基于文献计量学的绿肥研究进展与展望

鱼洋 ,  郜敏 ,  刘喜东 ,  乔江波 ,  贾小旭 ,  朱元骏 ,  邵明安

中国农业大学学报 ›› 2025, Vol. 30 ›› Issue (9) : 94 -109.

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中国农业大学学报 ›› 2025, Vol. 30 ›› Issue (9) : 94 -109. DOI: 10.11841/j.issn.1007-4333.2025.09.09

基于文献计量学的绿肥研究进展与展望

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Research progress and prospect of green manurebased on bibliometrics

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摘要

为了解当前国内外绿肥研究现状、热点及未来发展趋势,以“绿肥”为关键词,分别检索CNKI和Web of Science数据库1994—2024年相关文献,基于文献计量学可视化工具CiteSpace与VOSviewer对文献年发文量、作者和机构、关键词以及新兴词进行了定量和可视化分析。结果表明:1)以绿肥为主题的中英文文献发文量整体呈上升趋势;从英文发文机构来看,美国农业部农业研究所国际影响力最强。2)美国是该研究领域的核心国家,影响力较大;尽管中国论文数量较多,但影响力较小,科研水平有待提高。3)中国农业科学院曹卫东研究员是绿肥研究领域发表论文最多的学者,形成了以其为核心成员的绿肥研究团队,然而缺乏与国际其他核心团队合作。4)绿肥研究主要集中在开发绿肥种质资源、优化绿肥种植技术、探究对土壤和作物的影响等方面。5)绿肥研究热点不断演变和创新,前期主要围绕绿肥管理模式、作物产量提升、绿肥腐解机制开展基础研究,未来绿肥研究将转向更深层次的绿肥种质资源选育及创新、土壤质量综合提升等方面。本研究为相关科研人员了解绿肥相关领域的研究现状及未来方向提供了重要参考,且对我国绿肥发展具有重要指导意义。

Abstract

To understand the current research status, hotspots and future development trends of green manure both domestically and internationally, the relevant literatures published from 1994 to 2024 in CNKI and Web of Science databases were retrieved by taking green manure as the keyword. Based on the bibliometric visualization tools, CiteSpace and VOSviewer, the annual number of papers, authors and institutions, keywords and emerging words were quantitatively and visually analyzed. The results showed that: 1) The number of Chinese and English literatures with the subject of green manure was on the rise as a whole. From the perspective of English-language publication institutions, the Agricultural Research Institute of the United States Department of Agriculture has the strongest international influence. 2) The United States is the core country in this research field with considerable influence. Although China has a large number of papers, the influence is relatively small, and the level of scientific research needs to be improved. 3) Researcher Cao Weidong of Chinese Academy of Agricultural Sciences is the most published scholar in the field of green manure research, and has formed a green manure research team with him as the core member. However, his collaboration with other core international teams is lacking. 4) Green manure research mainly focuses on the development of green manure germplasm resources, optimization of green manure planting technology, and exploration of the impact on soil and crops. 5) The research hotspots of green manure are constantly evolving and innovating. In the early stage, it mainly focused on the basic research of green manure management mode, crop yield improvement and green manure decomposition mechanism. In the future, the research of green manure will turn to more in-depth areas such as the breeding and innovation of green manure germplasm resources and the comprehensive improvement of soil quality. This study provides an important reference for relevant researchers to understand the current status and future direction in this field, and has important guiding significance for the development of green manure in China.

Graphical abstract

关键词

绿肥 / 文献计量学 / CiteSpace / VOSviewer / 知识图谱

Key words

green manure / bibliometrics / CiteSpace / VOSviewer / knowledge graph

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鱼洋,郜敏,刘喜东,乔江波,贾小旭,朱元骏,邵明安. 基于文献计量学的绿肥研究进展与展望[J]. 中国农业大学学报, 2025, 30(9): 94-109 DOI:10.11841/j.issn.1007-4333.2025.09.09

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绿肥是以鲜绿植物体为原料的清洁有机肥源,根据固氮特性可分为豆科(紫云英、苜蓿、苕子等)与非豆科(油菜、黑麦草等)2类,其通过翻压还田实现养分缓释,兼具土壤结构改良与作物提质增效双重功能[1-3]。在农业生态系统中,绿肥作物通过多种栽培模式在时序层面对经济作物产生影响,既可为生物休耕载体维持地力[4],又可作为基肥为土壤提供氮磷钾及微量元素[5-6]。在国家“质量兴农、绿色兴农”战略导向下[7],绿肥间套轮作模式通过提升耕地可持续生产能力,已成为保障粮食安全与推动农业绿色转型的核心技术体系[8]。可见,绿肥被广泛运用在农业领域多个方面。然而,尽管目前已有相关综述对绿肥的研究进行描述,但关于绿肥研究领域的整体发展趋势仍缺乏有效的阐述,其研究热点也鲜有系统报道,难以从宏观上把握绿肥研究的前沿方向,进而严重制约了对该领域研究全貌的系统认知。如Ma等[9]对1992—2021年关于绿肥研究的相关中英文文献进行了可视化分析,揭示了绿肥研究的热点、发展趋势及合作网络,然而该综述并未对研究热点词汇进行聚类分析,缺乏对各热点之间潜在关系的挖掘,无法有效比较研究热点之间的类似性与差异性;李宇翔等[10]基于Web of Science(WOS)数据库,运用文献计量学和CiteSpace、VOSviewer等可视化分析工具,对1985—2020年绿肥研究相关文献进行了分析,但此研究一方面在空间维度缺乏国内外文献的系统对比分析,未能解析绿肥技术的演进规律与区域适应性,另一方面存在时间维度局限性,未能及时追踪及反馈近年来国际前沿进展。
文献计量学作为情报学的一个分支,其核心在于运用文献的数量特征,结合数学与统计学方法,对科学技术的现状与发展趋势进行描述、评价和预测[11]。科学知识图谱则通过图形化手段揭示知识结构及演变,可作为文献计量学的可视化工具[12]。CiteSpace软件专注于科学文献数据的计量、分析与关键信息识别,并利用可视化技术探测学科研究特征及其发展趋势[13-14];VOSviewer软件则擅长科研网络分析,并提供卓越的可视化效果[15-16]。本研究拟基于中国知网(CNKI)和WOS两大数据库,分别采用“绿肥”和“Green manure”作为关键词对1994—2024年发表的绿肥研究相关文献进行系统检索,并借助CiteSpace与VOSviewer软件进行文献计量分析,旨在揭示该领域的年度发文量变化趋势、核心作者群体及研究机构的空间分布特征,探究当前研究现状、热点与未来发展趋势,为绿肥领域的后续研究提供新的思路与参考。

1 数据来源与研究方法

1.1 数据来源

所用数据来源于CNKI和WOS数据库,检索时段均设定为1994-01-01—2024-07-01。中文文献采用高级检索功能,将“绿肥”作为主题词,文献来源限定为学术期刊中的“EI、北大核心、CSSCI和CSCD”。经人工剔除年份、作者和研究机构等信息缺失及与研究主题无关的文献后,最终得到1 437篇有效文献,并以“Refworks”和“Excel”格式导出。英文文献检索采用高级策略,选取SCI-EXPANDED索引库,以“green manure”为主题词,文献类型限定为Articles,语言筛选为English,同样去除与研究主题不相关的文献后,共获得1 215篇有效文献,以“Plain text file”格式导出。

1.2 研究方法

以CNKI和WOS数据库获取的有效文献为源数据,使用CiteSpace(6.3.1,Basic)和VOSviewer(1.6.20)软件进行知识图谱绘制,通过关键词共现分析法解析该领域的研究热点与发展动向,运用对数似然比(Log-likelihood rate,LLR)检验算法对关键词实施聚类分析,以此总结绿肥领域的相关研究分布状况;采用关键词突现分析法明确不同时间段的前沿研究领域,并通过时间线图对绿肥研究前沿的年份演化过程进行可视化呈现。不同年份、期刊和国家的发文量数据在Microsoft Excel中进行统计。

2 结果与分析

2.1 年发文量

年发文量趋势能够客观反映绿肥研究文献在不同时期的现状、水平及发展动态,这对于把握该领域的整体研究态势具有重要意义[17]。图1为1994—2024年绿肥研究中、英文文献数量的年度分布。可知:1994—2000年绿肥研究中文文献年发文量呈现减少态势,这是由于该时期绿肥不具备直接经济效益,且化肥成为供应农作物养分的主导肥源,导致绿肥的生产与应用几乎被完全忽视[18];2001—2006年,中文文献年发文量呈现恢复性增长趋势,这一转变源于国家高度重视经济发展与环境保护效益不协调的问题,并在财政状况得到改善的条件下加大对绿肥发展的支持力度,该阶段的研究工作主要聚焦于绿肥栽培技术开发和最佳利用模式等方面[19];2006—2010年,中文文献年发文量呈现逐渐上升趋势,这归因于国家在此期间持续加大在资源整理、技术进步、机制解析、试验示范和人才培养等方面的投入,并取得明显成效[4,19];2011—2021年,中文文献发文量迈入平稳上升阶段,并于2021年发文量达到最高峰,这得益于前期积累的科研基础条件提供的有力支撑;2021年后,绿肥研究文献年发文量呈现回落态势,2024年的发文量因统计周期仅为7个月,与2023年数据相比有所减少。

绿肥研究英文文献年发文量与中文文献年发文量存在一定的相似性,2000—2012年及2013—2022年英文文献年发文量经历了2轮显著增长阶段,前一阶段发展特征与2001—2010年中文文献的恢复性增长及稳步上升阶段在时间上重叠,后一阶段年发文量反超了中文文献且与该阶段中文发文态势相似。这2个阶段内英文文献年发文量的增幅均表现突出,其中2022年发文量达到最高峰。

2.2 期刊发文量

表1为绿肥相关研究中文发文量排名前10的期刊。由表1可知,绿肥研究中文发文量前10期刊共计发表485篇文献,占中文文献总量的33%。发文量前3的期刊依次为《中国土壤与肥料》 《植物营养与肥料学报》和《中国农业科学》。从期刊影响因子来看,最具影响力的为《土壤学报》,其2024年复合影响因子为5.7。

表2为绿肥相关研究英文发文量排名前10的期刊。由表2可知,绿肥研究英文发文量前10期刊共计发表640篇文献,占英文文献总量的52%。发文量位居前3的期刊分别是Agronomy Basel、Agriculture Ecosystems Environment和Agronomy Journal。从2024年中国科学院文献情报中心期刊分区情况来看,发文量前10的英文期刊中,包含3个1区期刊和3个2区期刊。就期刊影响因子而言,Science of The Total Environment是最具影响力的英文期刊,其2024年复合影响因子为8.2。

2.3 绿肥研究主要力量

2.3.1 主要研究机构

机构共现分析能有效识别领域内核心研究机构及其合作强度[20]。图2为绿肥研究中文文献机构合作网络图谱。由图2可知,绿肥研究中文文献的发文机构以农业科研院所和高校为主,这些机构拥有专业的科研团队和较强的综合科研实力。发文量排名前4的机构均聚焦于土壤肥料与农业资源领域,分别是中国农业科学院农业资源与农业区划研究所、西北农林科技大学资源环境学院、甘肃省农业科学院土壤肥料与节水农业研究所和南京农业大学资源与环境科学学院。研究机构所在的甘肃、江苏、青海、广西、云南等省份是我国农业生产的重要区域,这些地区的科研机构更易获得绿肥研究样本和资源,从而形成研究优势[8]。此外,地方农业科研单位和相关农业部门同样积极推动绿肥研究,如贵州省土壤肥料工作总站、南充市农业科学院等地方科研机构也参与了绿肥研究。今后还应不断加强科研院所和高校之间的合作,共同推进绿肥科研成果的实际应用。

图3为绿肥研究英文机构合作网络图谱。由图3可知,绿肥研究英文发文核心研究机构间的合作网络密度显著高于中文发文机构,但因研究方向的分化导致研究力量呈现分散态势。绿肥研究英文文献的发文机构中,发文量排名前20的机构包含多家中国科研机构,体现了我国在该领域的国际学术研究具有一定参与度。其中发文量排名前4的机构依次为 Chinese Academy of Agricultural Sciences(中国农业科学院)、Agriculture and Agri-Food Canada(加拿大农业及农业食品部)、United States Department of Agriculture Research Service(美国农业部农业科学研究院)、Ministry of Agriculture of The People’s Republic of China(中国农业部)。值得注意的是,中国农业科学院作为绿肥研究英文发文量最高的机构,其发文总量达279篇,显著高于其他机构的发文规模,显示我国在该领域国际研究格局中处于重要地位;而美国农业部农业科学研究院作为国际上具备较高科研水平的科研机构,在绿肥研究领域与其他发达国家合作紧密,其研究成果在世界范围内有着重要影响。

2.3.2 主要研究国家

表3为绿肥研究领域英文发文量排名前10的国家。由表3可知,中国、美国、印度和巴西是绿肥研究领域的主要论文产出国,分别发表了224、190、145和84篇文献,在英文文献总发文量中的占比依次为17.92%、15.71%、11.93%和6.90%;美国以中心性值0.37居于首位,表明美国在国际绿肥研究合作网络中处于核心枢纽地位,对绿肥研究领域有着显著影响。

图4为绿肥研究领域国家合作关系网络图谱。由图4可知,虽然中国在绿肥研究领域发文量最多,但与其他发达国家合作较少,因此需进一步提升研究成果质量及加深国际合作,以增强我国在绿肥研究领域的影响力。

2.3.3 核心作者分析

作者共现分析揭示了领域内核心学者的合作与互引关系[21]。图5为绿肥研究领域中文文献研究学者共现知识图谱。由图5可知,中国农业科学院农业资源与农业区划研究所曹卫东研究员以110篇发文量成为绿肥研究领域发文量最高的作者;甘肃省农科院土壤肥料与节水农业研究所包兴国团队、西北农林科技大学资源与环境学院高亚军团队均与其建立紧密合作关系;其余作者发文规模普遍较小,反映我国绿肥研究领域存在核心团队稀缺、合作关联薄弱的问题,这种离散型协作模式不利于高质量研究成果产出。

图6为绿肥研究领域英文文献研究合作作者的知识图谱。由图6可知,英文文献中曹卫东研究员仍是发文量最多的学者;曹卫东团队与于爱忠团队、高亚军团队和张久东团队均有紧密合作,但与国际上知名的绿肥团队如韩国的Kim.P.J团队、加拿大的Smith团队和印尼的Ciaccia团队等缺乏深度合作,国际交流较少。

综合中文和英文文献作者共现知识图谱可知,曹卫东团队以110篇中文文献成为核心研究作者,在中文绿肥研究领域占据重要地位,但其英文文献产出量与中文产出量存在显著差异,国际学术成果输出力度有待加强。从作者群体构成来看,英文文献作者中78.6%仍为中国学者,这一高比例表明研究成果主要由国内研究者主导产出,直观反映出国内研究者与国际研究者共同开展的深度合作有限,跨国家学术合作网络尚未充分构建。其中,曹卫东团队的国际合作网络强度与韩国Kim.P.J团队、加拿大Smith团队等国际领先团队相比存在明显差距,这种国际合作不足的现状导致研究视角相对局限,不利于绿肥研究成果的国际传播与交流。未来应着力推动与国际领先团队的学术互动,拓宽合作渠道,以提升我国在绿肥研究领域的国际学术影响力。

2.4 关键词

2.4.1 中文关键词

关键词作为文献内容的核心表征,其共现频次与聚类特征可有效识别领域内研究热点及重要研究方向。从文献计量学视角,高频关键词的时空分布规律不仅能映射学科知识结构演进轨迹,更能揭示关键科学问题的聚焦度与延续性[21-22]。图7为1994—2024年国内学者对绿肥研究领域的高频关键词共现知识图谱。由图7可知,该图谱共包含289个关键词,其中,“产量”“土壤肥力”“土壤养分”“间作”“土壤改良”等是共现频次较高的核心关键词。“产量”的共现频次最高,达到了147次;其次为“土壤肥力”,达到了127次。从中心性指标来看,上述关键词的中心性值均在0.1以上,排名前5的关键词依次为“产量”(0.34)、“土壤肥力”(0.33)、“土壤养分”(0.22)、“间作”(0.20)和“土壤改良”(0.19)。其中,“产量”占据绝对主导地位,说明了绿肥应用研究的根本目标在于提升作物生产力,“土壤肥力”作为核心关键词反映了绿肥研究在改良土壤和培肥地力方面具有重要作用。此外,“土壤养分”“间作”“土壤改良”与“毛叶苕子”等研究热点,同样构成了该领域的核心研究内容。

聚类分析是以共现分析为基础,发现数据自然结构,识别数据之间的潜在关系,从而依据数据特征的相似性划分为多个类别或簇,并以聚类图谱的形式呈现[24-25]。通过对相关论文中的关键词进行聚类分析,可以深入发掘该领域的研究重点。图8为绿肥研究领域中文文献关键词聚类知识图谱。由图8可知,共有13个聚类,分别是“豆科绿肥”“产量”“土壤肥力”“春小麦”“土壤”“有机碳”“种植模式”“养分含量”“现状”“影响”“烤烟”“绿肥油菜”“化肥”,其中,“产量”“有机碳”“春小麦”“豆科绿肥”“烤烟”“种植模式”和“绿肥油菜”这些聚类是近年来绿肥研究的热点。

“有机碳”的频数为71,中心性为0.34,其中心性居首位,表明其在绿肥研究领域中的核心地位。绿肥通过光合作用吸收大气中的CO2,转化为有机碳化合物后返还土壤,经微生物分解作用形成稳定的土壤有机碳库[27]。豆科绿肥因具备较强固氮能力,可提供充足的氮素养分,促进有机质分解转化,从而显著增加土壤有机碳含量;非豆科绿肥虽固氮能力较弱,但仍能通过增加有机质输入量提升土壤有机碳水平,但其提升效果不及豆科绿肥显著[28]。此外,绿肥与作物轮作制度的实施可有效防止土壤有机碳流失,实现土壤有机碳含量的持续提升[29]。综上所述,绿肥在提升土壤有机碳含量方面具有巨大应用潜力,合理利用绿肥可在改善土壤健康状况和保障可持续农业生产中发挥关键作用。

“春小麦”的频数为59,中心性为0.19。在绿肥与春小麦的轮作体系中,翻压绿肥可显著提高土壤碳氮比(C∶N),促进土壤有机质积累,改善土壤团粒结构,增强土壤微生物活性,进而间接提升春小麦产量[30]。同时,该种植措施能够优化春小麦的生长态势和抗逆性能[31],显著提高土壤养分含量的同时降低了化肥施用量[32]。因此,科学设计绿肥与春小麦的轮作体系,不仅可提高作物产量和经济效益,还能协同改善土壤养分状况和作物抗逆性。

“豆科绿肥”的频数为51,中心性为0.14。我国豆科绿肥作物主要包括豌豆(Pisum sativum)、蚕豆(Vicia faba)和羽扇豆(Lupinus spp)等品种,其特有的生物固氮作用可有效提升土壤氮素含量[33],并在草地生态系统中扮演关键角色[34],同时还能抑制水稻田中杂草的生长[35]。然而,豆科绿肥自身易受病虫害威胁,需通过选育抗性品种、优化轮作方案等综合防控策略降低病虫害影响[36]。近年来,豆科植物组织和细胞培养技术的突破,为豆科绿肥作物的遗传改良和新品种培育提供了新的技术途径[33]。与其他绿肥品种相比,豆科绿肥具有固氮能力强、土壤肥力提升效果显著、土壤结构改善作用突出及经济效益高等多重优势。

“烤烟”的频数为46,中心性为0.08。长期单一施用化肥致使植烟区土壤质量退化,对烟草品质产生不利影响。利用冬季闲田种植绿肥可实现培肥地力,为烤烟生长提供充足养分,进而提升烟草品质。翻压绿肥能显著改善土壤理化性质、增加土壤微生物量及提高酶活性[37-38]。研究表明,不同绿肥品种及不同施用年限对植烟区土壤质量、烟草产量和区域经济效益的提升效果存在差异[39]。总体而言,绿肥可通过多种作用途径提高烟草产量,并有效改善植烟区土壤质量状况。

“种植模式”的频数为38,中心性为0.09。绿肥与不同作物的轮作、间作种植模式可增强土壤肥力,提高作物产量,是实现可持续农业的重要技术支撑。研究发现,不同绿肥种植模式对作物养分利用和腐解特征具有显著影响[4]。长期采用双季稻—绿肥种植模式可大幅改善土壤肥力性状[40]。此外,合理的种植模式还能有效抑制杂草生长,降低作物在不利环境下的生长负荷[41]。因此,针对不同地区、土壤类型和气候条件开展适应性研究,建立科学合理的绿肥种植模式,对推动高效、绿色、可持续的农业发展具有重要实践意义。

“绿肥油菜”的频数为31,中心性为0.04。油菜作为绿肥作物,具有种植成本低、综合效益好的优势[42]。种植油菜不仅能提高土壤肥力,还可通过翻压还田及与其他作物轮作等方式改良盐碱土壤,提升土壤养分,增加作物产量[43-44]。近年来,油菜绿肥的施肥效应及适宜施肥量成为研究热点,科学合理的施肥管理可延长其生育期,提高生物量累积,从而更好地发挥其土壤改良的作用[45]。

2.4.2 英文关键词

图9为英文文献关键词聚类知识图谱。由图9知,绿肥高频关键词聚类主要划分为“nitrogen”(氮肥)、“matter”(问题)、“hairy vetch”(毛叶苕子)、“fertilizer”(肥料)、“winter wheat”(冬小麦)、“methane”(甲烷)、“soil”(土壤)、“farmyard manure”(堆肥)和“rice yield”(水稻产量)9个聚类。

从聚类频数来看,“nitrogen”(氮肥)最高,表明绿肥对土壤氮素有着重要调控作用,其中豆科绿肥在增加土壤氮含量方面效果尤为显著,其施用可有效降低土壤容重、提升土壤氮利用率、促进氧化亚氮排放,进而提升土壤氮素水平[46];其次为“hairy vetch”(毛叶苕子),种植毛叶苕子可通过提升土壤团聚体稳定性、降低土壤容重、增加孔隙度等途径,实现土壤质量与作物产量的同步提高[47];“winter wheat”(冬小麦)表明合理采用绿肥种植模式能改善作物生产条件、提升土壤质量,绿肥与冬小麦轮作还能大幅改善其土壤性质、提升土壤肥力[48];“methane”(甲烷)表明绿肥通过分解释放大量养分,增强土壤有益微生物活性,促进养分的矿化与转化,进而实现土壤固碳,有效减少土壤碳流失[46];“rice yield(水稻产量)”则聚焦于绿肥提升作物产量的作用机制,例如长期采用水稻-水稻-绿肥轮作模式可使作物产量平均提高11%[49];“farmyard manure”(堆肥)表明绿肥作为覆盖作物翻压后,能有效改善土壤理化性质、抑制杂草生长,通过形成物理屏障减少作物与杂草的光照竞争,增强作物抗逆性,从而提高作物产量[50]

3 研究趋势

研究前沿代表了科学研究的最新动态和现实问题,充分了解研究前沿有助于掌握和预测未来学科发展趋势。一般而言,关键词突现分析是反映研究前沿最直观的方式[51],其中“突现”是指某些关键词在较短时间内出现频率呈现显著且剧烈的波动变化。因此,通过对文献的系统分析,筛选出突现程度高的关键词,可掌握研究前沿和领域发展趋势[52]。

3.1 关键词时间线图

3.1.1 中文文献

将关键词共现图谱转换为时间线视图可以清晰地展示研究热点的动态发展过程,图10为根据中文文献中的关键词首次出现时间及频次绘制的关键词时间线视图。由图10可知,该研究领域的整体趋势是绿肥对作物产量的影响向改善土壤质量和绿肥种质资源筛选的方向转变。1994—2000年,中文文献主要侧重于填闲种植绿肥与翻压绿肥还田的研究;2001—2015年相比较上一阶段研究热点大幅增加,例如绿肥的不同种植模式、绿肥腐解特征和绿肥提高土壤中酶活性的作用机制等[19];2016—2024年,改善土壤质量、培肥土壤以及探寻绿肥新品种成为热点方向。

3.1.2 英文文献

英文文献关键词时间线视图见图11。由图11可知,英文文献的研究方向呈现出动态演进特征,从早期聚焦于提升作物产量逐渐向绿肥固碳机制、氮素循环效率优化及绿肥管理模式改良等深度研究领域拓展。根据热点关键词的分布特征与时间线视图的演化轨迹可以明确,英文文献绿肥研究主要集中在绿肥耕作管理实践、土壤培肥效应、氮素高效利用机制等核心领域。

3.2 研究前沿

表4为中文文献频次排名前15的突现词。由表4可知:“油菜”突现强度最大,达5.21,持续时间为2016—2024年,反映其在国内绿肥研究与推广中的持续高度关注,主要研究方向聚焦于轮作系统绿肥效应、秸秆还田养分利用及土壤改良;“玉米”突现强度次之,为4.99,持续时间为1999—2024年,超长突现期表明绿肥对玉米田土壤培肥、产量提升及可持续生产的长期效应;“土壤养分”(强度4.59)和“腐解”(强度3.36)研究积累深厚,奠定了国内绿肥研究基础;“毛叶苕子”突现强度为4.43,从2017年突现开始一直持续至今,作为豆科绿肥典型品种,体现了国内对本土化高效绿肥品种筛选应用的重视,预计在未来绿肥研究领域仍将保持发展趋势。

表5为英文文献频次排名前15的突现词。由表5可知:“organic carbon”(有机碳)突现强度最高,达10.63,凸显国际绿肥研究近年聚焦土壤有机碳动态的核心方向;“milk vetch”(紫云英)和“microbial community”(微生物群落)突现强度分别为9.66和8.62,前者反映国际对其生物固氮能力的重点关注,后者展现了绿肥对土壤健康与养分循环的调控机制的重要性;“diversity”(多样性)和“accumulation”(积累)的突现持续时间分别为2017—2024年和2022—2024年,表明未来绿肥研究将重点聚焦于“进一步提升绿肥种质资源多样性”与“探索土壤碳素高效积累机制”两大关键方向。这2个方向不仅明确了后续研究的核心着力点,更凸显出当前绿肥研究领域的前沿趋势。

4 结论与展望

4.1 结论

为了解当前国内外绿肥研究现状、热点及未来发展趋势,本研究利用CiteSpace和Vosviewer软件对1994—2024年CNKI和WOS数据库中的绿肥研究相关文献进行文献计量和可视化分析。主要结论如下:

1)全球绿肥研究发文量整体上呈现持续增长趋势。中文文献年发文量历经1994—2000年减少、2001年后恢复增长与平稳发展阶段,2021年达到最高峰,其发展得益于国家政策支持与科研基础保障;英文文献年发文量于2000—2012年和2013—2022年经历2轮显著增长,前一阶段与中文文献增长期重叠,后一阶段发文量反超中文文献并于2022年达到最高峰,整体增长态势突出。

2)研究主要力量方面,美国农业部农业研究所通过深度国际合作在影响力方面占据核心地位,中国虽拥有高产学者(如曹卫东研究员中英文总发文142篇)及机构(中国农业科学院发文占比18.7%),但中介中心度均值仅为0.23,表明国内成果的国际学术影响力欠佳。

3)中英文文献研究热点方面存在显著差异,中文文献聚焦于绿肥种植模式优化、绿肥品种选育及土壤有机碳提升,而英文文献集中于绿肥固碳机制和提升氮素循环效率。

4.2 展望

未来我国在绿肥研究方面可从以下4个关键领域开展深入研究:

1)在机理研究层面,需重点突破绿肥-土壤-作物系统的互作机制,建立相关模型,量化绿肥对土壤结构改良和作物增产的贡献率,明确该机制可为绿肥改善土壤质量的作用提供新视角,从而为合理种植绿肥提供科学依据。

2)在种质创新方面,需整合建立国家级绿肥种质基因库,重点挖掘抗逆基因资源,优化栽培模式以适应不同的农业生产环境和需求。

3)在国际合作方面,应建立“优势互补”的协同机制,将我国的绿肥种植模式(如稻-绿肥轮作)与国际先进的固碳减排技术相结合,构建兼顾产量提升和生态服务的绿肥技术体系。

4)在学科交叉方面,绿肥应用与现代可持续农业技术相结合是必然趋势。运用人工智能和大数据技术实现种植模式优化、长期智能监测和经济与环境效益动态评估的一体化管理,为绿肥的科学管理和应用提供有力工具。

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