劉 學(xué),梁素鈺,王琪瑤
(1.黑龍江省生態(tài)研究所,黑龍江哈爾濱 150081;2.黑龍江省森林生態(tài)與林業(yè)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,黑龍江哈爾濱 150081)
土壤鹽漬化作為一個(gè)世界性難題由來已久。鹽漬土通常被定義為在25 ℃下,植物根區(qū)飽和提取物的電導(dǎo)率(Ece)超過4 d·S/m(約40 mmol 氯化鈉),且可交換鈉為15%的土壤。生長在鹽漬土壤上的農(nóng)作物易受到高滲透脅迫、土壤物理?xiàng)l件差的影響,從而造成農(nóng)作物營養(yǎng)紊亂、生產(chǎn)力下降[1]。近年來,由于氣候異常、干旱、淡水資源缺乏以及不合理耕作等原因,土壤次生鹽漬化問題也日趨嚴(yán)重。土壤鹽漬化已經(jīng)成為影響全球農(nóng)作物生產(chǎn)力提高的制約性因素[2],根據(jù)聯(lián)合國教科文組織和糧農(nóng)組織公布的數(shù)據(jù),全球鹽堿地總面積約為9.54 億hm2,且每年仍以100 萬hm2的速度增長[3]。據(jù)估計(jì),土壤鹽漬化已經(jīng)影響了全球超過8 億hm2的農(nóng)業(yè)用地[4]。土壤鹽漬化不僅嚴(yán)重制約了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展,使土地撂荒、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力降低,也使地下水資源礦化、生物多樣性發(fā)展受阻,削弱了環(huán)境承載力,對生態(tài)環(huán)境造成了極大的破壞。因此,加強(qiáng)鹽漬土資源的改良利用、提高土地資源的利用效率,對于保障糧食安全、堅(jiān)守耕地紅線、維護(hù)生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。
近年來,隨著各國對糧食安全、生態(tài)安全重視的增強(qiáng),鹽漬土資源的開發(fā)和改良利用越來越受到重視。國內(nèi)外許多學(xué)者從不同的維度對鹽漬土改良進(jìn)行研究,但是通過可視化分析手段系統(tǒng)呈現(xiàn)20 年來國內(nèi)外鹽漬土改良研究的熱點(diǎn)動(dòng)態(tài)和發(fā)展趨勢的還很少。CiteSpace 軟件可通過合作網(wǎng)絡(luò)分析、文獻(xiàn)耦合分析和共現(xiàn)分析等,形成可視化知識(shí)圖譜,清晰地展示某一學(xué)科領(lǐng)域的知識(shí)結(jié)構(gòu),直觀地表達(dá)該領(lǐng)域的知識(shí)熱點(diǎn)及演化過程[5]。本研究通過對國內(nèi)外鹽漬土改良領(lǐng)域相關(guān)文獻(xiàn)的計(jì)量和知識(shí)圖譜分析,探討該領(lǐng)域的熱點(diǎn)動(dòng)態(tài)和發(fā)展趨勢,以期為我國鹽漬土改良的深入研究提供參考和依據(jù)。
本研究外文文獻(xiàn)數(shù)據(jù)來自Web of Science(WOS) 核心合集,中文文獻(xiàn)數(shù)據(jù)來自中國知網(wǎng)(CNKI)中SCI、EI、北大核心、CSSCI、CSCD 核心期刊數(shù)據(jù)庫,主題檢索2003 年1 月—2023 年5 月國內(nèi)外鹽漬土改良研究的相關(guān)文獻(xiàn),WOS 主題檢索詞包括“Improvement of saline soil” or “Reclamation of saline soil” or “Saline soil management”。CNKI 主題檢索詞為“鹽漬土改良”“鹽堿土改良”。為準(zhǔn)確獲得鹽堿土改良研究的相關(guān)文獻(xiàn),對檢索到的WOS 和CNKI 文獻(xiàn)進(jìn)行查閱剔除不相符文獻(xiàn),最終獲得有效文獻(xiàn)2 240 篇。
利用Excel 2007 軟件繪圖及WOS 和CNKI 數(shù)據(jù)庫的文獻(xiàn)計(jì)量功能分析,并采用CiteSpace 軟件進(jìn)行知識(shí)圖譜分析。對相關(guān)文獻(xiàn)從年發(fā)文量、發(fā)文作者、發(fā)文機(jī)構(gòu)、關(guān)鍵詞時(shí)間共現(xiàn)、突現(xiàn)詞5 個(gè)角度,進(jìn)行計(jì)量和可視化分析,并繪制可視化知識(shí)圖譜。應(yīng)用知識(shí)圖譜分析21 世紀(jì)以來國內(nèi)外鹽漬土改良領(lǐng)域研究熱點(diǎn)的動(dòng)態(tài)變化和發(fā)展趨勢。知識(shí)圖譜的模塊值(Modularity Q)和平均輪廓值(Mean Silhouette S)表示圖譜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及聚類結(jié)果的清晰度[6]。一般認(rèn)為,模塊值(Q 值)>0.3 表示聚類結(jié)構(gòu)顯著,輪廓值(S 值)>0.7 表示聚類可信。圖譜中關(guān)鍵詞節(jié)點(diǎn)越大、連接的次數(shù)越多,表示該關(guān)鍵詞的影響力越大[6]。
WOS 核心合集和CNKI 核心期刊數(shù)據(jù)庫2003 年1 月—2023 年5 月共發(fā)表鹽漬土改良領(lǐng)域文獻(xiàn)2 240 篇,其中,WOS、CNKI 數(shù)據(jù)庫分別收錄1 412、828 篇。由圖1 可知,WOS 核心合集數(shù)據(jù)庫相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)文量2003—2009 年處于緩慢發(fā)展階段,2003 年24 篇,2009 年增至35 篇,年均發(fā)文量約30 篇;2010—2016 年處于顯著增長階段,2010 年41 篇、2012 年47 篇、2015 年73 篇、2016 年90 篇,年均發(fā)文量約60 篇,文獻(xiàn)數(shù)量漲幅明顯;2017—2023 年處于快速增長階段,相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)文量快速攀升,2017 年83 篇、2019 年119 篇、2021 年147 篇,2022 年最高,達(dá)185 篇,年均發(fā)文量122 篇,2023 年1—5 月發(fā)文量91 篇。近5 年來WOS 共有677 篇相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)表,約占總發(fā)文量的48%。
圖1 WOS 及CNKI 鹽漬土改良領(lǐng)域的文獻(xiàn)發(fā)文量年度變化Figure 1 Annual variation of WOS and CNKI published papers in the field of saline soil improvement
CNKI 核心期刊數(shù)據(jù)庫2003—2009 年相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)文量處于緩慢發(fā)展階段,2003 年17 篇、2009 年30 篇,年均發(fā)文量22 篇;2010—2016 年處于波動(dòng)發(fā)展階段,2010 年50 篇,2016 年42 篇,年均發(fā)文量48 篇;2017—2023 年處于顯著增長階段,2017 年54 篇,2022 年升至74 篇,2023 年1—5 月發(fā)文量43 篇。近5 年來CNKI 核心期刊數(shù)據(jù)庫共有295 篇相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)表,約占總發(fā)文量的36%。
WOS 核心合集數(shù)據(jù)表明,2003 年1 月—2023 年5 月共有143 個(gè)國家和地區(qū)發(fā)表了鹽漬土改良領(lǐng)域的相關(guān)文獻(xiàn),發(fā)表文獻(xiàn)居前10 名的國家依次是中國(528 篇)、美國(231 篇)、澳大利亞(153 篇)、印度(132 篇)、西班牙(91 篇)、伊朗(84 篇)、巴基斯坦(83 篇)、埃及(58 篇)、巴西(49 篇)、德國(45 篇);中國發(fā)文量最多,為528 篇,占總發(fā)文量的35%,遠(yuǎn)超其他國家。其他發(fā)表文獻(xiàn)大于30 篇的國家還有意大利、英國、沙特阿拉伯、日本、法國、荷蘭等。排名前5的國家發(fā)文量約占總發(fā)文量的76%。
2.2.1 外文文獻(xiàn)作者及合作關(guān)系
由圖2 可知,通過檢索WOS 核心合集鹽漬土改良領(lǐng)域作者發(fā)文量的統(tǒng)計(jì)分析表明,外文文獻(xiàn)作者合作共現(xiàn)圖譜中,作者合作關(guān)系共有454 個(gè)節(jié)點(diǎn),467 條連線。通過作者之間合作關(guān)系發(fā)現(xiàn),該領(lǐng)域主要產(chǎn)出文獻(xiàn)量較多的核心作者群為:中國科學(xué)院的KANG Yaohu、WAN Shuqin、LI Xiaobin、CHEN Xiulong 團(tuán)隊(duì),作者合作關(guān)系密切且文獻(xiàn)產(chǎn)出量最多;其次為中國科學(xué)院南京土壤研究所的YAO Rongjiang、YANG Jingsong、XIE Wenping 團(tuán)隊(duì),該團(tuán)隊(duì)高產(chǎn)作者亦較多且合作關(guān)系緊密;巴基斯坦費(fèi)薩爾巴德農(nóng)業(yè)大學(xué)的MURTAZA G 與MURTAZA B合作密切;印度中央土壤鹽漬化研究所YADAV R K、YADAV G、BASAK N 合作關(guān)系緊密;埃及法尤姆大學(xué)的MEKDAD A A A 與伊朗德黑蘭大學(xué)EBRAHIMIAN H、MOSTAFAZADEH -FARD B、QADIR M、GHEYI H R、MURTAZA G、LIU Xiaobin、YAO Rongjiang、RAGAB R 合作關(guān)系緊密。外文文獻(xiàn)發(fā)文量排名前5 的作者為KANG Yaohu、WAN Shuqin、QADIR M、GHEYI H R、MURTAZA G等(表1)。
表1 WOS 發(fā)文量排名前10 的作者Table 1 Top 10 authors of WOS publications
圖2 外文文獻(xiàn)作者合作共現(xiàn)圖譜Figure 2 Author cooperation map of foreign literature
2.2.2 中文文獻(xiàn)作者及合作關(guān)系
由圖3 可知,CNKI 核心期刊數(shù)據(jù)庫作者合作共現(xiàn)圖譜中,作者合作關(guān)系共有415 個(gè)節(jié)點(diǎn),513 條連線。該領(lǐng)域主要產(chǎn)出文獻(xiàn)量較多的核心作者群為:楊勁松作者群,包括姚榮江、屈忠義、劉廣明、謝文萍等;趙蘭坡作者群,包括王鴻斌、劉金華、趙興敏等;孫兆軍作者群,包括李茜、楊建國等;孫向陽作者群,包括李素艷、張濤、張樂、張立賓等;陳效民作者群,包括王曉洋、李孝良等。其中楊勁松團(tuán)隊(duì)合作作者最多,文獻(xiàn)產(chǎn)出量也最多,達(dá)26 篇。中文發(fā)文量排名前10 的作者為楊勁松、趙蘭坡、姚榮江、孫兆軍、王全九、孫向陽、王鴻斌、李素艷、王志春、劉廣明(表2)。
表2 CNKI 發(fā)文量排名前10 的作者Table 2 Top 10 authors of CNKI publications
圖3 中文文獻(xiàn)作者合作共現(xiàn)圖譜Figure 3 Author cooperation map of Chinese literature
2.3.1 外文文獻(xiàn)研究機(jī)構(gòu)及合作關(guān)系
用CiteSpace 軟件分析形成機(jī)構(gòu)合作關(guān)系共現(xiàn)圖譜(圖4),圖4 中節(jié)點(diǎn)越大,表示該機(jī)構(gòu)發(fā)文量越多;節(jié)點(diǎn)之間的連線表示各機(jī)構(gòu)之間的合作關(guān)系,連線的粗細(xì)表示機(jī)構(gòu)間合作關(guān)系的強(qiáng)弱[7]。由圖4 可知,WOS 機(jī)構(gòu)合作圖譜共357 個(gè)節(jié)點(diǎn),522 條連線。其中較為突出的機(jī)構(gòu)合作群有5 個(gè):中國科學(xué)院與中國科學(xué)院大學(xué)、中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所、西北農(nóng)林科技大學(xué)、加利福尼亞河岸大學(xué)(University of California Riverside)合作群;加州大學(xué)系統(tǒng)(University of California System)與美國農(nóng)業(yè)部(USDA)、加利福尼河岸大學(xué)(University of California Riverside)、國際農(nóng)業(yè)研究磋商組織(CGIAR)合作群;埃及知識(shí)庫(Egyptian Knowledge Bank)與埃及農(nóng)業(yè)研究中心(Egypt Agriculture Research Centre)、沙特國王大學(xué)(King Saudi University)、埃及謝赫村大學(xué)(Kafrelsheikh University)合作群;印度農(nóng)業(yè)研究委員會(huì)(ICAR)與印度中央土壤鹽漬化研究所(ICARCentral Soil Sanity Research Institute)、西澳大利亞大學(xué)(University of West Australia)合作群;巴基斯坦費(fèi)薩爾巴德農(nóng)業(yè)大學(xué)(University of Agriculture Faisalabad)與中國科學(xué)院大學(xué)、國際農(nóng)業(yè)研究磋商組織(CGIAR)、加州大學(xué)系統(tǒng)(University of California System)合作群。WOS 核心合集2003 年1 月—2023 年5 月發(fā)表的鹽堿土改良文獻(xiàn)中,發(fā)文量在20 篇以上的機(jī)構(gòu)共有22 個(gè)。WOS 文獻(xiàn)發(fā)文量排名前10 的研究機(jī)構(gòu)為中國科學(xué)院、中國科學(xué)院大學(xué)、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)、埃及知識(shí)庫、印度農(nóng)業(yè)研究委員會(huì)、中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所、西班牙國家研究委員會(huì)、美國農(nóng)業(yè)部、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院、印度中央土壤鹽漬化研究所(表3),排名前10 的發(fā)文機(jī)構(gòu)發(fā)表的文獻(xiàn)數(shù)量約占總發(fā)文量40%。
表3 WOS 發(fā)文量排名前10 研究機(jī)構(gòu)Table 3 Top 10 institutions of WOS publications
圖4 外文文獻(xiàn)研究機(jī)構(gòu)合作共現(xiàn)圖譜Figure 4 Cooperation map of foreign literature publication institutions
2.3.2 中文文獻(xiàn)研究機(jī)構(gòu)及合作關(guān)系
由圖5 可知,CNKI 機(jī)構(gòu)合作共現(xiàn)圖譜共有408 個(gè)節(jié)點(diǎn),292 條連線。 我國在鹽漬土改良領(lǐng)域的研究形成了以中國科學(xué)院為核心,中國科學(xué)院各區(qū)域分支機(jī)構(gòu)為外圍的合作群,如中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所、中國科學(xué)院南京土壤研究所、中國科學(xué)院大學(xué)等合作群;此外,還有中國農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院、東北農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所、中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所合作群;西北農(nóng)林科技大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院、寧夏農(nóng)林科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所、寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院合作群;吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院、北京林業(yè)大學(xué)水土保持學(xué)院合作群。
圖5 中文文獻(xiàn)研究機(jī)構(gòu)合作共現(xiàn)圖譜Figure 5 Cooperation map of Chinese literature publication institutions
CNKI 核心期刊數(shù)據(jù)庫2003 年1 月—2023 年5 月共有108 家研究機(jī)構(gòu)發(fā)表了關(guān)于鹽漬土改良的相關(guān)文獻(xiàn),文獻(xiàn)發(fā)文量10 篇以上的研究機(jī)構(gòu)有10 個(gè)。排名居前5 位的研究機(jī)構(gòu)分別是:吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院(33 篇)、中國科學(xué)院大學(xué)(28 篇)、中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所(24 篇)、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院(21 篇)、中國科學(xué)院南京土壤研究所(18 篇)。排名前5 的研究機(jī)構(gòu)發(fā)表的文獻(xiàn)數(shù)量占總發(fā)文量的16%。
關(guān)鍵詞是一篇文章的中心性概括詞,關(guān)鍵詞在一段時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)的頻次可以反映該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢。CiteSpace 軟件提供的關(guān)鍵詞聚類分析,可以直觀地梳理該領(lǐng)域研究的知識(shí)結(jié)構(gòu),探索某一聚類簇群的研究熱點(diǎn)。關(guān)鍵詞時(shí)間線圖譜可以將聚類包含的關(guān)鍵詞按照時(shí)間脈絡(luò)展開,因此,該圖譜可以直觀地展示聚類內(nèi)的關(guān)鍵詞研究在某一時(shí)段的活躍程度和發(fā)展趨勢。外文文獻(xiàn)鹽漬土改良時(shí)間線圖譜(圖6)的模塊值Q 值為0.572 0,輪廓值S 值為0.739 0,中文鹽漬土改良時(shí)間線圖譜(圖7)的模塊值Q 值為0.604 1,輪廓值S 值0.853 1,表明該方法置信度較高且聚類結(jié)構(gòu)清晰。
圖6 外文文獻(xiàn)鹽漬土改良時(shí)間線圖譜Figure 6 Timeline map of saline soil improvement in foreign literature
圖7 中文文獻(xiàn)鹽漬土改良時(shí)間線圖譜Figure 7 Timeline map of saline soil improvement in Chinese literature
一般來說,鹽漬土改良主要包含各類物理、化學(xué)[8]、水利[9]和生物[10]等途徑[11]。由圖6、圖7 可知,2003—2009 年,這一階段主要外文文獻(xiàn)關(guān)鍵詞為Salinity water、Salinity tolerant、Hydraulic conductivity、Deficit irrigation、Infiltration、Conjunctive use;中文文獻(xiàn)關(guān)鍵詞為暗管排水、脫硫石膏、硫酸鋁、鹽地堿蓬、玉米、土壤水分、農(nóng)業(yè)利用。這一時(shí)期主要研究熱點(diǎn)是通過滴灌、咸水洗鹽、暗管排水、調(diào)虧灌溉等水利工程措施結(jié)合傳統(tǒng)物理措施調(diào)控土壤水鹽運(yùn)動(dòng),從而達(dá)到“鹽隨水來,鹽隨水走”的目的。化學(xué)改良方面,王宇等[12]研究發(fā)現(xiàn),蘇打鹽堿土添加硫酸鋁后土壤結(jié)構(gòu)有顯著改善,土壤團(tuán)聚體(>0.005 mm)數(shù)量明顯增加,土壤容重降低,隨著硫酸鋁用量的增加,土壤陽離子交換量顯著遞增、堿化度顯著降低;王全九等[8]研究表明,不同石膏配比對滴灌條件下鹽堿土水鹽運(yùn)移影響明顯,隨著石膏配比的增加,鈉離子含量減少,脫鈉效果明顯。生物改良方面,張立賓等[13]研究表明,堿蓬能夠有效地降低土壤表層含鹽量,增加土壤有機(jī)質(zhì)含量,提高土壤中N、P、K 的含量。在國外,伊朗、以色列和美國等國家通過種植鹽生植物海馬齒、海蓬子和鹽地堿蓬來保持鹽漬土農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定[11]。經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展,到21 世紀(jì)初期,鹽漬土改良已經(jīng)從最初的單一改良方法發(fā)展到利用物理、化學(xué)、生物、水利工程等綜合技術(shù)體系的改良措施。
2010—2016 年,這一階段主要外文文獻(xiàn)關(guān)鍵詞為 Climate change、Drought、Response、Salt stress、Irrigation management、Rice、Gypsum。中文文獻(xiàn)關(guān)鍵詞為粉煤灰、木醋液、石膏、生物炭、有機(jī)肥、秸稈、優(yōu)勢種群克隆文庫。這一時(shí)期隨著全球變暖趨勢的加劇,中、低緯度國家如印度、巴基斯坦、美國、埃及、澳大利亞及中國等的土壤鹽漬化問題日益突出,農(nóng)作物面臨著大面積減產(chǎn)等嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。耐鹽堿農(nóng)作物成為這一時(shí)期學(xué)者們關(guān)注的熱點(diǎn)。在中、美科學(xué)家們的共同努力下,2010 年浙江三門海水灌溉的轉(zhuǎn)OsCYP2 基因耐鹽水稻培育獲得成功[14]。KANG 等[15]利用地下咸水資源在華北平原試驗(yàn)開發(fā)耐鹽糯玉米品種取得良好的成效?;瘜W(xué)改良方面,眾多學(xué)者研究表明,磷石膏[16]、脫硫石膏[17]、有機(jī)肥[18]在降低土壤pH 值、增加土壤微生物量、改善理化性質(zhì)、改良鹽堿地土壤肥力方面效果顯著。生物改良方面,孫軍娜等[19]研究發(fā)現(xiàn),糠醛渣在降低土壤pH 值、提高土壤有效磷方面作用顯著;生物炭在提高土壤總有機(jī)碳含量,降低土壤堿化度方面改良作用顯著。農(nóng)藝措施方面,趙永敢等[20]研究發(fā)現(xiàn),地膜覆蓋結(jié)合秸稈深埋能持續(xù)蓄水保墑且具有顯著的控鹽抑鹽效果。
2017—2023 年,這一階段主要外文文獻(xiàn)關(guān)鍵詞為 Carbon sequestration、Organic carbon、Biochar、Microbial community、Bacteria、Antioxidant enzymes。中文文獻(xiàn)關(guān)鍵詞為促生長固氮菌、煤矸石、磷利用率、腐殖酸、土曲酶、協(xié)同改良。這一時(shí)期隨著應(yīng)對氣候變化的《巴黎協(xié)定》的簽署及協(xié)議達(dá)成,碳減排、碳固存及其相關(guān)領(lǐng)域的研究受到越來越多的重視。生物炭,作為一種兼具碳減排和碳固存能力、低成本的土壤改良劑,逐漸成為研究熱點(diǎn),相關(guān)文獻(xiàn)數(shù)量在這一階段出現(xiàn)爆發(fā)式增長。大量研究表明,生物炭含有大量植物生長所需養(yǎng)分,施用后可以釋放大量N、P、K、Ca、Mg 等元素和微量元素,能夠降低土壤容重、增加土壤滲透系數(shù)、提高陽離子交換量,有利于植物生長[21]。生物改良方面,隨著微生物科學(xué)及分子生物學(xué)的快速發(fā)展,利用微生物技術(shù)對鹽漬土進(jìn)行治理和改良的研究也受到了學(xué)者們的廣泛重視。大量研究表明,微生物活動(dòng)一方面可以有效地促進(jìn)土壤團(tuán)聚化和養(yǎng)分有益轉(zhuǎn)化循環(huán)[22],另一方面還可以產(chǎn)生嗜鹽菌素、抗生素、有機(jī)酸、胞外多糖和各種堿性酶類物質(zhì),使土壤中難溶性K、P、Si 等元素轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄栽豙11]。此外,關(guān)于植物生物刺激劑(PBs)及微生物刺激劑的研究也取得了重大進(jìn)展。耐鹽植物促根際菌(PGPR)可以通過誘導(dǎo)多種生理和分子機(jī)制來緩解植物受到的鹽脅迫,其作用包括調(diào)節(jié)根系生長、誘導(dǎo)抗氧化機(jī)制、產(chǎn)生胞外多糖(EPS)和含鐵細(xì)胞、調(diào)節(jié)植物激素、合成滲透液、吸收礦物質(zhì)并控制植物病原體滋生[23-25]。耐鹽土壤細(xì)菌,如節(jié)桿菌、氮螺旋菌、堿芽孢桿菌、伯克霍爾德菌、腸桿菌、假單胞菌和根瘤菌,可以作為生物調(diào)節(jié)劑,改善農(nóng)作物受到的鹽脅迫,增加土壤有機(jī)質(zhì)、調(diào)節(jié)土壤結(jié)構(gòu)、提高土壤保水能力[26-27]。
突現(xiàn)詞是指通過考察一段時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)的爆發(fā)式增長的關(guān)鍵詞及其時(shí)間分布,從中探測出頻次變化率高、增長速度快的關(guān)鍵詞,進(jìn)而分析該學(xué)科的前沿領(lǐng)域和發(fā)展趨勢。CiteSpace 軟件提供的突發(fā)性探測(burst detection)功能,可以從大量文獻(xiàn)的主題詞中提煉出突現(xiàn)詞,從而清晰地展示出某一學(xué)科的研究前沿[7]。由表4 可知,排名前5 位的中文文獻(xiàn)突現(xiàn)詞強(qiáng)度為7.25~3.80,突現(xiàn)詞依次為改良、生物炭、產(chǎn)量、硫黃、腐殖酸;外文文獻(xiàn)突現(xiàn)詞強(qiáng)度排名前5 位為5.65~4.96,依次為灌溉管理、干旱、土壤耐鹽性、微生物種群、生物炭。21 世紀(jì)早期(2003—2010 年)鹽漬土研究以植物耐鹽性,膜下滴灌、暗管排鹽等灌排優(yōu)化管理措施的研究為主;中期(2010—2017 年)以土壤空間變異、電導(dǎo)率及增碳減排,脫硫石膏、磷石膏改良以及鹽堿地水稻、玉米等耐鹽堿農(nóng)作物的研究為主;近年來(2017—2023 年)以利用生物炭、有機(jī)酸(腐殖酸、黃腐酸、糠醛渣等)改良鹽漬土,植物生物刺激劑(PBs)、耐鹽植物促根際菌(PGPR)增強(qiáng)植物對鹽堿脅迫的耐受性研究等鹽堿障礙微生物修復(fù)及綠色消減技術(shù)為主。截至目前,濕潤鋒、生物炭、微生物菌群、植物生物刺激劑(PBs)、耐鹽植物促生菌(PGPR)、耐鹽土壤細(xì)菌是國內(nèi)外鹽漬土改良領(lǐng)域的研究前沿。
表4 中、外文獻(xiàn)突現(xiàn)前10 關(guān)鍵詞Table 4 Top 10 burst words in both Chinese and foreign literature
經(jīng)過近百年的發(fā)展,學(xué)者們對于滴灌、覆膜、氮肥、有機(jī)肥、石膏、秸稈覆蓋及廢水灌溉等方式下土壤的鹽漬化演化趨勢已經(jīng)有了比較清楚的認(rèn)識(shí)[14]。鹽漬土治理方面已經(jīng)形成了較完善的理論和技術(shù)體系。然而,無論是化學(xué)措施、生物措施,還是水利工程措施均存在著淡水資源匱乏等限制性因素[28]。尤其是近10 年來在全球氣候變暖、干旱的大背景下,土壤鹽漬化出現(xiàn)許多新問題和新挑戰(zhàn)。根據(jù)CNKI 與WOS 中、外文文獻(xiàn)發(fā)文量年度變化趨勢可知,世界鹽漬土改良研究已經(jīng)進(jìn)入了百花齊放的蓬勃發(fā)展階段。對于未來應(yīng)關(guān)注的重點(diǎn)研究方向,學(xué)者們也提出了各自不同的看法。
楊勁松等[11]研究發(fā)現(xiàn),隨著現(xiàn)代遙感和傳感技術(shù)的不斷發(fā)展,將土壤鹽漬化多要素、多尺度的“空天地”觀測數(shù)據(jù)相結(jié)合,利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法開展多元數(shù)據(jù)融合同化,精準(zhǔn)推演鹽漬化的時(shí)空演變過程,揭示鹽漬化驅(qū)動(dòng)機(jī)制會(huì)成為未來研究熱點(diǎn)。此外,還需注重研究耐鹽植物適生種植的改土機(jī)制,通過基因工程方法和根際微生物介入提高植物耐鹽閾值的生物學(xué)機(jī)制,有益功能微生物的篩選、馴化與高效定植模式,鹽漬障礙消減與養(yǎng)分減損高效的水肥鹽協(xié)同管理機(jī)理[11]。李陽陽等[29]研究認(rèn)為,未來關(guān)于土壤水鹽運(yùn)移的研究將主要集中在土壤結(jié)構(gòu)、種植耕作與管理方式、模型預(yù)測、濱海鹽堿地、耐鹽性植被的鹽分適應(yīng)性等幾個(gè)方面。高婧等[30]研究表明,未來生物炭和黃腐酸在改良重度鹽堿土方面將具有更廣闊的應(yīng)用前景。劉小京等[28]研究認(rèn)為,未來關(guān)注的重點(diǎn)在于加強(qiáng)鹽脅迫對農(nóng)作物品質(zhì)產(chǎn)量調(diào)控機(jī)制與技術(shù)研究,加強(qiáng)鹽堿資源高效利用的理論與技術(shù)研究。
張翼夫等[31]研究表明,盡管耐鹽細(xì)胞系的培育、滲透調(diào)節(jié)基因的轉(zhuǎn)移和鹽誘導(dǎo)基因的利用等方面的研究已經(jīng)獲得了顯著的成果,耐鹽基因分離已實(shí)現(xiàn)常規(guī)化,但是目前還未能實(shí)現(xiàn)規(guī)模化,未來仍有待進(jìn)一步探索。 KUMAR 等[23]研究認(rèn)為,微生物學(xué)方法正在取代不可持續(xù)的傳統(tǒng)方法,成為修復(fù)和提高鹽漬土壤生產(chǎn)力的最重要的生物工具。HT-PGPR 有一系列克服土壤鹽度有害影響的機(jī)制。但是,應(yīng)用這些未充分利用的微生物來提高生產(chǎn)力促進(jìn)鹽漬土壤修復(fù),并使之成為一種可靠的技術(shù),未來將需要更多的科學(xué)投入。
本研究通過對國內(nèi)外鹽漬土改良領(lǐng)域相關(guān)文獻(xiàn)的計(jì)量和知識(shí)圖譜分析可知,(1)中、外文獻(xiàn)發(fā)文量趨勢:2003—2009 年為緩慢發(fā)展階段、2010—2016 年為波動(dòng)(顯著)增長階段、2017—2023 年為快速增長階段。(2)從主要研究力量來看,中國科學(xué)院、埃及知識(shí)庫、印度農(nóng)業(yè)研究委員會(huì)、西班牙國家研究委員會(huì)、美國農(nóng)業(yè)部是國內(nèi)外鹽漬土改良研究的中堅(jiān)力量。(3)從關(guān)鍵詞來看,研究熱點(diǎn)處于不斷的變化中,但其核心始終圍繞著水鹽運(yùn)移及其調(diào)控機(jī)理、植物耐鹽性研究、化學(xué)改良劑施用、鹽堿障礙綠色消減及鹽堿障礙生物或微生物修復(fù)等方面。(4)從突現(xiàn)詞來看,當(dāng)前生物炭、濕潤鋒、微生物菌群、植物生物刺激劑(PBs)、耐鹽植物促生菌(PGPR)、耐鹽土壤細(xì)菌是國內(nèi)外鹽漬土改良領(lǐng)域的研究前沿。當(dāng)前,國內(nèi)外鹽漬土改良研究已經(jīng)進(jìn)入快速發(fā)展階段。中國、美國是該領(lǐng)域的全球領(lǐng)軍者,印度、澳大利亞的研究力量正逐漸壯大。國內(nèi)外研究主要圍繞土壤碳固存、生物炭、微生物菌群、抗氧化酶、磷利用率、耐鹽土壤細(xì)菌等,聚焦土壤養(yǎng)分運(yùn)移、鹽漬障礙消減、改良劑、微生物修復(fù)等。未來鹽漬化驅(qū)動(dòng)機(jī)制、植物根際促生菌、鹽堿障礙微生物修復(fù)以及聯(lián)合大數(shù)據(jù)技術(shù)協(xié)同監(jiān)測分析等多手段協(xié)同改良可能成為研究熱點(diǎn)。