氮肥农学效应与环境效应国际研究发展态势

分析国内外农田氮素农学效应和环境效应研究的发展动态、研究热点,为以后研究农田氮素效应提供参考。基于ISI Web of Science数据库,检索出以"农田氮肥施用"为主题的所有SCI论文(1957—2014年8月),并分别提取出与"农学效应"、"环境效应"、"适宜施氮量"相关的文献,采用计量学方法,分析各研究方向的主要热点、研究机构、发文期刊和高被引论文等。共检索出关于农田施氮研究的SCI文献7460篇,其中与"农学效应"研究相关的文献2773篇,主要涉及到施氮肥对小麦、玉米、水稻、大豆等作物产量、氮素利用率和土壤有机碳的影响;与"环境效应"研究相关的文献1609篇,主要涉及到氮肥施用对氨挥发、硝化反硝化、温室气体排放、硝酸盐淋失、地下水水质等环境因素的影响;与"适宜施氮量"研究相关的文献408篇,主要涉及氮肥施用量、氮肥管理等。刊发各类研究成果最多的机构主要来自欧美发达国家,影响力大的期刊与高被引论文也主要来自欧美国家,中国在该领域的研究发展迅速,以中国科学院、中国农业大学、南京农业大学和中国农业科学院等为代表的中国研究机构的研究水平逐渐进入世界前列。文献计量学可用于分析农田氮素效应主题的研究热点和发展态势,目前氮素农学效应仍是研究的重点,随着当前环境污染问题日益突出,农田氮素环境效应研究越来越多,特别是氮流失对水体水质的影响备受关注,而基于氮素综合效应确定农田适宜施氮量是同时保障粮食安全和环境安全的有效措施。中国在相关研究领域的研究起步较晚,高影响力论文偏少,优秀国际期刊不足,但研究实力不断增加,研究成果也逐渐被国际社会所认可。     

从文献计量角度分析中国生物多样性研究现状

以汤森路透科技集团的WEB OF KNOWLEDGE信息平台提供的Science Citation Index Expanded数据库为数据源,检索到从1997年至2009年期间国际生物多样性研究论文文献219773篇,其中11182篇来自于中国学者。利用NoteExpress软件,对这13a间生物多样性研究论文发表的国家分布、年度分布、研究机构、引用情况、期刊分布和学科分类等做的分析与比较表明:1)全球生物多样性研究的论文数量一直呈增长趋势,中国13年间每年发文量占当年全球生物多样性论文总量的百分率逐年增加;2)从论文总被引频次、篇均引用次数和h-index三项论文影响力特征参数分析,中国与国际其他国家相比有一定差距;3)从学科分类来看,与国际相比,中国在生物多样性保护领域、进化生物学和海洋与淡水生物学领域研究略显不足,昆虫学和真菌学研究领域活跃。     

中国生物多样性研究文献计量分析

生物多样性是人类赖以生存的重要物质基础，中国在生物多样性研究领域做了大量的工作，发表了众多有价值的学术论文。通过文献计量方法，对2009-2018年中国生物多样性研究领域WOS（Web of Science）和CNKI（中国知网）数据库收录论文的数量及被引情况、载文期刊分布等进行统计；并借助CiteSpace文献可视化软件，分析论文的作者合作、合作机构、国家（地区）合作和研究热点等。结果表明：2009-2018年间，中国生物多样性研究领域共发表论文17035篇，其中CNKI收录文献13365篇，WOS收录文献3670篇；年度发文总量以及WOS年度发文量总体呈上升趋势；CNKI文献被引频次最高的论文是于2009年发表在《生物多样性》上的"植物群落清查的主要内容、方法和技术规范"，WOS文献被引频次最高的论文是于2011年发表在Global Change Biology上的"TRY-a global database of plant traits"；朴世龙教授、骆亦其教授和唐志尧教授等是基于WOS文献的生物多样性研究领域核心作者，王得祥教授、马克平研究员和张文辉教授等基于CNKI文献的生物多样性研究领域主要作者；WOS文献与CNKI文献发文量最多的机构均为中国科学院所属相关科研院所；与中国合作的国家或地区共有106个，包括美国、英国、澳大利亚等；《生态学报》和Global Change Biology分别是该领域中文和外文文献的重要期刊载体；基于WOS文献的研究热点为气候、土壤等环境因子变化对物种多样性的影响研究以及基于微卫星分子标记技术的物种遗传多样性研究，基于CNKI文献的研究热点为环境因子与群落结构的关系研究。上述研究结果从收录论文的角度，定量、客观、科学地描述了2009-2018年中国生物多样性研究状况及研究热点，以期促进中国生物多样性的深入研究，并为相关领域学者凝练研究动向和科学问题等提供参考信息。     

影响生物土壤结皮分布的环境因子

生物土壤结皮广泛分布于干旱荒漠地区,在干旱和荒漠生态系统中,有重要的生态功能。然而,并不是所有的干旱荒漠区都有生物土壤结皮的分布。在全球和区域尺度上,生物土壤结皮的分布与年降水、凝结水量和土壤含水量呈正相关趋势;温度对生物土壤结皮分布的影响因组成生物土壤结皮的物种而异。小尺度范围内,生物土壤结皮的分布受土壤类型、质地和养分的限制;维管植物对生物土壤结皮分布的影响,暂没有一致的结论。适度干扰对生物土壤结皮分布和生态功能无明显影响,但高强度干扰导致生物土壤结皮结构、功能和分布的退化与减少。全球变化背景下生物土壤结皮的分布变化、不同区域生物土壤结皮分布和演替的差异机理以及受损后恢复过程中的生态功能,将成为以后工作的重点。     

基于Web of Science的纤维素乙醇研究进展及热点分析

以Web of Science核心合集(SCI-E、CPCI-S、CCR-EXPANDED和IC)数据库2001—2016年收录纤维素乙醇科技文献为数据来源,利用文献计量学及社会网络分析方法对其研究进展及热点进行分析,并根据ESI学科分类,分析纤维素乙醇高被引论文和热点论文,以揭示纤维素乙醇研究领域的热点方向。结果发现:纤维素乙醇研究论文主要集中在生物技术、生物化工及生物能源领域。美国与中国为发文量最多的国家,且美国科研机构的论文产出和影响力均居世界首位。从机构合作角度可以分析出3个主要研究团体;从论文作者合著角度分析得到6个主要研究团队。通过对检索文献关键词进行分析,可以看出:随着时间发展,纤维素乙醇的研究热度不断增加,关键词共现也呈现不断增加趋势。依据ESI学科分类标准,共有2篇热点论文、146篇高被引论文,其中离子液体用于纤维素预处理是当下研究的热点。该分析可为我国相关行业研究提供参考依据。     

基于Web of Science的合成生物学文献计量分析

合成生物学是一个新兴的交叉学科,近年来得到了广泛关注。本文以1992-2012年期间Web of Science数据库收录的5012篇与合成生物学相关的论文为研究对象,进行年代分布、地域分布、机构分布、研究热点等方面的计量分析,以探究合成生物领域的研究实力分布、研究热点与发展动态。通过文献计量分析发现合成生物学领域近十年来发展迅猛,美国等发达国家占据主动。我国在该领域的论文产出数量可观,但学术影响力有待提高。研究的热点主要集中在基因调控网络构建、基因基因组合成、功能回路设计等方面。     

生物土壤结皮的分布影响因子及其监测

生物土壤结皮在荒漠化地区广泛分布。本文详细论述了生物土壤结皮的分布规律及其影响因素,如海拔高度、土壤、维管植物群落水分条件和干扰,以及生物土壤结皮在生态系统和景观变化监测和评价中的作用等。同时对中国西北地区生物土壤结皮的生态学研究和开发应用提供了研究的重点和方向。     

1981-2015年我国大陆地区景观生态学研究文献分析

在我国大陆地区,景观生态学已走过35周年,国际景观生态学会中国分会已经正式成立20周年。以“景观生态学”为主题词,检索得到1981-2015年我国大陆地区景观生态学学者发表的相关文献,对文献数量、文献期刊分布、文献所属研究机构、文献内容和文献国际影响力5个方面进行统计分析,得到关于我国大陆地区景观生态学研究发展历程和现状的几点认识。（1）我国大陆地区景观生态学研究按发表文献数量状况可划分为3个阶段：1981-1989年,景观生态相关研究较少,学科处于引进、吸收的初始阶段;1990-2006年,文献数量迅猛增长,我国大陆地区景观生态学学科发展成熟并壮大;2007年至今,景观生态学研究平稳发展,在思索中寻求创新。（2）我国大陆地区景观生态学研究文献发表刊物以生态、农业、资源与环境、地理测绘和园林领域刊物为主,刊物影响因子差别明显,景观生态学专业期刊在我国大陆地区有所欠缺。（3）景观生态学研究机构主要为以中国科学院生态环境研究中心和中国科学院沈阳应用生态研究所为代表的中国科学院研究所和以北京大学、北京林业大学和北京师范大学为代表的高校,各研究机构发挥所处地理环境优势和自身学科特色,对不同类型景观展开深入研究。（4）我国大陆地区景观生态学研究内容主要包括学科理论与技术方法、景观格局-生态过程-尺度的相互作用机制、景观生态学的部门应用等,其研究主题包括城市、农业、湿地、园林、气候变化、生物多样性、景观可持续等众多方面,其研究范式正经历着从“格局-过程-尺度”向“格局-过程-服务-可持续性”的变化过程。（5）就英文文献的发文量和被引频次而言,我国大陆地区景观生态学研究是国际景观生态学研究的重要组成部分,但其国际影响力有待于进一步提升。     

中国保护生物学研究现状的文献计量学分析

我国保护生物学研究于1990年开始起步, 目前正处于快速发展阶段。为全面了解我国保护生物学领域的研究现状, 作者在《中国学术期刊全文数据库》和ISI Web of Knowledge中, 用“保护生物学”和“conservation biology”作为检索词, 检索了中国学者在国内外期刊上发表的与保护生物学相关的中英文文献, 采用文献计量法定量分析了我国保护生物学文献的年代分布、期刊分布, 并利用文献的题录信息统计了保护生物学的研究力量、基金项目和研究地区分布, 以及研究物种类群等指标。结果表明, 我国保护生物学的研究力量的分布虽然分散, 但也已经形成从事研究的核心研究人员群体、研究机构群体; 中、英文保护生物学文献的期刊分布都存在离散性与集中性并存的现象, 即: 大量论文集中在少数期刊中, 而少数论文则分布于大量期刊上。我国出版的保护生物学专业期刊只有《生物多样性》一种, 迫切需要创办一种英文保护生物学专业期刊; 研究基金的支持来源广泛, 中文文献主要是国家自然科学基金和省级基金, 英文文献则主要是国家自然科学基金和国际基金; 中英文文献中的研究地点都倾向于生物多样性较高的西南和华南地区; 研究对象主要是植物、哺乳类和鸟类, 单一物种的研究中濒危物种占90%以上; 物种多样性调查和遗传多样性检测的研究较多, 但针对保护方法和实践的研究则不足。     

基于文献计量的绿洲研究发展态势分析

以SCIE论文数据库作为数据源,采用美国汤森路透集团开发的专业数据分析工具TDA(Thomson Data Analyzer)和UCINET软件对1985—2014年(数据库更新时间为2014年11月30日)绿洲研究论文进行数据挖掘和定量分析。结果表明:(1)近30年来,绿洲研究论文数量逐年持续增长,年均增长率达19%;(2)从学科分类来看,研究论文主要涉及的学科包括地球化学与地球物理学、生物多样性保护、植物科学、生态学、地球科学等;(3)高频主题关键词分析得出,绿洲研究具有典型的地域性,GIS、遥感等技术手段应用于绿洲研究,更加关注干旱区水资源的开发利用;(4)中国的研究机构在绿洲研究方面非常活跃,特别是中国科学院,其论文量遥遥领先于澳大利亚塔斯马尼亚大学、美国加州大学等其他机构,但研究水平、影响力以及国际合作能力仍有待提升。     

实验室条件下两种生物土壤结皮对荒漠植物种子萌发的影响

生物土壤结皮广泛分布在干旱、半干旱区,深刻影响着土壤表层特性,进而对植物种子散布、萌发和定居产生极大的影响。到目前为止,生物土壤结皮与植物关系的研究很少见到,并且这些有限的研究所得出的结论存在着争议。研究了不同年龄的两种生物土壤结皮（苔藓结皮和藻类结皮）对油蒿（Artemisia ordosica）和雾冰藜（Bassia dasyphylla）种子萌发的影响,同时也研究了这两种结皮在失去活性前后对油蒿、雾冰藜和小画眉草（Eragrostis poaeoides）种子萌发的影响。苔藓和藻类结皮的出现对油蒿和雾冰藜种子的萌发均有显著的促进作用,而结皮年龄对植物种子的萌发没有显著的差异。对于不同的植物种,结皮类型和活性对种子的萌发具有不同的作用。雾冰藜在两种结皮上的萌发有显著的差异而油蒿和小画眉草在两种结皮上的萌发没有显著差异。活藻类显著地增加了三种植物的种子萌发,活苔藓仅增加了油蒿和雾冰藜种子萌发量而对小画眉草种子的萌发没有作用,研究表明,生物土壤结皮对一些植物种子萌发具有明显的促进作用。     

Soil surface disturbance alters cyanobacterial biocrusts and soil properties in dry grassland and shrubland ecosystems

Plant and Soil - Biological soil crusts (biocrusts) dominate soil surfaces in drylands, providing services that include soil stabilization and carbon uptake. In this study, we investigated the...     

毛乌素沙地生物结皮覆盖区土壤水分收支变化特征

探究半干旱生态系统生物土壤结皮对土壤水文过程的影响,并量化生物结皮覆盖下土壤水分收支状况,可为荒漠地区植被恢复与重建提供理论依据。本研究基于2018—2020年生长季(5—10月)对毛乌素沙地不同类型生物结皮(如藻类和苔藓)覆盖区土壤水分的连续观测,以裸沙为对照,分析了生物结皮对0～40 cm土壤水分收支的影响。结果表明: 与裸沙相比,藻类结皮和苔藓结皮显著降低了降雨对40 cm以下土壤水分的补充,增加了土壤水分的蒸发损失。在相对湿润年份(2018年),裸沙和不同类型生物结皮覆盖土壤的水分支出量(渗漏量+蒸发量)均低于降雨量,土壤水分状况为收入;在相对干旱年份(2019和2020年),藻类结皮和苔藓结皮覆盖土壤的水分支出量高于降雨量,土壤水分产生亏缺,但是裸沙相反。可见,生物结皮导致其下覆0～40 cm土壤水分收支不平衡,在相对干旱年份出现了水分亏缺,这可能驱动该区域植被群落向浅根系植物演替。     

生物土壤结皮对准噶尔盆地5种荒漠植物幼苗生长与元素吸收的影响

生物土壤结皮广泛分布于许多干旱和半干旱地区, 它影响土壤物理过程、水文、侵蚀和养分循环过程, 从而影响植物种子萌发与生长发育。该文以新疆准噶尔盆地腹地的古尔班通古特沙漠的生物土壤结皮为研究对象, 分析了生物土壤结皮对准噶尔盆地5种荒漠植物(白梭梭(Haloxylon persicum)、蛇麻黄(Ephedra distachya)、角果藜(Ceratocarpus arenaarius)、涩芥(Malcolmia africana)和狭果鹤虱(Lappula semiglabra))的生长及其对元素吸收的影响。结果表明: 1)相对于裸沙而言, 生物土壤结皮显著促进了荒漠植物的生长速率, 并增加了草本植物地上和地下的生物量, 但对灌木的生物量无显著影响; 2)生物土壤结皮使部分一年生草本植物的开花和结实期提前, 这可能有利于荒漠植物在有限的环境资源下快速完成生活史, 并繁衍后代; 3)生物土壤结皮能够影响荒漠植物对土壤中营养元素的吸收, 具体表现在生物土壤结皮显著促进了5种植物对N的吸收, 增加了荒漠植物在N贫乏的荒漠生态系统的适应能力, 而对P和K的吸收均没有影响。生物土壤结皮对荒漠植物对元素吸收的影响因种而异, 对不同的植物有不同的影响。荒漠植物对Mg、Mn和Cu的吸收受生物土壤结皮的影响最小。     

高寒沙区生物土壤结皮覆盖土壤碳释放动态

生物土壤结皮广泛分布于荒漠生态系统，能够通过自身的呼吸作用影响土壤碳释放以及区域碳循环过程。本研究在具有典型高寒沙区气候特征的青藏高原东北部（青海共和盆地），以广泛分布于人工植被恢复区的藻类和藓类结皮为研究对象，裸地为对照，观测了裸地与两种类型生物土壤结皮去除和覆盖土壤碳释放速率的日动态和生长季动态规律，探讨生物土壤结皮对土壤碳释放量的影响。结果表明：生物土壤结皮去除和覆盖土壤碳释放速率日动态和生长季动态特征与裸地一致，均呈“单峰”曲线。生物土壤结皮覆盖土壤的日最大碳释放速率出现于13:00左右，裸地与去除结皮土壤的日峰值均出现于15:00左右，生物土壤结皮的存在使土壤碳释放速率的日峰值出现时间提前2h左右，各观测类型生长季内碳释放速率最大值均出现在8月。在相对干旱年份（2017），藻类和苔藓结皮覆盖导致土壤碳释放量分别增加了22.07%和85.61%，其中，藻类和苔藓结皮层碳释放量占增加量的67.60%和25.76%；而在相对湿润年份（2018），藻类和苔藓结皮覆盖导致土壤碳释放量分别增加了139.37%和290.53%，二者结皮层碳释放量分别占增加量的69.09%和45.59%，生物土壤结皮发育促进了土壤的碳释放。温度对土壤碳释放变化的贡献率为48.89%，是高寒沙区土壤碳释放日动态变化的关键驱动因子。因此，在核算荒漠生态系统碳交换过程中，应充分考虑各区域不同类型生物土壤结皮对土壤碳释放产生的影响。     

Effects of biological soil crusts on emergence of desert vascular plants in North China

Biological soil crusts are a universal and common feature in arid and semi-arid regions and their appearance profoundly affects soil surface properties which may greatly change the seed dispersal, germination and establishment. To date, only a handful of experiments have exerted to investigate the effects of crusts on vascular plants and the conclusions from these studies are variable. In this study, we investigate the influences of two different crusts universally spreading in southeastern part of the Tengger Desert with four chronosequences (24, 41, 50 years old in artificial vegetation area and natural vegetation crusts) on vascular plants. Crusts were placed at three different sites to simulate different environmental factors (wind velocity and soil crust moisture), we set two soil moisture regimes for crusts to investigate how vascular plants respond under different moisture regimes in crusts. Emergence densities of vascular plants were significantly higher in moss crust than in algae crust. With the development of crusts, seed emergence increased in moss crust while decreased in algae crust. As for effects of moisture, our results showed that soil moisture had a significant effect on seed emergence in both types of crusts at all developing phases. Crusts with higher moisture had more seedlings than those with lower moisture. The above results indicated that the appearance of crusts changed the surface soil properties, which had greatly influenced the entrapment and lodgement of seeds in the study area, thus subsequently influence seed emergence through affecting natural factors.     

Leben zwischen Eis und Felsen

Biological soil crusts in Antarctica: Life between ice and rocks Despite its adverse environmental conditions and geographical isolation, Antarctica is home to a rich vegetation of lichens, mosses, algae, fungi and bacteria. In the milder areas of the maritime and continental Antarctic, these pioneer species form widely visible biological soil crusts. In drier areas, they occur mainly within the outer rock and upper soil layers. Among the ecological adaptations that enable these species to survive Antarctic conditions, a good dehydration tolerance stands out. Almost nothing is known about the genetic diversity of most species. While some species probably originated in Antarctica, others are relatively late settlers.     

Regeneration dynamics in fragmented landscapes at the leading edge of distribution: Quercus suber woodlands as a study case

Plant and Soil - Biological soil crusts (biocrusts) are commonly found in semi-arid ecosystems and complete biological nitrogen (N) fixation, build soil carbon (C) stocks, and increase soil...     

Snail Mucus Increases the CO2 Efflux of Biological Soil Crusts

Ecosystems - Biological soil crusts (hereafter, biocrusts) are communities of microorganisms that regulate key ecosystem processes such as water distribution, soil erosion, and nutrient cycling in...     

模拟降水对古尔班通古特沙漠生物结皮表观土壤碳通量的影响

水分是控制干旱区生态过程的重要环境因素,在水分受限制的生态系统中,降水通过改变土壤的干湿状态直接控制地下生物过程。生物结皮作为干旱区主要的地表覆盖物,能利用空气中有限的水分进行光合作用,其自身的碳交换是干旱区土壤碳通量的重要组成部分。通过模拟0(对照)、2、5 mm和15 mm 4个降水梯度,利用红外气体分析仪,对古尔班通古特沙漠中部生物结皮以及裸地表观土壤碳通量进行测量,探讨不同强度降水条件下生物结皮对表观土壤碳通量的影响,结果表明:(1)降水增加了生物结皮表观土壤碳释放量,2、5 mm和15 mm 3种降水处理累积碳释放量分别是对照的151.48%、274.97%、306.44%,并且随着降水后时间的延长,表观土壤碳通量逐渐减小直至达到降水前的水平;(2)生物结皮与裸地的表观土壤碳通量对降水的响应不同,对照和最大降水量下,生物结皮表观土壤碳通量大于裸地,但是2 mm和5 mm降水后,生物结皮表观土壤碳通量小于裸地,并且二者在2 mm降水时差异显著(P<0.05),而在其它降水处理下无显著差异;(3)连续两次降水事件,活性碳在初级降水后的大量释放使得二次降水后释放量下降,其中裸地碳释放量下降速率与降水强度正相关。本研究说明,在探求荒漠地区土壤碳交换对降水的响应规律时,应该考虑生物结皮的影响以及连续降水事件的差异。