基于文獻計量學對氮沉降研究的可視化分析

于美佳 葉彥輝 韓艷英 段少榮

摘要：

[目的]為幫助研究氮沉降學者進一步了解發展走向。[方法]選取2000—2019年CNKI數據庫中文核心期刊、碩博論文和SCI（sciencecitationindex）論文收錄的氮沉降相關文獻為數據樣本，采用文獻計量學的方法，以NoteExpress、SPSS、CiteSpace等分析軟件為工具支撐，繪制氮沉降領域各類數據分析與知識圖譜。[結果]在2000—2019年關于氮沉降領域研究中，整體呈平穩增長態勢，其中2010—2014年呈快速增長階段，2019年發文量最高。845篇核心期刊發表在135種期刊上，其中載文量前10的期刊發表在EI源刊有4種期刊。SCI論文方面，一直呈現出平穩增長趨勢。[結論]今后氮沉降出現在“模擬氮沉降”“硫沉降”“干沉降”“濕沉降”以及與全球變化相關問題等方面的應對措施可能成為熱點研究方向。

關鍵詞：氮沉降;文獻計量學;NoteExpress;SPSS;CiteSpace

中圖分類號S-058文獻標識碼A

文章編號0517-6611（2021）08-0231-09

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.08.060

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

VisualAnalysisofNitrogenDepositionResearchBasedonBibliometrics

YUMei-jia1，2，YEYan-hui1，2，3，HANYan-ying1etal（1.CollegeofResourcesandEnvironment，TibetAgriculturalandAnimalHusbandryUniversity，Linzhi，Tibet860000;2.KeyLaboratoryofForestEcologyinTibetPlateau，MinistryofEducation，Linzhi，Tibet860000;3.BeijingKeyLaboratoryofBiodiversityandOrganicFarming，Beijing100000）

Abstract[Objective]Tohelpnitrogendepositionresearcherstofurtherunderstandthedevelopmenttrend.[Method]TheliteraturesrelatedtonitrogendepositionincludedinChinesecorejournalsofCNKIdatabase，masteranddoctoralpapersandSCI（ScienceCitationIndex）papersfrom2000to2019wereselectedasdatasamples.Bibliometricsmethodwasadoptedtodrawvariousdataanalysisandknowledgemapsinthefieldofnitrogendepositionwiththesupportofanalysissoftware，suchasNoteExpress，SPSSandCiteSpace.[Result]Inthestudyofnitrogendepositionfrom2000to2019，theoveralltrendshowedsteadygrowthamongthemtheperiodof2010—2014showedrapidgrowth，thenumberofpaperspublishedin2019wasthehighest.845corejournalswerepublishedin135journals，amongwhichthetop10journalswerepublishedin4journalsofEIsourcejournals.SCIpapershavebeenshowingasteadygrowthtrend.[Conclusion]Inthefuture，thecountermeasuresofnitrogendepositioninsimulatednitrogendeposition，sulfurdeposition，drydeposition，wetdepositionandotherissuesrelatedtoglobalchangemaybecomeahotresearchdirection.

KeywordsNitrogendeposition;Bibliometrics;NoteExpress;SPSS;CiteSpace

隨著人類活動頻繁以及化石燃料的燃燒，中國成為除歐洲和北美洲之外的世界第三大氮沉降地區[1]，氮沉降也逐漸成為國內外研究熱點問題。大氣中的氮沉降主要有干沉降和濕沉降2種情況，干沉降主要是氮通過氣態降落在空氣中，濕沉降的氮素主要是含有銨根離子或硝酸根離子以降水方式出現[2]。對氮沉降降落的植物來說，適當的氮添加對植物生長有利[3]，氮輸入可以刺激植物生長，增強其對碳的固定能力，改變生態系統養分有效性，但過量的氮沉降對植物生長不利，還會導致植物抗寒及抗病蟲害能力下降[4]。例如閆慧等[5]對古田山亞熱帶常綠闊葉林氮添加的研究指出，氮添加可以提高植物的光合速率，有利于植物生長。但裴昊斐等[6]認為，過量的氮會導致植物體內營養失衡，并降低植物抗寒、抗蟲能力，對植物產生不利影響。

近些年來，學者對氮沉降領域研究非?；钴S，科研試驗結果層出不窮，對氮沉降問題進行計量學方面的分析匯總的必要性顯而易見。文獻計量學是以文獻體系和文獻計量特征為研究對象，采用數學、統計學等計量研究方法，研究文獻情報的分布結構、數量關系、變化規律和定量管理，進而探討科學技術的某些結構、特征和規律的一門學科[7]。鑒于此，筆者采用文獻計量學的方法，結合SPSS和CiteSpace對2000—2019年我國氮沉降在知網收錄的研究文獻情況進行了統計分析，從科研文獻收錄情況闡明有關氮沉降在中國的研究規律、分布以及發展趨勢，為今后氮沉降領域學術發展和理論研究提供可借鑒的參考。

1數據來源和研究工具

1.1數據來源

中文數據庫來源于中國知網（Chinanationalknowledgeinfrastructure，簡稱CNKI），在高級檢索頁面只勾選期刊，期刊來源類別選擇核心期刊，發表時間選取2000年1月1日至2019年12月31日，檢索字段選擇“主題”，檢索詞為“氮沉降”，進行精確檢索。結合人工糾錯并篩選無效數據后，最終將2000—2019年國內有關于氮沉降的所有文獻統計出845條有效數據。該研究的英文數據庫選自WebofScience（簡稱WOS）的SCI（sciencecitationindex）數據庫，搜索主題填寫“Nitrogendeposition”，搜索時間為2000—2019年，共統計出551篇文獻。檢索日期為2020年8月30日。

1.2研究工具

采用數據表格化處理工具Excel、NoteExpress、SPSS和可視化分析工具CiteSpace。利用Excel軟件在對所得檢索結果的基礎上進行數據合并、去重處理后統計分析[8]，然后通過SPSS進一步對數據分析。CiteSpace是計量和分析科學文獻數據的信息可視化軟件，由陳超美博士基于知識單元離散與重組、社會網絡分析的結構洞等理論而研發[9]，以知識圖譜的形式呈現分析結果，使得復雜數據信息以相對直觀的方式得以表達，并科學分析出蘊含的潛在規律[10]。

2文獻產出與載文期刊分析

2.1文獻發布時間分析一個領域的文獻發布數量從側面反映了這個領域研究進展情況。以年份為橫坐標，發文量為縱坐標，根據從知網整理的數據，直觀清晰呈現國內氮沉降研究領域發文量隨年份變化的趨勢。從圖1文獻的年份分布情況可以看出，國內以“氮沉降”為主題發表在核心期刊的文獻開始于2001年，研究人員在《林業科學》發表論文“大氣沉降對森林土壤酸化的影響”，揭示人類活動導致了氮沉降問題，其中引發的土壤酸化現象影響森林土壤的理化性質，具有我國氮沉降領域研究的里程碑意義，并開啟了學者研究氮沉降問題的新歷程。

從圖1可以看出，有關于氮沉降領域的文獻發布2000—2019年大體呈逐年上升的態勢，但在2003、2008、2010和2018年也存在一定幅度的波動。在這20年間，除2000年國內沒有發布核心文章以外，發表有關氮沉降文獻最多年份比發表最少年份多出104篇，即104倍。該研究確定研究時間范圍為2000—2019年，篩選國內核心期刊，基本能體現出氮沉降這一領域在我國科研中的發展進程，梳理該領域研究進展對氮沉降領域的逐漸完善研究以及進一步深入摸索提供一定參考價值，具有現實意義。SCI論文方面，一直呈現出平穩增長趨勢，說明氮沉降是現在以及未來研究熱點話題。

2.2發表期刊分析

借助NoteExpress文獻管理軟件對篩選的845篇核心期刊進行統計分析，845篇期刊文獻發表在135種期刊上，表1為近20年來我國氮沉降領域載文量排名前10的期刊，這些種類期刊對“氮沉降”主題論文接受率較高，并且刊登了近20年氮沉降領域50%的科研成果，說明氮沉降領域發文期刊分布比較集中。其中《生態學報》的載文量、領域占比、被引數以及影響因子最高，《環境科學》《林業科學》和《中國環境科學》均來自來EI源期刊，可以看出氮沉降領域研究成果質量較高。

3作者分析

3.1高影響力作者

統計分析顯示，845篇核心期刊在知網中累積被引頻次為5257次，第一作者共389人，第一作者平均被引13.51次，按“被引頻次”排序，列出被引頻次200及以上高被引作者累積2897次，占總被引頻次55.17%，可以看出他們在氮沉降領域影響較高，這些作者的研究成果在我國氮沉降領域產生了深遠影響。

3.2合作作者作者共現分析能展現研究領域的作者學術場和作者活躍度[11]。應用CiteSpace對上述845條文獻進行分析。①作者分布情況。經過CiteSpace的節點閾值設置，圖2顯示的節點為發文量在6篇以上的作者，顯示了氮沉降領域主要作者群體分布，具體作者的被引次數情況見表2。②學術團隊情況。在作者自然聚類中，可見幾個明顯聚類即學術合作團隊，如涂利華團隊、樊后保團隊、劉文飛團隊、莫江明團隊、胡庭興團隊、向元彬團隊（排名不分先后）等，他們對近20年氮沉降領域論文數量貢獻顯著。③作者活躍情況。通過節點結構和連線的顏色可以看出節點作者的活躍情況，如圖2中周國逸、李德君、徐雷等作者節點及其相關連線都是冷色調，說明作者活躍度不高，他們的成果主要形成于2012年之前。表2中發文被引作者在早期為氮沉降領域研究做出了較大的貢獻;其中薛璟花、李德君等作者節點成果主要形成于2008年以前。④樞紐節點作者。中介中心性較大的紅環節點有樊后保、劉文飛等作者，這些作者在信息傳輸方面對作者合作影響較高。

4機構分析

CiteSpace生成的機構合作圖譜，展現出國內近20年氮沉降領域各機構之間的合作情況以及科研進展。篩選整理出發文頻次16次以上的機構節點，生成機構作圖圖譜見圖3，發文頻次和中介中心性較高機構見圖4。圖3和表3高頻機構節點大多是紅環節點，說明中國科學院大學和中國科學院研究所發文量較多，機構之間合作較密切，影響整個氮沉降領域研究的信息傳遞，形成相互借鑒并學習合作的交流場，在我國氮沉降領域具有權威地位。圖3的中國科學院體系龐大，下屬研究所很多，密切關注氮沉降領域研究，成果豐碩。從表3可以看出，中國科學院大學被引次數最多（85次），其次是中國科學院研究生學院（35次），而南昌工程學院生態與環境研究所和中國科學院沈陽應用生態研究所并列第3（27次）。

5關鍵詞：與主題分析

5.1熱點關鍵詞：分析

關鍵詞：代表著一篇文獻的中心要點，濃縮了研究內容的主要方向，也是科研過程中的重點考量。CiteSpace的Timiezone功能可以用圖譜形式表現不同年份氮沉降領域熱點關鍵詞：，根據圖5所示的氮沉降關鍵詞：聚類圖譜時區視圖，可以看出2001—2019年氮沉降趨勢最右端關鍵詞：為溫室氣體、增溫、土壤酶活性等，說明這些領域可以作為今后在氮沉降領域研究的前沿方向。關于溫室氣體的研究，馬鋼等[12]探索了不同形態氮素輸入對青藏高原高寒灌叢土壤CO2、NO2和CH4排放的影響，在青藏高原東部金露梅高寒灌叢進行試驗。伴隨溫室氣體研究的深入，學者開始逐步研究增溫試驗對氮沉降的影響，介冬梅等[13]通過提取羊草中的植硅體，在松嫩草原應用紅外線增溫和人工施氮的方法對羊草群落模擬全球變暖和氮沉降。而在2019年最新研究熱點方向則集中在更深層次關于土壤酶活性的研究上，馬偉偉等[14]通過研究不同氮水平對川西亞高山林地土壤酶活性，為氮沉降對不同水分狀況地區森林生態系統中土壤碳氮磷循環的生態學過程提供科學參考。

從圖5可以看出，2001—2019年時間段內氮沉降在某一時段的研究突破點或轉折點，突現點用紅色表示。9個主要的關鍵詞：中得出最大的節點是2007—2012年的大氣氮沉降關鍵詞：，最小為2007—2011年的生態效應關鍵詞：。通過不同時期氮沉降領域的研究突現點，結合每年論文被引數統計和被引頻次的可視化分析可知，2007—2012年是氮沉降領域研究的高峰期和熱點區，對氮沉降領域具有極其重要的貢獻。

5.2前沿關鍵詞：分析參考關鍵詞：的發展情況對于一個學科的文獻分析有一定價值。氮沉降領域是一個交叉學科，關鍵詞：之間的聯系表明了不同方向的借鑒關系。綜合分析，該研究運用CiteSpace軟件對氮沉降領域關鍵詞：進行可視化分析，探討領域內學科發展的研究熱點和前沿方向。時區選擇2000—2019年，時間跨度為1年，得出圖6、7共2種形式的聚類分析圖，都代表著該領域的1個研究前沿。從圖6可以看出，共出現“氮沉降”“大氣氮沉降”“氮添加”“土壤呼吸”以及“凋落物”等幾個熱點關鍵詞：，進而進行這幾個方面的熱點關鍵詞：聚類研究。同時，氮沉降領域包括“模擬氮沉降”“硫沉降”“干沉降”和“濕沉降”等在內的關鍵詞：同樣具有重要作用，也是氮沉降領域內研究的熱點和前沿。

5.3關鍵詞：聚類分析

表4顯示了不同聚類，ClusterID為聚類后的編號，聚類的規模越大，編號越小;Size代表的是聚類中所含有的成員數量;Meanyear代表的是該聚類中文獻的平均年份，判斷聚類中引用文獻的遠近，表4只列出聚類LLR前10名。

綜合分析圖6、圖7和表4，同時參考聚類中的施引文獻，大致可以了解到每個聚類所代表的研究前沿。表4共總結了前10大氮沉降的研究前沿，主要聚類分析如下：聚類0主要關注的是大氣氮沉降的觀測以及研究進展情況，代表論文是常運華等[15]的“大氣氮沉降進展”，通過簡要回顧大氣氮沉降的研究歷史并綜述近年來國內外大氣氮沉降的研究進展，得出建立全國性監測網絡并輔之模型模擬是今后關注的重點。聚類1主要關注的是氮素添加對高寒草甸生物量以及多樣性的影響，代表論文是陳文年等[16]的“青藏高原高山草甸群落生物量及多樣性對氮素添加的響應”，通過設置對照試驗，得出氮素添加導致植物多樣性降低，并且對高山草甸群落結構有明顯影響的結論。聚類2主要關注的是氮沉降對土壤溫度、土壤濕度以及土壤微生物的影響，代表論文是袁穎紅等[17]的“模擬氮沉降對杉木人工林

土壤微生物的影響”，通過分析得出不同氮處理土壤微生物群落利用的碳源類型存在較大差異。聚類3主要關注的是氮添加對闊葉林土壤呼吸的影響，代表論文是涂利華等[18]的“模擬氮沉降對華西雨屏區撐綠雜交竹林土壤呼吸的影響”，得出結論模擬氮沉降可能通過增加土壤微生物生物量促進了該系統土壤CO2排放。

5.4高頻主題詞分析表5為2000—2019年國內氮沉降研究時段高頻主題詞，從出現頻次來看，主題詞“氮沉降”頻次最多，為509次，一直是當今學者研究的主要課題。主題詞“模擬氮沉降”和“氮添加”緊隨其后，分別出現120和112次，說明在氮沉降的大背景下，研究人員已經著手模擬試驗，也反映出人們對空氣環境的重視程度以及著手應對的態度。從分布時段來看，主題詞“氮沉降”“森林土壤”及“森林生態系統”研究一直貫穿整個研究時段（2000—2019年），說明關于氮沉降的研究從未間斷，并有可能繼續研究下去。另外主題詞“氮添加”在最近幾年出現較多，說明是如今氮沉降領域研究的熱點方向和發展趨勢。

5.5SCI論文關鍵詞：分析

圖8為SCI論文上關于氮沉降關鍵詞：的可視化圖譜，可以看出以全球氣候變化為背景對氮沉降進行的探討較多。Lu等[19]對中國南方3種熱帶森林進行長期施氮，結果顯示富氮的原生林可能比其他低氮狀態的原生林對外部氮輸入更敏感，在未來的全球變化中應給予更多的關注，因為營養陽離子的缺乏是不可逆轉的。Du[20]對中國東北部原生林施氮發現，隨著施氮量和土壤有效氮含量的增加，群落氮素指標顯著增加，呈非線性飽和響應曲線。

6高被引論文分析

被引頻次是論文發表到統計分析為止總共被引用的次數，下載頻次即總下載次數。表6為2000—2019年國內氮沉降領域高被引論文情況，其中李德軍等[21]的論文“氮沉降對森林植物的影響”被引頻次最高，為370次，分析和綜述了氮沉降對森林植物6個方面的影響。劉世榮等[22]的論文“中國森林土壤碳儲量與土壤碳過程研究進展”是20篇高被引論文中下載頻次最高的論文，下載頻次為6539次，綜述了近幾十年我國森林土壤碳儲量和土壤碳過程的研究工作。

7主要結論

該研究基于文獻計量學的研究手段，借助SPSS、NoteExpress和Excel等工具，結合CiteSpace信息可視化分析，圍繞“氮沉降”這一主題，著重分析了國內2000—2019年氮沉降領域的研究現狀并作出分析。

7.1文獻產出與載文期刊分析在2000—2019年的關于氮沉降領域研究充滿著積極活力，文獻產出除2003、2008、2010和2018年出現拐點外，整體呈平穩增長態勢，其中2010—2014年為快速增長階段，2019年發文量最高。在載文期刊方面，845篇核心期刊發表在135種期刊上，其中

載文量前10的期刊發表在EI源刊有4種期刊，說明我國氮沉降研究質量和成果整體在較高水平上。SCI論文方面，一直呈現出平穩增長趨勢，說明氮沉降是現在以及未來研究的熱點話題。

7.2作者分析

作者分析采用高影響力和合作作者2個角度。高影響力作者有涂利華、莫江明、方運霆、樊后保、袁穎紅、薛璟花及李德軍等人。合作作者采用CiteSpace可視化圖譜分析，結果顯示涂利華團隊、樊后保團隊、劉文飛團隊、莫江明團隊、胡庭興團隊、向元彬團隊等合作交流以及發文量較多。

7.3機構分析

在氮沉降領域近20年國內期刊中，科研實力較強并發文量較高的科研機構有中國科學院大學、中國科學院研究生學院、南昌工程學院生態與環境研究所和中國科學院沈陽應用生態研究所，并形成以中國科學院大學為中心的集中交流的合作學術網路，影響我國氮沉降領域的信息交流傳遞，在我國氮沉降領域起著帶領作用。

7.4關鍵詞：與主題分析

通過CiteSpace可視化分析，得到“氮沉降”“大氣氮沉降”“氮添加”“土壤呼吸”以及“凋落物”等幾個熱點關鍵詞：，這些方面是近20年氮沉降領域近20年的研究熱點，“模擬氮沉降”“硫沉降”“干沉降”和“濕沉降”等領域有可能成為未來氮沉降領域的發展趨勢與前沿走向。

7.5高被引論文分析

對近20年氮沉降領域被引前20篇文獻進行分析，結果發現高頻被引文章主要集中在氮沉降對森林土壤呼吸、土壤微生物以及生態系統的影響。高頻被引頻次和高頻下載頻次充分展現了科研人員對這些方向的重視以及科研重點方向。SCI論文方面，可以看出以全球氣候變化為背景對氮沉降進行的探討較多。

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