基于Web of Science数据库的农林复合系统氮元素研究的文献计量分析

摘要 农林复合系统是一种高效的农林业发展模式，对农林业的可持续发展有着很大的意义，其中氮在该系统的生产中尤为重要。目前，对于农林复合系统中氮的研究缺乏系统的总结和归纳，需要明确该领域研究变化和趋势，为农林复合系统中有关氮的研究给予参考方向。以Web of Science 核心数据库中 2012—2021 年发表的607篇以“农林复合系统”和“氮”为主题的文献为基础，利用 CiteSpace 软件对发文机构、合作作者、研究热点等进行可视化分析，以此确定农林复合系统中有关氮的研究现状和热点。结果表明，该领域发文数量呈现逐年上升的趋势；中国科学院、法国农业发展研究中心、法国蒙彼利埃大学、中国科学院大学等机构在该领域贡献较为突出，且国内和国外机构合作交流较少；研究作者呈现“整体分散，部分集中”的特点；研究热点主要包括不同的土壤管理系统下，土壤养分氮含量研究、土壤中有关氮含量的动态变化和气候变化下，森林中土壤固氮及碳固存、农林复合系统或农林业土壤中氮素与土壤有机质、植被生长的影响研究。氮对农林复合系统生产十分重要，今后学者仍需加强该领域的研究深度。

关键词 氮；CiteSpace；研究热点；农林复合系统

中图分类号 S-058 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2023）09-0225-06

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.09.053

Abstract Agroforestry system is an efficient agricultural and forestry development mode， which has great significance for the sustainable development of agriculture and forestry， in which nitrogen is particularly important in the production of this system. At present， the research on nitrogen in agroforestry system lacks systematic summary and induction， so it is necessary to clarify the research changes and trends in this field， so as to provide a reference direction for the research on nitrogen in agroforestry system. Based on 607 papers on ‘agroforestry systems’ and ‘nitrogen’ published in the Core database of Web of Science from 2012 to 2021， visual analysis was conducted on the publishing institutions， coauthors and research hotspots using CiteSpace software. The research status and hotspot of nitrogen in agroforestry system were determined. The results showed that the number of articles published in this field was increasing year by year. Chinese Academy of Sciences， French Research Center for Agricultural Development， University of Montpellier， University of Chinese Academy of Sciences and other institutions had made outstanding contributions in this field， and there was little cooperation and exchange between domestic and foreign institutions. The authors presented the characteristics of ‘overall dispersion and partial concentration’. The research hotspot mainly included the study of soil nutrient and nitrogen content under different soil management systems， the dynamic change of soil nitrogen content， soil nitrogen fixation and carbon sequestration in forest under climate change， the influence of nitrogen and soil organic matter in agroforestry system or agroforestry soil， and vegetation growth. Nitrogen is very important for agroforestry system production， and further research in this field is needed.

Key words Nitrogen；CiteSpace；Research hotspot；Agroforestry system

作者简介 李慧（1998—），女，山东菏泽人，硕士研究生，研究方向：森林生态。*通信作者，副教授，博士，硕士生导师，从事森林生态研究。

农林复合系统是指将土地利用和工程应用技术相结合，有目的地将多年生木本植物（乔木、灌木、棕榈、竹类等）与农业（农作物、药用植物、经济作物或真菌）或牧业用于同一土地经营单位［1］，合理间作，充分利用水肥等资源，使农业、林业和牧业在不同的组合之间存在生态学与经济学相互作用的一种土地管理模式。与单一栽培系统相比，农林复合系统在资源利用（光、热、水、养分）、生态功能影响方面能够发挥更好的作用［2］，不仅能提高作物产量、森林覆盖率、资源利用率、增加土壤微生物多样性［3］，还可以改善水土流失，增强系统抗逆性等，是未来农、林业发展的重要方向。

农林复合系统中营养元素，尤其是氮的研究是目前该领域研究的热点，截至2020年，我国陆地生态系统中总氮储量为10.43 Pg N［4］，不同地区氮储量差异较大，学者从不同角度分析了农林复合系统中氮元素的重要作用。氮素作为调控农林复合系统生产力的主要营养组分，维持着系统生产力，是土壤肥力形成与维持的关键影响因子，同时对生物多样性和生态系统功能有重要影响，因而受到学者的广泛关注。土壤氮能促进植株叶绿素的合成，使植物的净光合速率增加，从而减少二氧化碳浓度、净化空气、调节区域小气候。较高的可用性土壤氮素可以为植株及林木提供充足的营养，促进植株及林木的生长，进而防止水土流失、缓冲病虫害等干扰。在农业中，用生物固氮（BNF）代替合成肥料可减少对环境的危害，同时可减少农业生态系统温室气体的排放［5］。农林复合系统中的可利用氮水平（NO3-和NH4+）会影响土壤的呼吸速率、改变植物群落的结构和组成，从而对生物多样性和生态系统功能产生影响［6］，Murray等［7］研究表明，氮素影响着温带森林生态系统草本层覆盖和多样性。土壤中的氮还可影响土壤酶活性，促进微生物生长，进而改良酸性硫酸盐土壤［8］。农林复合系统氮元素研究已引起国内外学者的广泛关注，学者们也开展了大量的相关研究。目前我国十分重视生态环境问题，在农林复合系统中由于氮肥的过多使用，使得氮肥利用率下降，其中一部分通过地表径流和淋洗等方式损失掉，大部分均是由于氨挥发导致。同时，由于肥料的大量使用，引起土壤性状恶化、环境污染等一系列问题，曾之晟等［9］提出了氮肥对土壤和生态系统的不利影响及科学施用方法。为了能使氮被土壤植被高效吸收，固氮作用以及一些固氮微生物等的研究也成为该领域的研究重点。研究人员在巴西南部生产系统中进行的黑荆树的根瘤菌接种［10］，探索了提高生物固氮的方法；在热带农林业系统中，普遍缺乏土壤氮，研究具有高固氮率的树木植被成为重点；胡梦媛等［11］通过分析禾本科植物非共生固氮菌，结合非共生固氮机理，准确论述了非共生固氮菌的作用方式。随着农林复合系统研究的深入，发现在农林复合经营下可更好地促进养分循环。该系统组成成分较为复杂，而养分循环可以很好地反映系统结构和功能，所以有关氮循环（包括氮素吸收、积累和再分配、归还等）研究也是该领域的热点话题，研究人员通过采用定量研究、定性分析等方法来探究其氮循环规律。在之前的研究成果中，也有对农林复合系统中氮的发展趋势及热点的探究［12］，但缺少对该领域知识的系统梳理，且大多数文章是建立在概括总结资料基础之上，没有很强的客观性，再加上随着研究体系的日益完善，农林复合系统中氮的研究也形成了多元化的研究中心。鉴于此，笔者利用CiteSpace知识图谱对2012—2021年农林复合系统中氮元素的相关研究进行梳理，更加客观地展现热点话题及发展动态，探索未来发展趋向，以便更好地构建一个有关农林复合系统中氮研究的理论库，为学者了解有关农林复合系统中氮的研究现状、开辟新的前沿提供理论参考。

1 数据分析方法

1.1 数据来源

数据来源于Web of Science（WOS）平台的核心合集数据库，使用的检索词是 “nitrogen”and “agroforestry system”，检索时间跨度为2012-01-01至2021-12-31，选择的文献类型为期刊论文、会议论文、综述论文，不包括书籍章节和在线发表等其他类型，语种为英语（English），根据文章的题目、摘要、关键词等对文章进行筛选，最终获得有效文献607篇。

1.2 分析方法与制图

采用美国德雷塞尔大学陈超美教授研发的CiteSpace 6.1.R1 Java 应用程序将文献进行关键词共现、机构作者合作、文献共被引等［13］可视化分析。软件时间切片设置每年分析1次，网络裁剪设置选择修建切片网络（pruning sliced networks），其他选项设置为默认值。最终确定农林复合系统中氮元素研究的发展脉络与方向，清晰辨别该领域研究的趋势与动态。年均发文量和累积发文量绘图在Origin 2021中进行。

2 结果与分析

2.1 发文量变化趋势

发文量的变化能够很好显示该领域在某一时间段内研究热度的变化，对分析该时间段内发展动态及预测未来趋势具有重要意义［14］。为了解农林复合系统氮元素研究规律，系统分析了该领域研究规模的演变情况。由图1可知，发文量整体上呈现上升趋势。年均发文量从2012年的38篇增加到2020年的103篇，增加了65篇，其中近5年（2017—2021年）该领域累计发文392篇，占总发文量的64%以上。

2.2 发文机构合作网络分析

为探索农林复合系统中有关氮元素研究的主要机构及群体合作关系，利用CiteSpace 6.1.R1绘制了机构网络合作图谱。由图2可知，该图谱有288个网络节点，291条连线，网络密度为0.007。主要研究机构有中国科学院（Chinese Academy of Sciences）、法国农业发展研究中心（CIRAD）、法国蒙彼利埃大学（University of Montpellier）、中国科学院大学（University of Chinese Academy of Sciences）、热带农业研究与教育中心（Center for Tropical Agricultural Research and Education）、多伦多大学斯卡伯勒分校（University of Toronto Scarborough）、法国农业科学研究院（Institut National de la Recherche Agronomique）和多伦多大学（University of Toronto）等，这些机构在该研究领域有着较大的影响力，其中以中国科学院发文量最多，达35篇；其次是法国农业发展研究中心和法国蒙彼利埃大学，发文量分别达23和19篇。