贾宽宽，舒英格，张忠梁，王 渊，任明慧

（贵州大学农学院，贵阳 550025）

0 引言

茶叶是中国重要经济作物之一，特别是近年来，作为脱贫攻坚的重要抓手，茶叶得到了越来越多的关注，茶叶种植面积不断扩大。2017 年中国茶园采摘面积达305 万hm2，茶叶总产量达268 万t，占世界的45.9%和35.5%[1]，但是在中国茶行业形势发展迅猛的同时，茶园的土体酸化现象已成为制约中国茶市场壮大的关键要素。土壤pH 对土壤环境和植物生长发育至关重要，土壤酸化对农业生产和生态环境有严重影响，茶园土壤酸化，是土壤理化性质变差的表现，土壤物理性状表征土壤肥力大小，会影响茶树的生长，土壤物理性状恶化，会使土壤养分的有效性降低，从而抑制茶树对养分的吸收[2]，酸化还会引起茶园土壤中重金属离子的活化，使其溶解性、流动性和有效性增强，使茶树对重金属的吸收更固定，从而使茶叶中的重金属（铅、铜等）含量增加，影响饮茶者健康[3]，土壤中的重金属活性会受到土壤酸化的影响，有研究表明，土壤pH每下降一个单位，重金属Cd的活性就会提升100倍[4]，这会对农产品质量安全产生巨大影响。因此茶园中土壤的酸化问题已经成为越来越多学科领域广泛关注的焦点。

茶园土壤具有较低的土壤pH，中国茶园土壤平均pH 4.73，处于严重酸化程度[5]。这可能与茶树生长、土壤性质、化学品投入、降水灌溉和周边环境等因素有关。茶树生长代谢是导致茶园土壤酸化的内源因素，茶树在生长过程中会吸收土壤中大量的盐基离子，为了维持土体电荷平衡，茶树会向土体中释放大量的氢离子，使得土体酸化[4,6]；茶树中富啡酸、胡敏酸、胡敏素等腐殖物质的大量渗出也是造成茶园土壤酸化的一个重要元素[7]。曹丹等[8]研究表明，有机质含量高的茶园土壤酸化速率有减缓的趋势；王效举[9]研究表明不同土壤母质植茶后，茶园土壤与周边荒地酸化差异也有较大差异。重氮轻有机肥的施肥方式是造成茶园土壤酸化不可推卸的方式之一[10]。化学肥料中的氮肥施入土壤，硝化作用释放的质子是引起土壤酸化的主要机制[11-12]。罗敏等[13]研究表明茶区土壤酸碱度与周边工业分布的稠密程度成正比。

近年来，伴随着中国茶园土壤酸化进程加快和种植面积的不断扩大，茶园土壤酸化问题已成为土壤、生态环境等领域的研究重点和热点，相关科研文献也在逐渐报道。为了系统分析中国茶园土壤酸化的研究现状、特征以及未来几百年的发展趋势，本研究采用文献计量学方法，运用CiteSpace 信息可视化分软件及Excel 2010对国内茶园土壤酸化研究文献进行计量及可视化分析，基于CNKI 数据库收录的有关茶园土壤酸化研究的中文文献，梳理茶园土壤酸化研究的发展脉络，揭示茶园土壤酸化研究的重点、发展特点、存在的问题及研究方向，以期保障中国茶产业绿色可持续发展为我国茶园土壤酸化基础研究及技术改良方面提供重要的科学依据与参考。

1 材料与方法

1.1 数据来源

CNKI 是中国最权威的文献数据平台之一，收录的文献在数量与质量上都有保证，本文数据来源CNKI数据库，借助中国权威期刊数据库、博士学位论文全文数据库和高质量硕士学位论文全文数据库作为数据源。作为本文全部统计分析的基础数据，统计前样本数据的准确合理是基础，为了防止漏检，经过认真研究和测试检索策略后确定，在高级检索中依次输入关键词“茶园土壤”、“土壤酸化”、“土壤pH”，时间跨度从1976年1月1日—2019年12月31日，共检索到相关文献1852篇，检出后再采取人工筛选的方法将与本研究主题不符的、重复的文献排除，最后得到符合条件的文献327篇。

1.2 分析方法

本研究主要借助CiteSpace软件进行作者、研究热点以及关键词的知识图谱分析。该研究的数据处理采用该软件的V.5.7.R2(64bit)版本。知识图谱是采用数学的方法对科学文献的知识单元进行可视化，显示学科发展进程与结构关系的一种分析方法和工具[14]。CiteSpace相比于其他可视化软件，具有知识导航的功能，能对特定知识领域数据及科技文本进行计量、处理、追踪，探测知识拐点与关键路径，分析科研领域研究脉络并探索学科最新动态[15]，同时用Excel 2010 对文献数量、高产发文机构等进行计量分析。通过对计量结果和科学知识图谱分析得出茶园土壤酸化方面的研究现状与未来发展趋势。

2 结果与分析

2.1 文献数量统计分析

由图1可见，1997年之前相关的中文期刊论文、博士论文和会议论文都没有呈现，但是1998年之后均呈逐步上升的主旋律，表现出中国有关茶园土壤酸化研究日趋受到广泛关注，尤其是2007年以来逐渐成为学术研究的热点。期刊论文在2012 年之前每年发表量仅占个位数，但从2012 年开始快速递增，2019 年提高到52 篇，期刊论文数占总发文量的64.22%，检索到的期刊论文中，有关野外监测方面的论文寥寥无几，绝大多数都是室内试验的类型，未来可加大茶园野外定点监测研究力度。博士学位论文发表量较少，仅为18篇，硕士学位论文相对较多共81 篇，占总发文量的24.77%，2001 年开始发表相关的硕士学位论文，2012年之后逐渐增多。相比较而言，会议论文发表最少，共17篇，2019年至今只有1篇见刊。

图1 茶园土壤酸化研究的文献数量统计

2.2 研究机构分布

研究机构的科研能力可以一定程度的从研究机构的发文量反映出来，通过统计分析，可以更好的权衡各研究机构的研究成效和发展历程[16]。表1列出了茶园土壤酸化研究论文发表总量排名前五的研究机构，这些机构总共发表论文179 篇，占检索文献总数的54.74%。研究存在明显的地域分布特征，浙江省的高校及研究机构是研究主力，占排名前五的所有机构发文量的比例为29.61%。近几年，福建省农科院茶叶研究所共获得国家和省部级成果奖56 项。研究内容包括茶树品种、茶树栽培、植物保护、茶叶加工及设施建设等；利用分子标记技术鉴定茶树种质资源的遗传多样性及亲缘关系、核心种质的筛选、指纹图谱的建立等方面的研究取得了一定的进展；在茶树高效低碳种植方面的研究，已在国内率先开展；就茶树植保而言，主要开展了有害生物的生态调控技术、有机茶园害虫生物防治综合技术、红壤茶园病虫害预测与用药安全性研究、茶树抗虫特性研究。南京农业大学以50篇的发文量高居榜首，具有农业和生命科学优势与特色的南京农大成为以农业和生命科学为特色的知识创新和扩散基地，高层次创新人才培养基地，国际合作与学术交流区域性中心。福建省农科院茶叶研究所和南京农业大学在土壤酸化研究领域有一定的影响力，推动了土壤酸化研究的发展。其中，大学发文量较多，约为科研机构的1.6倍，反映其在茶园土壤酸化研究方面有很高的科研水准。

表1 茶园土壤酸化研究发文量前十的研究机构及其文献统计

3 茶园土壤酸化研究发展

3.1 作者合作网络图谱特征分析

运行CiteSpace，把Node types设定为作者Author，时间跨度为1976—2019年，时间切片为1年，得到了节点数为387，连线数为518，密度为0.0069 的茶园土壤酸化研究作者共现知识图谱（图2）。从图中可以发现整个图谱的网络较为集中，各作者节点之间的连线较多说明该领域的作者合作较多，团队内合作密切。图中主要为6 个合作紧密的科研团队，其中发文量大于等于10 篇的作者有廖万有、苏有健、张永利、尤志明、王锋、王烨军。此外，部分作者虽然发文量较少，但与其他科研团队合作比较密切，如吴志丹、陈玉真、宗良纲等。其余很多独立的发文作者或者是研究小组在核心部分之外形成了外围圈层，大多数不存在或是仅有较弱的合作关系，大多以独立研究为主。

图2 作者共现网络知识图谱

3.2 研究热点网络图谱特征分析

某个区间内，在大多数文章中所讨论的问题往往存在着紧密联系时，那么这类问题将成为研究热点[17]，出现频次高的关键词和名词短语通常用来代表某一研究领域的热点主题[18]。将1976—2019 年按照时间段分别划分为1976—1990、1991—2005、2006—2019年3个阶段，3 个时间段国内发表与茶园土壤酸化研究有关的文献分别有5、33、289 篇，分别占总数的1.5%、10.1%、88.4%。使用CiteSpace绘制的知识网络图谱能够很好地呈现关键词在文献中出现过的频率以及关键词之间的关联程度。1976—2019年，关键词词频随着时间的推移逐渐升高，尤其在2006—2019 年间较前2个阶段频次增长了大约6 倍，茶园土壤酸化在此阶段的关注度呈显著上升趋势（表2）。前十位都出现了茶园土壤、土壤酸化、茶树生长、土壤肥力等关键词，表明茶土系统一直是研究的重点，以土壤肥力为主要的研究内容，以达到恢复生态环境为目标的研究一直是土壤酸化研究的热点问题。近年来重金属污染逐渐成为高频词，越来越受到专家学者的青睐。

表2 茶园土壤酸化研究不同年限前十位高频关键词

一篇论文的主导观点是关键词，为了深挖出这一研究范畴的焦点问题，可以对这一领域的关键词进行聚类分析[19]。关键词聚类分析的基础是关键词共现分析，聚类统计学的方法简化成数目相对较少聚类的过程是通过关键词共现网络关系来清晰呈现[20]。将文献数据导入CiteSpace 软件中，选择1976—2019 年的文献数据，聚类类型选择关键词(Keyword)，网络裁剪区域(Pruning)，选择Pruning sliced networks，通过Timeline视图，筛选出重复的类聚标签，搜索到的主题词聚类图如图3所示。

图中呈现了“土壤酸化”、“茶园土壤”、“模拟酸雨”、“石灰”、“机理”、“施肥”、“土壤pH”、“土壤有机碳”8 个聚类，反映了中国茶园土壤酸化的研究热点。在“Clusterns”菜单栏中选择“Summary Table”，得到关键词共现网络聚类表（表3）。

通过对图3和表3的关键词共现网络聚类分析，可以将茶园土壤酸化研究大致归纳为以下6个方面。

表3 茶园土壤酸化研究关键词共现网络聚类表

图3 Timeline视图下得到的关键词聚类图谱

（1）茶园土壤酸化研究,。归纳所检索到的文献得出，1980 年之后中国茶园土壤发生大面积的酸化，中国只有41%的茶园土壤处于最适茶树生长区间(4.5＜pH＜5.5)，茶园土壤平均pH 4.73，有52%的土壤pH＜4.5，已经处于严重酸化程度。由于茶树的分布区域、所处气候环境和土壤性质不同，把中国划分为西南、华南、江南和江北4 个茶区，根据其pH 平均值现状排序可分为：江北茶区(3.8)[21]＜江南茶区(4.0)[22]＜华南茶区(4.5)[23]＜西南茶区(5.0)[24]。

（2）土壤肥力研究。由于中国是粮食大国又是人口大国，因此粮食安全的重要性不言而喻。因此，更多地关注土壤。土体是人类生存的物质基础，土壤肥力是土壤的本质属性[25-28]，也是土地生产力的基础[29]。但是，在土壤肥力研究领域仍然存在一些问题，一方面，如果不客观地了解和评估实际的肥力水平，就很难获得合理和准确的施肥，其次，也没有准确的土壤肥力评估指标[30]。因此，科学认识土体酸化，客观评价土壤肥力，对促进作物生长，提高人民生活水平具有重要意义。

（3）重金属污染研究。近年来，随着工农业生产的发展和城市化进程的加快，土壤已被不同程度的遭到重金属污染，茶叶中的重金属状况也逐渐引起了人们的广泛关注[31-34]。从物质循环和生态系统理论的角度看，茶园中的重金属元素通过质流和扩散迁移到茶树的根际，并通过根系被吸收并运到叶片，形成了重金属元素在茶土系统中的转移和分布。茶叶中的重金属元素通过人体吸收后，会在人体中富集。长期食用被重金属污染的茶叶可能会产生毒性，并引起各种健康问题，包括器官损害、功能下降和智力低下等各种健康问题[35-36]。

（4）茶叶的质量安全研究。近年来，相关部门、广大茶农、茶叶企业的共同发力，茶叶农药残留有了明显改善，但农残问题依然存在，并引起了消费者和媒体的关注。其中，茶叶农药残留超标一直是困扰广大茶农和茶叶消费者的一个问题，也是阻碍中国茶叶出口的一个技术性贸易壁垒[37-39]。农药残留问题在国内越来越受到重视。2014 年，农业部和卫生部联合发布了《食品中农药最大残留限量》食品安全标准，将与茶叶相关的农药从25 种增加到28 种[40]。茶农或茶企对茶园的直接施药导致茶叶对农药的吸收，尤其是农药的不科学使用，例如施用高残留农药、农药的喷施浓度或者剂量过高等都会使得农药残留过高甚至超标，危害人体健康[41]。

（5）施肥对pH的影响。施肥过多是导致土壤酸化的一个重要原因，特别是氮肥过多。过量施氮不仅会加剧土壤的酸化，还会引起茶树的“缺素症”。有机肥料主要是中性或弱碱性物质。当施用到土壤中时，它们可以中和游离酸并减少其在土壤中的含量。许多有机肥料都含有大量的营养素，例如钙，镁和钾。茶园种植后，可以补充茶树的养分，减轻土壤酸化。因此，合理确定有机肥施用时氮、磷、钾元素的适宜用量及比例，研究农作物对养分的需求以及土壤中的养分特点与肥料的肥力效果显得极为重要。

（6）土壤改良剂对pH 的影响。壤改良剂对pH 有一定的影响，首先，化学物质可迅速有效地降低土壤pH，改善土壤酸化状况，但长期使用易造成土壤复酸化，还可造成土壤板结；其次，酸化茶园土壤的生物改良是指利用土壤中的动物，植物和微生物修复酸化的土壤，以及利用植物根系分泌物来减轻酸性土壤铝对酸化茶园土壤的毒性。目前中国常见绿肥有：白三叶草、百喜草、苜蓿、紫云英、扁豆等；最后，利用有机改良剂改良，有机物料被长期应用于土壤酸化过程中，其作用不仅增加了土壤中作物生长所需的养分，提高了土壤肥力，而且还增强了微生物的活性，提高了土壤对酸的缓冲能力。学会综合利用化学改良剂、生物改良剂与有机改良剂对土体酸化方面的改良，特别是改良机制方面的研究将会是热点研究问题。

4 研究前沿

研究前沿是指某个学科领域中科学文献的暂时性成分，由于其处于动态变化中，因此难以确定是否具有长期价值[42]。通过对研究前沿领域的探究，有助于把握学科领域未来的研究趋势。“突现”是指在很短的时间之内呈现出频率波动较大的词汇[43]。在Citespace中可以从大量文献中对主题词的词频、词语时间趋势、词汇的突发性、词汇的网络属性等来提炼突现词，从而明确地展现出这一领域的研究前沿、发展趋势。图4 为国内茶园土壤酸化研究的主要突现词图谱，具有较高突现值的7 个节点，包括突现词、突现强度、起止时间等信息。

图4 茶园土壤酸化研究的前沿突现词（前7）

从突现强度来看，“茶园”最大，达到4.6 的突现值。该主题词代表了早期茶园发展的重要方面，因此受到了广泛关注，并成为较具有影响的研究前沿热点。同时“酸化”和“pH值”的突变强度也较大，分别为3.41 和2.06，是茶园土壤酸化研究的重要前沿领域。此外，“茶树”也具有较高的突变强度(2.8662)。综合来看，在土壤酸化背景下的茶叶、茶树生长和土壤酸度成为茶园土壤酸化研究的核心前沿热点，广受研究者的关注。

从突现时间角度出发，“茶树”和“pH值”是呈现时间最早且时间延续最长的主题词，成为持续型的研究前沿热点。同时，当下正响应绿色、环保、无公害、无残留，生态茶园会成为持续的研究热点。

5 结论与展望

5.1 研究结论

5.1.1 发文时间方面 茶园土壤酸化研究大致经历了萌芽阶段（1976—1990 年）、缓慢发展阶段（1991—2005年）、迅猛增长阶段（2006—2019年）3个阶段。尤其从2011 年开始，该领域受到了学术界的广泛关注，研究成果快速增长。

5.1.2 研究力量方面 形成了以廖万有、吴志丹、尤志明、王峰等为代表的研究群体，同时学者群中形成了多个团队，团队内合作密切；从研究机构来看，总体呈现“大体集中，少量分散”的状态，以浙江为代表的高校及科研院所居多，但科研院所发文量较少，有待加强。

5.1.3 研究热点方面 茶园土壤酸化研究内容主要集中在茶叶、茶树生长、土壤类型、土壤酸度等方面，其中“茶树”受关注度最高。“土壤酸度”既成为了茶园土壤酸化研究的背景和框架，同时也成了重要的研究内容。

5.2 研究展望

5.2.1 拓展研究内容 近年来茶园土壤酸化相关研究数量激增，但多数仍然停留在以“土壤酸度”为导向的探讨，研究内容单一。未来有必要突破“土壤酸度”框架，拓展研究范畴。

5.2.2 创新研究方法 中国茶园土壤酸化研究与国际的发展脉络存在差异，在研究手段和方法上受国外影响较大，创新性不足。在土壤酸化方面虽然取得了很多为人称赞的佳绩，但对于土壤酸化的时空差异性还存在一些研究短板。今后应该更加注重气候变化对人类未来生活的影响，尤其从生态系统角度去探讨土壤酸化与生态环境质量、生态系统服务、气候变化等交互关系的研究。

5.2.3 构建研究网络 中国土壤酸化方面的研究在理论上已经相对成熟，形成了较为完整的土壤酸化研究科学体系，但现有研究者及研究机构之间的合作交流较少，严重影响了相关研究的发展和学术传播，因此，有必要构建企业、科研机构、高校、政府等多元主体参与的学术研究网络，以进一步提升土壤酸化的研究深度和广度。