基于CiteSpace科学...析土壤镉污染研究进展与趋势_孙毅涛.pdf

陕西农业科学，（）：基于 科学计量学分析土壤镉污染研究进展与趋势孙毅涛，杨钰燕，卜康敏，杨文龙，包婉婷，海江波（西北农林科技大学 农学院，陕西 杨凌）摘 要：镉污染的治理是维持土壤可持续发展、保障人体健康和自然环境的重要举措。通过对国内及国际土壤镉污染领域研究脉络和趋势探讨的分析，从而为镉污染土壤研究人员明确当前研究领域的前沿和新趋势提供了有价值的信息。使用 对与“镉污染土壤”相关的知网 篇文献及 篇文献分别进行知识图谱的绘制及可视化分析。国内镉污染土壤经历了萌芽起步和平稳上升 个主要阶段，而国际经历了萌芽起步和井喷上升 个主要阶段；我国在该领域研究的代表性学者为四川农业大学的林立金且发文量最多的机构为四川农业大学；我国与澳大利亚、意大利、美国等国家存在镉污染土壤领域的研究合作关系；国内外有关镉污染土壤研究领域主要分为镉污染土壤健康风险分析、镉污染土壤环境特征和镉污染土壤环境修复 个子领域。研究结果表明，中国在镉污染土壤的研究中是最突出的国家，占发文总量的 ，最可能的原因是，与其他国家相比，中国政府和研究机构的资助支持政策更为果断。该研究有助于研究者发现新的研究前沿，区分基于镉污染土壤知识最关键的子领域并为从事相关领域研究的学者在未来进行多元化扩展提供了有利的参考信息。目前在该领域的研究中，学者之间基本上都是同机构、国家、领域的合作，因此，在镉污染土壤研究领域的发展过程中，应强调跨背景、跨机构、跨国合作以及跨学科的作用，有助于不同团队之间的相互学习，从而加快镉污染土壤领域大飞跃和多元化发展的步伐。关键词：镉污染；土壤；可视化分析；知识图谱中图分类号：；文献标识码：文章编号：（）收稿日期：修回日期：基金项目：高端外国专家引进计划“黄河中游农业生态系统生物多样性与生态系统服务能力增强机制”（）。第一作者简介：孙毅涛（），男，陕西西安人，硕士研究生。主要从事作物栽培学与耕作学研究。通信作者：海江波。，（，）：，；，：；土壤作为一种脆弱的不可再生资源，其健康状况和可持续循环发展受到人类活动及自然过程的影响，。人为的不恰当活动或不良的自然过程将会导致严重的土壤污染。如今，土壤环境中存在的重金属污染会导致全球人类和生态健康风险增加，甚至使某些土壤功能部分退化或完全丧失。土壤中的重金属是由于不同来源的干湿大气沉降累积所致，其主要来源于各种燃料燃烧、化学工业排放、交通工具尾气排放、化肥、农用化学品和废弃物管理等。镉（）作为最危险的金属之一，由于其高毒害性和致癌性，对土壤环境和人类健康造成了严重的危害，在 种有毒金属中排名第七，被列为第 类致癌物，。镉在土壤中的累积作用主要是通过人为施用农业化肥、农药、随意排放工厂废物、废液等，以及通过矿产、火山等自然资源导致。镉易溶、易转移，其在土壤中主要以铁锰氧化物结合态和残渣态形式存在，被植物体快速吸收并转运、积累在不同的植物器官，从而产生毒害作用，。全球约有 耕地正遭受重金属污染，在我国有 土壤受到镉污染，这些土壤上种植的谷物中镉含量为 ，蔬菜中镉含量为 ，食用含镉的食物后将会导致如肝脏损害、恶心呕吐、肾功能不全、头痛、肺气肿、贫血、腹泻和癌症等健康问题。尽管国内外许多学者在镉污染土壤领域做出了贡献，但这些巨大的科学成果不利于我们快速把握热点和洞察未来方向，因此，在数学模型的基础上进行严格的定量分析和统计论证是必要的。为了有效探索该领域的新兴趋势，迫切需要对该课题的发展、热点和趋势方向进行分析，有必要对该领域进行更加系统、全面的分析。作为一种定量分析工具，文献计量分析被广泛用于确定研究趋势、进行作者合作分析、期刊发展和学科改革。文献计量分析通过收集和整理大量文献，克服了传统审查方法的人为缺陷，区分了主路径分析和索引分析，帮助研究人员快速地寻找合适的合作伙伴、评估热点和未来发展方向。作为具有价值的文献计量功能软件，已被各领域的研究人员广 泛 使 用，。前 人 通 过 利 用 中 国 知 网（）或 （）的数据对镉污染土壤进行可视化分析，而综合比较 及 中镉污染土壤领域的文章鲜有报道。笔者基于 可视化分析软件，对 中核心数据库合集及中 中核心、和 数据库有关“镉污染土壤”的文章进行文献计量统计分析，两个数据库同检索了至 年的相关文献。通过对镉污染土壤研究热点、研究领域、研究趋势等计量比较，进一步，以聚类和知识结构的形式对镉污染土壤知识进行分类，得到 个不同的子领域。从而对未来从事镉污染土壤领域的相关科研人员和机构提供有价值的参考信息与研究方向，有助于研究者发现新的研究前沿，并区分基于镉污染土壤知识最关键的子领域。材料与方法笔者全部的数据均来源于中国知网（）数据库和 （）数据库，分别代表国内镉污染土壤与国际镉污染土壤研究成果。在 数据库中进行高级检索，具体检索参数设置为：“主题 关键词 （镉污染 土壤）”，检索范围为全文数据库至 年 月，检索日期为 年 月 日，检索出 年 月至年 月，共 篇期刊文献及论文。为保证分析统计结果更加具有权威性、精确性及代表性，将选取范围设置成仅核心期刊、期刊和 期陕西农业科学 年第 卷第 期刊，并对检索结果中出现的一些结果重复等科学噪点进行人工排查剔除，最终得到的有效文献数量集合为 篇。在 数据库中以核心数据库为检索源，检索参数设置为：“（）（）”，检索范围为全文数据库至 年 月，检索日期为 年 月 日，通过排查剔除无效文献，最终得 篇期刊文献及论文。在研究中，只有期刊文章作为有效数据，这是因为同行评议的文章往往质量较高，涵盖更广泛和更权威的信息。文章使用知网（）和 （）自带的分析工具及 软件进行可视化图谱的绘制，通过对结果的聚类可视化分析，得出镉污染土壤的相关文献逐年变化趋势、高频关键词、高产发文作者、发文机构、发文国家以及机构间、作者间、国家间的合作关系等信息并以聚类和知识结构的形式对镉污染土壤知识进行分类，得到 个不同的子领域。结果与分析 发文量与时间分布分析年度发文量可以清晰的展现出不同研究领域文献的发表情况及受关注程度，是读者们了解该领域演变的重要指标。通过对比分析 及 有关镉污染土壤领域年度发文量的变化趋势，可以初步判断该领域的发展变化情况。通过检索知网（）数据库与 （）数据库，可以看出在国内与国际上发表有关镉污染土壤的文献都始于 年。国内镉污染土壤研究发展经历了 年，总发文量 篇，年均发文量约 篇的萌芽起步和 年，总发文量 篇，年均发文量 篇的平稳上升 个主要阶段；而国际经历了 年，总发文量 篇，年均发文量约 篇的萌芽起步和 年，总发文量 篇，年均发文量 篇的井喷上升两个主要阶段（图）。相比之下，国内与国际有关镉污染土壤的相关文献数量及受关注程度整体呈逐年递增的趋势，但国际上有关该领域研究的关注度一直高于国内，国际该领域发文量最多的年份为 年的 篇，而国内则是 年的 篇，国际年度最高发文量约为国内的 倍。从国内与国际的年度发文量变化趋势可以得出，镉污染土壤研究领域在未来仍将会是国内外学者的研究热点。图 镉污染土壤文献年度发文量变化趋势 研究机构、国家分析某个领域的研究机构、国家之间的合作图谱，即学者们以研究生产新的科学知识为目的而在一起工作所展现的图谱。通过合作图谱的阅读，可以了解到国内外有哪些研究机构及国家在镉污染土壤领域具有很高的造诣，以及帮助读者了解到该领孙毅涛，等：基于 科学计量学分析土壤镉污染研究进展与趋势域核心带头机构及国家的变化和更新，从而促进该领域的学术研究与合作。对发文量前十的作者、机构及国家（表、表）进行统计分析，将提取的镉污染土壤相关文献合集导入 软件进行数据分析转换，节点处理区分别设置为机构和国家，年份切片参数设置为，不进行网络剪裁，最后生成国内及国际机构间合作图谱（图、图）及国家间合作关系图谱（图）。图中节点大小代表机构或国家发文数量的多少，节点越大则发文量越多；节点之间的连线代表合作关系，连线的颜色代表合作年份的变化。由表 、图 可知，我国有关镉污染土壤发文量最多的是四川农业大学的林立金，总发文量为 篇，其在该领域具有一定的代表性、领头性；发文量最多的机构为四川农业大学，总发文量为 篇，该校在镉污染土壤的研究上具有代表性；四川农业大学资环学院、园艺学院、果蔬研究所、西南大学等存在校内各个学院及校外之间存在合作关系。由图 可知，国际上有关镉污染土壤发文量最多的机构为我国的中国科学院，中国科学院、南京大学、伊斯兰阿扎德大学等存在合作关系，表明我国在该领域的研究最具代表性和权威性。由图 可知，镉污染土壤领域的研究在国际上我国与澳大利亚、意大利、美国等国家存在合作研究关系。由表 可知，我国在世界各国有关镉污染土壤研究的文献数量最多，共 篇，占世界总发文量的 ，第一篇英文文章是在 年发表，由此可以看出我国对该领域的研究在世界上处于领先地位。根据分析有关该领域研究的主流机构，有助于了解学科前沿及加强国内外合作交流。表 国内发文量前十的作者及机构作者发文量 篇机构发文量 篇林立金四川农业大学徐应明湖南农业大学廖明安中国农业部环境保护科研监测所梁学峰南京农业大学黄道友西南大学孙约兵中国农业大学秦旭中国科学院沈阳应用生态研究所宋正国西北农林科技大学纪雄辉浙江大学朱奇宏中国科学院南京土壤研究所表 国际发文量前十的国家国家发文量 篇中介中心性年份 图 国内研究机构聚类陕西农业科学 年第 卷第 期图 国际研究机构聚类图 国家合作聚类 研究热点与前沿 关键词共现关键词作为一篇文献的核心，是从文献主要内容中凝练出的具有实质意义的词语，对一个领域的学术研究具有高度的指导作用。将从中国知网（）数据库人工排查筛选后的 篇文献与 （）数据库人工排查筛选后的 篇文献分别导入 软件，提取频次前十的关键词（表、表）。从表 中可以清晰的看出，国内该领域研究频次最高的关键词为“镉污染”，共出现 次，中介中心性值为 ，最早出现这一关键词的年份为 年；“”共出现了 次，最早出现该关键词的年份为 年，其中介中心性值最大，为。从表 可以得出，国际上该领域研究频次最高的关键词为“（镉）”，共出现 次，中介中心性为值为 ，最早出现这一关键词的年份为 年；“（植物）”共出现了 次，最早出现该关键词的年份为 年，其中介中心性值最大，为 。关键词共现，即挖掘高频关键词之间的联系。如果某个关键词同时以高频出现在不同文献中，则它们的相关性十分的密切，能够代表该领域的热点研究。通过 软件分别生成国内（图）与国际（图）镉污染土壤领域关键词共现图谱。关键词出现频次的高低可用知识图谱中图形节点的大小表示，关键词出现次数越多，图形节点越大；各个关键词之间存在的相互联系可由图中的连线表示，连线的颜色代表了各关键词首次关联的时间。由图 可知，关键词“镉污染”的图形节点最大，表明其出现频率最多，并与“土壤修复”、“植物修复”等存在相关性。由图 可知，“”出现频率最多，并与“”、孙毅涛，等：基于 科学计量学分析土壤镉污染研究进展与趋势“”等关键词存在相关性。表 国内镉污染土壤文献高频关键词关键词频次中介中心性最早出现年份镉污染 土壤 植物修复 水稻 重金属 镉胁迫 镉污染土壤 土壤污染 生物炭 表 国际镉污染土壤文献高频关键词关键词频次中介中心性最早出现年份镉 重金属 土壤 污染 铅 累积物 污染 锌铜 植物 图 国内关键词共现图 国际关键词共现 镉污染土壤研究热点趋势 由于有关镉污染土壤的关键词中具有较多专业术语，难以直观清晰理解。通过对镉污染土壤领域关键词的聚类（图、图）及查阅在该领域的高被引文献及核心文献，排除分类不当及概述不清的关键词，从而归纳总结出 大研究热点主题，分别为镉污染土壤健康风险分析、镉污染土壤环境特征、镉污染土壤环境修复。通过共被引关键词（知识库）、相关聚类（知识领域）和知识结构（子主题）的网络，可以确定相关研究主题及其意义，如图 所示。通过构建层次结构的系统知识图谱，探索镉污染土壤研究领域的关键词、聚类和研究领域之间的隐藏关系。陕西农业科学 年第 卷第 期图 国内关键词聚类图 国际关键词聚类图 镉污染土壤知识结构 （）镉污染土壤健康风险分析。根据 年中国土壤污染公报，我国约五分之一的