基于文献计量的土壤遗留效应研究现状与热点分析.pdf

第 46 卷 第 3 期Vol.46 No.3 2024 年 3 月Mar.2024中 国 草 地 学 报Chinese Journal of Grassland基于文献计量的土壤遗留效应研究现状与热点分析刘泽华1，李天凯1，何亚莉2，陈林1，*（1.宁夏大学生态环境学院/西北土地退化与生态恢复国家重点实验室培育基地/西北退化生态系统恢复与重建教育部重点实验室，宁夏 银川 750021；2.宁夏大学农学院，宁夏 银川 750021）摘要：土壤遗留效应是介导植物群落和土壤特性之间相互作用的重要机制，不仅影响着植物群落动态和物种共存，同时在土地利用和管理方面也发挥着重要作用。本文基于 Web of Science数据库中检索到的 20002022年发表的相关文献进行计量学分析，探讨此研究领域的研究现状以及热点问题。结果表明：土壤遗留效应的发文量总体呈现上升趋势，美国农业部是发文量最多的机构（646篇），以中国科学院为代表的国内科研机构对该领域的发展也做出了积极贡献；生态学、环境科学、土壤学和植物学是该领域的主要发文学科，这些学科的交叉合作对深入了解土壤遗留效应起着关键作用；在国际合作方面，该领域已显示出全球交流和联系日益密切的趋势，但考虑到地理位置等因素，未来各研究团队仍需保持密切合作，共同加强该领域高水平、高认可度研究成果的产出；目前，该领域的热点问题集中在土壤遗留效应对土壤微生物群落、农业土地管理和不同生态系统恢复的影响，以及气候因素在驱动遗留效应中的作用。未来的研究可以进一步探讨这些问题，并结合新兴技术手段，如遥感技术、GIS技术和模型模拟等，推动土壤遗留效应的定量评估和预测，为实现可持续土地管理和生态系统发展提供支撑。关键词：土壤遗留效应；Web of Science数据库；文献计量；VOSviewer可视化分析中图分类号：S154.1 文献标志码：A 文章编号：1673-5021（2024）03-0125-14植物在生长发育过程中会在土壤群落中产生许多微生物遗产，这些微生物遗产又会对生长在土壤中的植物产生一定的影响，这一过程称为植物土壤反馈1。土壤特性在受到某种因素的影响时会发生变化，若该影响因素停止，仍会对土壤产生一定的持续作用，这就是土壤遗留效应（Soil legacy effect）2。土壤遗留效应的研究范围比较广泛，多数在草原、森林、农田等生态系统中开展，是植物群落和土壤微生物群落相互联系的“桥梁”。目前影响土壤遗留效应的因素主要涵盖生物因素和非生物因素两大类，生物因素如土壤微生物34、植物根系56、植物种内差异性7、植物养分获取策略810、以植物群落为食的食草动物1112和物种入侵1314等均可对土壤遗留效应产生显著影响。而在非生物因素方面，如光照15、火灾1617、干旱1819、臭氧水平20、极端气温2122、氮沉降2324和土地管理及利用2526等因素同样也会对土壤遗留效应产生影响。此外，有研究结果表明，土壤遗留效应不仅会影响植物群落生产力和群落动态变化，同时也是驱动物种共存的重要因素27，且不同植物对于土壤遗产具有特异性28。通常情况下根据不同影响因素下植物的生长表现可将土壤遗留效应分为两类，若植物在生长过程中表现为积极生长则为正遗留效应，反之则为负遗留效应29。例如，在农业生产中前一茬豆科作物会对后续作物有强烈的正遗留效应30；外来植物物种通过其凋落物输入在入侵范围内土壤中形成了正遗留效应，从而推动自身定植和繁殖3132；植物物种丰富度通过土壤遗留效应会加速土壤有机质分解，从而减弱了土壤固碳能力33；长期干旱会对土壤微生物群落和氮循环过程产生强烈的负遗留效应，从而降低植物生长和生产力34；过度放牧则会导致氮饱和的持续增加，对土壤养分产生负遗留效应，最终对该地区的生物多样性和生态系统平衡构成了潜在威胁35。当前，随着全球气候变化和人为干扰强度持续增加，无论是利用正遗留效应以提高植物多样性和生产力，还是在未来尽可能减少负遗留效应对生态系统造成的危害，研究土壤遗留效应领域的发展动态与研究热点具有十分重要的意义。文献计量法是指利用数学和统计学方法，通过对大量文献进行统计处理，分析文献之间的相互引DOI：10.16742/j.zgcdxb.20230165*通信作者，E-mail：收稿日期：2023-06-09；修回日期：2023-10-09基金项目：宁夏自然科学基金项目（2023AAC03061）；国家自然科学基金项目（32360423）；宁夏重点研发计划项目（2021BEG02005）资助作者简介：刘泽华（2000-），女，山西大同人，在读硕士生，主要从事恢复生态学相关研究，E-mail：.125中国草地学报 2024 年 第 46 卷 第 3 期用关系，从而客观反映文献的数量变化、分布情况及某种变化规律36。文献计量具有客观性、简便性的特点，它可以帮助科研工作者快速获取所需信息，并为其提供有价值的参考。近年来，文献计量法被广泛应用到农学37、土壤学38和环境科学39等多个学科领域。但基于文献计量的方法分析土壤遗留效应的研究现状和发展趋势的文献较少。因此，本文以 Web of Science（WOS）核心合集数据库为数据源，以土壤遗留效应相关研究文献为研究对象，借助 Excel 软件对 20002022 年的文献数据进行整理，使用 VOSviewer软件对数据进行可视化分析，梳理并总结土壤遗留效应的研究现状及热点，以期为未来该领域进一步研究提供参考。1数据来源和研究方法1.1数据来源文献检索在一定程度上为数据的搜集提供了便利，正确的文献检索确保了文献计量分析的可靠性。Web of Science 是一个由科睿唯安公司运行的被广泛应用到科技领域的综合性数据库，收录具有全球影响力、经过同行评议且质量优良的期刊文献，是一个广受国内外学者青睐的文献信息获取平台。本文以 WOS 数据库为基础进行检索，在 WOS数 据 库 中 检 索 主 题 词“soil legacy”or“soil legacy effect”，检索时间跨度为 20002022年，对检索结果进行筛选，剔除与主题相关性不强的会议摘要、社论材料、书籍章节等，最终得到 1518篇文献，其中包括研究论文 1449 篇，综述论文 69 篇，使用 WOS 数据库中“全记录与引用的参考文献”格式导出数据，文献检索时间为 2023年 1月 15日。1.2研究方法文献计量分析是对某一研究领域的文献进行定量化统计分析，阐明特定研究领域的研究热点和发展趋势，是一种非常有力的科学研究方法40。VOSviewer是一款 2009年由荷兰莱顿大学开发的基于 JAVA 的免费软件，它可以通过导入数据，将文献之间的相互引用关系通过可视化的方式展示41。本文利用 VOSviewer软件分析土壤遗留效应领域相关发文情况、合作关系、关键词等数据，构建可视化知识图谱，不同发文国家的合作关系借助 SCImago Graphica 软件绘制相关合作网络图，数据整理及部分图表的制作借助于 Excel 软件完成。H 指数（H-Index）是一种衡量学术成就和科研影响力的指标，其定义为在 N 篇学术论文中，有 H 篇论文至少被引用了 H 次，而其余的（N-H）篇论文每篇被引次数均不超过 H 次42。本文分析作者和机构的 H 指数，可以反映出其学术影响力，该数据来源于 WOS 数据库中的“创建引用报告”。2结果与分析2.1发文量发文量在一定程度上反映了研究者或研究团队的发文数量，对于某一时期的文献数量进行分析，有助于了解这段时期内该研究热点的动态变化及趋势43。将 WOS数据库筛选得到的 1518篇文献按照发表年份划分，如图 1所示，20002022年间有关土壤遗留效应的文献发文量总体呈现上升趋势，趋势大致可以划分为 3 个阶段：起步阶段（2000图 120002022年土壤遗留效应研究的年度发文量Fig.1The annual number of publications on soil legacy effect during the period of 2000-2022126刘泽华 李天凯 何亚莉等 基于文献计量的土壤遗留效应研究现状与热点分析2009 年）、稳步增长阶段（20102017 年）和快速发展阶段（20182022年）。在 20002009年间，土壤遗留效应的论文发表量不高，统计共发表论文 93 篇，年均发文数量不足10篇，属于起步阶段。20102017年发文数量逐渐增加，共发表论文 486 篇，占论文总量的 32.0%，年均发文量约 61篇，属于稳步增长阶段。从该阶段可以看出这一时期的土壤遗留效应研究取得了显著进展，这表明该研究领域已经引起了国内外学者的广泛关注，其研究范围也得到进一步扩展和深化。20182022 年论文发表趋势显著加快，共计发表论文 939 篇，占论文总量的 61.9%，年均发文量约188 篇，属于快速发展期。该阶段论文发表数量较多，可能是因为随着研究技术和手段的不断更新和进步，有关土壤遗留效应的理论不断经过验证，得到了更多的关注和支持，推动了更多科研人员发表相关论文。由此推测，土壤遗留效应的研究将在未来向成熟领域发展。2.2学科分布与发文期刊根据 WOS 数据库中的学科分类统计，20002022年共有75个学科领域涉及到土壤遗留效应相关研究，统计发文量排名前十位的学科分布（同一文献可划分在不同学科中）。如图 2所示，生态学发表文献数量最多，为 514 篇，占文献总量的 33.9%，其余9个学科领域按照发表论文数量依次递减排序为：环境科学（426 篇）、土壤学（283 篇）、植物学（246 篇）、林学（156 篇）、农学（128 篇）、地球科学多学科（113篇）、保护生物学（94篇）、水文学及水资源（62篇）和微生物学（57 篇）。土壤遗留效应涉及学科领域分布广泛，但就发文量而言集中在生态学、环境科学、土壤学和植物学，这 4 个学科领域发表文献数量占文献总量的 96.8%。由此表明，这些领域受到了更广泛的关注和研究，有较多的科研团队或机构在此探索，并取得了一些研究成果。这也意味着该研究领域在未来具有更大的潜力和发展空间，可以吸引更多的研究资源和人才投入其中，为进一步发展提供支持。WOS 数据库中收录的 1518 篇文献来源于 201种期刊，筛选土壤遗留效应主题方向发文量排名前十的期刊进行统计分析。由图 3 可知，排名前十位的期刊共发表文章 401 篇，占总量的 26.4%。其中出版量最高的期刊是 Soil Biology and Biochemistry，图 2土壤遗留效应研究发文量前十位学科领域Fig.2The top 10 subject categories in the number of pulications on soil legacy effect图 3土壤遗留效应研究发文量排名前十位的文献期刊Fig.3The top 10 journals in the number of pulications on soil legacy effect127中国草地学报 2024 年 第 46 卷 第 3 期该期刊是土壤学领域的国际权威期刊，20222023年影响因子为 8.546，相关文献出版数量为 60 篇，占文献总量的 4.0%。其次是 Science of the Total Environment 和 Plant and Soil，分别出版相关文献58 篇、50 篇，占文献总量的 3.8%和 3.3%。由此可见，排名前三位的期刊在土壤遗留效应研究领域中影响较大，所刊文章质量较高。此外，其他期刊也值得关注和研究，它们对该研究领域同样做出了贡献。总之，分析发文量排名前十位的期刊有助于了解该领域的学术方向以及为后续研究内容提供参考。2.3发文被引情况对文献进行被引频次分析，被引频次高的文献可以反映该文献的质量以及在研究领域中的基础地位44。对 20002022年间 WOS数据库中收录的有关土壤遗留效应研究总被引频次排名前十位的文献进行分析。由表 1 可知，总被引频次排名前十的文章中，出自美国的有 5篇，其次是中国、瑞士、葡萄牙、加拿大和荷兰各 1 篇。总被引频次排在第一位的是来自瑞士的 Else K.Bnemann 于 2018 年发表在 Soil Biology and Biochemistry 上的题目为Soil quality-A critical review 的文章。该文主要从定义、评估方法、指标选择和解释等方面对土壤质量及相关概念进行综述，解释了以前土地利用的遗留影响与生态系统服务之间的权衡，总被引频次达884 次。中国学者在该研究领域发表的相关论文中，总被引频次最多的是来自中国科学院沈阳应用生态研究所梁超研究员于 2017 年发表在 Nature Microbiology 期 刊 上 的 题 目 为 The importance of anabolism in microbial control over soil carbon storage的文章，总被引频次达到 720次。此外，在总被引频次排名前十的期刊中，Nature Microbiology、Remote Sensing of Environment、Global Change Biology、Ecology Letters和 Ecological Monographs 5种期刊都属于环境科学与生态学领域影响力较高的期刊。由表 1可知，有关土壤遗留效应总被引频次较高的文献发表年份较早，且筛选出的总被引频次排名前十位的文献中没有发现近 3 年的文章，这可能是因为较早发表的经典文献已经取得了一些有价值的发现或理论，并对后来的研究产生了深远的影响。另外，也有可能是在该研究领域中进行新的研究时需要一定的基础知识和背景，因此需要引用已有的研究成果，所以这些较早发表的论文总被引频次很高。2.4主要发文国家研究国家发文量可以反映出国家对该研究领域的重视程度，在一定程度上可以促进国际间的交流与合作。从数据库中检索到所发表文章涉及92个国家表 1土壤遗留效应研究中总被引频次排名前十位的论文Table 1The top 10 papers with total citation counts of pulications on soil legacy effect排序Rank12345678910标题TitleSoil quality-A critical reviewThe importance of anabolism in microbial control over soil carbon storageTropical forest recovery:Legacies of human impact and natural disturbancesPesticides,environment,and food safetyPhosphorus legacy:Overcoming the effects of past management practices to mitigate future water quality impairmentCharacterization of Landsat-7 to Landsat-8 reflective wavelength and normalized difference vegetation index continuityChanges in fire regime break the legacy lock on successional trajectories in Alaskan boreal forestPlant invasion alters nitrogen cycling by modifying the soil nitrifying communityA framework for evaluating ecosystem services provided by cover crops in agroecosystemsMicrobe-mediated plant-soil feedback causes historical contingency effects in plant community assembly期刊JournalSoil Biology and BiochemistryNature MicrobiologyPerspectives in Plant Ecology Evolution and SystematicsFood and Energy SecurityJournal of Environmental QualityRemote Sensing of EnvironmentGlobal Change BiologyEcology LettersAgricultural SystemsEcological Monographs第一作者First authorElse K.BnemannChao LiangRobin L.ChazdonFernando P.CarvalhoAndrew SharpleyD.P.RoyJill F.JohnstoneChristine V.HawkesMeagan E.SchipanskiPaul Kardol国家Country瑞士中国美国葡萄牙美国美国加拿大美国美国荷兰发表年份Year2018201720032017201320162010200520142007总被引频次Total citations884720654626569465392358339330注：表中“国家”为第一作者的国籍。Note：In the table，“Country”is the nationality of the first author.128刘泽华 李天凯 何亚莉等 基于文献计量的土壤遗留效应研究现状与热点分析（地区），统计发文量排名前十五位的国家。由图 4可知，发表文章数量最多的 15 个国家分别是美国、中国、德国、加拿大、澳大利亚、荷兰、英国、法国、瑞士、西班牙、瑞典、比利时、丹麦、巴西和意大利。其中美国在该研究领域的贡献最为突出，共发表文献 646篇，这主要是因为美国是开展土壤遗留效应研究最早的国家。中国在该研究领域的工作起步较晚，虽发文数量位居第二，共发表文献 213篇，远低于美国，因此中国仍需继续加强在该领域的研究。从研究区域来看，排名前十五位的国家多数是发达国家，只有中国和巴西是发展中国家。北美地区在土壤遗留效应研究领域中处于领先地位，美国和加拿大共发表文章799篇，占总发文量的52.6%；欧洲也是主要进行该领域研究的地区，排名前十五位的国家中欧洲国家有10个。另外，亚洲、大洋洲和南美洲的国家在此领域也有文章发表。由此可见，发表土壤遗留效应这一主题的文章的国家分布十分广泛，这不仅反映出该研究领域的重要性，同时也表明全球交流和联系日益紧密。采用 SCImago Graphica软件绘制国际合作网络图。由图 5 可知，不同国家之间存在着多种合作关系，国家所在圆点的大小代表该国家发表论文数量的多少，圆点越大，说明发表文献数量越多。连线的颜图 4土壤遗留效应研究发文量前十五位国家Fig.4The top 15 countries of the number of pulications on soil legacy effect图 5土壤遗留研究国家合作关系网络图Fig.5The network map of national cooperative relations on soil legacy effect129中国草地学报 2024 年 第 46 卷 第 3 期色越深代表国家之间的合作程度越密切，从合作紧密程度来看，美国与中国之间的连线颜色最深，表明美国与中国之间的合作最为紧密；其次，美国与加拿大、澳大利亚、德国等国家的合作也相对紧密；从合作国家数量来看，美国与其他国家的合作强度较大，位居第一，中国紧随其后。从合作关系网络图中可以看出，众多国家均参与到土壤遗留效应的研究，并保持着一定的合作联系，形成了相对稳定的合作网络。通过增强国际间合作，各个国家之间不仅可以共同解决土壤遗留效应领域面临的挑战，同时也可实现资源、技术共享，促进该研究领域进一步发展。2.5主要发文作者WOS 数据库中，20002022 年发表土壤遗留效应主题的文献共涉及到 6535 位作者，整理发文数量排名前十位的第一作者。由表 2 可知，土壤遗留效应研究领域中的主要贡献者是 T.Martijn Bezemer，发表文章数量为23篇，占论文比例为1.5%。除此之外，发文量排名前五位的第一作者还有 Kris Verheyen、Wim H.van der Putten、Gerlinde B.De Deyn 和 Robin Heinen，分别发表论文 18 篇、16 篇、12 篇和 12 篇，所占论文比例为 1.2%、1.1%、0.8%和 0.8%。此外，Wim H.van der Putten虽然发文数量 排 名 第 三，但 却 是 前 十 位 中 H 指 数 最 高 的 作者，说明该作者在土壤遗留效应研究领域中具有极大的学术影响力，也充分说明了其发表文章的质量。通过构建发文作者合作网络共现图谱，能够直观显示出在该研究领域中的核心作者以及作者间的合作关系，有助于促进各位学者之间的学术交流，从而推动该研究领域的进一步发展。在 VOSviewer软件中，设置最小阈值为 2，检索到 430个数据结果，但只有 169 位作者之间存在合作关系，节点之间的连线代表作者之间的合作关系，连线距离越近，表明作者合作关系越密切（图 6）。由图 6可知，发表土壤遗留效应相关论文的 169 位作者形成 15 个合作团体，其中以 Wim H.van der Putten 和 Gerlinde B.De Deyn为核心的两位作者所在聚类连线距离较近，表明这两个研究团队合作较为紧密。15 个合作团体在其内部形成了较为稳定的合作网络，内部各核心作者之间有着较强的学术联系。但从整体来看，该领域的不同作者团队之间的合作强度较低，这可能是因为团队内部各成员经历多次合作后彼此信任，在某些观点与看法上保持一致的态度且互相交流频繁，而与外部研究团队缺乏了解和沟通。也有可能是因为时间和空间等地理限制或文化差异阻碍了不同研究团队之间的互动交流，影响了团队和外界的合作。因此，需要加强土壤遗留效应研究领域的团队合作关系，提升团队成员的国际视野和科学水平，共同推动该研究领域向前发展。2.6主要发文机构检索 WOS 数据库中 20002022 年发表土壤遗留效应主题论文的机构共 1711个，筛选发文量排名前十的机构进行分析。结果表明，排名前十的研究机构有 7所为科研院所，其余 3所是大学。美国农业部是该领域发文数量最多的机构，处于国际领先地位，发文数量达到 115篇；其次是中国科学院和加州大学系统，排名前三位的机构共计发文 252篇，其余7个科研机构平均发文数量为 54篇。从表 3也可看出，美国农业部、加州大学系统和瓦赫宁根大学的 H指数较高，表明这 3个科研机构的发文数量和影响力较大，对土壤遗留效应研究领域的发展起到了重要作用并得到了广泛认可。中国科学院虽然发文量排名没有美国的机构高，但发展较为迅速，近 5年发文量所占比例达74.3%，远超美国的机构。表 2土壤遗留效应研究发文量排名前十位的第一作者Table 2The top 10 first author in the number of pulications on soil legacy effect排序Rank12345678910第一作者First AuthorT.Martijn BezemerKris VerheyenWim H.van der PuttenGerlinde B.De DeynRobin HeinenChristine V.HawkesCraig F.DruryJohannes RouskPetra MarschnerJonathan R.De Long数量（篇）Number（piece）2318161212109999占论文比例（%）Percentage of papers（%）1.51.21.10.80.80.70.60.60.60.6H指数H-Index54588636133253465219130刘泽华 李天凯 何亚莉等 基于文献计量的土壤遗留效应研究现状与热点分析将获取的原始数据导入VOSviewer软件中，设置机构最小发文量为 12篇，绘制发文机构合作聚类共现图，机构所在圆点大小代表该机构与其他国家的合作强度，连线代表机构之间的合作关系。由图 7 可知，有关土壤遗留效应研究领域的机构共形成 5个聚类，中国科学院作为我国的综合性科研机构之一，多年来，积极与其他科研机构开展合作。5 个聚类内部的研究机构保持着密切联系，但是与其他机构合作较少，这可能与不同机构之间的学术差异或者所在地理位置不同有关。因此，在后期应当加强与其他机构的合作关系，扩大沟通和交流，充分学习和借鉴不同研究机构之间的先进技术和研究方法，全面提高研究水平，共同推动土壤遗留效应研究领域的发展。2.7主要研究热点关键词是对一篇文章主要内容的高度凝练，对关键词进行统计分析可以直观地了解文章中心思想和主题，在一定程度上反映了该研究领域的研究热点和发展态势45。2.7.1高频关键词分析通过分析高频关键词出现频次，可以明确土壤遗留效应研究领域的热点问题。借助 VOSviewer软件对WOS核心数据库中有关土壤遗留效应主题论文中的关键词进行高频筛选，同时将关键词中的同义词、单复数等形式进行合并处理，最终得到 8573个关键词。将关键词出现的最少频次设置为 30次，共选取了 61个高频关键词，部分关键词出现频次排序结果图 6土壤遗留研究作者合作关系网络图Fig.6The network map of the author cooperative relationship on soil legacy effect表 3土壤遗留效应研究发文量排名前十位的发文机构Table 3The top 10 institutes in the number of pulications on soil legacy effect排序Rank12345678910机构Institution美国农业部中国科学院加州大学系统瓦赫宁根大学法国国家农业食品与环境研究院荷兰生态学研究所荷兰皇家艺术和科学院UDICE法国研究型大学美国林务局法国国家科学研究中心数量（篇）Number（piece）115746362545454525049近 5年发文量所占比例（%）Proportion of publications in recent five years（%）47.874.352.453.281.561.161.176.948.075.5H指数H-Index35213630202828202018131中国草地学报 2024 年 第 46 卷 第 3 期如表4所示。出现频次较高的关键词分别是Diversity（多样性）、Soil legacy effect（土壤遗留效应）、Nitrogen（氮）、Soil（土壤）、Climate change（气候变化）、Vegetation（植被）、Restoration（恢复）和Dynamic（动态），关键词的出现频次依次为 325、249、224、214、213、190、169和 165次。从表 4得知，出现的这些高频关键词是近年来土壤遗留效应的研究热点，也为未来进一步对土壤遗留效应的深入研究指明了方向。2.7.2关键词聚类分析使用VOSviewer软件对61个高频关键词进行聚类分析，得到聚类视图（图 8）。由聚类图可知，61个高频关键词形成了由 1566 条连接线组成的 4 个主题聚类群，其中圆点所在位置代表关键词，圆点大小代表关键词的出现频次，圆点越大，表明该关键词出现频次越高。圆点之间的连线代表关键词之间的共现性，连线粗细代表彼此间联系的强弱。相同的颜色表示同一聚类群，根据聚类结果，该领域研究内容主要包括 4个热点主题集群（Cluster）。Cluster 1（黄色聚类）：主要关键词是 Carbon（碳）、Nitrogen（氮）、Phosphorus（磷）和 Organic matter（有机质），说明该聚类主要研究热点是土壤遗留效应的形成过程。土壤中含有丰富的营养元素，碳、氮和磷是植物生长发育所需的营养元素，植物生长发育过程中吸收土壤中的有机质之后产生的土壤遗留效应会影响土壤碳、氮和磷等循环，进而影响植物生长发育。Cluster 2（红 色 聚 类）：主 要 关 键 词 是 Climate change（气候变化）、Soil（土壤）、Dynamic（动态）、图 7土壤遗留研究发文机构合作关系网络图Fig.7The network map of the institutions cooperative relationship on soil legacy effect表 4土壤遗留效应的关键词信息表Table 4Keywords information table for soil legacy effect排序Rank12345678910关键词KeywordsDiversitySoil legacy effectNitrogenSoilClimate changeVegetationRestorationDynamicCarbonOrganic matter关键词频次Keywords frequency325249224214213190169165161137排序Rank11121314151617181920关键词KeywordsCommunityResponseEcosystemImpactGrowthManagementLand usePlant-soil feedbackPrecipitationForest关键词频次Keywords frequency136135134132119115103969492132刘泽华 李天凯 何亚莉等 基于文献计量的土壤遗留效应研究现状与热点分析Land use（土地利用）和 Vegetation（植被），说明该聚类主要研究热点是围绕气候变化对不同植被类型产生的影响以及在农业土地管理和利用方面的作用。Cluster 3（绿色聚类）：主要关键词是 Diversity（多样性）、Soil legacy effect（土壤遗留效应）、Plant-soil feedback（植物-土壤反馈）、Community（群落）和 Restoration（恢复），说明该聚类主要研究热点是围绕植物-土壤反馈过程中产生的土壤遗产对植物生长、群落动态变化以及生物多样性的影响，同时也指出群落在恢复过程中需要克服土壤遗留效应这一问题。Cluster 4（蓝色聚类）：主要关键词是 Microbial community（微生物群落）、Bacteria（细菌）、Fungi（真菌）、Temperature（气温）和 Drought（干旱）。该聚类主要是围绕土壤遗留效应的外部驱动因素，即不同气候条件对土壤微生物群落的影响以及植物在抵御外界不良环境时做出的响应。3讨论土壤遗留效应是一种普遍存在于自然界的现象。通过对土壤遗留效应研究领域 20002022 年间发表的文章进行计量分析，结果表明，这一领域的文章数量呈现出明显的上升趋势，并经历了起步、稳步增长和快速发展 3 个阶段。起步阶段的文章数量较少，这可能是由于尚未形成稳定的理论框架和技术手段。然而，随着研究技术的不断进步、学科之间的交叉融合，土壤遗留效应研究进入了稳步增长和快速发展阶段。在此期间，美国等众多发达国家对该研究领域作出了一定贡献，在国际顶级期刊发表了较多高质量文献。尽管中国在该领域起步较晚，但以中国科学院为代表的科研机构与国内外机构保持着密切的合作关系，其近 5 年发文量所占比例达 74.3%，已经成为近几年在该领域发展最为迅速的机构，远超美国其他机构。关键词作为文章主要内容的高度凝练，反映着该研究领域的研究热点。因此本文主要围绕研究热点展开讨论。3.1土壤遗留效应的驱动因素3.1.1土壤养分土壤养分在驱动土壤遗留效应方面扮演着重要角色，对生态系统的长期稳定有着十分重要的意义。这与关键词共现图谱中出现的 Organic matter（有机质）、Litter decomposition（凋落物分解）、Carbon（碳）、Nitrogen（氮）和 Phosphorus（磷）等内容相符合。土壤有机质本身扮演着一个重要的养分库角色，这些养分在土壤动物和微生物的作用下逐渐释放到土壤中。但释放过程并不是瞬时的，而是具有一定的遗留效应。这些释放的养分，尤其是碳、氮和磷等关键营养元素，对植物生长和发育至关重要。当土壤中的养分富集时，可能会导致植物过度生长、竞争加剧以及生态系统不平衡。相反，如果养分供应不足，可能会限制植物生长，影响生态系统的稳定性46。Morris 等47研究耕作遗产对美国大盆地旧图 8土壤遗留效应研究关键词共现网络图Fig.8Co-occurrence network map of keywords from soil legacy effect133中国草地学报 2024 年 第 46 卷 第 3 期田地植被和 4 种代表性植物物种影响的结果表明，与耕作遗产相关的土壤养分降低对不同植物物种的植物性能产生了差异化影响，突显了土壤养分在土壤遗留效应中的重要性。在多物种草原群落中，土壤养分可用性被认为是与土壤微生物群落共同塑造植物物种共存的重要因素48。在一项长期研究中，即使停止施肥和耕作管理 3年和 8年，仍然可以发现其对土壤有机碳、氮和氨氧化细菌丰度产生明显影响49。在农业管理中，农作物连作后会产生负土壤遗留效应，进而导致产量降低，这可能因为某些化感物质的释放、土壤养分供应的不均衡性及某些病原微生物的大量积累等50。但同时有研究发现，连作并不一定会产生负土壤遗留效应，这可能是因为某些拮抗微生物的富集减弱了病原微生物的负面影响51。总之，未来进一步研究土壤养分及土地利用产生的土壤遗留效应有助于制定合理的土地利用策略，更好地协调生产力与自然生态系统之间的关系。3.1.2土壤微生物群落土壤微生物是陆地生态系统中许多过程的关键驱动因素，植物通过其根系结构、根际沉积物以及自身死亡后的残余物产生土壤遗产来塑造土壤微生物群落。关键词共现图谱中 Rhizosphere（根际）Bacteria（细 菌）、Fungi（真 菌）和 Arbuscular mycorrhizal fungi（丛枝菌根真菌）等词出现频次较高，表明土壤微生物群落对土壤遗留效应有一定影响。研究表明土壤微生物遗产在植物根系中具有持久影响，之前的植物对土壤真菌的影响大于当前植物物种的影响，而土壤细菌则受当前植物影响较大。当植物在土壤中生长时，无论土壤微生物群落如何变化，土壤遗产仍可通过调控根系定植来影响植物建立52。有研究表明土壤微生物群落在结构和功能上可通过积极的土壤遗留效应促进生态系统对未来气候变化的抵御能力，同时对于外界物种的成功入侵也具有深远影响5354。此外，土壤微生物群落对植物群落演替也具有一定影响，这是因为早期演替植物物种和土壤之间的相互作用形成了一种遗留效应，打破了早期演替植物的优势，从而利于后续演替阶段植物的生长5556。多数研究表明尽管植物短期生长，但会产生长期遗留效应5758。而 Kulmatiski等59研究发现植物可能需要更长的时间才能产生微生物遗产，对未来植物生长产生影响。因此，在探究遗留效应在植物和土壤微生物之间的作用时，要充分考虑时间尺度这一因素。3.1.3气候变化目前人类活动的干扰和全球气候变化的加剧会间接影响土壤生态系统的功能，进而影响植物群落的组成6061。关键词共现图谱中 Climate change（气候变