?基于文獻計量的農業面源磷污染的研究分析?

摘要：基于2000—2023年中國知網（CNKI）數據庫和Web of Science（WOS）核心合集數據庫的文獻數據，利用CiteSpace軟件從發文量、發文作者、發文機構、發文國家、關鍵詞等方面系統分析了農業面源磷污染領域的研究現狀和發展趨勢。結果顯示：中文文獻發文量整體呈先上升后下降的趨勢，英文文獻發文量整體呈波動上升趨勢；中英文發文量最多的作者分別是李懷恩和沈珍瑤；中英文發文量最多研究機構分別是武漢大學水資源與水電工程科學國家重點實驗室和中國科學院；英文發文量最多的國家是中國。當前國內外研究聚焦于磷的時空分布特征和遷移轉化規律、面源污染模型的評價、應用和改進、磷污染的風險評估及其治理修復等方面。未來的研究重點為開發和改進具有本地特色且高效的農業面源污染模型，并在流域尺度上進行磷污染的溯源和遷移模擬，研究磷的遺留效應，深度挖掘磷的遷移轉化機理。

關鍵詞：磷污染；農業面源污染；CiteSpace；文獻計量分析；研究動態

中圖分類號：X52; G353.1 文獻標識碼：A 文章編號：1006-060X（2024）12-0110-07

Research Status on Phosphorus in Agricultural Non-Point Source Pollution Based on Bibliometrics

WANG Po-fei1，PENG Hua1，2，3，ZHU Jian1，2，3，ZHANG Ying1，DAI Yan-jiao1，SONG Min1

（1. Hunan Institute of Agricultural Environment and Ecology， Hunan Academy of Agricultural Sciences， Changsha 410125， PRC;

2. Key Laboratory of Agro-Environment in Midstream of Yangtze Plain， Ministry of Agriculture and Rural Affairs，

Changsha 410125， PRC; 3. Hunan Engineering Research Center for Prevention and Control of Agricultural Non-Point

Source Pollution in the Basin of Lake Dongting， Changsha 410125， PRC）

Abstract： The articles about phosphorus in agricultural non-point source pollution were retrieved from the Web of Science （WOS） core collection and the China National Knowledge Infrastructure （CNKI） with the time interval of 2000 to 2023. CiteSpace was employed to comprehensively analyze the research status and trend on phosphorus in agricultural non-point source pollution in terms of annual number of publications， authors， research institutions， countries， and keywords. The results showed that the annual number of publications in Chinese first increased and then decreased， while that in English kept rising with fluctuations. Li Huai'en and Shen Zhenyao were the authors publishing the most articles in Chinese and English， respectively. The State Key Laboratory of Water Resources and Hydropower Engineering Science， Wuhan University and the Chinese Academy of Sciences were the research institutions publishing the most articles in Chinese and English， respectively. China was the country with the largest number of papers published by WOS in this field. The available studies about phosphorus in agricultural non-point source pollution focused on the spatiotemporal distribution characteristics， the migration and transformation patterns， the evaluation， application， and improvement of non-point source pollution models， and the risk assessment and remediation of phosphorus pollution. In the future， efforts should be made to develop efficient non-point source pollution models considering local characteristics， conduct tracing and migration simulation of phosphorus pollution on the watershed scale， study the legacy effect of phosphorus， and decipher the migration and transformation mechanisms of phosphorus.

Key words： phosphorus pollution; agricultural non-point source pollution; CiteSpace; bibliometrics; research status

面源污染，也稱非點源污染，根據產生污染物的面源污染體的不同可分為農業面源污染、采礦引起的面源污染、城市面源污染、施工引起的面源污

染、林業活動引起的面源污染以及其他類型的面源污染[1]，其中農業面源污染是全球公認的水體最大的污染問題之一[2]。農業面源污染是指在農業生產活動中氮素和磷素等營養物質、農藥以及其他有機或無機污染物質通過農田的地表徑流和農田滲漏形成的環境污染[3]。其中氮和磷是導致水體富營養化的關鍵元素，且磷是淡水生態系統中影響藻類等初級生產力的主要限制因子[4]，是制約水質改善的主要影響因素[5]。《第二次全國污染源普查公報》顯示，2017年全國污染源總磷排放量為31.54萬t，其中農業源總磷排放量占比67.2%。因此，對農業面源污染中的磷污染進行研究意義重大。

全球關于農業面源污染的研究始于20世紀70年代[6]，現已積累了豐富的研究成果[7-9]。通過文獻計量分析將文獻資料轉化為科學知識圖譜，進行可視化分析，有助于準確把握研究領域的知識脈絡、發展歷程及熱點前沿。目前，關于農業面源污染的研究多聚焦于宏觀領域，缺乏對磷污染研究的演進過程、現狀和發展趨勢的探討。因此，該研究基于中國知網（CNKI）數據庫和Web of Science（WOS）核心合集數據庫，采用文獻計量學的方法全面剖析農業面源磷污染的研究進展和趨勢，分析該領域在不同階段的研究重點，為進一步推進農業面源磷污染防控和管理提供理論依據。

1 數據來源與分析方法

1.1 數據來源

研究以CNKI數據庫和WOS核心合集數據庫作為農業面源磷污染研究的中英文文獻數據庫。在CNKI數據庫中，檢索主題設置為“（農業面源污染+

農田面源污染+非點源污染）*（磷+總磷+磷污染+磷流失+磷輸出+磷負荷）NOT城市非點源污染”，來源類別設置為“北大核心+CSCD”，索引日期設置為“2000-01-01至2023-06-01”，共檢索得到632篇原始文獻，經篩選最終得到627篇中文文獻。在WOS數據庫中，檢索主題設置為“TS=

（（agricult* OR farm*）AND（（nonpoint OR non-point OR diffuse）source*）AND（pollut* OR contaminat*）AND（phosphorus OR Total phosphorus OR phosphorus loss OR phosphorus output OR phosphorus load））”，檢索時間設置為“2000-01-01至2023-06-01”，共檢索得到1 472篇原始文獻，經篩選最終得到1 460篇英文文獻。

1.2 研究方法

使用CiteSpace軟件和WOS與CNKI數據庫自帶工具，對研究領域的文獻進行計量學分析。設置時間切片和g-index等參數，運行軟件得出可視化圖譜以及相關文本數據，從發文量、發文作者、發文機構、發文國家、關鍵詞以及文獻共被引等方面系統分析農業面源磷污染的研究熱點和發展趨勢。

2 結果與分析

2.1 發文量分析

由圖1可知，2000—2022年中文文獻發文量整體呈先上升后下降的趨勢，2012年達到峰值55篇，2013—2022年中文文獻發文量在30篇上下浮動；英文文獻發文量整體呈波動上升趨勢，2021年達到峰值114篇，2022年略微減少至109篇。

2.2 發文作者分析

由表1可知，中文文獻發文量最多的作者是李懷恩（15篇），英文文獻發文量最多的作者是Shen Zhenyao（沈珍瑤，13篇）。英文文獻發文量前10的作者中，中國作者有7位，可見在農業面源磷污染研究領域中，中國學者貢獻了巨大的力量。

如果2篇文獻共同出現在第3篇文獻的參考文獻目錄中，那么這2篇文獻及其作者便形成共被引關系，分析作者的共被引網絡可以得到領域中高被引作者的分布，確定領域內有影響力的學者。如圖2所示，紫色外圈表示具有高中介中心性，說明作者的影響力大。由圖2和表2可知，Sharpley AN的共被引次數最多（390次），其次是Arnold JG（247次）。值得注意的是，沈珍瑤的英文文獻發文量和共被引次數均進入前10，分別是13篇和156次，且其中介中心性在共被引次數排名前10的作者中排第2。另外，在英文文獻發文量排名前10的作者中，歐陽威、陳磊的共被引次數比較靠前，分別是93次和52次。盡管中國學者的發文量很大，但在共被引次數排名前10的作者中，中國學者僅有1位（沈珍瑤，第4），說明中國學者在該研究領域的成果質量有待提高，創新性有待加強。

2.3 發文機構分析

由表3可知，在農業面源磷污染研究領域，發表中文文獻最多的機構是武漢大學水資源與水電工程科學國家重點實驗室（17篇），發表英文文獻最多的機構是中國科學院（147篇），其次是美國農業部（131篇）。英文文獻發文量排名前10的研究機構中有6家中國研究機構，進一步說明了中國學者在該領域的研究非常活躍，但同時存在發文量相對較多而發文質量相對不高的情況。

2.4 發文國家分析

基于WOS數據庫對農業面源磷污染研究領域發文量較多的國家進行統計，由圖3、圖4可知，排名第1的中國（553篇，28.7%）和排名第2的美國（499篇，25.9%）的發文量遠超其他國家，其次是英國（97篇，5.0%）、加拿大（72篇，3.7%）和韓國（51篇，2.6%）。然而這些國家的中心性普遍不高，說明在農業面源磷污染研究領域還需加強國際和區域合作。

2.5 關鍵詞分析

關鍵詞是對文獻主題的高度凝練，結合關鍵詞共現網絡和關鍵詞突現圖譜，可以系統地分析研究相關領域的熱點及熱點的演變[10]。如圖5所示，中文文獻出現頻次排名前5的關鍵詞依次是“面源污染”（322次）、“農業面源污染”（121次）、“SWAT模型”（60次）、“總磷”（32次）和“污染負荷”（25次）。從關鍵詞突現情況來看（圖6），2000年的關注重點是磷流失；之后利用AnnAGNPS模型進行農業面源磷污染分析成為主流，并且持續了相當長的一段時間；接著聚焦于坡耕地和土地利用的研究；在近期，對于磷的時空分布以及關鍵源區的研究較為火熱。

如圖7所示，英文文獻出現頻次排名前5的關鍵詞分別是“non-point source pollution”（600次）、“phosphorus”（432次）、“water quality”（370次）、“nitrogen”（315次）和“land use”（262次）。由關鍵詞突現圖（圖8）和時區圖（圖9）可知，“water quality”“land use”“model”等關鍵詞早在2000年就已出現在相關文獻中，2004年首次提出“export”一詞，隨后在2006年提出“SWAT model”，2008年提出“constructed wetlands”，2012年提出“critical source areas”。值得注意的是，“China”從2017年開始成為突現詞并持續到現在，說明我國關于農業面源污染的研究越來越得到重視且產生了較為深遠的影響。

2.6 文獻共被引分析

基于WOS數據庫對共被引文獻進行分析，以期在關鍵詞的基礎上進一步分析農業面源磷污染在不同階段的研究熱點。如圖10所示，文獻共被引網絡共有289個節點和448條連線，基于時間脈絡對文獻共被引網絡進行分析，可將農業面源磷污染領域的核心研究成果分為4個階段。

第1階段是2000年初，Gburek等[11]采用2種方式修正了磷指數，一種是將磷源和傳輸特性相乘，一種是用水文重現期量化地表徑流對河流的影響風險。第2階段是2007—2010年，該階段涌現了5篇重要文獻。Gassman等[12]總結了SWAT模型在磷的時空分布、徑流計算等方面的應用，介紹了該模型的優缺點；Ongley等[13]闡述了NPS評估的實踐基礎、技術以及在中國的應用，指出了農業面源的定義、降雨和灌溉徑流機制、農村生活影響、模型校準等研究方向；Moriasi等[14]對模型統計數據進行性能評級，研究了流域模型評估技術；Bowes等[15]通過點磷和擴散磷對河流磷濃度的貢獻建立負荷分配模型，量化磷輸入程度；Arabi等[16]評估了農業保護措施對水質影響的建模結果，選擇SWAT參數進行敏感性分析，并驗證其合理性。第3階段是2012—2013年，該階段有4篇主要文獻。Liu等[17]利用SWAT模型模擬了土地利用、化肥管理和耕作管理等措施變化對香溪河農業面源磷污染控制的影響；Sharpley等[18]對陸地-淡水連續體上的遺留磷進行了核算并研究了其驅動因素；Shen等[19]提出改進國外NPS模型并注入具有中國特色的關鍵參數是我國NPS污染模型未來的研究方向；Doody等[20]提出開發一種基于CSA的分層方法來幫助制定《水框架指令》的補充措施。第4階段是2018—2020年，該階段有2篇主要文獻。Zou等[21]分析和評估了1978—2017年中國的ANSP負荷，發現負荷強度呈現出與年國民經濟計劃一致的階段性特征，并在空間尺度上與農業條件密切相關；Adu等[22]介紹了10種農業面源污染模型，指出面源污染物移動的水文過程和機制尚未在這些模型中得到完全體現，并對面源污染模型研究提出了新的要求和思路。

3 結論

研究基于CNKI數據庫和WOS核心合集數據庫，使用文獻計量學方法系統分析了農業面源磷污染

領域的研究動態和發展趨勢，主要得到了以下結論。

（1）目前國內外對農業面源磷污染的研究處于上升階段，該領域將引發更多學者的關注，從而產生更豐富的研究成果。其中，美國和中國團隊的研究實力較為雄厚，中國的研究成果質量有待進一步提高。各國家和研究機構之間，應進一步加強學術合作，共同推動該領域的研究發展。

（2）農業面源磷污染的研究主要集中在磷的輸入輸出、負荷、遷移轉化規律、時空分布特征和關鍵源區識別等方面，并由此衍生出對土地利用方式、肥料管理、地表徑流和氣候變化等影響因素的研究，對SWAT、AnnAGNPS和磷指數等相關模型的評價、應用和改進[23]，對磷污染的風險評估以及對人工濕地等治理修復措施的研究。

（3）農業面源磷污染的研究重點是農業面源污染模型的開發和應用，國外開發的NPS模型并不完全適用于我國研究，今后的研究將在常用模型的基礎上，根據研究區域的實際情況和特點，不斷開發和改進具有本地特色的、易于評估且高效的用戶友好型NPS污染模型。未來農業面源磷污染的研究將趨向于在流域尺度上進行磷污染的溯源和遷移模擬，研究磷的遺留效應，更深層次地挖掘磷的遷移轉

化機理，從而更好地指導農業面源污染治理和農業生產。

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（責任編輯：王婷）