耕地生态系统碳循环文献计量学研究

2023-10-09范天玥张红梅刘王兵

安徽农学通报 2023年15期

范天玥梁俊张红梅刘王兵*

（1安徽省国土空间规划研究院，安徽合肥 230601；2安徽省国土空间规划研究院、自然资源部江淮耕地资源保护与生态修复重点实验室，安徽合肥 230601）

随着“山水林田湖草生命共同体”“碳达峰”“碳中和”等政策性理论的提出，耕地生态系统碳循环成为双碳目标实现的重要推手。需要对该领域进行耕地生态系统碳循环研究进展与展望系统性分析，以构建良好的知识体系为未来研究趋势把握方向。为此，本文利用CiteSpace 6.1.R6 与Excel 软件进行文献计量学分析，以期系统梳理该领域的研究进展与展望。

1 数据来源与研究方法

1.1 数据来源

本次耕地生态系统碳循环研究分析的数据来源于中国知网总库，通过知网高级检索模式，检索文献主题为“耕地”“生态”“碳循环”，检索文献发表时间范围为2000 年1 月1 日至2023 年2 月21 日，共获得相关文献191 篇。将检索结果文献以“Refworks”与“GB/T 7714—2015”格式导出，用于CiteSpace 与Excel可视化分析[1]。

1.2 研究方法

本次研究选择CiteSpace 6.1.R6 与Excel 软件进行文献计量学分析。CiteSpace是现阶段国内外文献计量学研究方向的常用主流分析软件之一，其擅长在Java 运行环境下根据多篇文献名称、作者、关键词、摘要以及DOI等结构化数据，整合分析得出可视化分析图谱，直观地表现相关研究发展的演变过程及最新态势[1]。Excel 软件是常见数据分析软件，擅长通过数据计算与排版将分析结果进行可视化呈现。

2 耕地生态系统碳循环研究趋势

2.1 总体趋势分析

通过Excel 进行年文献发表量分析，其结果见图1。由于2023 年文献数量无法包含全面，此处不分析2023 年文献发表量。由图1 可知，该领域在21世纪初逐步开展研究，2000—2009年发展较为缓慢，自2010 年起研究量陡增，于2012—2020 年处于热度高潮时期，2016 年达到顶峰，2020 年后有所回落。

图1 研究年文献发表量

联系时政与国情可知，2010 年国家发展改革委发布了《关于开展低碳省区和低碳城市试点工作的通知》，国内学者随之响应推出关于碳减排主题的研究，耕地碳循环研究热度显著上升[2]。直至2020 年左右，国内低碳理论研究趋近成熟，中国在第75 届联合国大会期间提出3060 碳达峰、碳中和目标，2021 年全国碳排放权交易市场正式开市。碳循环作为国家发展重大战略，其研究目的不再局限于“内部碳循环”，而是采用区域间耕地生态碳减排补偿的手段，将碳减排与碳排放权交易有机结合。因此，近年来该领域面临新的转折点，其研究总体趋势或将迎来新的抛物线。

2.2 关键词共现分析

通过CiteSpace 软件对相关文献进行关键词共现分析，得到如图2所示关键词共现网络图谱，可知该领域的研究热点与核心主题之间的匹配联系。图中端点圆圈与字体越大的关键词表示在相关文献中出现频次越高，被网络连接线相连的关键词为在同一篇文献中同时出现[3]。由于此间涉及关键词过多，本文利用CiteSpace 对关键词进行集群、优化布局和风格处理，获得图2关键词共现集群分析图，每个集群代表1个研究热点聚类。

图2 关键词共现网络图谱

图3 关键词共现集群分析

由图2 可知，该领域研究主要围绕“土壤呼吸、碳排放、固碳潜力、能源消费、碳储量、低碳、碳汇、气候适应、空间分布、土壤侵蚀”十大聚类开展，各聚类相互交叉、相辅相成，最终汇聚于“碳循环”与“土地利用”2 个交叉点。可见该领域深层研究核心为通过调节以上自然资源条件达到碳循环的目的，间接指导土地利用规划管理。

2.3 突现词时间图谱分析

关键词的突现值能够表示在某一时期该领域具有前沿性意义的研究内容。突现词具有一定的时间延续性，因此可以用于分析未来一段时间内的研究热点趋势[4]。通过CiteSpace软件对关键词中的高强度突现词进行时间图谱分析，得到按突发持续时间排序的突现词时间图谱（图4）及按突发强度排序的突现词时间图谱（图5），可知该领域的研究热点演变过程与趋势[5]。图中深色时间线代表该突现词处于热度顶峰时期，浅色时间线代表热度处于上升或下降的波动时期。

图4 突现词分析（按突发持续时间排序）

图5 突现词分析（按突发强度排序）

由图4可知，在该领域研究早期的2000—2009年（由“2.1 总体态势分析”所得，以下同理），该领域内热度最高的突现词主要为“农业土壤”“固碳”“能源消费”“净固碳量”，可见早期该领域的研究着眼于在农业种植、生产、生活等碳排放活动中提升固碳能力。在研究量快速攀升及高潮时期的2010—2020 年，热度最高的突现词分别为“碳收支”“碳蓄积”“农田”“有机碳”“低碳农业”“影响因素”“碳排放”“低碳模式”“气候变化”“碳循环”“时空模拟”“影响因子”“植被恢复”“土壤侵蚀”“碳储量”“景观格局”，可见该时期的研究着重强调在可持续发展理念指导下，通过研究各类控制性影响因素调整耕地碳循环手段，将低碳耕地打造为生态系统绿色发展的助推手，进而实现耕地生态系统碳循环的发展模式。而近几年，高热度的突现词也拓展到了“固碳潜力”“碳效应”“遥感”，可见现阶段耕地碳循环稳步推进，在前期研究的基础上对固碳潜力与碳效应有了进一步的认知，并利用遥感等科技创新手段不断深入耕地碳循环研究。

由图5 可知，在研究早期的2000—2009 年，该领域突现词虽出现强度大、持续时间长，但数量较少、变更速度慢。而在研究量快速攀升及高潮时期的2010—2020 年，该领域几乎每年都会出现新兴突现词，而后又快速被其他突现词取代。其中值得关注的是2016—2017 年出现了6 个排名靠前的突现词，占高强度突现词的24%，其热度盛况为20 年间之首，且突现词性质不再局限于农业低碳方向，而衍生出时空模拟、气候变化、景观格局等宏观词汇。联系时政与国情可知，2016 年3 月“十三五”规划纲要提出建立全国碳排放权交易制度并出台相关条例及实施细则，进而触发相关研究的新动向。

3 耕地生态系统碳循环研究展望

由“2.3 突现词时间图谱分析”可见，近20 年该领域研究中出现突现词的起始时间与突发强度。结合以上对该领域研究进展梳理所得的现状问题与挑战，分析得出耕地生态系统碳循环研究展望。

（1）结合国土空间规划。随着该领域研究的深入与发展，渐渐由单一的“内部碳循环”模式演变出复合型的“内部碳减排+外部碳循环”模式。其兼顾了耕地生态环境效益和区域经济效益，更有望实现各地区间碳循环的帕累托最优，即达到资源分配和谐平衡的理想状态。若想实现区域耕地生态系统资源分配，则需借助国土空间规划手段对土地利用管理进行宏观调控。未来该领域或将积极打破农业内部碳循环的固有印象，将耕地生态系统碳循环与国土空间规划高度融合，完善“内部碳减排+外部碳循环”模式的宏观规划。

（2）推动交叉科技创新。近年来，研究人员积极探索以遥感等跨学科科技手段辅助耕地生态系统碳循环研究，有效提高了研究效率与数据精确度。未来提升耕地生态系统碳循环研究能力亟须推动多学科交叉的科技创新，使得该领域研究为实现3060碳达峰、碳中和目标贡献行业智慧。