耕地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)文獻計量學研究

范天玥 梁 俊 張紅梅 劉王兵*

（1安徽省國土空間規(guī)劃研究院，安徽合肥 230601；2安徽省國土空間規(guī)劃研究院、自然資源部江淮耕地資源保護與生態(tài)修復重點實驗室，安徽合肥 230601）

隨著“山水林田湖草生命共同體”“碳達峰”“碳中和”等政策性理論的提出，耕地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)成為雙碳目標實現(xiàn)的重要推手。需要對該領域進行耕地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)研究進展與展望系統(tǒng)性分析，以構建良好的知識體系為未來研究趨勢把握方向。為此，本文利用CiteSpace 6.1.R6 與Excel 軟件進行文獻計量學分析，以期系統(tǒng)梳理該領域的研究進展與展望。

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

本次耕地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)研究分析的數(shù)據(jù)來源于中國知網(wǎng)總庫，通過知網(wǎng)高級檢索模式，檢索文獻主題為“耕地”“生態(tài)”“碳循環(huán)”，檢索文獻發(fā)表時間范圍為2000 年1 月1 日至2023 年2 月21 日，共獲得相關文獻191 篇。將檢索結果文獻以“Refworks”與“GB/T 7714—2015”格式導出，用于CiteSpace 與Excel可視化分析[1]。

1.2 研究方法

本次研究選擇CiteSpace 6.1.R6 與Excel 軟件進行文獻計量學分析。CiteSpace是現(xiàn)階段國內(nèi)外文獻計量學研究方向的常用主流分析軟件之一，其擅長在Java 運行環(huán)境下根據(jù)多篇文獻名稱、作者、關鍵詞、摘要以及DOI等結構化數(shù)據(jù)，整合分析得出可視化分析圖譜，直觀地表現(xiàn)相關研究發(fā)展的演變過程及最新態(tài)勢[1]。Excel 軟件是常見數(shù)據(jù)分析軟件，擅長通過數(shù)據(jù)計算與排版將分析結果進行可視化呈現(xiàn)。

2 耕地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)研究趨勢

2.1 總體趨勢分析

通過Excel 進行年文獻發(fā)表量分析，其結果見圖1。由于2023 年文獻數(shù)量無法包含全面，此處不分析2023 年文獻發(fā)表量。由圖1 可知，該領域在21世紀初逐步開展研究，2000—2009年發(fā)展較為緩慢，自2010 年起研究量陡增，于2012—2020 年處于熱度高潮時期，2016 年達到頂峰，2020 年后有所回落。

圖1 研究年文獻發(fā)表量

聯(lián)系時政與國情可知，2010 年國家發(fā)展改革委發(fā)布了《關于開展低碳省區(qū)和低碳城市試點工作的通知》，國內(nèi)學者隨之響應推出關于碳減排主題的研究，耕地碳循環(huán)研究熱度顯著上升[2]。直至2020 年左右，國內(nèi)低碳理論研究趨近成熟，中國在第75 屆聯(lián)合國大會期間提出3060 碳達峰、碳中和目標，2021 年全國碳排放權交易市場正式開市。碳循環(huán)作為國家發(fā)展重大戰(zhàn)略，其研究目的不再局限于“內(nèi)部碳循環(huán)”，而是采用區(qū)域間耕地生態(tài)碳減排補償?shù)氖侄危瑢⑻紲p排與碳排放權交易有機結合。因此，近年來該領域面臨新的轉折點，其研究總體趨勢或將迎來新的拋物線。

2.2 關鍵詞共現(xiàn)分析

通過CiteSpace 軟件對相關文獻進行關鍵詞共現(xiàn)分析，得到如圖2所示關鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡圖譜，可知該領域的研究熱點與核心主題之間的匹配聯(lián)系。圖中端點圓圈與字體越大的關鍵詞表示在相關文獻中出現(xiàn)頻次越高，被網(wǎng)絡連接線相連的關鍵詞為在同一篇文獻中同時出現(xiàn)[3]。由于此間涉及關鍵詞過多，本文利用CiteSpace 對關鍵詞進行集群、優(yōu)化布局和風格處理，獲得圖2關鍵詞共現(xiàn)集群分析圖，每個集群代表1個研究熱點聚類。

圖2 關鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡圖譜

圖3 關鍵詞共現(xiàn)集群分析

由圖2 可知，該領域研究主要圍繞“土壤呼吸、碳排放、固碳潛力、能源消費、碳儲量、低碳、碳匯、氣候適應、空間分布、土壤侵蝕”十大聚類開展，各聚類相互交叉、相輔相成，最終匯聚于“碳循環(huán)”與“土地利用”2 個交叉點?？梢娫擃I域深層研究核心為通過調節(jié)以上自然資源條件達到碳循環(huán)的目的，間接指導土地利用規(guī)劃管理。

2.3 突現(xiàn)詞時間圖譜分析

關鍵詞的突現(xiàn)值能夠表示在某一時期該領域具有前沿性意義的研究內(nèi)容。突現(xiàn)詞具有一定的時間延續(xù)性，因此可以用于分析未來一段時間內(nèi)的研究熱點趨勢[4]。通過CiteSpace軟件對關鍵詞中的高強度突現(xiàn)詞進行時間圖譜分析，得到按突發(fā)持續(xù)時間排序的突現(xiàn)詞時間圖譜（圖4）及按突發(fā)強度排序的突現(xiàn)詞時間圖譜（圖5），可知該領域的研究熱點演變過程與趨勢[5]。圖中深色時間線代表該突現(xiàn)詞處于熱度頂峰時期，淺色時間線代表熱度處于上升或下降的波動時期。

圖4 突現(xiàn)詞分析（按突發(fā)持續(xù)時間排序）

圖5 突現(xiàn)詞分析（按突發(fā)強度排序）

由圖4可知，在該領域研究早期的2000—2009年（由“2.1 總體態(tài)勢分析”所得，以下同理），該領域內(nèi)熱度最高的突現(xiàn)詞主要為“農(nóng)業(yè)土壤”“固碳”“能源消費”“凈固碳量”，可見早期該領域的研究著眼于在農(nóng)業(yè)種植、生產(chǎn)、生活等碳排放活動中提升固碳能力。在研究量快速攀升及高潮時期的2010—2020 年，熱度最高的突現(xiàn)詞分別為“碳收支”“碳蓄積”“農(nóng)田”“有機碳”“低碳農(nóng)業(yè)”“影響因素”“碳排放”“低碳模式”“氣候變化”“碳循環(huán)”“時空模擬”“影響因子”“植被恢復”“土壤侵蝕”“碳儲量”“景觀格局”，可見該時期的研究著重強調在可持續(xù)發(fā)展理念指導下，通過研究各類控制性影響因素調整耕地碳循環(huán)手段，將低碳耕地打造為生態(tài)系統(tǒng)綠色發(fā)展的助推手，進而實現(xiàn)耕地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的發(fā)展模式。而近幾年，高熱度的突現(xiàn)詞也拓展到了“固碳潛力”“碳效應”“遙感”，可見現(xiàn)階段耕地碳循環(huán)穩(wěn)步推進，在前期研究的基礎上對固碳潛力與碳效應有了進一步的認知，并利用遙感等科技創(chuàng)新手段不斷深入耕地碳循環(huán)研究。

由圖5 可知，在研究早期的2000—2009 年，該領域突現(xiàn)詞雖出現(xiàn)強度大、持續(xù)時間長，但數(shù)量較少、變更速度慢。而在研究量快速攀升及高潮時期的2010—2020 年，該領域幾乎每年都會出現(xiàn)新興突現(xiàn)詞，而后又快速被其他突現(xiàn)詞取代。其中值得關注的是2016—2017 年出現(xiàn)了6 個排名靠前的突現(xiàn)詞，占高強度突現(xiàn)詞的24%，其熱度盛況為20 年間之首，且突現(xiàn)詞性質不再局限于農(nóng)業(yè)低碳方向，而衍生出時空模擬、氣候變化、景觀格局等宏觀詞匯。聯(lián)系時政與國情可知，2016 年3 月“十三五”規(guī)劃綱要提出建立全國碳排放權交易制度并出臺相關條例及實施細則，進而觸發(fā)相關研究的新動向。

3 耕地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)研究展望

由“2.3 突現(xiàn)詞時間圖譜分析”可見，近20 年該領域研究中出現(xiàn)突現(xiàn)詞的起始時間與突發(fā)強度。結合以上對該領域研究進展梳理所得的現(xiàn)狀問題與挑戰(zhàn)，分析得出耕地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)研究展望。

（1）結合國土空間規(guī)劃。隨著該領域研究的深入與發(fā)展，漸漸由單一的“內(nèi)部碳循環(huán)”模式演變出復合型的“內(nèi)部碳減排+外部碳循環(huán)”模式。其兼顧了耕地生態(tài)環(huán)境效益和區(qū)域經(jīng)濟效益，更有望實現(xiàn)各地區(qū)間碳循環(huán)的帕累托最優(yōu)，即達到資源分配和諧平衡的理想狀態(tài)。若想實現(xiàn)區(qū)域耕地生態(tài)系統(tǒng)資源分配，則需借助國土空間規(guī)劃手段對土地利用管理進行宏觀調控。未來該領域或將積極打破農(nóng)業(yè)內(nèi)部碳循環(huán)的固有印象，將耕地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)與國土空間規(guī)劃高度融合，完善“內(nèi)部碳減排+外部碳循環(huán)”模式的宏觀規(guī)劃。

（2）推動交叉科技創(chuàng)新。近年來，研究人員積極探索以遙感等跨學科科技手段輔助耕地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)研究，有效提高了研究效率與數(shù)據(jù)精確度。未來提升耕地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)研究能力亟須推動多學科交叉的科技創(chuàng)新，使得該領域研究為實現(xiàn)3060碳達峰、碳中和目標貢獻行業(yè)智慧。

4 結論

本文基于CiteSpace 與Excel 可視化分析，梳理了2000—2023 年耕地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)領域的相關文獻，根據(jù)總體趨勢曲線圖、關鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡圖譜、突現(xiàn)詞時間圖譜對耕地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的研究進展進行梳理總結，并分析了耕地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的研究趨勢，得出如下結論。

（1）研究趨勢：自然資源條件達到碳循環(huán)的目的，間接指導土地利用，2021—2023 年為小幅回落期。

（2）研究核心：通過調節(jié)相關自然資源條件達到碳循環(huán)的目的，間接指導土地利用。

（3）研究進展：研究內(nèi)容由早期的加強碳減排、提升固碳能力衍生出時空模擬、氣候變化、景觀格局等宏觀調控；研究思路由早期單一型“內(nèi)部碳循環(huán)”模式演變出復合型的“內(nèi)部碳減排+外部碳循環(huán)”模式。

（4）未來展望：與國土空間規(guī)劃高度融合，完善“內(nèi)部碳減排+外部碳循環(huán)”模式的宏觀規(guī)劃，實現(xiàn)各地區(qū)間碳循環(huán)的帕累托最優(yōu)；推動多學科交叉的科技創(chuàng)新，輔助提高研究效率與數(shù)據(jù)精確度。