基于CiteSpace的稻田湿地土壤磷吸附和释放研究可视化分析

摘要 在稻田湿地生态系统中，土壤对磷的吸附和释放特征在作物生长以及环境保护中发挥着重要作用，利用CiteSpace软件对1992—2022年中国知网（CNKI）数据库中有关磷的吸附和释放方面的研究文献进行可视化和计量分析，总结了稻田湿地磷的输入与输出概况、梳理磷的吸附和释放研究的发展脉络、利用普赖斯理论计算核心作者群体以及追溯探讨磷的吸附和释放在稻田湿地中的主要研究热点与应用情况。结果显示，1992—2022年有关磷的吸附和释放研究有1 130篇文献，发文量整体趋势呈波浪式上升状态，大量学者对该领域愈发关注。对核心研究人员进行分析发现，以上海海洋大学林伟健、詹艳慧等为中心的研究团队发文量居于榜首，但不同作者之间合作较少。对关键词进行聚类分析后可将磷的吸附和释放研究内容分为4类，主要涉及在磷形态分布、磷的吸附和释放的影响因素、土壤吸附和释放磷能力的评估以及利用数学模型探讨磷的吸附和释放过程4个方面。稻田湿地中磷的迁移转化与磷流失的环境风险问题成为该领域的研究热点，覆盖技术和生物炭的使用是今后的研究趋势，将成为大量学者重点研究方向。有关磷的吸附释放研究愈发受到重视，发文量以及研究方向不断上升和扩散，在稻田湿地中的应用研究还不够广泛，各研究机构和学者之间要不断加强进一步的合作探讨，利用新技术促进稻田湿地的农业资源利用和推动生态环境的可持续发展。

关键词 稻田湿地；土壤；磷；吸附；释放；CiteSpace

中图分类号 S058  文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2024）03-0234-06

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.03.054

Visualization Analysis of Soil Phosphorus Adsorption and Release Studies in Paddy Wetlands Based on CiteSpace

Abstract In paddy wetland ecosystems，soil phosphorus adsorption and release characteristics play an important role in crop growth and environmental protection.CiteSpace software was used to visualize and econometrically analyze the research literature on phosphorus adsorption and release in CNKI database from 1992 to 2022，summarized the input and output of phosphorus in paddy wetlands，sorted out the development context of phosphorus adsorption and release research，used price theory to calculate the core author group，and retrospectively explored the main research hotspots and applications of phosphorus adsorption and release in paddy wetlands.The results showed that there were 1 130 articles on phosphorus adsorption and release from 1992 to 2022，and the overall trend of publication volume was rising in waves，and a large number of scholars were paying more and more attention to this field.An analysis of core researchers found that the research team centered on Lin Weijian and Zhan Yanhui of Shanghai Ocean University ranked first in the number of articles，but there was little cooperation between different authors.After cluster analysis of keywords，the research content of phosphorus adsorption and release could be divided into four categories，mainly involving four aspects of phosphorus morphological distribution，influencing factors of phosphorus adsorption and release，evaluation of soil adsorption and phosphorus release capacity，and the use of mathematical models to explore the adsorption and release process of phosphorus.The migration and transformation of phosphorus in paddy wetlands and the environmental risk of phosphorus loss had become research hotspots in this field，and the use of covering technology and biochar were future research trends and would become the key research direction of a large number of scholars.In general，the research on the adsorption and release of phosphorus had received more and more attention，the number of papers and research directions continued to rise and spread，and the application research in paddy wetlands was not extensive enough，and further cooperation between research institutions and scholars should be continuously strengthened，and new technologies should be used to promote the utilization of agricultural resources in rice wetlands and promote the sustainable development of the ecological environment.

Key words Paddy wetlands;Soil;Phosphorus;Adsorption;Release;CiteSpace

稻田是一种特殊的湿地生态系统，因水稻种植而呈现周期性淹水的特殊人工湿地，其面积的占我国湿地总面积的50%，对于人类粮食安全和需求有着举足轻重的作用［1］，同时在蓄水防洪、净化环境、调节气候等方面意义重大［2］。磷是除氮以外的植物生长第二营养物，全球1/3土壤缺磷［3］，但由于人们对食物和能源的需求不断增加，过量的磷肥施用使土壤中累积大量的磷［4］，将显著增加磷随地表径流流失以及渗入地下水而引起的富营养化风险［5］。如何平衡外源输入和植物生长间的关系成为如今环境保护与农业可持续发展之间的重要研究课题，因此系统了解磷循环过程、掌握目前稻田湿地土壤对磷的吸附和释放研究内容，为保障粮食安全、为我国的环境保护战略提供参考和新思路、新依据。

土壤作为营养物质生物化学循环的重要储存库，可以是营养物质的“汇”，消纳氮、磷污染；也能是农业面源污染的“源”，释放磷等营养以维持作物生长需求［6］。众多研究表明，磷应用于土壤时会发生一系列复杂的反应，通常会通过沉淀或吸附到土壤固体颗粒表面与其他土壤物质快速反应［7］，受土壤自身性质以及环境因素影响［8］；此外，稻田湿地的干湿交替、施肥状况以及种养殖模式不同，对磷的吸附和释放效果也有所差异［9］，使得稻田湿地磷的迁移转化越加复杂。但目前对于磷的吸附和释放研究总体情况、研究内容以及研究趋势还鲜见系统的整理归纳。理清上述问题，对于探究该研究领域的前沿热点及未来发展趋势具有重要意义，也有助于为我国学者开拓新的研究方向提供理论参考，在分析和解决稻田湿地的环境问题中起到指导意义。

CiteSpace软件用于对知识结构和新兴趋势的分析，可将研究内容、研究前沿以及核心作者等用可视化呈现出来［10］。鉴于此，笔者借助CiteSpace软件，以中国知网（CNKI）全文数据库为数据源，对1992—2022年磷的吸附和释放研究的发文量与时间分布进行梳理，运用普赖斯理论对核心作者进行计算分析，总结在稻田湿地中磷的吸附和释放的研究内容、研究热点以及研究趋势，以期为今后稻田湿地的保护与利用提供理论参考和依据。

1 稻田湿地磷的输入与输出

明晰磷来源和输出途径有助于了解影响稻田湿地土壤磷吸附和释放的主要因素，对稻田湿地的利用与治理起重要作用。稻田湿地的磷来源途径主要包括2种，一种是含磷岩石的风化和大气沉降的自然途径；另一种是施用磷肥和农家肥而带入稻田的人为途径，为稻田湿地磷来源的主要方式［11］。根据国家统计局公布数据显示，我国化肥施用量从1990年的2.59×107 t增长到2020年的5.25×107 t，磷肥施用量30年内增长了1.92×106 t（图1）。这些磷肥施用后一部分被作物吸收，一部分被土壤吸附，但磷在农业中的使用效率通常只有10%～15%［12］，导致土壤中磷赋存量从“耗竭态”转变为“蓄积态”。相比非淹水条件下的农业生态系统，稻田的淹水条件增加了养分的溶解性，使累积于土壤中的磷在侵蚀性降雨的冲刷下，随农田径流输出稻田，此时稻田湿地损失的磷成为地表水体磷负荷来源［5］。此外，水稻收获被认为是磷输出主要方式，在稻田里进行水产养殖能提高水稻茎叶吸磷量以及磷素的输出量和利用率［13］；稻田中水生植物和动物对磷的吸收以及稻田湿地土壤干湿交替对磷的吸附和释放量的改变也能大大增加稻田磷的输出量［14］；在水稻不同生育期磷素淋溶量不同，需制定合理排灌措施和种植方式以减少磷淋溶损失，达到利用稻田湿地除磷和防治面源污染的目的［15-16］。自1975年起，中国农田土壤磷平衡已为盈余状态，磷肥的过度施用还在继续，有关磷循环通量的研究数据还较少［17］。因此，应对磷肥施用加强管理，建立科学制度并探讨合理的施肥量，为农业与环境发展平衡作出重要贡献。

2 研究概况分析

2.1 主题研究的文献量及作者分析

通过主题词检索的方式，检索了中国期刊（CNKI）文献资源数据平台中的文献。检索关键词为“磷”“吸附”和“释放”，并设定文献检索范围为1992年1月1日至2022年1月1日，共检索到相关文献1 152篇，再合并去重后得到1 130篇有效文献。以年份、关键词和作者为检索项，获得各项检索结果，用CiteSpace软件进行可视化分析。

对文献的发布数量进行分析可在一定程度上体现领域的研究水平和发展程度。以1992—2022年共30年为检索时间段，年度时间线梳理总体情况如图2所示，有关磷的吸附和释放研究文献数量整体趋势呈上升状态，说明1992—2022年该领域研究越来越受到人们关注且不断加强、加深。根据发文量将磷的吸附和释放研究分为2个发展阶段：1992—2002年为初步探索期，磷吸附释放研究较少，共发文60篇，该时间段发文量从无到有且始终处于较低值乃至年均发文量为个位数；2002—2022年为成长递增期，该阶段研究发文量稳步增加，年发文量保持波动上升的趋势，预计2022年全年总发文量能达到100篇以上。

在统计的文献当中，根据普赖斯理论公式N=0.749（Nmax）0.5［18］计算核心作者群体，其中N为核心作者应发表的文章数量，Nmax为统计年间最高产作者的发文篇数。发文量最多的作者是林伟健21篇，即Nmax =21，得到N=3.67篇，故根据发文数量筛选出发文量≥3的该领域核心作者（图3）。在作者分析图中网络节点数量为649，连线数量为999，网络密度为0.004 8，大部分核心作者间分布较为离散，核心作者的研究方向主要为生态修复，包括对湖泊、河流的污染治理。各作者团队内部的合作较为紧密，其中以林伟健、詹艳慧为中心的科研团队为最高，其次是以李大鹏、李伟光和黄勇为中心的团队。此外，团队与团队之间连线数量稀疏，说明各科研团队间合作关系较少，今后应不断加强各团队间的合作交流。