杉木凋落物研究现状及热点分析

黄丽娜，孙麟钧，朱嘉宁，林智熠，吴鹏飞，马祥庆

(1.福建农林大学林学院，福建 福州 350002；

2.国家林草局杉木工程技术研究中心，福建 福州 350002)

凋落物是森林生态系统内植物生长发育过程中的代谢产物，是分解者物质和能量的重要来源，是连接植物和土壤养分循环的“纽带”[1-2]，对土壤肥力、土壤动物和微生物、森林水量平衡和植物生长等均有重要影响[3-4]。因此，有关植物凋落物研究一直是林学和森林生态学的研究热点。

杉木(Cunninghamialanceolata)是我国特有的重要用材树种，具有生长快、产量高、材质好、用途广等特点[5]，是我国人工林面积最大的造林树种，在我国林业生产中占有重要地位。近年来，随着杉木造林面积的不断扩大，大量杉木林在同一林地上连栽导致杉木人工林产量下降[6-10]。因此，如何保持杉木人工林的长期生产力成为当前林业生产上急需解决的重大课题。

由于凋落物是连接人工林林木和土壤的重要“纽带”，凋落物在维持杉木人工林土壤肥力方面起着重要作用，有关杉木凋落物的研究是杉木长期生产力保持研究领域的热点，国内外学者对杉木凋落物进行了大量研究，研究涉及凋落物产量、凋落动态、凋落物分解、养分释放和循环等方面，取得了显著的研究成果[11-19]。为了进一步掌握杉木凋落物的研究现状、研究热点和今后的研究趋势，本文采用文献计量分析方法，以中国基础设施工程期刊数据库和Web of Science 核心合集数据库作为数据源，利用CNKI数据库分析工具、Web of Science数据库分析工具和CiteSpace 5.8.R1可视化软件，分别从杉木凋落物研究文献总体情况、研究力量和研究热点等方面进行杉木凋落物研究文献的计量分析，以全面了解杉木凋落物的研究现状和研究热点，指出存在的问题，提出今后的研究方向，为解决杉木人工林连栽生产力下降提供参考。

1.1 文献资源获取

中文文献采用中国基础知识设施工程(China National Knowledge Infrastructure，CNKI)的期刊数据库为数据源，选用高级检索中的专业检索“SU=杉木凋落物”，共检索得到中文文献729篇。英文文献选择Web of Science中的核心合集数据库为数据源，以主题词=“Chinese fir litter or Cunninghamia lanceolata litter”为设定条件进行检索，得到相关文献163篇，中英文文献的检索截止时间均为2021年7月28日。

1.2 文献分析方法

将CNKI检索到的729篇文献和Web of Science中检索到的163篇文献分别从文献的数量、期刊来源、研究机构、高产作者、高被引文献、所属学科、研究热点等角度来分析杉木凋落物。由于杉木凋落物研究文献的时间跨度较大，部分期刊名称、研究机构名称及作者所在单位发生变动，因此期刊名称、研究机构及作者所在单位均以2021年7月28日为准。

利用5.8.R1版本的Citespace可视化软件对检索到的文献关键词进行分析。以上述检索到的文献为样本，基于寻径网络算法和共引分析理论[20]，选择相应的功能模块进行数据处理，得到可进行分析的数据形式。将CNKI和Web of Science中杉木凋落物文献的时间段分别设置为1981—2021年和2002—2021年，时间跨度设置为1 a，节点选择为关键词，分别生成关键词共现网络、关键词聚类图、关键词聚类时间线图和关键词突现图谱，并对其进行分析。

2.1 杉木凋落物研究文献总体情况

2.1.1 研究发展趋势分析 文献的年发表数量能在一定程度上反映该领域的研究态势和趋势。由图1可知，CNKI收录的杉木凋落物研究文献729篇，最早发表于1981年，1981—2021年有关杉木凋落物研究文献大致可分为3个阶段：第一阶段是1989年以前，此时期杉木凋落物文献年发表量较少，年均1.4篇，处于研究的初始阶段；
第二阶段是1990—1999年，此阶段文献年发表量较稳定，年均7.8篇，处于研究起步阶段；
第三阶段是2000—2021年7月，此时期文献数量整体上呈上升趋势，2017年发表数量最多，达51篇，说明杉木凋落物研究热度不断增加，进入快速发展阶段。有关杉木凋落物英文文献的发表时间较迟，最早收录的是2002年，截止2021年7月28日有163篇文献被Web of Science收录。虽然杉木凋落物的英文文献发表数量总体偏少，但整体呈上升趋势。

图1 CNKI与SCI收录杉木凋落物研究文献数量的年变化

2.1.2 文献期刊分布 对CNKI期刊数据库中729篇杉木凋落物研究文献的分析表明，杉木凋落物研究的中文文献发表于国内129个学术期刊。其中120个期刊有CNKI给出的综合影响因子，占总期刊数的93.02%；
64个期刊被列入北京大学《中文核心期刊总览》，占总期刊数的49.61%。影响因子排名前3名的期刊分别是《自然资源学报》《资源科学》《生态学报》。从发表杉木凋落物文献前10位的期刊(表1)看出，这10个期刊发表杉木凋落物文献332篇，占杉木凋落物总文献量的45.54%，说明这些期刊是关注杉木凋落物研究的核心期刊。杉木凋落物研究文献在不同期刊分布不均，《生态学报》发表杉木凋落物论文73篇，占文献总量的10.01%，该期刊是由中国生态学学会、中国科学院生态环境研究中心主办，主要报道生态学理论和研究的原创性成果，杉木凋落物研究属生态学研究范畴，这可能是杉木凋落物文献较多发表在该期刊的原因。

Web of Science收录的163篇杉木凋落物英文文献分布于71个英文期刊。发表杉木凋落物文献数量前10位的英文期刊见表1，这10种期刊2020年的平均影响因子4.45，主要集中在Forestry和Agriculture领域。这10种期刊上发表了82篇杉木凋落物的英文文献，占总文献量的50.31%，说明这些期刊对杉木凋落物的研究关注度较高，是该研究领域的主要期刊。

表1 杉木凋落物研究文献发表的主要期刊

2.1.3 文献学科分布 对CNKI中期刊数据库和Web of Science中核心合集数据库分析发现：杉木凋落物文献隶属于15个中文学科和19个英文学科。从表2看出，在杉木凋落物中文文献中，隶属于林业学科的文献数量最多，达700篇；
其次是农业基础科学学科。在杉木凋落物英文文献中，则以Agriculture学科的文献数量最多，达59篇；
其次是Forestry学科，达56篇。中、英文文献学科分布的差异主要与国内外学科分类体系不同有关。

表2 杉木凋落物研究文献的主要学科分布

2.2 杉木凋落物研究力量分析

2.2.1 主要研究人员及研究机构 从表3看出，发表杉木凋落物中文文献前10位的研究单位地域分布明显，主要分布在我国杉木主产区的福建、湖南、广西、广东、浙江、江西等省区。文献数量前10位的研究机构发表论文480篇，占总文献量的65.84%。其中，福建农林大学的杉木凋落物研究论文数量居第一位，占发表论文总量的21.40%，说明该单位对杉木凋落物研究有良好的基础。发表论文数量居第二位和第三位的单位分别是福建师范大学和中南林业科技大学。不同机构在杉木凋落物研究领域的侧重点不同，福建农林大学、福建师范大学和中科院沈阳应用生态研究所的研究领域较广，包括杉木凋落物分解特性，凋落物对土壤理化性质、土壤生物的影响等。而中南林业科技大学、广西大学、华南农业大学和南京林业大学则集中在杉木凋落物生物量、凋落物对土壤碳储量和养分的影响等方面；
浙江农林大学的研究包括杉木凋落物分解速度，凋落物与土壤有机碳、土壤酶之间的关系等；
南昌工程学院和主要集中在杉木凋落对氮沉降的影响。

表3 发表杉木凋落物论文数量前10位的研究单位

表3(续)

发表杉木凋落物英文文献的单位分布在23个国家和地区的208个机构，研究人员有595名。按全部作者统计，发表英文文献数量前10位的研究机构9个在中国，说明从事杉木凋落物研究并发表英文文献的人员和机构主要集中在国内高校和科研院所，国外研究机构和研究人员主要是与国内研究机构合作开展相关研究。国外研究机构发表文献较少与杉木是我国特有的树种有关。中科院沈阳应用生态研究所发表的相关英文文献最多，为33篇；
其次是福建师范大学，发文量为32篇；
福建农林大学排名第三，为22篇；
可见中科院沈阳应用生态研究所、福建师范大学和福建农林大学在国际杉木凋落物研究领域有较高的影响力。

2.2.2 高被引论文 论文被引数据是反映文献数量特征与其内在规律的一种方法，较高的被引频次能够反映该文献具有较高的科研水平，在一定程度上反映该领域的研究热点[21]。

在CNKI收录文献中，被引频次前10位的中文文献见表4。中南林业科技大学方晰等的《速生阶段杉木人工林碳素密度、贮量和分布》论文被引次数最高，达312次；
中科院沈阳应用生态研究所胡亚林等的《凋落物化学组成对土壤微生物学性状及土壤酶活性的影响》论文被引次数居第二；
原福建农林大学杨玉盛的《格氏栲天然林与人工林细根生物量、季节动态及净生产力》论文被引次数居第三。中科院沈阳应用生态研究所的4篇被引用次数均较高，说明该单位在杉木凋落物研究领域有较高影响力。

表4 杉木凋落物研究文献被引用次数前十的论文

表4(续)

在163篇杉木凋落物研究英文文献中，被引次数前10位的论文有9篇来自于中国，体现了中国在杉木凋落物研究领域的重要影响力。被引次数最高的英文论文是福建师范大学杨玉盛等的《Effects of forest conversion on soil labile organic carbon fractions and aggregate stability in subtropical China》论文，被引次数115次。福建师范大学4篇杉木凋落物英文论文有较高的被引次数，以杨玉盛为第一作者的英文论文3篇，说明该团队在杉木凋落物领域有较深入的研究，在国际上有较高的认可度。中科院、福建农林大学、浙江大学、江西农业大学、西班牙科尔多瓦大学均有英文论文进入被引次数前十。

2.3 杉木凋落物研究热点分析

2.3.1 关键词共现 关键词作为论文研究内容的重要部分，能够在一定程度上体现该论文研究的热点问题[22]，利用高频关键词可以进行共现网络化分析[23-24]。利用CiteSpace软件分别对CNKI收录的729篇及Web of Science核心合集收录的163篇杉木凋落物研究文献进行关键词共现分析，得到杉木凋落物研究关键词共现图谱(图2、图3)和关键词频次及中心性统计分布表(表5)。

图2 CNKI杉木凋落物研究中文论文关键词共现图

图3 WOS杉木凋落物研究英文论文关键词共现图

表5 杉木凋落物研究论文关键词频次和中心性统计

在关键词共现网络图中，其节点数为关键词个数，节点大小代表关键词出现的频次，频次越多则节点越大，节点之间的连线代表两词的共现情况，线条越粗表示两词间的共现次数越多[25-26]。在CNKI收录的中文文献中，将Threshold设置为3(即显示次数大于或等于3的关键词)，得到网络节点130个、连线162条、网络密度为0.0193的杉木凋落物研究中文文献关键词共现图。除“杉木人工林”“凋落物”“杉木林”这3个与检索条件有关的词外，节点较大的还有“混交林”“生物量”“人工林”“土壤有机碳”“凋落物分解”“土壤肥力”“碳储量”“土壤微生物”“氮沉降”“生产力”“凋落叶”“酶活性”等，说明这些研究方向是该领域的研究重点，与其它研究方向关联较多且频繁。为准确表达关键词的地位和关系，探究杉木凋落物研究领域的研究现状和热点，有必要结合关键词频次及中心性进行分析。关键词的中心性是指该关键词在整个共现网络中担任媒介的能力，中心性大于0.10的关键词一般具有较高的中介性[27]。在共现图谱中节点较大的“土壤肥力”“碳储量”“土壤微生物”“生产力”“凋落叶”“酶活性”，其词频较高，但中心性均低于0.10，其重要性还有待上升。

在Web of Science的英文文献中，将Threshold设置为3，得到网络节点102个、连线229条、网络密度为0.0445的杉木凋落物英文文献关键词共现图。除了“cunninghamia lanceolata”“Chinese fir”“litter”这3个与检索条件有关的词外，“litter decomposition”(凋落物分解)“nitrogen”(氮)“dynamics”(动态)“forest”(森林)“plantation”(种植)“carbon”(碳)“bioma”(生物)“leaf litter”(落叶层)“organic matter”(有机物质)“respiration”(呼吸)“ecosystem”(生态系统)“microbial community”(微生物群落)“decomposition”(分解)“microbial bioma”(微生物)等关键词的节点较大，其出现的频次较高。“Bioma”的中心性最高，其次是“litter decomposition”，说明这2个研究方向是杉木凋落物研究最受关注的领域。而“Dynamics”“forest”“plantation”“carbon”“leaf litter”“respiration”“microbial community”“microbial bioma”的中心性较低，其重要性有待提高。

2.3.2 关键词突变分析 关键词突变可以得到在不同时间段内的突变词，从而分析不同时间段内的研究热点及预判未来的研究方向[28-29]。利用CiteSpace软件分别对CNKI和Web of Science杉木凋落物研究文献的关键词进行突变分析，得到突变强度前20的关键词(图4)。

图4 杉木凋落物研究中、英文论文突变强度前20的关键词

CNKI中文论文突变强度前20的关键词中，突变关键词持续时间超过10 a的有4个，且这4个关键词的突变强度较大。其中，“混交林”持续时间最长(13.3，1992—2005年)，其次分别为“地力衰退”(4.5，1992—2004年)“土壤肥力”(7.2，1996—2008年)和“生产力”(5.7，1996—2007年)，说明杉木凋落物研究领域在2008年以前的研究重点是杉木混交林凋落物在缓解地力衰退和保持土壤肥力方面有重要作用。而出现时间接近当前时间且还未停止突变的关键词“林分密度”(3.61，2020—2021年)“土壤理化性质”(3.01，2020—2021年)，这是该领域的新兴研究主题。

在杉木凋落物研究英文论文突变强度前20的关键词中，关键词突变起始时间最早的是2004年的“organic matter”(4.11，2004—2010年)“natural forest”(2.32，2004—2009年)和“ecosystem”(2.1，2004—2007年)，这3个研究方向较早被关注，且保持着较高的研究热度。而出现时间接近当前时间且还未停止突变的关键词是“diversity”(2.29，2019—2021年)“forest conversion”(1.9，2019—2021年)“plantation”(2.01，2020—2021年)，说明这些研究领域是近年来杉木凋落物研究领域的国际前沿主题。

从文献发表量看，国内有关杉木凋落物研究大致分为3个阶段：研究初始阶段(1989年以前)、起步阶段(1990—1999年)、快速发展阶段(2000—至今)；
国际上对杉木凋落物的研究较晚，总体文献数量较少，但整体呈上升趋势。杉木凋落物研究中文文献分布于129种期刊，主要集中在《生态学报》《林业科学》《应用生态学报》《森林与环境学报》《福建林业科技》《中南林业科技大学学报》《生态学杂志》《植物生态学报》《亚热带资源与环境学报》和《林业资源管理》。杉木凋落物研究英文文献主要分布于71种期刊，《Forest Ecology And Management》和《Plant And Soil》期刊对杉木凋落物研究有较高关注度，林学和农业基础科学对杉木凋落物研究较为关注。

杉木凋落物的研究力量主要集中在中国的高校和研究院所。其中，福建农林大学、中科院沈阳应用生态研究所和福建师范大学在杉木凋落物研究领域有较高影响力。被引频次较高的文献主要来自中国高校和科研院所，尤其是中科院沈阳生态应用研究所、福建农林大学、福建师范大学。

杉木凋落物研究中文文献中出现频次较高且共现机会较多的是“混交林”“生物量”“人工林”“土壤有机碳”“凋落物分解”“氮沉降”等；
在英文文献中出现频率较高且共现较多的是“litter decomposition”(凋落物分解)“nitrogen”(氮)“bioma”(生物)“organic matter”(有机物)“ecosystem”(生态系统)“decomposition”(分解)，说明这些方向是该领域的研究热点。

中文文献突变时间接近当前时间且还未停止突变的关键词“林分密度”(3.61，2020—2021年)“土壤理化性质”(3.01，2020—2021年)，这些是该领域的新兴研究主题。英文文献关键词突变出现时间接近当前时间且还未停止突变的关键词是“diversity”(2.29，2019—2021年)“forest conversion”(1.9，2019—2021年)“plantation”(2.01，2020—2021年)，说明这些研究领域是近年来杉木凋落物研究领域的国际前沿主题。