基于文献计量的大气氮沉降研究进展_肖春艳.pdf

第 卷第 期 年 月生态学报 ，：基金项目：国家自然科学基金（，）；中原科技创新领军人才项目（）；高等学校基本科研业务费（）收稿日期：；网络出版日期：通讯作者 ：学术信息与动态：肖春艳，胡情情，陈晓舒，赵同谦，郭晓明，陈飞宏基于文献计量的大气氮沉降研究进展生态学报，（）：基于文献计量的大气氮沉降研究进展肖春艳，胡情情，陈晓舒，赵同谦，郭晓明，陈飞宏河南理工大学资源环境学院，焦作 摘要：氮沉降是氮素输入生物圈的重要途径。为全面、系统地了解大气氮沉降的研究热点与前沿趋势，基于文献计量学方法运用 软件对 年 核心数据库中大气氮沉降的相关文献进行可视化统计分析。结果表明：大气氮沉降相关的文献数量呈现逐年上升的趋势；学科领域涉及环境科学、生态学、气象学与大气科学等；美国的研究实力最强，中国则需要加强与其他国家科研机构的交流合作。中国科学院、英国生态水文中心和瑞典农业科学大学等研究机构文章数量较多；、等为核心作者群；、以及 等期刊为主要载体。氮沉降特征、氮沉降的生态效应、氮沉降化合物溯源是氮沉降领域研究的核心内容。大尺度的全球氮沉降动态研究、植物和土壤微生物协同响应氮添加的机制、氮沉降源解析及减排策略的制定是当前氮沉降研究领域的前沿热点。上述研究结果可为大气氮沉降领域学者凝练科学问题提供参考。关键词：氮沉降；文献计量；核心数据库；氮沉降是氮素输入生物圈的重要途径。近几十年来，由于化石燃料燃烧、化肥施用及畜牧业发展等向大气中排放的含氮化合物激增，大气氮沉降迅速增加。干湿沉降过程将大气氮污染物迁移到地面生态系统，深刻影响着陆地和水生生态系统的物质和能量循环。段娜等研究表明，年全球氮沉降通量已经达到 ，预计到 年将超过全球氮通量负荷，达到 。等估算了 年间全球干湿氮沉降的年际变化，发现全球多数区域的氮沉降均呈现上升趋势，其中我国东部沿海以及中原地区的氮沉降增加最为明显，达到 ，中国已成为继欧洲和美国之后的第三大氮沉降区。氮沉降通量的增加提高了生态系统生产力，促进生物量的积累，但是过量的氮素输入引发了土壤营养元素淋失、水体富营养化、生物多样性丧失和氮饱和等负面效应，进而影响了陆地和水生生态系统的健康和服务功能。日渐凸显的氮沉降问题及其生态效应越来越成为当前生态学领域和环境科学领域研究的焦点之一。氮沉降的研究始于 年成立的英国的洛桑试验站，年确定的美国国家酸雨评估计划和 年启动的欧洲监测与评价计划被认为是里程碑式的氮沉降研究计划，实现了各国家大气氮素干湿沉降输入的评估，推动了氮沉降监测网络的发展。我国的氮沉降研究起步于 世纪 年代，主要集中在湿沉降的监测研究。自 年起，中国农业大学组织建立了涵盖草原、城市、农田、森林等生态系统的全国性氮沉降监测网络（），在大气氮素干湿沉降的定量研究和大气活性氮来源的辨识方面取得了很大进展，。近几十年来，国内外学者在氮沉降的形态、过程、通量、来源以及生态效应等方面做了大量的工作，：发表了大量的论文论著。面对大气氮沉降研究领域海量的文献，采用文献计量方法进行可视化描述，可以客观地反映该学科领域的研究现状和发展态势。本文基于 年至 年 月 核心数据集收录的大气氮沉降研究相关文献，运用可视化分析软件 进行发展梳理和可视化计量分析，对大气氮沉降研究的现状进行回顾与展望，旨在为该领域的研究提供理论参考与依据。研究方法 数据来源为了对大气氮沉降领域进行比较系统客观的分析，本文选取美国汤姆森路透公司出版的 核心合集数据库为数据来源。在 中将主题词（）设定为：“（）（）（）”，选择文献类型为“”，语种为“”，检索时间跨度为 年至 年 月（检索时间为 年 月 日），共检索文献 篇。对检索结果逐条筛选，剔除不相关的文章以及书评、卷首语等非学术性文章，并删除重复文献，最终得到涉及氮沉降研究的文献 篇。将筛选后的文献以“全记录与引用的参考文献”的格式下载保存为纯文本文件，作为分析数据的样本。分析方法本文运用美国德雷塞尔大学陈超美教授基于 语言开发的 软件进行分析。软件通过对科学文献信息的分析，绘制特定科学和技术领域的知识图谱，直观地呈现特定学科领域的知识结构，获取该领域研究现状、研究热点以及前沿方向。本文利用 软件的 数据分析板块进行处理，对关于氮沉降研究的发文数量、国家 地区、研究机构、发文作者、学科分类、期刊来源以及关键词等进行统计分析，在绘制知识谱图的基础上，对其研究动态、研究热点等进行可视化分析，在此基础上探讨氮沉降相关研究的未来发展趋势。结果与分析图 年文献的年度发文量和增长率 年数据截止于 年 月 日 年度发文量变化趋势发文量反映了科研人员对该领域热点问题的关注程度，表明了相关领域研究的发展程度和发展速度。年间大气氮沉降研究文献的年度发文量总体呈上升趋势（图）。大气氮沉降研究大致分为 个阶段：第一阶段（年），为大气氮沉降相关领域的研究的起步阶段，文献发表量不高，研究主要集中在大气氮沉降化合物形态及沉降通量估算等方面。第二阶段（年），大气氮沉降的研究开始有显著增长，年均发文量约为 篇，研究主要围绕氮沉降 氮添加对森林、草地生态系统以及苔藓和灌丛等多 期 肖春艳 等：基于文献计量的大气氮沉降研究进展：种陆地生态系统的影响开展。第三阶段（年），年度文献发表量持续增加，趋势明显加快，在研究内容、范围和方法等方面都取得了长足发展，研究范围从局地尺度向区域或全球尺度拓展，研究内容也拓展到关注氮沉降对碳循环、磷循环或不同元素循环之间的耦联和平衡。工业革命以来，大气氮沉降通量迅速增加引起了各国学者的关注，尤其是 世纪 代末期开始，其受关注的程度日益增加，因而年后发文量明显增加。从大气氮沉降研究文献数量的增长率来看，文献发表量增长处于不断波动状态，增长率介于之间，年平均增长率为。随着社会经济快速发展，国内外学者对大气氮沉降及其生态效应等开展了大量的研究工作，同时吸引更多的学者关注该领域，因而近些年文献发表量出现稳定的适度增长趋势。研究力量分布 国家 地区分布一个国家 地区的发文量一定程度上代表了该国家在某领域研究的活跃程度。中介中心性反映了某一节点在整个网络中所处地位及重要性，中介中心性大于，则该节点为网络中的关键节点。中介中心性由 计算生成，反映一个国家 地区在某领域的科研实力以及对该领域的重视程度。中使用紫色外圈进行重点标注，紫色外圈越厚代表中介中心性越高。节点大小代表国家 地区的中心度，节点越大，表明该国家 地区的影响力和重要程度越高；节点间连线粗细程度反映合作关系强弱。年以来发表文章总数排在前 的国家详见表。由表 可知，年 月发文量前 的国家中除了中国以外，其余 个国家为欧洲和北美国家 地区，表明氮沉降研究主要集中在欧美发达国家 地区。美国发文量最多，发文量为 篇，占总发文量的，其次是中国和德国。美国的发文量分别是中国和德国的 倍和 倍，表明美国在此领域投入了较多的科研力量，并产出了较为丰硕的科研成果。中国发文量位列第二，发文量为 篇，占总发文量的，尤其是近 年发展迅速，发文量所占比例高达，超过了发文量前 的所有国家，由此可见我国氮沉降研究虽然晚于欧美发达国家，但近几年科研投入显著增加，取得了丰硕成果。其余排名前 的国家从高到低依次为：德国（）、英格兰（）、加拿大（）、瑞典（）、荷兰（）、苏格兰（）、瑞士（）和挪威（）。发文量排名前 的国家 地区合作关系图谱如图 所示。从表 和图 中可知，美国、德国、英格兰、加拿大、荷兰和瑞士的中介中心性超过，分别为、和，表明该 个国家在国家合作网络中占有重要地位。美国发表文献数量最多，中介中心性也最高（），表明美国在氮沉降领域与其他国家交流合作频繁。中国关于氮沉降的研究起步较晚，中介中心性较低（），说明中国在氮沉降研究领域需要加强同其他国家科研机构合作。中国在近 年时间发展迅速，发文数量仅次于美国，表明中国的氮沉降研究处于快速发展时期，中国学者对该领域研究关注度较高。表 发文量排名前 的国家 地区 序号国家 地区 数量近 年发文量所占比例 中介中心性美国 中国 德国 英格兰 加拿大 瑞典 荷兰 苏格兰 瑞士 挪威 生 态 学 报 卷：图 发文量排名前 的国家 地区合作关系图谱 研究机构分布分析研究机构的分布可以帮助了解学术界对该领域的支持和认同程度，从而有利于机构之间的合作。对文献作者所属机构进行统计，篇文献共出自 个机构。对发文前 的机构进行统计（表），位居榜首的是中国科学院（含中国科学院大学），其发文量达 篇，占总发文量的，远远高于排在第二位的英国生态水文中心（篇）和第三位的瑞典农业科学大学（篇），分别是其发文量的 倍和 倍。中国科学院是我国具有较高科研水平的研究机构，承担着大量的研究工作，对我国大气氮沉降领域发展做出了突出贡献。排名前 的机构分别来自 个国家，其中有 所研究机构属于中国，发文量最多，共计 篇，占比达到，可见我国在大气氮沉降研究领域具有举足轻重的地位。此外，我国排名前 的研究机构中国科学院、中国农业大学和北京大学近 年发文量所占比例分别高达、和，呈现出较快增长的态势，表明我国研究机构在近年来大气氮沉降研究做出了主要贡献且发展迅速。从研究机构合作关系图谱和中介中心性来看（图 和表），中国科学院在网络中的节点最大，中介中心性（）第二，表明中国科学院是大气氮沉降领域的核心研究机构，与其他研究机构合作交流频繁。英国生态水文中心的发文量（篇）和中介中心性（）均相对较高，说明英国生态水文中心在大气氮沉降领域占有重要地位。排名前 的机构有 个来自美国政府机构和高等院校，近 年发文量所占比例为，由此可见美国对大气氮沉降的研究由政策和科研共同推进，近年来发展迅速。表 发文量排名前 的研究机构 序号机构数量近 年发文量所占比例 中介中心性中国科学院 英国生态水文中心 瑞典农业科学大学 美国林务局 中国农业大学 北京大学 美国环保局 美国地质调查局 科罗拉多州立大学 科罗拉多大学 发文作者分布文献作者是科学研究的主体，可以反映一个领域的杰出贡献者。目前氮沉降研究领域已有 位作者发表过学术研究，文章发表数量排名前 位的作者主要来自中国、美国、比利时和西班牙，其中有 位作者来自中国（表），反映出中国在该领域研究地位位居世界前列，科研成果数量较多。发表论文数量最多的作者是来自中国农业大学的刘学军（）教授，发表论文数目为 篇，占总论文发表量的，且近 期 肖春艳 等：基于文献计量的大气氮沉降研究进展：图 发文量排名前 的研究机构合作关系图谱 年发表的论文数量占其总发文量的，说明刘学军教授团队在氮沉降领域的研究实力较强，尤其是近年来科研成果显著。通过发文作者共现网络分析可以得出合作密切的学者群，发掘学术研究的团队效应。为进一步了解主要研究作者间的合作关系，统计论文发表量居于前 位的发文作者并绘制作者间的合作关系图谱（图）。由图 和表 可知，图中节点大多独立分散，中介中心性最高的是莫江明（）研究员，其中介中心性为，是合作网络中与外界联系较多的主要作者，表明其在氮沉降领域的研究具有较强的影响力。此外，来自 的 发表论文数量位于第三位。从全球范围来看，多数研究人员以小范围独立研究为主，表明大部分氮沉降研究人员分布广泛且独立性较强。表 发文量排名前 的发文作者 序号作者机构中介中心性发文量 近 年发文量所占比例 （刘学军）（莫江明）（韩兴国）（于贵瑞）（张伟）（田汉勤）（方运霆）文献期刊分布对某一研究领域发文量的文献期刊进行分析，可以帮助研究人员准确把握研究领域的核心期刊，为文献查询、论文撰写与投稿提供专业指导。对 年 月大气氮沉降领域期刊发文量进行分析，发文量排名前 的期刊总发文量为 篇，占该领域英文期刊发文总量的（表）。刊物级别最高的是，近 年平均影响因子达 ，属于世界顶级期刊。发文量排第 位的期刊是，发文 篇，占总发文的，近 年平均影响因子为。发文量排在第二和第三位的期刊分别是 和 ，发文量分别为 篇和 篇，占总发文量的 和，近 年平均影响因子分别为 和。这 种期刊中，近 年平均影响因子最高的期刊为 ，为，发文量 篇，位居第四位。发文量排在第 位的期刊 ，近 年平均影响因子较高，为。在 年期刊引证报告