郭忠錄, 蔡崇法

(華中農(nóng)業(yè)大學(xué)水土保持研究中心，430070，武漢)

生物土壤結(jié)皮(biological soil crust, BSC)，簡(jiǎn)稱生物結(jié)皮，是由不同種類的苔蘚、地衣、藻類、真菌以及細(xì)菌等生物組成的，它們與下層很薄的土壤共同形成一個(gè)復(fù)合的生物土壤層[1-3]。復(fù)合生物土壤層的形成使土壤表面在物理、化學(xué)和生物學(xué)特性明顯不同于下覆土壤，具有較強(qiáng)的抗風(fēng)蝕和水蝕功能[3-4]。

20世紀(jì)90年代以來(lái)，有關(guān)BSC的研究逐漸增多，并受到了前所未有的重視，涉及的學(xué)科和內(nèi)容非常廣泛。國(guó)內(nèi)外學(xué)者從BSC自身種類組成，對(duì)土壤水分、養(yǎng)分、理化性質(zhì)及抗侵蝕性能以及生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)重建中的作用等方面開展了大量卓有成效的探索[5-9]。作為荒漠生態(tài)系統(tǒng)的工程師，BSC在聯(lián)結(jié)干旱半干旱地區(qū)景觀地表生物與非生物成分中起著無(wú)法替代的作用[10]，開展相關(guān)研究是實(shí)現(xiàn)對(duì)荒漠景觀進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)管理和可持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)[4]。文獻(xiàn)計(jì)量法以文獻(xiàn)體系和文獻(xiàn)計(jì)量特征為研究對(duì)象，被廣泛用于文獻(xiàn)情報(bào)分析，進(jìn)而評(píng)價(jià)一個(gè)學(xué)科或知識(shí)領(lǐng)域在一定時(shí)期發(fā)展的趨勢(shì)和動(dòng)向，同時(shí)可彌補(bǔ)傳統(tǒng)文獻(xiàn)綜述的不足?；诖?，筆者采用CiteSpace和HistCite 2種科學(xué)計(jì)量軟件[11-12]，對(duì)國(guó)內(nèi)外BSC研究文獻(xiàn)進(jìn)行圖譜量化，結(jié)合典型文獻(xiàn)閱讀，分析BSC國(guó)內(nèi)外研究熱點(diǎn)和態(tài)勢(shì)，以加深對(duì)BSC研究領(lǐng)域認(rèn)識(shí)，試圖對(duì)BSC生態(tài)功能提出新的見(jiàn)解和思考。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

數(shù)據(jù)收據(jù)源于Web of Science (WOS)核心合集和中國(guó)知網(wǎng)(CNKI)數(shù)據(jù)庫(kù)，檢索截止日期為2017年12月31日。WOS數(shù)據(jù)庫(kù)，檢索式為TS=(biological crusts or biological soil crusts or biocrust or moss soil crusts or lichen soil crusts or cyanobacterial soil crusts or algal soil crusts) not TS=(sea or marine or ocean or reservoir or lake or physical soil crusts or salt crusts or bread or aquatic or drug or crystalline lattice) and TS=soil，結(jié)合人工篩選和HistCite補(bǔ)充遺漏的文獻(xiàn)，共檢索文獻(xiàn)1 413篇，文獻(xiàn)類型為article 和review。CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)，檢索式為(SU=‘生物結(jié)皮’ or SU=‘結(jié)皮*’ or SU=‘生物土壤結(jié)皮’ or SU=‘藻結(jié)皮’ or SU=‘蘚結(jié)皮’or SU=‘地衣結(jié)皮’or SU=‘混合結(jié)皮’)，通過(guò)人工篩選，獲得文獻(xiàn)663篇。

1.2 研究方法

筆者采用 CiteSpace和HistCite進(jìn)行計(jì)量和可視化分析。CiteSpace是一款應(yīng)用JAVA研發(fā)的一款信息可視化軟件，對(duì)特定領(lǐng)域文獻(xiàn)進(jìn)行計(jì)量，探尋特定領(lǐng)域演化的關(guān)鍵路徑，顯示學(xué)科或知識(shí)領(lǐng)域一定時(shí)期內(nèi)的發(fā)展趨勢(shì)和動(dòng)向。HistCite 是尤金加菲爾博士和MG科學(xué)出版公司共同開發(fā)的一款引文編年可視化程序，能夠用圖示的方式展示某一領(lǐng)域文獻(xiàn)之間的關(guān)系，快速繪制特定領(lǐng)域的發(fā)展歷史，定位該領(lǐng)域的重要文獻(xiàn)和最新的重要文獻(xiàn)，以及重要科學(xué)家和機(jī)構(gòu)。筆者借助HistCite以圖示的方式展示BSC領(lǐng)域發(fā)展歷史，利用CiteSpace共現(xiàn)和共引圖譜分析顯示BSC的發(fā)展趨勢(shì)動(dòng)向，并在深入閱讀經(jīng)典文獻(xiàn)基礎(chǔ)上，總結(jié)梳理BSC研究方向和熱點(diǎn)。

2 總體概況

圖1 1941—2017年WOS數(shù)據(jù)庫(kù)中生物土壤結(jié)皮研究載文量分布Fig.1 Distribution of BSC papers based on the Web of Science during 1941-2017

運(yùn)用HistCite對(duì)Web of Science核心合集中收集到的1 413篇文獻(xiàn)分析，發(fā)現(xiàn)生物土壤結(jié)皮主題研究1990年后總體上呈上升的趨勢(shì)，特別是2000年以后非?？焖俚厣仙?圖1)。論文主要發(fā)表在《Journal of Arid Environments》《Soil Biology & Biochemistry》《Catena》《Plant and Soil》《Microbial Ecology》等期刊上(圖2)。美國(guó)的學(xué)者在生物土壤結(jié)皮領(lǐng)域發(fā)表論文數(shù)量最多，其次是中國(guó)、德國(guó)、西班牙、以色列、澳大利亞等國(guó)家(圖3)。作為發(fā)展中國(guó)家，我國(guó)生物土壤結(jié)皮方面研究起步較晚，但近年來(lái)發(fā)展迅速。與國(guó)外案例熱帶荒漠、寒漠和歐洲草原相比，我國(guó)溫性荒漠區(qū)從極端干旱區(qū)(降水<50 mm)到半干旱區(qū)(降水介于300～450 mm)，BSC發(fā)育良好、結(jié)構(gòu)和種類組成復(fù)雜多樣，幾乎涵蓋了不同演替階段的BSC類型，便于比較探討B(tài)SC對(duì)氣候等干擾變化的響應(yīng)和適應(yīng)；因此我國(guó)BSC研究后來(lái)居上，在國(guó)際上產(chǎn)生了很大影響，大量的研究被國(guó)外同行引用和認(rèn)可[4,13]。利用CiteSpace繪制國(guó)家合作網(wǎng)絡(luò)圖譜(圖4)，圖中節(jié)點(diǎn)大小代表節(jié)點(diǎn)的度，節(jié)點(diǎn)越大代表與之合作的國(guó)家越多，由4可知中國(guó)與挪威、英國(guó)、日本和匈牙利合作密切。中介中心性代表了處于國(guó)際合作網(wǎng)絡(luò)重要節(jié)點(diǎn)位置的國(guó)家合作對(duì)象的廣泛程度，中介中心性排序越靠前，對(duì)網(wǎng)絡(luò)格局的形成和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性貢獻(xiàn)越大。由圖4可以看出德國(guó)的中介中心性最高(1.07)，其次南非、荷蘭、波蘭等，中國(guó)位于第9位。說(shuō)明中國(guó)在國(guó)際上與論文高產(chǎn)國(guó)家的合作研究方面有待加強(qiáng)。

圖2 WOS數(shù)據(jù)庫(kù)中生物土壤結(jié)皮研究載文量前10的期刊Fig.2 Top 10 journals in BSC research on the Web of Science

圖3 WOS數(shù)據(jù)庫(kù)中主要研究國(guó)家生物土壤結(jié)皮發(fā)文量Fig.3 Main source countries in BSC research on the Web of Science

圖4 WOS數(shù)據(jù)庫(kù)中國(guó)際生物土壤結(jié)皮研究國(guó)家合作網(wǎng)絡(luò)Fig.4 Country collaborative networks of BSC research on the Web of Science

圖6 CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)生物土壤結(jié)皮載文量前10的期刊Fig.6 Top 10 journals in BSC field based on CNKI Database

由對(duì)CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)663篇文獻(xiàn)分析可知，自2000年之后，我國(guó)生物土壤結(jié)皮研究的相關(guān)期刊文章不斷攀升(圖5)，主要發(fā)表于《中國(guó)沙漠》《生態(tài)學(xué)報(bào)》《應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)》《干旱區(qū)研究》《水土保持學(xué)報(bào)》等期刊上(圖6)。主要經(jīng)費(fèi)來(lái)源于國(guó)家自然科學(xué)基金，其他資金來(lái)源包括中國(guó)科學(xué)院知識(shí)創(chuàng)新工程基金、中國(guó)科學(xué)院“西部之光”基金、國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃等(圖7)。在研究機(jī)構(gòu)方面，中國(guó)科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所和中國(guó)科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所領(lǐng)先于其他研究機(jī)構(gòu)和高校，西北農(nóng)林科技大學(xué)(含中國(guó)科學(xué)院水利部水土保持研究所，下同)等單位也取得了豐碩的研究成果，區(qū)位優(yōu)勢(shì)明顯，這些單位的研究人員為我國(guó)生物土壤結(jié)皮領(lǐng)域的發(fā)展起到了重要的推動(dòng)作用(圖8)。借助CiteSpace對(duì)生物土壤結(jié)皮研究團(tuán)隊(duì)分析發(fā)現(xiàn)，對(duì)生物土壤結(jié)皮研究形成了以下幾大研究團(tuán)隊(duì)(圖9)。在中國(guó)科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所形成了以張?jiān)鳛楹诵牡难芯繄F(tuán)隊(duì)，在中國(guó)科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所圍繞李新榮的研究團(tuán)隊(duì)，在西北農(nóng)林科技大學(xué)有趙允格帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)和卜崇峰帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)，在中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所形成了以劉永定為核心的研究團(tuán)隊(duì)。各團(tuán)隊(duì)依托專業(yè)優(yōu)勢(shì)，圍繞區(qū)位特色對(duì)生物土壤結(jié)皮進(jìn)行了深入挖掘和研究[14-17]。值得關(guān)注的，李新榮、張?jiān)骱挖w允格3大團(tuán)隊(duì)之間有較強(qiáng)的合作關(guān)系。

圖5 1990—2017年CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)生物土壤結(jié)皮研究載文量分布Fig.5 Distribution of BSC papers based on CNKI during 1990-2017

圖7 中國(guó)生物土壤結(jié)皮研究經(jīng)費(fèi)來(lái)源Fig.7 Funding sources of Chinese BSC research

圖8 中國(guó)生物土壤結(jié)皮研究機(jī)構(gòu)分布及發(fā)文量Fig.8 Distribution of Chinese research institutions in BSC research and the number of published articles

圖9 中國(guó)生物土壤結(jié)皮研究作者合作網(wǎng)絡(luò)Fig.9 Chinese BSC research author cooperation network

3 生物土壤結(jié)皮研究進(jìn)展和熱點(diǎn)

3.1 國(guó)際生物土壤結(jié)皮研究進(jìn)展和熱點(diǎn)

突發(fā)性(burst)反映文獻(xiàn)在一定時(shí)期被引頻次的增長(zhǎng)情況，通過(guò)突發(fā)性的檢測(cè)，可知特定時(shí)間內(nèi)的研究熱點(diǎn)。利用CiteSpace突發(fā)性檢測(cè)算法，可知在國(guó)際生物土壤結(jié)皮研究前沿顯著劃分為3個(gè)階段(圖10)：1)1941年開始soil 和 algae是BSC研究熱點(diǎn)，持續(xù)了60多年，到2004年；2)20世紀(jì)90年代后，BSC研究方向逐漸多樣，recovery、fire、erosion、cryptogamic crust、cryptobiotic crust等成為熱點(diǎn)，Utah 和Australia是熱點(diǎn)區(qū)域；3)進(jìn)入21世紀(jì)，BSC研究?jī)?nèi)容更加細(xì)致多樣，研究區(qū)域更加廣泛，wind erosion、biotic interaction、successional stage、climate change、dryland等成為研究熱點(diǎn)，特別是2011年至今，熱點(diǎn)區(qū)域主要集中在我國(guó)Gurbantungut desert、Inner Mongolia、northwestern China、northern China、China。

圖10 Web of Science數(shù)據(jù)庫(kù)中生物土壤結(jié)皮研究突發(fā)關(guān)鍵詞Fig.10 Keywords with the strongest citation bursts in BSC research on the Web of Science

運(yùn)用CiteSpace對(duì)1 413篇文獻(xiàn)的學(xué)科分布結(jié)構(gòu)進(jìn)行知識(shí)圖譜繪制(圖未展示)，發(fā)現(xiàn)BSC是一個(gè)多學(xué)科交叉的領(lǐng)域，Environmental Science & Ecology、Ecology、Environmental Science、Agriculture是文獻(xiàn)最多的4個(gè)學(xué)科，其次是Soil Science、Plant Sciences、Geology、Geosciences等。集合HistCite根據(jù)LCS(local citation score)值排名前30文獻(xiàn)生成的BSC文獻(xiàn)引證關(guān)系圖(圖11)，可知各個(gè)學(xué)科研究方向之間相互獨(dú)立，又存在相互引證關(guān)系，研究圍繞土壤過(guò)程、水文過(guò)程及生物過(guò)程，主要分為9個(gè)方面：1)BSC組成、發(fā)育、分類和演替；2)BSC對(duì)土壤水文過(guò)程的影響；3)BSC對(duì)生態(tài)系統(tǒng)碳、氮、磷循環(huán)的影響；4)BSC對(duì)土壤穩(wěn)定性的影響；5)BSC對(duì)土壤酶活性的影響；6)BSC對(duì)維管束植物的影響；7)BSC在生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)重建中的作用；8)干擾對(duì)BSC種類、組成及生態(tài)的功能的影響；9)BSC對(duì)環(huán)境脅迫、氣候變化的生理生態(tài)響應(yīng)。

進(jìn)一步分析HistCite生成的引證關(guān)系圖，發(fā)現(xiàn)前30的經(jīng)典文獻(xiàn)只有1篇來(lái)自我國(guó)(中國(guó)科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所李新榮)。但是，通過(guò)LCSe(最近3年被引用情況)分析，發(fā)現(xiàn)前30篇文獻(xiàn)中，有6篇來(lái)自我國(guó)，其中李新榮等3篇，中國(guó)科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所張?jiān)鞯?篇，中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所王偉波等1篇，而前40篇中達(dá)到9篇，進(jìn)一步驗(yàn)證了圖10。相對(duì)發(fā)達(dá)國(guó)家來(lái)說(shuō)，我國(guó)生物土壤結(jié)皮研究起步較晚，但近年來(lái)后來(lái)居上，引用率穩(wěn)步升高，已從跟蹤研究發(fā)展到并行研究，研究區(qū)域逐步成為熱點(diǎn)區(qū)域。

3.2 國(guó)內(nèi)生物土壤結(jié)皮研究進(jìn)展和熱點(diǎn)

我國(guó)生物土壤結(jié)皮研究起步較晚，但發(fā)展迅速，扎根于我國(guó)溫性荒漠區(qū)，產(chǎn)生了一批有意義的研究成果[4]。由表1可以看出，被引頻次最高的文獻(xiàn)《干旱半干旱地區(qū)土壤微生物結(jié)皮的生態(tài)學(xué)意義及若干研究進(jìn)展》較早地對(duì)BSC形成、發(fā)育過(guò)程及對(duì)微生境影響及在生態(tài)恢復(fù)中地位和作用進(jìn)行了探討，是該領(lǐng)域較為經(jīng)典的文獻(xiàn)。排在第2、3位也是李新榮，分析了固沙植被區(qū)BSC形成特點(diǎn)及其對(duì)植被動(dòng)態(tài)的影響，并于2009年對(duì)BSC研究進(jìn)展進(jìn)行了總結(jié)和展望。排在第4～7的作者分別是吳玉環(huán)、楊曉輝、徐杰、胡春香等，從BSC的種類組成和分布、固沙作用、在植被恢復(fù)和重建中作用等視角進(jìn)行探討。

圖中左側(cè)為年份(文獻(xiàn)數(shù))Year (number of literature) are presented in the left column. 圖中每個(gè)方框代表一篇文獻(xiàn)，數(shù)字是文獻(xiàn)編號(hào)Each box represents an article, and the number in the box is the article’s ID.圖11 Web of Science數(shù)據(jù)庫(kù)中生物土壤結(jié)皮文獻(xiàn)引證關(guān)系圖Fig.11 Citation network of BSC research on the Web of Science

編號(hào)Series文獻(xiàn)題名 Article title發(fā)表年份Published year被引頻次 Cited frequency1干旱半干旱地區(qū)土壤微生物結(jié)皮的生態(tài)學(xué)意義及若干研究進(jìn)展2001268Advances in microbiotic soil crust research and its ecological significance in arid and semiarid regions2干旱沙漠區(qū)土壤微生物結(jié)皮及其對(duì)固沙植被影響的研究(英文)2000207Study on soil microbiotic crust and its influences on sand-fixing vegetation in arid desert region3生物土壤結(jié)皮研究:進(jìn)展、前沿與展望2009157A study of biological soil crusts: Recent development, trend and prospect4苔蘚植物的生態(tài)功能及在植被恢復(fù)與重建中的作用2003157Bryophytes ecology functions and its significances in revegetation5生物土壤結(jié)皮———荒漠化地區(qū)研究的熱點(diǎn)問(wèn)題2001150Microbiotic soil crust a research forefront in desertification prone areas6固定沙丘結(jié)皮層蘚類植物多樣性及固沙作用研究2003142Study on diversity and binding-sand effect of moss on biotic crusts of fixed dunes7半荒漠藻結(jié)皮中藻類的種類組成和分布2000125Species composition and distribution of algae in semi-desert algal crusts

(1)Biological soil crust. (2) Arid region. (3) Small watershed. (4) Biodiversity. (5) Tengger desert. (6) Hobq sand land. (7) Soil evaporation. (8) Wind-water erosion crisscross region. (9) Algal crusts. (10) Biomass. (11) Soil seed bank. (12) Species diversity. (13) Environmental factor. (14) Arid desert region. (15) Moss crusts. (16) Dew. (17) Acetylene reduction assay. (18) Soil respiration. (19) Nitrogen fixing. (20) Vegetation restoration. (21) Loess hilly region. (22) Abandoned land. (23) Soil and water conservation. (24) Syntrichia caninervis. (25) Sand dunes. (26) Infiltration. (27) Coverage. (28) Soil water content. (29) Crusts. (30) Runoff. (31) Vegetation succession. (32) Desert. (33) Soil. (34) Soil moisture. (35) Influence factor. (36) Temperature. (37) Disturbance. (38) Soil nutrients. (39) Developmental characteristics. (40) Infiltration rate. (41) Physiological characteristics. (42) Soil enzyme activity. (43) Photosynthetic activity. (44) Exopolysaccharides. (45) Soil microorganism. (46) Horqin sand land. (47) Soil physicochemical properties. (48) Artificial vegetation. (49) Crust layer. (50) Spatial distribution. (51) Seasonal variation. (52) Shapotou. (53) Vegetation. (54) Algal. (55) Photosynthesis. (56) Species composition. (57) Gurbantungut desert. (58) Hobq Desert. (59) Mu Us sandy land. (60) Soil crust. (61) Mosses. (62) Simulated rainfall. (63) Soil erosion. (64) Lichens. (65) Desertification.圖12 1990—2017年生物土壤結(jié)皮主題知識(shí)圖譜聚類Fig.12 Research cluster of knowledge graph of BSC during 1990-2017

從CiteSpace生成的關(guān)鍵詞聚類圖譜(圖12)可知：1)圍繞生物土壤結(jié)皮(藻結(jié)皮、苔蘚結(jié)皮、微生物結(jié)皮、地衣結(jié)皮)，立足我國(guó)特殊的區(qū)域環(huán)境(古爾班通古特沙漠、毛烏素沙地、騰格里沙漠、科爾沁沙地、黃土高原、黃土丘陵區(qū)、庫(kù)布奇沙漠等)進(jìn)行了不同層面的探索。2)共現(xiàn)圖譜中的節(jié)點(diǎn)(大小)代表生物土壤結(jié)皮領(lǐng)域的高頻關(guān)鍵詞，關(guān)于生物土壤結(jié)皮的研究熱點(diǎn)主要集中在“古爾班通古特沙漠”“蘚結(jié)皮”“蘚結(jié)皮”“土壤水分”“毛烏素沙地”“蘚類植物”“生物量”“黃土高原”“土壤理化性質(zhì)”等(表2)。高被引文獻(xiàn)也驗(yàn)證了生物土壤結(jié)皮熱點(diǎn)多樣化的特點(diǎn)(表1)。3)除了用節(jié)點(diǎn)大小，CiteSpace使用中介中心性和文獻(xiàn)爆發(fā)性來(lái)衡量關(guān)鍵文獻(xiàn)或具有轉(zhuǎn)折意義的文獻(xiàn)，在不用時(shí)期的奠基性的文獻(xiàn)，對(duì)該領(lǐng)域發(fā)展有著重要作用。從中心性來(lái)看(表2)，中心性大于0.53的關(guān)鍵詞分別是發(fā)育特征、光合活性、騰格里沙漠、凝結(jié)水、種子萌發(fā)、人工藻結(jié)皮和具鞘微鞘藻等。

利用CiteSpace的時(shí)區(qū)視圖(圖13)和突發(fā)性關(guān)鍵詞檢測(cè)(圖14)，可以觀察內(nèi)容的變遷及不同時(shí)段內(nèi)的研究熱點(diǎn)和重點(diǎn)。通過(guò)觀察生物土壤結(jié)皮研究主題變遷發(fā)現(xiàn)：隨著時(shí)間推移，研究?jī)?nèi)容逐漸豐富、細(xì)化、系統(tǒng)，研究手段從傳統(tǒng)的野外觀測(cè)、控制實(shí)驗(yàn)向模型模擬發(fā)展；研究尺度從局地向區(qū)域和全球尺度方向轉(zhuǎn)變；研究區(qū)域向不同生物氣候帶延伸，從我國(guó)干旱的騰格里沙漠逐步擴(kuò)展到科爾沁沙地(干旱半干旱區(qū))、毛烏素沙地(半干旱區(qū))等東部沙區(qū)、水蝕風(fēng)蝕交錯(cuò)區(qū)及水蝕區(qū)(圖13和表2)。

表2 1990—2017年生物土壤結(jié)皮領(lǐng)域高頻、高中介中心性和高文獻(xiàn)數(shù)關(guān)鍵詞Tab.2 Keywords of high-frequency, high-betweenness and high number of articles in BSC during 1990-2017

基于CiteSpace的熱點(diǎn)關(guān)鍵詞探測(cè)(圖14)，微生物結(jié)皮、干旱層、固定沙丘、古爾班通古特、土壤理化性質(zhì)、土壤種子庫(kù)、退耕地、科爾沁沙地和水分蒸發(fā)是2000—2010的研究熱點(diǎn)，毛烏素沙地、水蝕風(fēng)蝕交錯(cuò)區(qū)、固氮活性、土壤侵蝕、微生物、苔蘚結(jié)皮和季節(jié)變化是2010—2017的研究熱點(diǎn)。

(1)Soil water content. (2) Soil moisture. (3) Vegetation succession. (4) Artificial vegetation. (5) Biological soil crust. (6) Tengger desert. (7) Desertification. (8) Shapotou. (9) Species composition. (10) Microbial crusts. (11) Germination. (12) Environmental factors. (13) Biomass. (14) Algal crusts. (15) Soil physicochemical properties. (16) Gurbantunggut sandy desert. (17) Arid desert area. (18) Biological soil crust. (19) Horqin sand land. (20) Soil microorganism. (21) Abandoned land. (22) Soil seed bank. (23) Biodiversity. (24) Photosynthesis. (25) Hobq Desert. (26) Soil respiration. (27) Mu Us sandy land. (28) Dew. (29) Soil and water conservation. (30) Species diversity. (31) Water infiltration. (32) Wind-water erosion crisscross region. (33) Influence factor. (34) Moss crusts. (35) Syntrichia caninervis. (36) Soil erosion. (37) Loess Plateau. (38) Soil enzyme activity. (39) Soil nutrients. (40) Loess hilly region. (41) Nitrogenase activity. (42) Desert algae. (43) Acetylene reduction assay. (44) Microorganism. (45) Vegetation restoration. (46) Mosses. (47) Exopolysaccharides. (48) Arid region. (49) Influence factor.圖13 生物土壤結(jié)皮研究的主題演變圖譜Fig.13 Evolution map of BSC research topics

圖14 生物土壤結(jié)皮研究突發(fā)關(guān)鍵詞Fig.14 Keywords with the strongest citation bursts in BSC research

4 結(jié)論

通過(guò)生物土壤結(jié)皮研究文獻(xiàn)計(jì)量和知識(shí)圖譜分析，發(fā)現(xiàn)生物土壤結(jié)皮研究發(fā)展的主要進(jìn)展和特點(diǎn)如下。

1)生物土壤結(jié)皮領(lǐng)域研究呈多學(xué)科交叉融合的趨勢(shì)，涉及環(huán)境科學(xué)與生態(tài)學(xué)、生態(tài)學(xué)、環(huán)境科學(xué)、農(nóng)業(yè)科學(xué)、土壤學(xué)、植物學(xué)、地質(zhì)學(xué)和地球科學(xué)等；研究?jī)?nèi)容逐漸細(xì)致，從BSC組成、結(jié)構(gòu)和功能到生態(tài)系統(tǒng)和景觀過(guò)程與機(jī)理研究；研究手段和方法表現(xiàn)為多學(xué)科交叉，利用分子生物學(xué)、地理信息科學(xué)等學(xué)科新的技術(shù)和儀器設(shè)備進(jìn)行機(jī)理探索、模型模擬；研究區(qū)域在不同生物氣候帶擴(kuò)展，從干旱區(qū)向干旱半干旱區(qū)、半濕潤(rùn)區(qū)、濕潤(rùn)區(qū)延伸[18]。

2)發(fā)達(dá)國(guó)家在生物土壤結(jié)皮領(lǐng)域科研實(shí)力明顯強(qiáng)于發(fā)展中國(guó)家，排在前8位的國(guó)家只有中國(guó)是發(fā)展中國(guó)家，美國(guó)論文發(fā)文量最多。我國(guó)生物土壤結(jié)皮研究起步相對(duì)較晚，但我國(guó)溫性荒漠區(qū)從極端干旱區(qū)到半干旱區(qū)，BSC發(fā)育良好、結(jié)構(gòu)和種類組成復(fù)雜多樣，加之國(guó)家對(duì)科學(xué)研究支持力度逐漸加大，我國(guó)BSC研究后來(lái)居上，近年來(lái)在國(guó)際上產(chǎn)生了很大影響，已從跟蹤研究發(fā)展到并行研究，有關(guān)研究區(qū)域逐漸成為生物土壤結(jié)皮研究的熱點(diǎn)區(qū)域。但我國(guó)與論文高產(chǎn)國(guó)家的合作研究有待進(jìn)一步加強(qiáng)。

3)通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外生物結(jié)皮文獻(xiàn)關(guān)鍵詞的詞頻分析，生物結(jié)皮組成、發(fā)育及其對(duì)碳、氮循環(huán)、土壤水分、土壤理化性質(zhì)影響，以及對(duì)干擾的響應(yīng)是研究重點(diǎn)；通過(guò)國(guó)內(nèi)外生物結(jié)皮文獻(xiàn)關(guān)鍵詞突發(fā)檢測(cè)，生物結(jié)皮類型、演替、季節(jié)變化及對(duì)土壤水文、土壤侵蝕、氮固定的影響，以及對(duì)氣候變化的響應(yīng)是研究熱點(diǎn)。

4)我國(guó)生物土壤結(jié)皮領(lǐng)域主要研究團(tuán)隊(duì)有中國(guó)科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所李新榮為核心的團(tuán)隊(duì)，中國(guó)科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所張?jiān)?、張丙昌和吳楠研究團(tuán)隊(duì)，西北農(nóng)林科技大學(xué)趙允格帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)與卜崇峰研究團(tuán)隊(duì)，中國(guó)科學(xué)院水生生物研究以劉永定為核心的研究團(tuán)隊(duì)，而且李新榮、張?jiān)骱挖w允格帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)之間合作密切。