基于CiteSpace和HistCite的生态化学计量学国内外文献特征与研究热点分析

张珂, 厉萌萌, 何明珠

基于CiteSpace和HistCite的生态化学计量学国内外文献特征与研究热点分析

张珂1, 2, 3, *, 厉萌萌1, 何明珠4

1. 郑州轻工业大学材料与化学工程学院, 郑州 450000 2. 中国轻工业污染治理与资源化重点实验室, 郑州 450000 3. 环境污染治理与生态修复河南省协同创新中心, 郑州 450000 4 .中国科学院西北生态环境资源研究院, 兰州 730000

利用CiteSpace 和 HistCite 文献计量方法, 对 CNKI 和 Web of Science核心数据库中2000—2019年发表的生态化学计量学领域的文献进行探究, 以期明确该领域研究变化特征与趋势, 为进一步把握发展方向和创新研究方法提供参考。结果表明: 1)自2000年起, 根据文献数量的分析, 国内外对生态化学计量学的研究都经历了初期、发展和快速发展三个阶段, 但我国对生态化学计量学的研究起步较晚。在国际上, 美国发文量居第一位, 我国发文量居第二位, 但我国文章篇均被引次数在发文量前十的国家中居末位, 且在国际合作中, 我国与除美国外其他国家间的合作较弱; 2)根据我国生态化学计量学研究中被引次数前十的文章分析, 综述类文章对我国生态化学计量学的发展起到了主要的推动作用; 3)国际上对生态化学计量学的研究重点和热点的发展趋势大致为植物、土壤、土壤酶、土壤微生物、植物-微生物-土壤综合体。我国对生态化学计量学的研究发展趋势与国际上具有一致性, 但研究时间有一定的滞后性。综上, 在发表综述类文章让学者了解本领域发展全貌的基础上, 进一步加强国际合作、发表高质量学术论文可以作为提高我国生态化学计量学研究国际地位的重要方法。此外, 在精准把握研究重点和热点的基础上, 积极探索新的研究重点、创新研究方法对我国生态化学计量学的发展也至关重要。

生态化学计量学; 文献特征; 研究热点; Web of Science; CNKI数据库

0 前言

生态学是研究有机体与其周围环境(包括非生物环境和生物环境)相互关系的科学, 具有高度的综合性、交叉性、复杂性和多尺度的特点。随着生态学不断的深化发展, 不同领域生态学研究面临着系统化的困难[1–3]。生态化学计量学从分子到全球尺度, 以生物体在生态相互作用过程中多种化学元素(主要是碳(C)、氮(N)、磷(P))平衡对生态交互作用为切入点, 为生态学系统化研究提供了新思路, 也成为当前生态学研究的热点[4]。

1862年李比希提出的最小量定律(Liebig’s law of the minimum)认为有机体受到与需求量相比供应量最小资源的限制, 该理论揭示了生物体的元素组成平衡对生物体生长的重要性, 这也是化学计量学理论在生态学上可以追溯到的早期应用[5]。1986年, Reiners[6]提出了结合化学计量学和生态学的理论模型, 使化学计量学与生态学有机结合了起来。但是, 该理论模型中存在一些并非完全正确的公理, 因此, Sterner和Elser[7]对该理论模型进行了修正并于2002年出版了《生态化学计量学: 从分子到生物圈的元素生物学》一书, 在该书中生态化学计量学的概念及理论被正式确立。

生态化学计量学早期主要被应用于水生生态系统中, 利用化学计量学原理研究水体养分限制和养分循环[8–10]。随着近年来的发展, 生态化学计量学已广泛应用于陆地生态系统, 成为生态学、植物学与土壤化学研究领域的新方向。其中, 植物N:P已经被证明对研究N限制到P限制的转变具有指示作用[11–12]。基于对温带和高纬度地区天然及人工植被系统的研究, Güsewell[13]发现, 在植被水平上, 植物N:P常与生物量生产呈负相关, 且在短期施肥实验中, N:P<10和N:P>20通常可以指示生物量生产受N限制和P限制。Reich和Oleksyn[14]对全球452个样点1280种植物叶片N、P特征的研究发现, 由于热带地区土壤主要受P限制, 而温带和高纬度地区土壤主要受N限制, 导致叶片N:P随着温度的增加而增加, 且越接近赤道, N:P越高。在我国, Zhang等[15]于2003年首次对生态化学计量学进行综述研究, 一方面说明了研究N:P化学计量特征的重要性, 另一方面从分子生物学角度分析了应用N:P化学计量学的可行性, 并指出了N:P化学计量学研究的应用前景和存在的缺陷。2005年, 曾德慧和陈广生[5]概述了生态化学计量的概念、历史起源和基本理论, 重点介绍了生态化学计量学理论在消费者驱动的养分循环、限制性养分元素判别以及全球C、N、P循环等方面的应用。通过对我国127个样点753种植物叶片N、P特征的分析, Han等[16]发现可能由于P在我国土壤中的短缺, 导致我国植物区系植物叶片N:P高于全球平均值。2008年, 王绍强和于贵瑞[17]重点从土壤C、N、P化学计量比的分布特征、指示作用、对碳固定的影响, 以及人类活动对C:N:P比的影响等方面探讨了C:N:P比在养分限制、生物地球化学循环、森林演替与退化等领域中的应用。此后, 生态化学计量学受到我国学者的广泛关注, 并被应用到不同的生态系统中[18–22]。但是, 目前利用文献计量法对生态化学计量学发展进程及研究热点进行论述的文章还未见报道。

文献计量法是一种以文献外部特征为研究对象, 从文献发表时间、刊载来源、被引次数等方面进行计量, 采用数学与统计学方法来描述、评价和预测某一领域的发展现状与发展趋势的研究方法[23]。文献计量法作为一个成熟的工具已经广泛应用于各个学科, 近几年开始有学者将此方法应用于生态学研究领域[24–25]。本文从文献计量学的角度出发, 采用CiteSpace和HistCite 2种科学计量软件, 对Web of Science(WOS)核心数据库和中国知网(CNKI)数据库中的生态化学计量学研究文献进行图谱量化[26–27]。同时, 结合典型文献阅读, 分析了生态化学计量学在国内外的发展历程、研究重点及热点, 以期为了解生态化学计量学的研究现状, 掌握生态化学计量学的研究重点和热点, 从而更精准地把握未来生态化学计量学的研究方向提供理论依据。

1 数据与方法

1.1 数据来源

数据来源于WOS核心数据库和中国知网(CNKI)数据库, 检索日期自2000年1月1日至2019年12月31日。在WOS核心数据库中, 以“ecological stoichiometry” or “carbon nitrogen phosphorus stoichiometry” or“ nitrogen phosphorus stoichiometry”为主题词, 检索到关于生态化学计量学研究的论文共2853篇。在CNKI数据库中, 以“生态化学计量”或含“碳氮磷化学计量”或含“氮磷化学计量”为主题词进行检索, 结合人工筛选, 得到文献1262篇。

1.2 研究方法

本文利用CiteSpace和HistCite软件对文献进行计量和可视化分析。CiteSpace是由美国Drexel大学陈美超博士团队基于Java程序设计开发的一款专门用于学术文献分析的软件。该软件主要是通过大量直观图谱的可视化展现分析某一研究领域的演进历程、研究热点及前沿, 从而使研究人员可从科学文献中识别并发现该领域的发展新趋势和新动态[28]。HistCite是由尤金·加菲尔德博士和 MG 科学出版公司共同开发的一款引文编年可视化程序, 主要针对某一领域研究文献发表的时间、作者、国家、研究机构、关键词、被引用频次等指标进行分析[29]。本文借助HistCite 对生态化学计量学领域研究文献发表的时间、期刊来源、国家等指标进行分析, 利用CiteSpace共现图谱分析生态化学计量学的发展趋势和研究热点。

2 结果与分析

2.1 WOS 核心数据库中生态化学计量学文献特征

2.1.1 年文献分布特征

为了更好的了解目前国际上对生态化学计量学领域研究内容的特征的变化趋势, 首先利用 HistCite 对 WOS 核心数据库中收集到的2853篇文献进行年文献数量变化的分析, 结果如图1所示。由图1可见, 自2002年以来, 文献数量整体表现为明显的上升趋势。根据年文献量及年际间文献量变化情况可总结出3个明显的阶段性特征: 1)2002—2009年, 为生态化学计量学研究的初始阶段。受2002年《生态化学计量学: 从分子到生物圈的元素生物学》一书发表的影响, 2002—2003年发表文献的年增长量为39篇, 2003—2009年, 文献量仍呈增长趋势, 年均量为68篇/年, 但是增长速度缓慢, 年均增长量仅为7篇/年。2)2010—2017年, 为生态化学计量学研究的发展阶段。发文量共计1321篇, 文献量逐年增加, 呈明显的上升趋势, 年均量为189篇/年, 年均增长量为18篇/年, 表明生态化学计量学已受到各国学者的广泛关注。3)2017—2019年, 为生态化学计量学研究迅速发展阶段。文献增长趋势仍持续上升, 年均量为350篇/年, 年均增长量为40篇/年, 该阶段总发文量占2002—2019年生态化学计量学研究总发文量的36.97%。

2.1.2 热点期刊分析

由图2可知, WOS核心数据库中, 生态化学计量学的研究论文排名前十的期刊为: 《Freshwater Biology》、《Ecology》、《Plant and Soil》、《Soil Biology & Biochemistry》、《Biogeochemistry》、《Limnology and Oceanography》、《Ecology Letters》、《Oikos》、《Plos One》、《Oecologia》。其中, 总被引次数较多的期刊有: 《Ecology Letters》(2498次)、《Ecology》(1673次)、《Oikos》(1062次)、《Fresearch Biology》(904次)。而且, 排名前十的期刊的被引次数占检索到的2853篇文献总被引次数的46.6%, 说明这些期刊在生态化学计量学的研究进展中发挥着重要作用。

2.1.3 地域分布特征

对不同国家生态化学计量学研究领域的发文量的研究见表1, 发文量前10的国家分别为美国、中国、德国、加拿大、英国、澳大利亚、西班牙、法国、荷兰和瑞典。美国的发文量居全球之首, 为1183篇, 占检索到的总论文数量的41.47%。中国的发文量位居第二, 为771篇, 占检索到的总论文数量的27.02%。在发文量前10的国家中, 美国、中国、德国、加拿大和英国的总被引次数较多, 均超过8000次, 其中美国的总被引频次最高为48573次, 遥遥领先于其它国家。美国、德国、加拿大、英国、澳大利亚的篇均被引次数较多, 均超过35次。从发文量、总被引次数以及篇均被引次数综合分析, 美国, 英国、德国和加拿大在生态化学计量学研究领域的影响力较大。中国在发文量上排名第二, 总被引次数位居第三, 但篇均被引次数在排名前十的国家中排末位, 一方面表明了我国在生态化学计量学研究中发文量较多, 另一方面反映出我国在生态化学计量学领域的国际影响力相对较弱。

图1 2002—2019年 WOS 核心数据库中生态化学计量学领域年文献数量及其年际间变化量

Figure 1 The number of annual total papers and its changes of ecological stoichiometry based on WOS during 2002-2019

图2 WOS核心数据库中生态化学计量学研究载文量前10的期刊及被引次数

Figure 2 Top 10 journals and total cited times in ecological stoichiometry research in WOS

表1 WOS核心数据库中各主要国家生态化学计量学研究发文现状

2.1.4 国际合作特征

图3展示了利用CiteSpace所分析的发文量前10的国家合作研究情况, 图中圆圈的大小表示发文的数量, 连线代表国家之间的合作关系。由图3可知, 主要研究国家之间既有密切的合作, 也有独立的研究。美国不仅在发文量上占据优势, 而且与其他国家的合作也较为密切。其中, 美国与德国、法国、澳大利亚、英国、中国等合作较为密切。中国的发文量仅次于美国, 相对于其它国家, 中国与美国的合作最为密切, 但与其它国家的合作较弱。圆圈中间颜色越深代表中介中心性越大, 中介中心性越大对合作网络的形成和结构稳定性贡献越大。由CiteSpace分析可知, 美国的中介中心性最高(0.35), 其次是德国(0.32)和法国(0.28), 中国位于第四位。由此表明, 进一步加强国际合作, 是提高我国在生态化学计量学领域国际影响力的方法之一。

图3 WOS 核心数据库中生态化学计量学研究国家合作网络图

Figure 3 Collaborative networks among countries of ecological stoichiometry research on WOS

2.2 CNKI中生态化学计量学文献总体特征

2.2.1 年文献分布特征

对 CNKI 数据库检索到的1262 篇文献分析见图4。由图4可知, 我国对生态化学计量学的研究也呈逐年增长趋势, 与国际研究变化趋势相似, 但又有不同之处。根据年文献量及年际间文献量变化, 我国对生态化学计量学的研究也存在3个明显的阶段性特征: 1)2003—2009年, 为初始阶段。自2003年张丽霞等在植物学报发表的英文综述《Appli­cation of N:P Stoichiometry to Ecology Studies》为起点, 生态化学计量学理论首次被引入我国。但此后, 很长一段时间, 我国学者对生态化学计量学的研究关注较少, 主要表现为自2005年至2009年, 总发文量为18篇, 年均发文量约为4篇。2)2010—2012年, 为缓慢增长阶段。在该阶段, 生态化学计量学受到了我国学者一定的关注, 总发文量为59篇, 年均发文量约为20篇, 是初始阶段的5倍。3)2013—2019年, 为快速发展阶段。年均发文量为169篇, 是缓慢发展阶段的8倍, 年均增长量为29.57篇/年。以上结果表明, 我国对生态化学计量学的研究起步较晚, 但发展较快。

2.2.2 热点期刊及经费来源分析

本研究中所检索到的生态化学计量学研究的文献主要发表在生态学报、植物生态学报、生态学杂志、应用生态学报、应用与环境生物学报、草业学报和水土保持学报等期刊上(图5)。其中, 在生态学报上的发文量为102篇, 远高于其它期刊(图5)。

对1262篇文献的经费分析见图6, 由图6可知, 经费主要来源于国家自然科学基金, 占总经费的41.23%。其它经费来源主要有国家科技支撑计划、国家重点基础研究发展规划(973计划)、国家重点研发计划、中国科学院“西部之光”人才培养计划和中央级科研院所科技基础性工作专项资金项目等。

3 生态化学计量学的研究热点进展分析

3.1 国际生态化学计量学研究热点进展分析

由图7可见, 生态化学计量学研究的发展呈现明显的时间变化特征, 主要概况为两个方面, 即: 起始发展阶段和研究扩增阶段。

图4 2003—2019 年 CNKI 数据库中生态化学计量学领域年文献数量及其年际间变化量

Figure 4 The number of annual total papers and its changes of ecological stoichiometry based on CNKI during 2003-2019

图5 CNKI 数据库中生态化学计量学载文量前 10 的期刊

Figure 5 Top 10 journals in ecological stoichiometry research on the CNKI

(1)起始发展阶段(2000—2007年): 该阶段中, 对生态化学计量学理论的研究和应用由水生生态系统发展到陆地生态系统。2000年, Elser等[4,8]论证了生态化学计量学可以将基因到生态系统、微生物到多细胞动物、海洋到荒漠的研究有机结合起来的观点, 并提出了生态化学计量学的养分限制理论在水生生态系统和陆地生态系统中均普遍存在的观点。2002年, 由Sterner和Elser[7]主编的《生态化学计量学: 从分子到生物圈的元素生物学》一书的发表, 确定了生态化学计量学的概念及相关理论, 并成为生态化学计量学发展的重要支柱。2003年, 生长速率与C:N:P化学及特征的耦合关系在微生物、昆虫和甲壳类动物中被验证[30]。2004年, Güsewell[13]通过控制实验确定了植被水平上N:P的大小与养分元素限制的关系; Reich和Oleksyn[14]对全球尺度上植物叶片与环境因子的关系进行了分析。自此, 生态化学计量学被广泛的应用到陆地生态系统植物叶片的研究中。2007年, Cleveand等[31]基于全球尺度, 研究了土壤及土壤微生物C:N:P化学计量特征, 进一步拓展了生态化学计量学的应用并推动了生态化学计量学的发展, 该文章的引用次数达1040次。

图6 我国生态化学计量学研究经费来源

Figure 6 Funding sources of Chinese ecological stoichiometry research

(2)研究扩增阶段(2008—2019年): 在该阶段初期, 研究不同区域水平上植物叶片化学计量特征及其与环境因素的关系成为研究的重点和热点。其中, 2008年, He等[32]通过对中国草地生物群落中213种植物进行系统调查, 研究了植物叶片C和N的变化规律。此后, Elser等[33]将N沉降作为重要的环境因子在水生态系统和陆地生态系统中被研究、Sinsabaugh等[34]研究了土壤和沉积物的酶的化学计量特征、Manzoni等[35]研究了凋落物中的C、N、P化学计量特征、Han等[36]进一步研究了我国陆地生态系统中11种矿质元素的化学计量特征、Xu等[37]研究了全球尺度上土壤微生物生物量C、N、P化学计量特征、Zechmeister-Boltenstern等[38]利用生态化学计量学将植物—微生物—土壤作为整体进行了研究。由此可以看出, 随着研究的深入, 生态化学计量学的研究方向在不断的扩展, 同时, 生态化学计量学作为研究各有机体间关系的连接作用得到验证。

3.2 国内生态化学计量学研究热点进展分析

被引频次代表论文的研究结果和观点被研究领域内其它学者认可的程度, 高被引频次能够客观地反映该论文的学术影响力以及在学术交流中的作用和地位, 当前高被引论文成为国际上普遍采用的科研水平的评价标准[39]。表2列出了在CNKI数据库中关于生态化学计量学主题研究被引频次前10的文献[17,5,40–47], 从表2可以看出, 被引用次数高的前四篇文献发表时间在2013年之前, 且综述类文章占到60%, 说明在我国对生态化学计量学研究的综述类文章为我国生态化学计量学的发展起到了极大的推动作用。另外, 从表2中可见, 对森林和湿地的研究属于我国对生态化学计量学早期研究的主要生态类型。

通过 CiteSpace 的时区视图可以观察研究内容的变迁及不同时段内的研究热点和重点。时区视图中, 节点所在的年份代表该节点所代表的关键词第一次出现的年份, 当后来的年份又出现了该关键词时, 该关键词会在首次出现的位置多加一圈, 所以节点越大, 则该关键词被研究的次数越多。由图8可知, 我国对生态化学计量学的研究热点主要集中于对陆地生态系统中, 所研究的生态系统类型从森林向黄土高原、人工林变化; 研究内容的重点变化趋势为养分限制、养分利用效率、内稳性、施肥及环境因子变化; 研究主体的重点发展顺序为: 植物、土壤、微生物, 这与国际研究具有一致性, 但研究时间有一定的滞后性。

注: 图中共有节点数 1088 个, 节点连线 6608 条; 节点表示高频共被引文献, 根据文献作者及年份以黑色文字标签标注, 节点越大表示文章的共被引频次越高, 影响力越大; 节点连线表示节点之间相互联系; 节点和连线颜色从紫色到黄色的变化表示对应的 2000—2019 年的时间演变。

Figure 7 Co-citation papers of ecological stoichiometry on the WOS

表2 CNKI 生态化学计量学主题被引频次前10的文献

4 结论及展望

4.1 结论

(1)生态化学计量学研究自2000年以来得到迅速发展, 受到国内外学者的广泛关注。虽然我国对生态化学计量学的研究起步稍晚, 但发展较快。我国在国际上的发文量位居第二, 但篇均被引次数在排名前十的国家中居末位, 反映出我国在生态化学计量学领域的国际影响力相对较弱。在国际间合作关系上, 我国与美国的合作最为密切, 与其它国家的合作较弱, 因此, 加强国际间的合作可以作为提高我国在国际上的影响力的方法之一。

注: 图中共有节点数453个, 节点连线1842 条; 节点表示高频关键词, 节点越大表示该关键词被研究的频次越高; 节点连线表示节点之间相互联系; 节点和连线颜色从紫色到橘黄色再到黄色的变化表示对应的2005—2019 年的时间演变。

Figure 8 Evolution map of ecological stoichiometry research keywords

(2)综述类文章对我国生态化学计量学的发展起到了主要的推动作用, 说明整体把握生态化学计量学的概念及相关理论对推动生态化学计量学的研究具有重要作用。

(3)国际上对生态化学计量学的研究热点的变化趋势主要表现为: 1)由水生生态系统向陆地生态系统发展; 2)在陆地生态系统中, 研究重点和热点的发展趋势大致为植物、土壤、土壤酶、土壤微生物、植物—微生物—土壤综合体。国内对生态化学计量学研究重点和热点的发展趋势与国际研究趋势大体一致, 但研究时间相对滞后。因此, 在精准把握研究重点和热点的基础上, 积极探索新的研究重点、创新研究方法对我国生态化学计量学的发展也至关重要。

4.2 展望

尽管生态化学计量学已受到了科学家的广泛关注, 并在不同的生态系统及实验模式中得到了很好的发展。但是, 针对生态化学计量学的研究还有很多的不足, 例如: 生态化学计量内稳性指数的高低与物种的生态策略和适应性有关, 能够反映生物对环境变化的生理和生化的适应, 目前, 针对生态化学计量内稳性的研究还十分有限[44]。在全球变化背景下, 如大气氮沉降、CO2浓度、降雨格局的改变等因素将对陆地生态系统生物地球化学循环造成极大的改变, 势必会影响元素化学计量关系。因此, 利用生态化学计量学理论, 如养分限制判断依据、内稳性指数及生长速率假说等, 并结合示踪元素循环的同位素技术来理解和探索生态系统地球化学循环复杂的耦合过程以及物种的响应及适应机制将可以作为以后研究的创新点。

[1] MAIENSCHEIN J. Transforming Traditions in American Biology, 1880–1915[M]. Maryland: The Johns Hopkins University Press, 1991.

[2] ALLEN T F H, HOEKSTRA T W. Toward a Unified Ecology[M]. New York: Columbia University Press, 1992.

[3] VOGEL S. Academically correct biological science[J]. American Scientist, 1998, 86(6): 504–506.

[4] ELSER J J, STERNER R W, GOROKHOVA E, et al. Biology stoichiometry from genes to ecosystems[J]. Ecology Letters, 2000, 3: 540–550.

[5] 曾德慧, 陈广生. 生态化学计量学: 复杂生命系统奥秘的探索[J]. 植物生态学报, 2005, 29(6): 1007–1019.

[6] REINERS W A. Complementary models for ecosystems[J]. American Naturalist, 1986, 127(1): 59–73.

[7] STERNER R W, ELSER J J. Ecological Stoichiometry: the biology of elements from molecules to the biosphere[M]. Princeton: Princeton University Press, 2002.

[8] ELSER J J, FAGAN W F, DENNO R F, et al. Nutritional constraints in terrestrial and freshwater food webs[J]. Nature, 2000, 408(6812): 578–580.

[9] ARBUCKLE K E, DOWNING J A. The influence of watershed land use on lake N:P in a predominantly agricultural landscape[J]. Limnology and Oceanography, 2001, 46(4): 970–975.

[10] BERMAN T. The role of DON and the effect of N: P ratios on occurrence of cyanobacterial blooms: implications from the outgrowth ofin Lake Kinneret[J]. Limnology and Oceanography, 2001, 46(2): 443–447.

[11] GUSEWELL S, KOERSELMAN W. Variation in nitrogen and phosphorus concentrations of wetland plant[J]. Perspectives in Plant Ecology, Evolution and Systematics, 2002, 5(1): 37–61.

[12] VENTERINK H O, WASSEN M J, VERKROOST A W M. Species richness-productivity patterns differ between N-, P-, and K-limited wetlands[J]. Ecology, 2003, 84(8): 2191–2199.

[13] GUSEWELL S. N:P ratios in terrestrial plant: variation and functional significance[J]. New Phytologist, 2004, 164(2): 243–266.

[14] REICH P B, OLEKSYN J. Global patterns of plant leaf N and P in relation to temperature and latitude[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2004, 101(30): 11001–11006.

[15] ZHANG Lixia, BAI Yongfei, HAN Xingguo. Application of N: P stoichiometry to ecology studies[J]. Acta Botanica Sinica, 2003, 45(9): 1009–1018.

[16] HAN Wenxuan, FANG Jingyun, GUO Dali, et al. Leaf nitrogen and phosphorus stoichiometry across 753 terrestrial plant species in China[J]. New Phytologist, 2005, 168(2): 377–385.

[17] 王绍强, 于贵瑞. 生态系统碳氮磷元素的生态化学计量学特征[J]. 生态学报, 2008, 28(08): 3937–3947.

[18] 张珂, 何明珠, 李新荣, 等. 阿拉善荒漠带典型植物叶片碳、氮、磷化学计量特征[J]. 生态学报, 2014, 34(22): 6538–6547.

[19] HE Mingzhu, DIJKSTRA F A. Drought effect on plant nitrogen and phosphorus: a meta-analysis[J]. New Phytologist, 2014, 204(4): 924–931.

[20] SONG Zhaoliang, LIU Hongyan, ZHAO Fengjun, et al. Ecological stoichiometry of N:P:Si in China’s grasslands[J]. Plant and Soil, 2014, 380: 165–179.

[21] ZHANG Ke, SU Yongzhong, YANG Rong. Variation of soil organic carbon, nitrogen, and phosphorus stoichiometry and biogeographic factors across the desert ecosystem of Hexi Corridor, northwest China[J]. Journal of Soils and Sediments, 2018, 19(1): 49–57.

[22] LI Feng, GAO Han, ZHU Lianlian, et al. Foliar nitrogen and phosphorus stoichiometry of three wetland plants distributed along an elevation gradient in Dongting Lake, China[J]. Scientific Reports, 2017, 7(1): 2820.

[23] 庞景安. 科学计量研究方法论[M]. 北京: 科学技术文献出版社, 1999.

[24] 杨睿哲, 孙小妹, 李金霞, 等. 基于CiteSpace的草地生态系统研究现状分析[J]. 科技与创新, 2019, (13): 10–13.

[25] 郭忠录, 蔡崇法. 生物土壤结皮研究进展与热点-基于CiteSpace和HistCite计量分析[J]. 中国水土保持科学, 2019, 17(05): 146–156.

[26] CHEN Chaomei, IBEKWE-SANJUAN F, HOU Jianhua. The structure and dynamics of cavitation clusters: A multiple-perspective cocitation analysis[J]. Journal of the American Society for Information Science and Technology, 2010, 61(7): 1386–1409.

[27] 张月红. HistCite: 一个新的科学文献分析工具[J]. 中国科技期刊研究, 2007, 18(6): 1096.

[28] 陈悦. 引文空间分析原理与应用—CiteSpace实用指南[M].北京: 科学出版社, 2014.

[29] GARFIELD E. Historiographic mapping of knowledge domains literature[J]. Journal of Information Science, 2004, 30(2): 119–145.

[30] ELSER J J, ACHARYA K, KYLE M, et al. Growth rate-stoichiometry couplings in diverse biota[J]. Ecology Letters, 2003, 6(10): 936–943.

[31] CLEVELAND C C, LIPTZIN D. C:N:P stoichiometry in soil: is there a "Redfield ratio" for the microbial biomass?[J]. Biogeochemistry, 2007, 85(3): 235–252.

[32] HE Jinsheng , WANG Liang, FLYNN D F B, et al. Leaf nitrogen: phosphorusstoichiometry across Chinesegrasslandbiomes[J]. Oecologia, 2008, 155 (2): 301–310.

[33] ELSER J J, ANDERSEN T, BARON J S, et al. Shifts in lake N:P stoichiometry and nutrient limitation driven by atmospheric nitrogen deposition[J]. Science, 2009, 326(5954): 835–837.

[34] SINSABAUGH R L, HILL B H, SHAH J J F. Ecoenzymatic stoichiometry of microbial organic nutrient acquisition in soil and sediment[J]. Nature, 2009, 462(7320): 122–122.

[35] MANZONI S, TROFYMOW J A, JACKSON R B, et al. Stoichiometric controls on carbon, nitrogen, and phosphorus dynamics in decomposing litter[J]. Ecological Monographs, 2010, 80(1): 89–106.

[36] HAN Wenxuan, FANG Jingyun, REICH P B, et al. Biogeography and variability of eleven mineral elements in plant leaves across gradients of climate, soil and plant functional type in China[J]. Ecology Letters, 2011, 14(8): 788–796.

[37] XU Xiaofeng, Thornton P E, POST W M. A global analysis of soil microbial biomass carbon, nitrogen and phosphorus in terrestrial ecosystems[J]. Global Ecology and Biogeo­graphy, 2013, 22(6): 737–749.

[38] ZECHMEISTER-BOLTENSTERN S, KEIBLINGER K M, MOOSHAMMER M, et al. The application of ecological stoichiometry to plant-microbial-soil organic matter transformations[J]. Ecological Monographs, 2015, 85(2): 133–155.

[39] 张建合, 任长江. 《中国科技期刊研究》高被引论文特征分析[J]. 中国科技期刊研究, 2011, 22(02): 207–210.

[40] 贺金生, 韩兴国. 生态化学计量学: 探索从个体到生态系统的统一化理论[J]. 植物生态学报, 2010, 34(01): 2–6.

[41] 程滨, 赵永军, 张文广, 等. 生态化学计量学研究进展[J]. 生态学报, 2010, 30(06): 1628–1637.

[42] 王晶苑, 王绍强, 李纫兰, 等. 中国四种森林类型主要优势植物的C:N:P化学计量学特征[J]. 植物生态学报, 2011, 35(06): 587–595.

[43] 刘万德, 苏建荣, 李帅锋, 等. 云南普洱季风常绿阔叶林演替系列植物和土壤C、N、P化学计量特征[J]. 生态学报, 2010, 30(23): 6581–6590.

[44] 曾冬萍, 蒋利玲, 曾从盛, 等. 生态化学计量学特征及其应用研究进展[J]. 生态学报, 2013, 33(18): 5484–5492.

[45] 杨惠敏, 王冬梅. 草-环境系统植物碳氮磷生态化学计量学及其对环境因子的响应研究进展[J]. 草业学报, 2011, 20(02): 244–252.

[46] 王维奇, 徐玲琳, 曾从盛, 等. 河口湿地植物活体-枯落物-土壤的碳氮磷生态化学计量特征[J]. 生态学报, 2011, 31(23): 134–139.

[47] 朱秋莲, 邢肖毅, 张宏, 等. 黄土丘陵沟壑区不同植被区土壤生态化学计量特征[J]. 生态学报, 2013, 33(15): 4674–4682.

Analysis of the literature characteristics and research hotspots of ecological chemometrics at home and abroad based on CiteSpace and HistCite

ZHANG Ke1, 2, 3, *, LI Mengmeng1, HE Mingzhu4

1. School of Material and Chemical Engineering, Zhengzhou University of Light Industry, Zhengzhou 450000, China 2. Key Laboratory of Pollution Treatment and Resource, China National Light Industry, Zhengzhou 450000, China 3. Collaborative Innovation Center of Environmental Pollution Control and Ecological Restoration, Henan Province, Zhengzhou 450000, China 4. Northwest Institute of Eco-Environment and Resources, CAS, Lanzhou730000, China

To clarify the research variation characteristics and trends in ecological stoichiometry and provide reference for further development and innovation, CiteSpace and HistCite were used to explore literature in the field of ecological stoichiometry published in CNKI and Web of Science from 2000 to 2019. Results shown that since 2000, based on the number of articles, the development trends of researches on ecological stoichiometry by domestic and overseas have been similar and both of them have experienced three periods, including initial stage, development period, and rapid expansion period. Internationally, the number of articles of American and China ranked first and second, respectively. However, the average of citations per article of China was in the bottom among the top ten. Meanwhile, the cooperation between China and other countries, except for American, was relatively weaker. According to the top 10 cited articles of ecological stoichiometry from CNKI database, review articles made great contribution to the development of ecological stoichiometry in China. Internationally, the development trends of research emphases and hotspots were plant, soil, soil enzyme, soil microorganism, the complex of plant, microorganism, and soil. The development of ecological stoichiometry in China was similar with international trend; however, China started relatively late. In conclusion, on the basis of publishing review articles to make scholars have a clear knowledge of the overall development of ecological stoichiometry, it is necessary to improve international status of research on ecological stoichiometry in China by further strengthening international cooperation and publishing high-quality academic papers. Besides, based on the precision of research emphases and hotspots, to develop ecological stoichiometry in China, it is also crucial to positively explore new research emphases and innovate research methods.

ecological stoichiometry; literature features; research hotspots; Web of Science; CNKI

10.14108/j.cnki.1008-8873.2021.05.024

Q149

A

1008-8873(2021)05-195-11

2020-04-01;

2020-04-26基金项目:国家自然科学基金青年基金项目(418011086); 郑州轻工业学院2017年度博士科研启动费(2017BSJJ038)

张珂(1988—), 女, 河南泌阳人, 博士, 讲师, 主要从事生态化学计量学和恢复生态学研究, E-mail: zkecology@163.com

通信作者:张珂, 女, 博士, 讲师, 主要从事生态化学计量学和恢复生态学研究, E-mail: zkecology@163.com

张珂, 厉萌萌, 何明珠. 基于CiteSpace和HistCite的生态化学计量学国内外文献特征与研究热点分析[J]. 生态科学, 2021, 40(5): 195–205.

ZHANG Ke, LI Mengmeng, HE Mingzhu. Analysis of the literature characteristics and research hotspots of ecological chemometrics at home and abroad based on CiteSpace and HistCite[J]. Ecological Science, 2021, 40(5): 195–205.