年生香椿幼苗生长和光合特性的影响[J].中国生态农业学报，2019，27（10）：1546-1552.

[7]赵蓉英，许丽敏.文献计量学发展演进与研究前沿的知识图谱探析[J].中国图书馆学报，2010，36（5）：60-68.

[8]孙颉，原保忠.基于文献计量学核盘菌研究现状及趋势分析[J].植物保护，2019，45（4）：108-115.

[9]汪青，陈光富，张国栋，等.基于文献计量学的近20年国内非饱和土研究综合分析[J].铁道标准设计，2019，63（11）：13-20.

[10]郑苏江.基于Citespace文献计量视角的制造业服务化研究热点与趋势分析[J].技术与创新管理，2020，41（1）：34-39.

[11]NERURSP，RASHEEDAA，NATARAJANV.Theintellectualstructureofthestrategicmanagementfield：Anauthorco-citationanalysis[J].Strategicmanagementjournal，2008，29（3）：319-336.

[12]马钢，王平，王冬雪，等.高寒灌丛土壤温室气体释放对添加不同形态氮素的响应[J].草业学报，2015，24（3）：20-29.

[13]介冬梅，葛勇，郭继勋，等.中国松嫩草原羊草植硅体对全球变暖和氮沉降模拟的响应研究[J].环境科学，2010，31（8）：1708-1715.

[14]马伟伟，王丽霞，李娜，等.不同水氮水平对川西亚高山林地土壤酶活性的影响[J].生态学报，2019，39（19）：7218-7228.

[15]常运华，刘学军，李凯辉，等.大气氮沉降研究进展[J].干旱区研究，2012，29（6）：972-979.

[16]陈文年，陈发军.青藏高原高山草甸群落生物量及多样性对氮素添加的响应[J].草业科学，2017，34（5）：1082-1089.

[17]袁颖红，樊后保，李辉信，等.模拟氮沉降对杉木人工林土壤微生物的影响[J].林业科学，2012，48（9）：8-14.

[18]涂利华，戴洪忠，胡庭兴，等.模拟氮沉降对华西雨屏区撑绿杂交竹林土壤呼吸的影响[J].应用生态学报，2011，22（4）：829-836.

[19]LUXK，MAOQG，MOJM，etal.Divergentresponsesofsoilbufferingcapacitytolong-termNdepositioninthreetypicaltropicalforestswithdifferentland-usehistory[J].Environmentalscience&technology，2015，49（7）：4072-4080.

[20]DUE.Integratingspeciescompositionandleafnitrogencontenttoindicateeffectsofnitrogendeposition[J].Environmentalpollution，2017，221：392-397.

[21]

李德軍，莫江明，方运霆，等.氮沉降对森林植物的影响[J].生态学报，2003，23（9）：1891-1900.

[22]刘世荣，王晖，栾军伟.中国森林土壤碳储量与土壤碳过程研究进展[J].生态学报，2011，31（19）：5437-5448.