耕地生態系統碳循環文獻計量學研究

范天玥 梁 俊 張紅梅 劉王兵*

（1安徽省國土空間規劃研究院，安徽合肥 230601；2安徽省國土空間規劃研究院、自然資源部江淮耕地資源保護與生態修復重點實驗室，安徽合肥 230601）

隨著“山水林田湖草生命共同體”“碳達峰”“碳中和”等政策性理論的提出，耕地生態系統碳循環成為雙碳目標實現的重要推手。需要對該領域進行耕地生態系統碳循環研究進展與展望系統性分析，以構建良好的知識體系為未來研究趨勢把握方向。為此，本文利用CiteSpace 6.1.R6 與Excel 軟件進行文獻計量學分析，以期系統梳理該領域的研究進展與展望。

1 數據來源與研究方法

1.1 數據來源

本次耕地生態系統碳循環研究分析的數據來源于中國知網總庫，通過知網高級檢索模式，檢索文獻主題為“耕地”“生態”“碳循環”，檢索文獻發表時間范圍為2000 年1 月1 日至2023 年2 月21 日，共獲得相關文獻191 篇。將檢索結果文獻以“Refworks”與“GB/T 7714—2015”格式導出，用于CiteSpace 與Excel可視化分析[1]。

1.2 研究方法

本次研究選擇CiteSpace 6.1.R6 與Excel 軟件進行文獻計量學分析。CiteSpace是現階段國內外文獻計量學研究方向的常用主流分析軟件之一，其擅長在Java 運行環境下根據多篇文獻名稱、作者、關鍵詞、摘要以及DOI等結構化數據，整合分析得出可視化分析圖譜，直觀地表現相關研究發展的演變過程及最新態勢[1]。Excel 軟件是常見數據分析軟件，擅長通過數據計算與排版將分析結果進行可視化呈現。

2 耕地生態系統碳循環研究趨勢

2.1 總體趨勢分析

通過Excel 進行年文獻發表量分析，其結果見圖1。由于2023 年文獻數量無法包含全面，此處不分析2023 年文獻發表量。由圖1 可知，該領域在21世紀初逐步開展研究，2000—2009年發展較為緩慢，自2010 年起研究量陡增，于2012—2020 年處于熱度高潮時期，2016 年達到頂峰，2020 年后有所回落。

圖1 研究年文獻發表量

聯系時政與國情可知，2010 年國家發展改革委發布了《關于開展低碳省區和低碳城市試點工作的通知》，國內學者隨之響應推出關于碳減排主題的研究，耕地碳循環研究熱度顯著上升[2]。直至2020 年左右，國內低碳理論研究趨近成熟，中國在第75 屆聯合國大會期間提出3060 碳達峰、碳中和目標，2021 年全國碳排放權交易市場正式開市。碳循環作為國家發展重大戰略，其研究目的不再局限于“內部碳循環”，而是采用區域間耕地生態碳減排補償的手段，將碳減排與碳排放權交易有機結合。因此，近年來該領域面臨新的轉折點，其研究總體趨勢或將迎來新的拋物線。

2.2 關鍵詞共現分析

通過CiteSpace 軟件對相關文獻進行關鍵詞共現分析，得到如圖2所示關鍵詞共現網絡圖譜，可知該領域的研究熱點與核心主題之間的匹配聯系。圖中端點圓圈與字體越大的關鍵詞表示在相關文獻中出現頻次越高，被網絡連接線相連的關鍵詞為在同一篇文獻中同時出現[3]。由于此間涉及關鍵詞過多，本文利用CiteSpace 對關鍵詞進行集群、優化布局和風格處理，獲得圖2關鍵詞共現集群分析圖，每個集群代表1個研究熱點聚類。

圖2 關鍵詞共現網絡圖譜

圖3 關鍵詞共現集群分析

由圖2 可知，該領域研究主要圍繞“土壤呼吸、碳排放、固碳潛力、能源消費、碳儲量、低碳、碳匯、氣候適應、空間分布、土壤侵蝕”十大聚類開展，各聚類相互交叉、相輔相成，最終匯聚于“碳循環”與“土地利用”2 個交叉點?？梢娫擃I域深層研究核心為通過調節以上自然資源條件達到碳循環的目的，間接指導土地利用規劃管理。

2.3 突現詞時間圖譜分析

關鍵詞的突現值能夠表示在某一時期該領域具有前沿性意義的研究內容。突現詞具有一定的時間延續性，因此可以用于分析未來一段時間內的研究熱點趨勢[4]。通過CiteSpace軟件對關鍵詞中的高強度突現詞進行時間圖譜分析，得到按突發持續時間排序的突現詞時間圖譜（圖4）及按突發強度排序的突現詞時間圖譜（圖5），可知該領域的研究熱點演變過程與趨勢[5]。圖中深色時間線代表該突現詞處于熱度頂峰時期，淺色時間線代表熱度處于上升或下降的波動時期。

圖4 突現詞分析（按突發持續時間排序）

圖5 突現詞分析（按突發強度排序）

由圖4可知，在該領域研究早期的2000—2009年（由“2.1 總體態勢分析”所得，以下同理），該領域內熱度最高的突現詞主要為“農業土壤”“固碳”“能源消費”“凈固碳量”，可見早期該領域的研究著眼于在農業種植、生產、生活等碳排放活動中提升固碳能力。在研究量快速攀升及高潮時期的2010—2020 年，熱度最高的突現詞分別為“碳收支”“碳蓄積”“農田”“有機碳”“低碳農業”“影響因素”“碳排放”“低碳模式”“氣候變化”“碳循環”“時空模擬”“影響因子”“植被恢復”“土壤侵蝕”“碳儲量”“景觀格局”，可見該時期的研究著重強調在可持續發展理念指導下，通過研究各類控制性影響因素調整耕地碳循環手段，將低碳耕地打造為生態系統綠色發展的助推手，進而實現耕地生態系統碳循環的發展模式。而近幾年，高熱度的突現詞也拓展到了“固碳潛力”“碳效應”“遙感”，可見現階段耕地碳循環穩步推進，在前期研究的基礎上對固碳潛力與碳效應有了進一步的認知，并利用遙感等科技創新手段不斷深入耕地碳循環研究。

由圖5 可知，在研究早期的2000—2009 年，該領域突現詞雖出現強度大、持續時間長，但數量較少、變更速度慢。而在研究量快速攀升及高潮時期的2010—2020 年，該領域幾乎每年都會出現新興突現詞，而后又快速被其他突現詞取代。其中值得關注的是2016—2017 年出現了6 個排名靠前的突現詞，占高強度突現詞的24%，其熱度盛況為20 年間之首，且突現詞性質不再局限于農業低碳方向，而衍生出時空模擬、氣候變化、景觀格局等宏觀詞匯。聯系時政與國情可知，2016 年3 月“十三五”規劃綱要提出建立全國碳排放權交易制度并出臺相關條例及實施細則，進而觸發相關研究的新動向。

3 耕地生態系統碳循環研究展望

由“2.3 突現詞時間圖譜分析”可見，近20 年該領域研究中出現突現詞的起始時間與突發強度。結合以上對該領域研究進展梳理所得的現狀問題與挑戰，分析得出耕地生態系統碳循環研究展望。

（1）結合國土空間規劃。隨著該領域研究的深入與發展，漸漸由單一的“內部碳循環”模式演變出復合型的“內部碳減排+外部碳循環”模式。其兼顧了耕地生態環境效益和區域經濟效益，更有望實現各地區間碳循環的帕累托最優，即達到資源分配和諧平衡的理想狀態。若想實現區域耕地生態系統資源分配，則需借助國土空間規劃手段對土地利用管理進行宏觀調控。未來該領域或將積極打破農業內部碳循環的固有印象，將耕地生態系統碳循環與國土空間規劃高度融合，完善“內部碳減排+外部碳循環”模式的宏觀規劃。

（2）推動交叉科技創新。近年來，研究人員積極探索以遙感等跨學科科技手段輔助耕地生態系統碳循環研究，有效提高了研究效率與數據精確度。未來提升耕地生態系統碳循環研究能力亟須推動多學科交叉的科技創新，使得該領域研究為實現3060碳達峰、碳中和目標貢獻行業智慧。

4 結論

本文基于CiteSpace 與Excel 可視化分析，梳理了2000—2023 年耕地生態系統碳循環領域的相關文獻，根據總體趨勢曲線圖、關鍵詞共現網絡圖譜、突現詞時間圖譜對耕地生態系統碳循環的研究進展進行梳理總結，并分析了耕地生態系統碳循環的研究趨勢，得出如下結論。

（1）研究趨勢：自然資源條件達到碳循環的目的，間接指導土地利用，2021—2023 年為小幅回落期。

（2）研究核心：通過調節相關自然資源條件達到碳循環的目的，間接指導土地利用。

（3）研究進展：研究內容由早期的加強碳減排、提升固碳能力衍生出時空模擬、氣候變化、景觀格局等宏觀調控；研究思路由早期單一型“內部碳循環”模式演變出復合型的“內部碳減排+外部碳循環”模式。

（4）未來展望：與國土空間規劃高度融合，完善“內部碳減排+外部碳循環”模式的宏觀規劃，實現各地區間碳循環的帕累托最優；推動多學科交叉的科技創新，輔助提高研究效率與數據精確度。