根系分泌物研究現(xiàn)狀及趨勢(shì)
——基于CiteSpace的知識(shí)圖譜分析

張 楊， 朱 林， 程云龍， 荊慶芳， 蘭 艷

(1.寧夏大學(xué)生態(tài)環(huán)境學(xué)院/西北土地退化與生態(tài)恢復(fù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地，寧夏銀川 750021；2.甘肅省分析測(cè)試中心，甘肅蘭州 730000； 3.寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院，寧夏銀川 750021)

根系分泌物是植物根系向根際土壤環(huán)境釋放的有機(jī)物質(zhì)的總稱，它決定植物與土壤環(huán)境相互作用的重要過(guò)程，可以顯著改變根-土界面物理、化學(xué)和生物學(xué)特性，也是保持根際微生態(tài)系統(tǒng)活力的關(guān)鍵因素，還是根際物質(zhì)循環(huán)的重要組成部分。18、19世紀(jì)，Plenk等發(fā)現(xiàn)根系分泌物對(duì)鄰近植株有促生和抑制作用。由于植物自身特性根系分泌物不僅在不同種屬植物間存在顯著差異，且同種植物在不同的生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期或生長(zhǎng)環(huán)境下，根系分泌物組成和含量也會(huì)發(fā)生改變。當(dāng)植物受光照、溫度、土壤鹽堿性、營(yíng)養(yǎng)狀況等脅迫條件下，根系分泌物的種類和數(shù)量在很大程度上體現(xiàn)出差異。根際微生物也是影響根系分泌物的一個(gè)因素。根系分泌物是根際微生物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的主要來(lái)源，外界環(huán)境因素改變導(dǎo)致根系分泌物組成發(fā)生變化從而會(huì)影響根際微生物類群的結(jié)構(gòu)。反之，根際微生物類群的變化又對(duì)植物根系分泌物的組成和含量產(chǎn)生影響。直到20世紀(jì)50年代，Uselman等開始認(rèn)識(shí)到根系分泌物與固氮菌的互利關(guān)系時(shí)，此領(lǐng)域的研究才日益被人們重視起來(lái)。此后對(duì)根系分泌物的研究逐漸展開，由于當(dāng)時(shí)測(cè)試手段和試驗(yàn)條件的限制，起初有關(guān)分泌物研究方法的進(jìn)展非常緩慢，而隨著分析測(cè)試技術(shù)、生物技術(shù)以及顯微技術(shù)的廣泛應(yīng)用，促使根系分泌物的研究發(fā)展迅速。由于傳統(tǒng)文獻(xiàn)無(wú)法全方面清晰地理清學(xué)科的發(fā)展動(dòng)態(tài)，且現(xiàn)有基于文獻(xiàn)計(jì)量角度在根系分泌物領(lǐng)域中的分析相對(duì)較少。因此，本研究基于2001—2021年Web of Science(WOS)核心文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)以及CNKI(中國(guó)知網(wǎng))數(shù)據(jù)庫(kù)收錄的根系分泌物中英文文獻(xiàn)，以陳超美博士所研發(fā)的文獻(xiàn)信息可視化分析軟件CiteSpace為研究工具，針對(duì)根系分泌物研究領(lǐng)域的工作進(jìn)行文獻(xiàn)計(jì)量初步分析，歸納目前該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀，以明晰其研究主題、發(fā)展歷程，追蹤研究熱點(diǎn)及趨勢(shì)，以期為該領(lǐng)域科技工作者提供參考，同時(shí)也啟發(fā)實(shí)際應(yīng)用研究找到切入點(diǎn)。

1 研究方法及數(shù)據(jù)來(lái)源

科學(xué)知識(shí)圖譜是以知識(shí)域?yàn)閷?duì)象，展示科學(xué)知識(shí)發(fā)展進(jìn)程與結(jié)構(gòu)關(guān)系的一種可視化的知識(shí)圖形，通過(guò)融合關(guān)鍵詞等知識(shí)單元的不同節(jié)點(diǎn)，經(jīng)過(guò)內(nèi)部算法篩選后進(jìn)行呈現(xiàn)展示知識(shí)群之間的網(wǎng)絡(luò)、結(jié)構(gòu)、演化等復(fù)雜關(guān)系。CiteSpace是一個(gè)免費(fèi)的工具，由美國(guó)德雷塞爾大學(xué)陳超美教授開發(fā)，用于對(duì)一個(gè)科學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展進(jìn)行交互式和探索性分析，范圍從一個(gè)專業(yè)到多個(gè)相關(guān)的科學(xué)前沿。將CiteSpace應(yīng)用于本研究的數(shù)據(jù)處理，以交互式視覺功能分析展示根系分泌物的研究現(xiàn)狀、研究熱點(diǎn)和趨勢(shì)。

文獻(xiàn)數(shù)據(jù)主要來(lái)自中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù)CNKI和Web of Science(WOS)數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)檢索采集于2021年6月30日。其中中文文獻(xiàn)數(shù)據(jù)選自CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)，包括學(xué)術(shù)期刊、學(xué)位論文和會(huì)議論文。在高級(jí)檢索模式下主題詞為“根系分泌物”，選取網(wǎng)絡(luò)首發(fā)、增強(qiáng)出版、基金文獻(xiàn)、中英文擴(kuò)展，時(shí)間范圍為2001年1月1日至2021年6月30日，共檢索到1 292篇文獻(xiàn)，將其以refworks格式導(dǎo)出，數(shù)據(jù)信息包括作者、摘要、關(guān)鍵詞等。選擇CiteSpace“keyword”進(jìn)行關(guān)鍵詞聚類共現(xiàn)分析，并生成可視化圖譜。另外CiteSpace軟件暫不能對(duì)CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)導(dǎo)出信息進(jìn)行共被引聚類分析，故不作分析。外文數(shù)據(jù)選自WOS數(shù)據(jù)庫(kù)核心合集，索引：SCI-EXPANDED、SSCI、A&HCL、CPCI-S、CPCI-SSH、ESCI、CCR-EXPANDED、IC，檢索主題為TS=(“root exudation”)，時(shí)間跨度為2001—2021年，共檢索到1 102篇文獻(xiàn)。在CiteSpace中選擇“keywords”進(jìn)行關(guān)鍵詞聚類共現(xiàn)分析、選擇“reference”進(jìn)行共被引聚類分析，并生成可視化圖譜。

2 國(guó)內(nèi)根系分泌物研究進(jìn)展

2.1 文獻(xiàn)計(jì)量分析

基于CNKI檢索的數(shù)據(jù)計(jì)量分析，得到根系分泌物主題相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)表年度趨勢(shì)圖，可見根系分泌物基礎(chǔ)研究與應(yīng)用技術(shù)呈現(xiàn)波動(dòng)式逐漸攀升的態(tài)勢(shì)(圖1)。從發(fā)展趨勢(shì)結(jié)果來(lái)看，2001—2021年根系分泌物的研究可分為3個(gè)發(fā)展階段。2001—2007年發(fā)文量逐漸上升，2005年約是2001年的3倍，可見這5年相關(guān)研究逐漸變熱。而2006年較2005年有所回落，且2007沒(méi)有相關(guān)論文發(fā)表。經(jīng)過(guò)2年的研究熱度回落，研究者又發(fā)現(xiàn)根系分泌物研究的諸多科學(xué)問(wèn)題，也意識(shí)到其應(yīng)用前景。因此，2008—2016年發(fā)文量遞增到2016年114篇的峰值，這9年間根系分泌物的研究發(fā)展平穩(wěn)迅速，為后期研究工作積累了許多基礎(chǔ)和經(jīng)驗(yàn)。2017—2021年6月末發(fā)文數(shù)量的變化趨勢(shì)呈“S”形，稍有波動(dòng)，由于根系分泌物的研究涉及多個(gè)交叉學(xué)科，且收集和提取過(guò)程繁瑣，分析時(shí)需要用到多種大型儀器，因此獲取數(shù)據(jù)受到限制，這可能是不穩(wěn)定波動(dòng)的因素之一。然而根系分泌物依舊有諸多問(wèn)題需要探索，未來(lái)的相關(guān)研究仍會(huì)回暖遞增。

依據(jù)CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)文獻(xiàn)學(xué)科類別統(tǒng)計(jì)分析見表1，可見前10位中發(fā)文數(shù)量最多的是農(nóng)作物類，占比達(dá)21.68%，其后是園藝和農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)科學(xué)，占比分別為15.13%、12.84%，生物學(xué)、植物保護(hù)、農(nóng)藝學(xué)3類學(xué)科占比接近，表明國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)根系分泌物的熱點(diǎn)研究主要集中在農(nóng)學(xué)和農(nóng)作物應(yīng)用上。而環(huán)境科學(xué)與資源利用、林業(yè)、自然地理學(xué)和測(cè)繪學(xué)方向的文獻(xiàn)占比較小，反映國(guó)內(nèi)學(xué)者在這3類學(xué)科中根系分泌物的相關(guān)研究較少，他們更傾向于將著力點(diǎn)放在根系分泌物對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的提高和對(duì)植物的影響。最少的學(xué)科類別是化學(xué)，僅占0.48%，未來(lái)在分析化學(xué)或植物化學(xué)角度出發(fā)對(duì)根系分泌物進(jìn)行探索，將會(huì)為其提供更多研究途徑和思路。

表1 根系分泌物研究學(xué)科類別信息

2.2 關(guān)鍵詞分析

2.2.1 關(guān)鍵詞研究熱點(diǎn)共現(xiàn)分析 由圖2、表2、表3可知，從農(nóng)業(yè)種植模式看，不同作物研究一直是國(guó)內(nèi)根系分泌物關(guān)注的重點(diǎn)，而與根系分泌物緊密相關(guān)的根際效應(yīng)、化感作用、土壤環(huán)境等方向的研究?jī)H在2001—2007年表現(xiàn)出熱度。2008—2016年，各類蔬菜瓜果以及農(nóng)作物研究依舊突顯，而微生物、根際土壤、化學(xué)成分等根系分泌物交叉學(xué)科多點(diǎn)爆發(fā)，可以說(shuō)是百花齊放。2017—2021年，王亞君等開始重視種植模式和根系分泌物的關(guān)系，以及土壤化學(xué)、生物學(xué)、微生物學(xué)與根系分泌物的交叉學(xué)科問(wèn)題。從關(guān)鍵詞熱點(diǎn)來(lái)看，農(nóng)業(yè)科學(xué)研究總體占比較大，而與之相聯(lián)系的土壤化學(xué)、植物化學(xué)、生物學(xué)研究頻次和突發(fā)強(qiáng)度都表現(xiàn)較弱。雖然根系分泌物的研究在我國(guó)不斷發(fā)展，但仍應(yīng)繼續(xù)在多學(xué)科交叉領(lǐng)域?qū)ふ倚碌耐黄泣c(diǎn)和應(yīng)用方向。

表2 不同時(shí)期高頻和具有中心性的關(guān)鍵詞信息

表3 突發(fā)性關(guān)鍵詞信息

2.2.2 關(guān)鍵詞聚類分析 用中文文獻(xiàn)關(guān)鍵詞聚類分析(表4)和聚類時(shí)間線可視化展示(圖3)得到10類較明顯的聚類信息，其中節(jié)點(diǎn)數(shù)569，連線702條。值=0.884 1(值值域?yàn)閇0，1]，>0.3則表示可視化結(jié)構(gòu)顯著)，平均輪廓值=0.9714(>0.5則表示聚類結(jié)果可信)，輪廓值是衡量一個(gè)聚類內(nèi)成員相似度的指標(biāo)，數(shù)值越大，代表聚類成員具有較高的同質(zhì)性。由表4可知，#0(根系分泌物)和#1(茄子)聚類大小相近，主要討論了包含關(guān)鍵詞根系分泌物、茄子的相關(guān)研究，以及種植方式、土壤和微生物群落之間的關(guān)系。由圖3可知，2001年#0聚類開始出現(xiàn)且當(dāng)年的研究成果較多，此后該聚類關(guān)注度平穩(wěn)并一直持續(xù)到2021年，表明該領(lǐng)域的學(xué)者一直在堅(jiān)持探索，但突破性進(jìn)展較小。#1聚類剛開始出現(xiàn)時(shí)關(guān)注度趨冷，直到2009年表現(xiàn)出熱度，此后都有研究持續(xù)關(guān)注，推測(cè)學(xué)者們?cè)谇炎拥绒r(nóng)業(yè)種植中發(fā)現(xiàn)了應(yīng)用前景。#2(化感作用)、#3(外生菌根)、#4(有機(jī)氯農(nóng)藥)、#5(間作)這4項(xiàng)聚類大小相近，主要討論植物化感作用與土壤微生物，土壤化學(xué)性質(zhì)，交互作用和種植方式之間的科學(xué)問(wèn)題。由圖3可知，#2、#3聚類在2001年出現(xiàn)時(shí)成果明顯，2003、2004年相關(guān)研究也有熱度顯現(xiàn)，至今化感作用關(guān)注度平穩(wěn)而外生菌根趨冷。#4聚類自2001年出現(xiàn)以來(lái)表現(xiàn)短暫熱度此后關(guān)注度明顯降低。#5聚類在2003年開始有一小部分成果直到2014年成果才表現(xiàn)突出，說(shuō)明關(guān)注度在增加，研究成果也在提升。#2～#5聚類充分展現(xiàn)了我國(guó)科研工作者研究思路的廣泛和領(lǐng)域間的交叉。#6(大豆)、#7(煙草)、#8(有機(jī)酸)、#9(小麥)等4項(xiàng)聚類大小相近，討論不同農(nóng)作物根系生理特性與微生物以及根系分泌物有機(jī)酸之間的相互作用，學(xué)者們?cè)噲D通過(guò)不同途徑揭示機(jī)理機(jī)制，同時(shí)也希望能有生物方面的應(yīng)用。由圖3還可知，#8聚類開始出現(xiàn)時(shí)間最早，成果也在一開始表現(xiàn)突出，之后關(guān)注度逐漸趨冷。#6、#7、#9等3項(xiàng)聚類分別在2004、2006、2011年開始時(shí)成果較小，而關(guān)注度至今穩(wěn)定。因此，可以在有應(yīng)用價(jià)值的植物中繼續(xù)跟進(jìn)研究根系分泌物組成、含量和分子機(jī)理等科學(xué)問(wèn)題，有助于闡明根系分泌物與土壤、根際微生物之間的互饋?zhàn)饔茫员銥楦捣置谖飸?yīng)用奠定理論基礎(chǔ)。

表4 關(guān)鍵詞聚類信息

3 國(guó)際根系分泌物研究進(jìn)展

3.1 文獻(xiàn)計(jì)量分析

基于WOS導(dǎo)出數(shù)據(jù)的計(jì)量分析，得到年發(fā)文數(shù)量變化趨勢(shì)(圖4)，可見國(guó)外root exudation應(yīng)用與研究呈現(xiàn)穩(wěn)定的波動(dòng)式攀升態(tài)勢(shì)。從發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，2001—2021年root exudation的研究可劃分為3個(gè)時(shí)段來(lái)分析。2001—2009年每年發(fā)文數(shù)量基本保持平穩(wěn)，可以看作國(guó)外學(xué)者們?cè)谶M(jìn)行不同領(lǐng)域的探索。2010—2015年，個(gè)別年份發(fā)文數(shù)量略有回落，整體趨勢(shì)降低，預(yù)示著研究有轉(zhuǎn)折可能遇到了新的問(wèn)題。進(jìn)入2016—2021年6月末發(fā)文量大量增加，從轉(zhuǎn)折點(diǎn)變?yōu)樵鲩L(zhǎng)趨勢(shì)，研究成果較多，有了前期研究基礎(chǔ)的鋪墊和分析檢測(cè)技術(shù)進(jìn)步，推動(dòng)了后期研究的迅速成長(zhǎng)，使研究進(jìn)入快速發(fā)展期。

由表5可知，發(fā)文數(shù)量較多的是agriculture、plant sciences和environmental sciences ecology，前三名學(xué)科類別交叉聯(lián)系緊密，這與root exudation研究初衷是相同的，就是利用root exudation的各類指標(biāo)更全面地分析農(nóng)業(yè)、植物與生態(tài)環(huán)境之間的關(guān)系，以及幫助提升農(nóng)業(yè)產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)。之后，隨著國(guó)外學(xué)者對(duì)root exudation研究關(guān)注度不斷攀升，交叉學(xué)科研究不斷深入，微生物學(xué)(microbiology)、生物化學(xué)與分子生物學(xué)(biochemistry molecular biology)、科學(xué)技術(shù)其他主題(science technology other topics)、化學(xué)(chemistry)等領(lǐng)域中與root exudation研究聯(lián)系緊密的也逐步增多，側(cè)面反映root exudation研究角度多樣、基礎(chǔ)和應(yīng)用問(wèn)題廣泛、有趣。

表5 root exudation研究領(lǐng)域?qū)W科類別信息

3.2 關(guān)鍵詞分析

3.2.1 關(guān)鍵詞研究熱點(diǎn)共現(xiàn)分析 由圖5、表6、表7可知，root exudation研究發(fā)展21年來(lái)，以根系分泌物、農(nóng)作物、微生物群落為主要研究方向，而土壤化學(xué)、生態(tài)學(xué)以及逆境脅迫影響是其相關(guān)的交叉研究?jī)?nèi)容。2001—2009年研究主要圍繞根系分泌物、植物、土壤、微生物等，根系分泌物(root exudation)、植物(plant)、土壤(soil)等與root exudation本身緊密相關(guān)的關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻次較高；其次是有機(jī)酸(organic acid)、微生物群落(microbial community)、累積(accumulation)這些則反映了root exudation研究的主要指標(biāo)或內(nèi)容，即通過(guò)簡(jiǎn)單直觀的研究?jī)?nèi)容分析其與植物、微生物、生態(tài)之間的關(guān)系和作用，為農(nóng)業(yè)應(yīng)用提供指導(dǎo)。最后，一些植物和生態(tài)的基礎(chǔ)研究方向逐漸開展起來(lái)。如微生物(microorganism)、玉米(maize)、CO增加(elevated CO)、擬南芥( arabidopsis thaliana)、落葉層(leaf litter )、氣候變化(climate change)等。 2010—2015年，國(guó)際學(xué)者開始集中在植物生長(zhǎng)(plant growth)、微生物群落結(jié)構(gòu)(microbial community structure)、酶活性(enzyme activity)、植物根際促生細(xì)菌(growth promoting rhizobacteria)等微觀生物學(xué)領(lǐng)域，并積極探索root exudation應(yīng)用，以便利用微生物與植物根際的互利作用來(lái)提升植物自身生長(zhǎng)，服務(wù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，同時(shí)可以從微生物這條研究途徑對(duì)root exudation的分泌機(jī)制做出闡述。2016—2021年，學(xué)者們開始在氮有效性，干旱，誘導(dǎo)系統(tǒng)抗性等植物耐逆性和植物化學(xué)相關(guān)的領(lǐng)域進(jìn)行探究root exudation在植物生理或植物化學(xué)中的作用。值得注意的是，在12類突現(xiàn)詞中，玉米(L.)、黑麥草()、微生物群落(microbial community)、叢根群(cluster root)、pH值、鐵(iron)等均與植物以及微生物有關(guān)，突現(xiàn)時(shí)間長(zhǎng)，為長(zhǎng)時(shí)熱點(diǎn)，反映了root exudation研究的集中方向。此外，從突現(xiàn)時(shí)間短的突發(fā)詞可以發(fā)現(xiàn)，對(duì)于root exudation研究也在經(jīng)歷著一個(gè)不斷深化、細(xì)致的挖掘過(guò)程，反映了該研究仍存在眾多科學(xué)問(wèn)題有待發(fā)現(xiàn)和闡明(表7)。

表6 不同時(shí)期高頻和具有中心性的關(guān)鍵詞信息

表7 突發(fā)性關(guān)鍵詞信息

3.2.2 關(guān)鍵詞聚類分析 將WOS數(shù)據(jù)集進(jìn)行關(guān)鍵詞聚類分析(表8)，其中節(jié)點(diǎn)數(shù)593，連線1 183條。值=0.721 2(值值域?yàn)閇0，1]，>0.3則表示可視化結(jié)構(gòu)顯著)，平均輪廓值=0.855 6(>0.5則表示聚類結(jié)果可信)。通過(guò)聚類大小及同質(zhì)性強(qiáng)弱，能夠回顧研究領(lǐng)域的基礎(chǔ)內(nèi)容，找到研究領(lǐng)域的高支撐方向；結(jié)合時(shí)間線可視化(time-line view)圖譜(圖 6)能夠分析學(xué)科領(lǐng)域研究方向轉(zhuǎn)移的時(shí)間演化路徑，為進(jìn)一步在高支撐方向內(nèi)尋找更多的應(yīng)用可能性提供幫助。聚類大小越大，表明聚類文獻(xiàn)數(shù)量越多，側(cè)面反映該方向已有研究支撐性高(表8)；節(jié)點(diǎn)面積越大，表明該關(guān)鍵詞中心程度高(圖6)。綜合分析表8和圖6可知，聚類程度較大的分類為#0 根際沉積(rhizodeposition)、#1碳(carbon)、#2根系分泌物(root exudation)以及#3抵抗力(resistance)，這3類的共同特點(diǎn)圍繞根際土壤碳、磷等理化性質(zhì)與分泌物氨基酸、有機(jī)酸等的作用與關(guān)系展開研究，時(shí)間尺度上關(guān)注度持續(xù)較長(zhǎng)，屬于root exudation與土壤的研究和應(yīng)用。其中0#聚類rhizodepositio除了2001年，在2005年和2006年都有較高的研究支撐性，表明未來(lái)仍具有穩(wěn)定的研究前景。第二部分是#4落葉(defoliation)、#5叢枝菌根(arbuscular mycorrhiza)、#6分解作用(decomposition)，這三類聚類程度中等，均有很重要的核心關(guān)鍵詞，包括二氧化碳(carbon dioxide)、呼吸作用(respiration)、根系分泌物(root exudation)、有機(jī)酸(organic acids)、土壤呼吸(soil respiration)，表明它們?cè)谕寥郎鷳B(tài)學(xué)中也有研究的意義。其中#5 叢枝菌根(arbuscular mycorrhiza)起步相對(duì)其他聚類較晚，研究熱度從2006年持續(xù)至2019年，之后研究較少，有一部分原因可能是研究周期長(zhǎng)。然后是#7化感作用(allelopathy)、#8土壤溶液(soil solution)、#9凝膠電泳(dgge)、#10有機(jī)質(zhì)分解(organic matter decomposition)，這些聚類的特點(diǎn)是研究細(xì)化且深入，是交叉學(xué)科難點(diǎn)，技術(shù)前沿應(yīng)用廣泛的領(lǐng)域，#7 allelopathy連續(xù)多年有持續(xù)關(guān)注度，至今也是root exudation相關(guān)研究的熱點(diǎn)方向。隨著研究進(jìn)程的不斷發(fā)展，很有可能成為未來(lái)十分有前景的研究方向。

表8 關(guān)鍵詞聚類信息

3.3 文獻(xiàn)共被引聚類分析

被引頻次決定著文獻(xiàn)的影響力大小，是反映作者科研水平和學(xué)術(shù)影響力的直接體現(xiàn)。文獻(xiàn)半衰期別稱文獻(xiàn)半生期，指某學(xué)科(專業(yè))現(xiàn)時(shí)尚在利用的全部文獻(xiàn)中較新的一半是在多長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)發(fā)表的，能夠評(píng)價(jià)文獻(xiàn)的老化速度，文獻(xiàn)的半衰期越長(zhǎng)，則代表文獻(xiàn)越有價(jià)值。由圖7、表9可知，關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的文獻(xiàn)多出自以下3個(gè)方向：根系分泌物對(duì)土壤碳氮的影響；根際的作用或影響；根系分泌物與微生物的相互關(guān)系。其中被引頻次最高的國(guó)外作者Phillips等于2011年發(fā)表題為“Enhanced root exudation induces microbial feedbacks to N cycling in a pine forest under long-term CO”的文章，該研究對(duì)420個(gè)完整火炬松(L.)根系分泌物進(jìn)行原位測(cè)量，說(shuō)明滲出液刺激了微生物活性，加速土壤有機(jī)質(zhì)(SOM)的周轉(zhuǎn)，發(fā)現(xiàn)在低肥力土壤中，森林對(duì)CO升高的持續(xù)生長(zhǎng)響應(yīng)是通過(guò)根源C輸入促進(jìn)的微生物活性和N循環(huán)的增強(qiáng)來(lái)維持的。這些變化可能會(huì)阻止森林生態(tài)系統(tǒng)中土壤碳的積累。位列第二的美國(guó)波士頓大學(xué)生物系的Finzi等 使用一個(gè)受化學(xué)計(jì)量限制的微生物分解模型，表明根際效應(yīng)可以由相對(duì)適度的根源C通量引起，分別約占總初級(jí)生產(chǎn)和凈初級(jí)生產(chǎn)的4%、6%，且根際過(guò)程在生態(tài)系統(tǒng)尺度上是廣泛的、定量的、重要的SOM分解和養(yǎng)分釋放驅(qū)動(dòng)因素，對(duì)全球碳儲(chǔ)量和植被對(duì)氣候的反饋具有潛在影響。位列第三的Keiluweit等發(fā)現(xiàn)一種常見的根系分泌物——草酸，通過(guò)釋放與礦物質(zhì)保護(hù)性關(guān)聯(lián)的有機(jī)化合物，促進(jìn)碳損失，通過(guò)加強(qiáng)微生物對(duì)以前礦物保護(hù)化合物的接觸，這種間接機(jī)制可以加速碳損失。被引頻次第四的Drake等 認(rèn)為，根系分泌物被認(rèn)為增加了微生物及其合成的外酶的活性，導(dǎo)致根際土壤中碳礦化和養(yǎng)分循環(huán)的速度加快。微生物生物量和胞外酶的氮含量可能會(huì)對(duì)微生物有效利用根系分泌物的能力產(chǎn)生化學(xué)計(jì)量上的限制，特別是如果分泌物富含C但是低N，他們結(jié)合微生物活動(dòng)的理論模型和一個(gè)分泌試驗(yàn)來(lái)測(cè)試假設(shè)土壤微生物利用根分泌物的能力受到額外的生物量和胞外酶合成N的可用性。表明分泌物化學(xué)計(jì)量學(xué)是根際土壤微生物活性的重要驅(qū)動(dòng)因素。被引頻次第五的來(lái)自中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)應(yīng)用生態(tài)研究所森林與土壤生態(tài)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的Cheng等，他們發(fā)現(xiàn)根際啟動(dòng)效應(yīng)(RPE)是植物與土壤功能相互作用的機(jī)制，并通過(guò)基于微生物生理學(xué)的模型模擬，證明微生物對(duì)植物不同基質(zhì)輸入的代謝反應(yīng)的變化是導(dǎo)致正或負(fù)RPEs的可能機(jī)制。整體來(lái)看，10篇高被引的文獻(xiàn)半衰期都不高，在0.5～3.5年，文獻(xiàn)老化速度較快，也表明根系分泌物的高被引文獻(xiàn)在發(fā)表近 3年具有較高的活力。

表9 共被引聚類關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)文獻(xiàn)

4 結(jié)論

根系分泌物研究領(lǐng)域總發(fā)文量及引用次數(shù)均呈逐年遞增趨勢(shì)，國(guó)內(nèi)外根系分泌物研究都經(jīng)歷了前期的探索和發(fā)展、中期的沉淀以及后期快速增長(zhǎng)。中外研究側(cè)重點(diǎn)不同，基于關(guān)鍵詞共現(xiàn)聚類分析，發(fā)現(xiàn)當(dāng)前國(guó)內(nèi)研究熱點(diǎn)集中在農(nóng)業(yè)科學(xué)方面，如農(nóng)業(yè)種植模式、不同作物研究、微生物等；國(guó)外研究熱點(diǎn)在根系分泌物與土壤碳氮的關(guān)系、根際沉積作用、根系分泌物與微生物相互作用以及模型的運(yùn)用。中外學(xué)者在根系分泌物應(yīng)用研究方面?zhèn)戎攸c(diǎn)不同，各有所長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)應(yīng)用方向分支少，主要以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作物種植為主；國(guó)外以土壤生態(tài)配合模型模擬應(yīng)用到揭示森林等生態(tài)問(wèn)題機(jī)制機(jī)理當(dāng)中。根系分泌物國(guó)內(nèi)未來(lái)研究和應(yīng)用的重點(diǎn)可能在于根系分泌物-土壤-根際微生物對(duì)農(nóng)業(yè)的支撐，為我國(guó)推動(dòng)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供思路。國(guó)外未來(lái)研究和應(yīng)用的重點(diǎn)可能在于根際-根系分泌物-環(huán)境的反應(yīng)機(jī)制及其作用。相關(guān)的生物化學(xué)、分子生物學(xué)、分析化學(xué)等交叉學(xué)科在未來(lái)將會(huì)展現(xiàn)其不同優(yōu)勢(shì)，以不同途徑推動(dòng)根系分泌物領(lǐng)域研究的進(jìn)步。