喀斯特石漠化地區(qū)土壤微生物研究
——基于CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)的文獻(xiàn)計(jì)量分析

韋志瓊

(右江民族醫(yī)學(xué)院,廣西 百色 533000)

0 引言

我國(guó)南方的喀斯特石漠化地區(qū)是世界上三大喀斯特地貌之一,尤以貴州、云南、廣西石漠化面積最廣,發(fā)育最典型[1-2]。石漠化與水土流失、沙漠化并列為我國(guó)三大土地生態(tài)自然災(zāi)害。石漠化現(xiàn)象是巖溶地區(qū)土地嚴(yán)重退化而出現(xiàn)的荒漠化現(xiàn)象,給地區(qū)生態(tài)及經(jīng)濟(jì)帶來(lái)了巨大的危害[3-5]。20世紀(jì)80年代,我國(guó)對(duì)西南巖溶地區(qū)石漠化問(wèn)題開(kāi)展了有針對(duì)性的治理活動(dòng),逐步推進(jìn)了石漠化的綜合整治,石漠化治理也越來(lái)越受到國(guó)家及社會(huì)各界的高度關(guān)注及重視[6-9]。石漠化的成因有很多,一般認(rèn)為主要影響因素是自然環(huán)境因素與人類不合理的活動(dòng)[10-11],其中起到?jīng)Q定性作用的是人類活動(dòng)。人類過(guò)度干預(yù)自然的活動(dòng)影響了生態(tài)環(huán)境平衡,造成自然資源短缺、生態(tài)系統(tǒng)抗干擾能力差、土壤生產(chǎn)力嚴(yán)重退化等生態(tài)環(huán)境問(wèn)題[12-13]。

石漠化的本質(zhì)是土壤的理化性質(zhì)、土壤組成等發(fā)生變化,導(dǎo)致土層稀薄,肥力降低,生產(chǎn)力下降,不同程度石漠化地區(qū)的土壤性質(zhì)表現(xiàn)出差異[14]。而石漠化程度不僅與土壤中的養(yǎng)分含量(如有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀等)有著密切關(guān)系,土壤中的微生物也起著重要的作用[15]。土壤微生物是土壤微生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分,種類繁多,數(shù)量龐大,它們參與土壤的形成及發(fā)育過(guò)程,在能量流動(dòng)及物質(zhì)循環(huán)中發(fā)揮著重要的作用[15]。如氮元素在植物生長(zhǎng)過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用,是葉綠素合成的必需元素,空氣中約78%的成分為氮?dú)?但是植物無(wú)法直接利用空氣中的氮。而土壤中的微生物可通過(guò)生物固氮作用,將惰性的氮轉(zhuǎn)化成離子氮以供植物吸收。利用微生物制作形成菌劑可用于降解及轉(zhuǎn)化土壤中難溶的礦物質(zhì)、污染物及農(nóng)殘等,以減少毒性,分解難溶礦物質(zhì)等[16]。土壤微生物能快速響應(yīng)土壤質(zhì)量變化,可作為評(píng)價(jià)土壤的微生物指標(biāo),用于土壤健康狀況的預(yù)測(cè),對(duì)土壤增肥、環(huán)境修復(fù)等有著不可忽視的作用,有效預(yù)示生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)的演變。可通過(guò)改善土壤性質(zhì)與土壤微生物結(jié)構(gòu)及組成來(lái)改善土壤肥力,恢復(fù)土壤生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定[17-18]。

對(duì)石漠化地區(qū)土壤微生物的研究文獻(xiàn)進(jìn)行分析,了解喀斯特石漠化地區(qū)土壤微生物的發(fā)展現(xiàn)狀、研究熱點(diǎn)及前沿動(dòng)態(tài),對(duì)于喀斯特石漠化地區(qū)土壤生態(tài)改善具有重要的意義。

1 研究方法

中國(guó)學(xué)術(shù)期刊網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)(CNKI)為文獻(xiàn)數(shù)據(jù)來(lái)源。檢索以“喀斯特”與“土壤微生物”為主題詞,檢索文獻(xiàn)發(fā)表時(shí)間為不限至2022年12月31日,通過(guò)CNKI自帶的有關(guān)文獻(xiàn)分析工具及VOSviewer軟件進(jìn)行計(jì)量分析及關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 文獻(xiàn)發(fā)表量

文獻(xiàn)量可反映學(xué)術(shù)界對(duì)于該研究主題的關(guān)注程度,是衡量關(guān)注度的重要指標(biāo)之一[19]。 在CNKI中進(jìn)行檢索,共獲得相關(guān)中文文獻(xiàn)330篇,以柱形圖展示每年的文獻(xiàn)發(fā)表數(shù)量。從圖1可知,關(guān)于石漠化地區(qū)土壤微生物的研究文獻(xiàn)呈現(xiàn)出波浪式增長(zhǎng)趨勢(shì),發(fā)文量總體上是逐漸增長(zhǎng)的。

圖1 文獻(xiàn)發(fā)文量年度分布Fig.1 Annual number of published papers

2.2 主要資助基金

有項(xiàng)目基金作為資金支持的論文,在論文學(xué)術(shù)研究的科學(xué)性、創(chuàng)新性及嚴(yán)謹(jǐn)性上更有保障,所獲得的基金項(xiàng)目級(jí)別越高,論文的學(xué)術(shù)價(jià)值及可讀性相應(yīng)也會(huì)更高[20]。共選取發(fā)文量最多的10個(gè)基金項(xiàng)目進(jìn)行分析(如圖2)。由圖2可知,石漠化地區(qū)土壤微生物研究最主要的基金提供者是國(guó)家自然科學(xué)基金委,共有151篇文獻(xiàn)受到該基金支持,占總發(fā)文量的45.76%。其次是國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目與國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃項(xiàng)目,分別為48篇、32篇,占比14.55%、9.70%。

圖2 主要基金項(xiàng)目發(fā)文數(shù)量統(tǒng)計(jì)Fig.2 Number of documents issued by major fund projects

2.3 研究機(jī)構(gòu)

對(duì)機(jī)構(gòu)情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì),可以清楚地了解該研究課題的主要研究機(jī)構(gòu)(如圖3)。發(fā)文量最多的研究機(jī)構(gòu)是貴州大學(xué),共發(fā)表論文61篇,占總發(fā)文數(shù)量的18.48%;其次為中國(guó)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所與貴州師范大學(xué),發(fā)文數(shù)量分別為60篇、48篇,占總發(fā)文數(shù)量的18.18%、14.55%。

圖3 主要機(jī)構(gòu)發(fā)文量統(tǒng)計(jì)Fig.3 Total amount of papers from main institutions

2.4 主要發(fā)文作者與合作情況

統(tǒng)計(jì)作者發(fā)文數(shù)量可以反映出相關(guān)人員對(duì)于某一研究領(lǐng)域的貢獻(xiàn)值。由圖4可知,CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)收錄文庫(kù)中,發(fā)文總量排名前10的作者依次為蘇以榮、彭晚霞、曾馥平、何尋、宋同清、王克林、杜虎、喻理飛、龍健、張金池,發(fā)文量共194篇,占總發(fā)文量的58.79%。作者之間兩兩合作較為密切的有4個(gè)合作網(wǎng)絡(luò)(圖5):以中國(guó)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所的王克林、蘇以榮、彭晚霞及廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院杜虎等研究人員組成的合作網(wǎng)絡(luò);以貴州大學(xué)喻理飛為主、張金池等研究人員組成的合作網(wǎng)絡(luò);以中國(guó)科學(xué)院廣西植物研究所徐廣平為主的合作網(wǎng)絡(luò);以貴州師范大學(xué)龍健為主的合作網(wǎng)絡(luò)。

圖4 作者發(fā)文量Fig.4 Number of papers issued by authors

圖5 作者之間的合作網(wǎng)絡(luò)Fig.5 Cooperation network among authors

2.5 關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析

關(guān)鍵詞可以高度概括文章的主要研究?jī)?nèi)容及方向,可通過(guò)對(duì)關(guān)鍵詞進(jìn)行共現(xiàn)分析來(lái)了解相關(guān)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)及趨勢(shì)。通過(guò)軟件VOSviewer進(jìn)行關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析,所獲得的文獻(xiàn)中共有775個(gè)關(guān)鍵字,設(shè)置關(guān)鍵字的最小出現(xiàn)次數(shù)為3,以此共篩選出63個(gè)符合要求的關(guān)鍵字進(jìn)行關(guān)鍵詞共現(xiàn)(如圖6)。當(dāng)設(shè)置關(guān)鍵詞之間最小的連接強(qiáng)度為3時(shí),可得圖7。通過(guò)圖6、圖7可知,與核心關(guān)鍵詞“喀斯特”和“土壤微生物”均相關(guān)的關(guān)鍵詞有高通量測(cè)序、有機(jī)碳礦化、土壤養(yǎng)分、群落結(jié)構(gòu)及植被恢復(fù),說(shuō)明目前喀斯特石漠化地區(qū)土壤微生物的主要研究熱點(diǎn)是通過(guò)高通量測(cè)序分析土壤的微生物多樣性與群落結(jié)構(gòu)及微生物群落結(jié)構(gòu)變化與土壤肥力的關(guān)系,探討通過(guò)改變土壤微生物的構(gòu)成,優(yōu)化石漠化地區(qū)土壤養(yǎng)分,提高土壤肥力,恢復(fù)土壤生態(tài)能力,從而實(shí)現(xiàn)植被恢復(fù)。

圖6 喀斯特石漠化地區(qū)土壤微生物研究的關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可視圖Fig.6 Co-occurrence network visibility graph of keywords of soil microbial research in rocky desertification region of Karst area

圖7 喀斯特石漠化地區(qū)土壤微生物研究的關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可視圖(最小鏈接強(qiáng)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 結(jié)論

借助中國(guó)知網(wǎng)(CNKI)知識(shí)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái),利用VOSviewer分析軟件,對(duì)我國(guó)喀斯特石漠化地區(qū)土壤微生物研究的文獻(xiàn)進(jìn)行計(jì)量學(xué)分析,旨在了解當(dāng)前國(guó)內(nèi)關(guān)于喀斯特石漠化地區(qū)土壤微生物研究的現(xiàn)狀、熱點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)等,為進(jìn)行喀斯特石漠化地區(qū)土壤微生物研究提供參考。從檢索結(jié)果來(lái)看,喀斯特石漠化地區(qū)土壤微生物的相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)表量總體上呈逐年增長(zhǎng)的趨勢(shì),說(shuō)明越來(lái)越多的人關(guān)注喀斯特石漠化地區(qū)土壤微生物研究。關(guān)鍵詞標(biāo)簽視圖顯示,目前的研究熱點(diǎn)是了解微生物群落結(jié)構(gòu)、改善土壤肥力、植被恢復(fù)等方面。主要的研究機(jī)構(gòu)為高等院校及科研院所,其中貴州大學(xué)發(fā)文數(shù)量最多,為61篇,占總發(fā)文數(shù)量的18.48%。文獻(xiàn)計(jì)量分析在一定程度上揭示了喀斯特石漠化地區(qū)土壤微生物研究的脈絡(luò)、現(xiàn)狀、熱點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì),可為該領(lǐng)域研究提供參考。以往研究多關(guān)注不同治理模式、不同植被環(huán)境下土壤微生物的多樣性及群落組成,以評(píng)估不同治理措施下的石漠化治理成效。目前,尋找關(guān)鍵菌群,制備微生物菌劑來(lái)改善土壤生態(tài)系統(tǒng)并提高土壤質(zhì)量已成為研究的關(guān)鍵方向之一。在喀斯特石漠化極端惡劣的土壤環(huán)境中仍存在大量的微生物,這些微生物在維持石漠化環(huán)境生態(tài)平衡方面有著極其重要的作用。可通過(guò)分析石漠化地區(qū)的土壤狀況、土壤微生物多樣性及基因功能,解析不同程度石漠化演替階段下土壤與微生物之間的關(guān)系,篩選出與改善石漠化土壤質(zhì)量相關(guān)的優(yōu)勢(shì)菌株,以優(yōu)化石漠化地區(qū)土壤質(zhì)量監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)體系,為石漠化監(jiān)測(cè)、修復(fù)提供新的思路。