【研究】国内外土壤科学近30年发展过程深度解析

3.2高强度土壤利用下的土壤学应用基础研究时期(1996—2005年)

图5显示1996—2005年间土壤科学研究的方向比较集中，相对较大的年轮圈主要是土壤养分与肥力、重金属污染、水土流失，几乎涵盖了绝大部分的研究内容。

土壤水分、土壤侵蚀、重金属、土壤肥力、土壤养分也成为这10年间出现频率前五的关键词，与1986—1995年间的高频关键词相比，频次增加了近5倍。说明我国土壤科学在1986—2005年间的主要科学问题比较一致，即首要的问题是土壤养分与肥力。

但由于高强度土壤利用条件下，造成的环境问题日益突出，我国在土壤肥力与养分循环方面的工作中，加强了施肥的环境效应的研究：

(1)有机碳、甲烷、二氧化氮、气候变化的年轮圈与土壤肥力充分交融，开始注意到高产与环境的协调;

(2)氮、磷、钾、微量元素、有效性、根际成高频关键词，冬小麦、玉米、产量间的连线错杂、密集，表明提高肥料利用效率、微量元素的根际过程受到重视。

土壤水分位于最大年轮圈的中心，与可持续发展、植被、坡耕地、土地利用、空间变异、地理信息系统、水土流失、地统计学、黄土丘陵区、三峡库区等高频关键词交融在一起，表明以三峡库区和黄土丘陵区为主要区域，利用多种方法和手段对不同土地利用下土壤的水分问题展开了大量研究。

同时开展了土壤-植物-大气连续体(SPAC)中水分运动的研究，提出了水流通量与水势差关系的假设，建立了作物根系吸水模式，为我国北方旱区农业节水开辟了新的途径。

从经典统计学到地统计学，使土壤水分空间变异性的研究逐步由定性的经验描述走向定量的理论分析，为农田精确灌溉，水分、盐分的监测和管理提供了科学依据。

在土壤侵蚀过程与动力机制、环境效应等方面的研究取得了长足进步，流域泥沙来源界定、小流域水土流失综合治理等方面的研究仍保持世界先进水平。

从文献计量网络图谱还看到，土壤污染与修复年轮圈面积大，包含了重金属、农药、多环芳烃、植物修复等众多高频词汇，表明20世纪末我国经济的快速发展导致土壤环境与健康、土壤污染控制与修复备受关注。

20世纪90年代中叶开始在重金属污染土壤的植物修复、以及农药、石油和多环芳烃污染土壤的微生物修复等方面取得了显著进展。

90年代后期重金属污染土壤的超积累植物修复研究在全国兴起，也带动了电动修复、化学固定修复等土壤修复方法的研究，研发了砷、铜、锌等重金属污染土壤的植物修复技术，建立了植物修复示范工程，为土壤修复技术的实际应用做出了示范。

3.3围绕农业生产和环境功能的土壤、环境过程以及农田管理的系统研究时期(2006—2013年)

与前面两个10年的文献计量网络图谱相比，2006—2013年最大的特点是研究节点数量变少，但高频关键词的大年轮圈与小年轮圈间的交叉和融合明显增强(图6)。

图谱中最大的年轮圈包含了重金属、沉积物、土壤含水量、水分利用效率、碳储量、秸秆还田、作物产量、耕作方式、土壤健康风险、小麦、大豆、蔬菜、富集系数等众多高频关键词，表明这10年间不仅关注肥力、产量、水分等传统土壤学的问题，还关注人为活动产生的环境效应方面的研究，例如土壤改良剂、长期施肥、施肥措施与结构对作物产量和重金属含量、形态特征的影响，作物水分利用效率、耕作方式、退耕还林的水土保持效应等，从而实现人类活动与生态环境的协调发展。

网络图谱中的高频词还包括了地理信息系统、空间变异等，信息技术在养分资源综合管理中的应用，促进传统施肥向养分资源综合管理的转变;依据复杂侵蚀环境和侵蚀发生过程的研究，提出我国土壤侵蚀因子评价指标和方法，不同尺度各因子对土壤侵蚀的影响和坡面、流域等尺度的侵蚀产沙传递关系，形成了适合复杂环境侵蚀预报模型构建的理论与方法。

网络图谱中许多年轮圈(长期定位施肥、土壤团聚体、土壤修复、植被恢复)均与微生物(活性、群落结构、酶活性、生物量)包含或交叉，土壤微生物参与土壤关键过程的研究众多，成为土壤关键元素生物地球化学循环的引擎。

在2005年国家自然科学基金委员会地球科学部组织召开的“土壤生物与土壤过程”研讨会精神的推动下，国内主要土壤学研究单位提出了大量具有交叉性和前沿性的研究课题。

对土壤氮素转化微生物学机制、土壤温室气体排放的微生物学机制、土壤有机质的周转与肥力演变、土壤矿物表面与微生物相互作用机理、土壤中污染物生物转化的微生物学机制、土壤微生物污染与控制机理等方面开展了一系列深入的研究，提升了我国土壤微生物学研究的国际地位。