喀斯特石漠化地区土壤微生物研究——基于CNKI数据库的文献计量分析

韦志琼

(右江民族医学院,广西 百色 533000)

0 引言

我国南方的喀斯特石漠化地区是世界上三大喀斯特地貌之一,尤以贵州、云南、广西石漠化面积最广,发育最典型[1-2]。石漠化与水土流失、沙漠化并列为我国三大土地生态自然灾害。石漠化现象是岩溶地区土地严重退化而出现的荒漠化现象,给地区生态及经济带来了巨大的危害[3-5]。20世纪80年代,我国对西南岩溶地区石漠化问题开展了有针对性的治理活动,逐步推进了石漠化的综合整治,石漠化治理也越来越受到国家及社会各界的高度关注及重视[6-9]。石漠化的成因有很多,一般认为主要影响因素是自然环境因素与人类不合理的活动[10-11],其中起到决定性作用的是人类活动。人类过度干预自然的活动影响了生态环境平衡,造成自然资源短缺、生态系统抗干扰能力差、土壤生产力严重退化等生态环境问题[12-13]。

石漠化的本质是土壤的理化性质、土壤组成等发生变化,导致土层稀薄,肥力降低,生产力下降,不同程度石漠化地区的土壤性质表现出差异[14]。而石漠化程度不仅与土壤中的养分含量(如有机质、氮、磷、钾等)有着密切关系,土壤中的微生物也起着重要的作用[15]。土壤微生物是土壤微生态系统的重要组成部分,种类繁多,数量庞大,它们参与土壤的形成及发育过程,在能量流动及物质循环中发挥着重要的作用[15]。如氮元素在植物生长过程中起着至关重要的作用,是叶绿素合成的必需元素,空气中约78%的成分为氮气,但是植物无法直接利用空气中的氮。而土壤中的微生物可通过生物固氮作用,将惰性的氮转化成离子氮以供植物吸收。利用微生物制作形成菌剂可用于降解及转化土壤中难溶的矿物质、污染物及农残等,以减少毒性,分解难溶矿物质等[16]。土壤微生物能快速响应土壤质量变化,可作为评价土壤的微生物指标,用于土壤健康状况的预测,对土壤增肥、环境修复等有着不可忽视的作用,有效预示生态系统状态的演变。可通过改善土壤性质与土壤微生物结构及组成来改善土壤肥力,恢复土壤生态系统的稳定[17-18]。

对石漠化地区土壤微生物的研究文献进行分析,了解喀斯特石漠化地区土壤微生物的发展现状、研究热点及前沿动态,对于喀斯特石漠化地区土壤生态改善具有重要的意义。

1 研究方法

中国学术期刊网络数据库(CNKI)为文献数据来源。检索以“喀斯特”与“土壤微生物”为主题词,检索文献发表时间为不限至2022年12月31日,通过CNKI自带的有关文献分析工具及VOSviewer软件进行计量分析及关键词共现分析。

2 结果与分析

2.1 文献发表量

文献量可反映学术界对于该研究主题的关注程度,是衡量关注度的重要指标之一[19]。 在CNKI中进行检索,共获得相关中文文献330篇,以柱形图展示每年的文献发表数量。从图1可知,关于石漠化地区土壤微生物的研究文献呈现出波浪式增长趋势,发文量总体上是逐渐增长的。

图1 文献发文量年度分布Fig.1 Annual number of published papers

2.2 主要资助基金

有项目基金作为资金支持的论文,在论文学术研究的科学性、创新性及严谨性上更有保障,所获得的基金项目级别越高,论文的学术价值及可读性相应也会更高[20]。共选取发文量最多的10个基金项目进行分析(如图2)。由图2可知,石漠化地区土壤微生物研究最主要的基金提供者是国家自然科学基金委,共有151篇文献受到该基金支持,占总发文量的45.76%。其次是国家科技支撑计划项目与国家重点基础研究发展规划项目,分别为48篇、32篇,占比14.55%、9.70%。

图2 主要基金项目发文数量统计Fig.2 Number of documents issued by major fund projects

2.3 研究机构

对机构情况进行统计,可以清楚地了解该研究课题的主要研究机构(如图3)。发文量最多的研究机构是贵州大学,共发表论文61篇,占总发文数量的18.48%;其次为中国科学院亚热带农业生态研究所与贵州师范大学,发文数量分别为60篇、48篇,占总发文数量的18.18%、14.55%。

图3 主要机构发文量统计Fig.3 Total amount of papers from main institutions

2.4 主要发文作者与合作情况

统计作者发文数量可以反映出相关人员对于某一研究领域的贡献值。由图4可知,CNKI数据库收录文库中,发文总量排名前10的作者依次为苏以荣、彭晚霞、曾馥平、何寻、宋同清、王克林、杜虎、喻理飞、龙健、张金池,发文量共194篇,占总发文量的58.79%。作者之间两两合作较为密切的有4个合作网络(图5):以中国科学院亚热带农业生态研究所的王克林、苏以荣、彭晚霞及广西农业科学院杜虎等研究人员组成的合作网络;以贵州大学喻理飞为主、张金池等研究人员组成的合作网络;以中国科学院广西植物研究所徐广平为主的合作网络;以贵州师范大学龙健为主的合作网络。

图4 作者发文量Fig.4 Number of papers issued by authors

图5 作者之间的合作网络Fig.5 Cooperation network among authors

2.5 关键词共现分析

关键词可以高度概括文章的主要研究内容及方向,可通过对关键词进行共现分析来了解相关研究领域的热点及趋势。通过软件VOSviewer进行关键词共现分析,所获得的文献中共有775个关键字,设置关键字的最小出现次数为3,以此共筛选出63个符合要求的关键字进行关键词共现(如图6)。当设置关键词之间最小的连接强度为3时,可得图7。通过图6、图7可知,与核心关键词“喀斯特”和“土壤微生物”均相关的关键词有高通量测序、有机碳矿化、土壤养分、群落结构及植被恢复,说明目前喀斯特石漠化地区土壤微生物的主要研究热点是通过高通量测序分析土壤的微生物多样性与群落结构及微生物群落结构变化与土壤肥力的关系,探讨通过改变土壤微生物的构成,优化石漠化地区土壤养分,提高土壤肥力,恢复土壤生态能力,从而实现植被恢复。

图6 喀斯特石漠化地区土壤微生物研究的关键词共现网络可视图Fig.6 Co-occurrence network visibility graph of keywords of soil microbial research in rocky desertification region of Karst area

图7 喀斯特石漠化地区土壤微生物研究的关键词共现网络可视图(最小链接强度:3)Fig.7 Co-occurrence network visibility graph of keywords of soil microbial research in rocky desertification region of Karst area(min. strength: 3)

3 结论

借助中国知网(CNKI)知识发现网络平台,利用VOSviewer分析软件,对我国喀斯特石漠化地区土壤微生物研究的文献进行计量学分析,旨在了解当前国内关于喀斯特石漠化地区土壤微生物研究的现状、热点及发展趋势等,为进行喀斯特石漠化地区土壤微生物研究提供参考。从检索结果来看,喀斯特石漠化地区土壤微生物的相关文献发表量总体上呈逐年增长的趋势,说明越来越多的人关注喀斯特石漠化地区土壤微生物研究。关键词标签视图显示,目前的研究热点是了解微生物群落结构、改善土壤肥力、植被恢复等方面。主要的研究机构为高等院校及科研院所,其中贵州大学发文数量最多,为61篇,占总发文数量的18.48%。文献计量分析在一定程度上揭示了喀斯特石漠化地区土壤微生物研究的脉络、现状、热点及发展趋势,可为该领域研究提供参考。以往研究多关注不同治理模式、不同植被环境下土壤微生物的多样性及群落组成,以评估不同治理措施下的石漠化治理成效。目前,寻找关键菌群,制备微生物菌剂来改善土壤生态系统并提高土壤质量已成为研究的关键方向之一。在喀斯特石漠化极端恶劣的土壤环境中仍存在大量的微生物,这些微生物在维持石漠化环境生态平衡方面有着极其重要的作用。可通过分析石漠化地区的土壤状况、土壤微生物多样性及基因功能,解析不同程度石漠化演替阶段下土壤与微生物之间的关系,筛选出与改善石漠化土壤质量相关的优势菌株,以优化石漠化地区土壤质量监测评价体系,为石漠化监测、修复提供新的思路。