本文摘要：概要: 为客观全面地分析我国生物炭领域的发展脉络及研究动态，利用CNKI中国期刊全文数据库的出版发行年份、论文数量、研究机构、资助资金等指标，融合Citespace关键词可视化分析方法，系统阐述我国生物炭研究领域的概况，综合分析我国生物炭研究的主要热点及趋势。

概要: 为客观全面地分析我国生物炭领域的发展脉络及研究动态，利用CNKI中国期刊全文数据库的出版发行年份、论文数量、研究机构、资助资金等指标，融合Citespace关键词可视化分析方法，系统阐述我国生物炭研究领域的概况，综合分析我国生物炭研究的主要热点及趋势。结果表明：我国生物炭领域的研究处在较慢发展阶段，总发文量呈圆形指数快速增长；发文量最多的研究机构是南京农业大学，被谓之成倍最少的是西北农林科技大学；我国生物炭领域的研究主要不受国家层面的基金引领；南京农业大学的潘根兴公开发表生物炭文章最多，被谓之成倍最少的作者是西北农林科技大学的耿增超；发文量和总被谓之成倍最少的期刊皆是《农业环境科学学报》，篇皆被提到次数最少的期刊是《应用于生态学报》；我国生物炭研究的热点主要集中于在肥料、土壤有机碳、土壤养分、导电、解吸、改良剂等方向。

总体而言，我国生物炭研究热点从农业领域向环境领域改变，土壤环境污染修缮、土壤质量提高和土壤可持续发展、碳库储量提高是我国未来生物炭研究的主要趋势。随着现代农业的较慢发展，农作物秸秆的合理利用沦为国家、政府和科学家关心的热点话题。

近年来，作物秸秆在氧气条件下通过热降解过程产生的生物炭，由于具备高度稳定性和较强导电性能而被普遍研究，如：固碳减轻全球气候变化，减少土壤环境污染和替代能源等领域的研究。国际顶尖期刊Science、Nature、PNAS等陆续公开发表生物炭在减少大气CO2浓度、转变土壤环境不道德等方面的研究报导。

生物炭对提升土壤肥力，减少土壤碳库贮量和保持土壤生态系统均衡具备重大意义。生物炭研究的文献众多，以文献读者、总结概括、定性探究为主要方法的传统文献综述不存在一定的局限性，无法客观全面地体现该领域的发展脉络以及研究动态。

因此有适当运用文献计量学和更为直观分析软件对生物炭的研究展开辨别，取得生物炭领域的发展动态。文献计量学具备客观性、定量化、模型简化等优势，已被用来宏观研究各领域、各学科的发展。Citespace可视化分析软件是美国德雷塞尔大学英籍华裔陈超美教授在2004年基于Java环境研发的注解网络分析工具，该软件可以精确、便捷和高效地表明某科学领域的发展新趋势和新的动态。

尽管有研究利用文献计量学分析国际生物炭研究的动态发展，但运用Citespace可视化分析探究生物炭领域的研究热点以及我国在该领域的研究历程至今还少见报导。本文就生物炭领域的涉及文献展开计量和可视化分析，以便科研工作者精确掌控该领域的研究概况和前沿动态，以及我国的整体情况，目的为我国更加了解的生物炭研究获取宏观战略性的指导。

1 数据来源与统计资料方法1.1 数据来源数据源于CNKI中国期刊全文数据库，利用高级检索工具检索以“生物炭”或“生物质炭”为主题的期刊论文，时间不缩，来源类别为全部期刊，检索时间为2018年5月14日，共计提供文献2552篇，逐篇去除不涉及文献33篇，取得生物炭涉及研究文献2519篇。1.2 研究方法研究利用CNKI自带的统计资料功能，利用Excel融合Citespace（5.2.R2 Version）软件，分析我国生物炭研究领域发文量、主要研究机构、资助基金、主要作者、主要期刊等指标，并通过Citespace文献共计被引和文献聚类分析说明了我国生物炭研究领域的动态和趋势。Citespace参数设置：时间段以1年为时间切片，节点类型挑选被谓之文献和关键词，文献挑选标准为每个时间间隔内被引量前50的文章，自由选择寻径剪枝方式。2 结果与辩论2.1 发文量发文量是科学界对某一领域注目程度的总体密切相关，可一定程度上体现该领域的发展速度和发展历程。

2018年5月14日前，CNKI数据库收录于的生物炭涉及的论文总计2519篇（手工去除不涉及文献），总体稳定增长趋势（由于2018年只有上半年的数据，因此图1数据只撷取到2017年12月31日）。由数值趋势线找到，我国生物炭研究文献数量年度变化趋势呈圆形指数快速增长，R2为0.80，解释我国学者对生物炭的研究更加推崇，其关注度快速增长减少。由统计资料分组学方法看，我国生物炭研究大体经历了两个阶段：1982― 2010年为跟上阶段，总计发文量144篇，年均发文5.76篇，发展更为较慢；2011年至今为较慢发展阶段，截至统计资料时，总计发文量2375篇，年均发文296.9篇，发展十分快速增长。根据我国有关生物炭文献公开发表总量和大幅减少的态势可以意识到，在未来一段时间内，我国生物炭研究仍将是学术界注目的热点。

我国生物炭研究最先的文献报导是1982年荆一凤在《环境保护》上公开发表的论文《生物炭法处置毛纺染色废水的探究》。关于生物炭制取的最先报导是1995年夏祖璋在《农业工程学报》上公开发表的文章《农业生物质热降解实验研究》。生物炭对土壤环境的影响最先是刘玉学2009年在《应用于生态学报》上公开发表篇名为《土壤生物炭环境不道德与环境效益》的文章，该文章也是我国生物炭领域至今被谓之成倍最低的文章，被谓之424次。2.2 主要研究机构期刊论文被最重要数据库收录于的数量和被谓之成倍体现了该研究机构的整体科研能力和影响力。

CNKI数据库检索关于我国生物炭研究发文量前10的机构，如表格1右图。发文量最多的研究机构是南京农业大学，共计公开发表123篇。我国生物炭研究主要集中于在高校，科研院所较较少，二者发文量比例为4:1。由表格1由此可知，我国生物炭研究文献被谓之成倍前10位依序是西北农林科技大学、中国科学院南京土壤研究所、沈阳农业大学、南京农业大学、浙江大学、中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所、南开大学、中国科学院大学、中国农业科学院农业资源与农业区划研究所、中国科学院地球化学研究所，其中被谓之成倍最低的机构是西北农林科技大学，总被谓之成倍2155，篇皆被谓之23.4次。

2.3 资助基金某研究领域的基金资助可以体现该领域的注目程度。因此文章统计资料了我国生物炭研究领域的基金资助情况（图2）。2519篇生物炭文献牵涉到基金1892个，其中国家级的基金资助（国家自然科学基金、国家科技承托计划、863计划、973计划、水利部948项目）的研究文章总计1265篇，占到总公开发表论文的50.2%，可见我国生物炭领域的研究受到国家层面的高度注目和推崇。

除此之外，我国生物炭的研究还受到高等学校专项基金以及地方自然科学基金的资助。我国沿海的省份对生物炭的研究关注度较高，这与所在省份的高校以及科研院所对生物炭的注目有必要关系，如：江苏省自然科学基金资助的文章较多，主要与江苏省包括南京农业大学和中国科学院南京土壤研究所等机构有关。

2.4 主要作者和低被谓之文献通过对我国生物炭研究的人员分析，可以大体理解我国在该领域的主要作者，不利于读者理解作者的研究概况，增进该领域学术研究和交流合作。通过对我国生物炭研究领域发文量前20位的作者展开统计资料，结果（表格2）表明：发文量前20位的作者总计发文457篇，占到我国生物炭总发文量的18.1%。南京农业大学的潘根兴公开发表生物炭文章最多，有51篇，篇皆被谓之17.3次；西北农林科技大学的耿增超公开发表的文章总被谓之成倍最低，为1448，篇皆被谓之53.6次。

通过分析表格2由此可知，南京农业大学共计6位学者转入前20位高发文量作者之佩，农业农村部规划设计研究院有3位，沈阳农业大学、西北农林科技大学各有2位学者，兰州交通大学、河南农业大学、昆明理工大学、中国地质大学（武汉）、新疆农业科学院土壤肥料与农业节水研究所、中国科学院地球化学研究所和中国科学院南京土壤研究所各有1人转入前20，可见这些大学和研究院所的研究人员对我国生物炭领域的发展起着了最重要的推展起到。有报导认为，Web of Science收录于的生物炭研究论文被谓之成倍名列前20的只有1篇来自我国（作者为上海交通大学曹心德），同时我国文献篇皆被谓之成倍也较低，仅有为篇皆被谓之成倍最低国家的54%，由此可见，我国生物炭领域研究比起国外先进设备水平还有显著的差距。由于Citespace无法获取CNKI数据库的文献共计被谓之分析，因此作者挑选CNKI数据库中被谓之次数最少的20篇文献展开统计分析（表格3），值得注意的是低被谓之文献和共计被谓之文献有明显差异，共计被谓之文献是生物炭领域的关键，对我国生物炭研究起着了最重要的推展起到，而低被谓之文献往往是该领域专家编写的综述类文章。2.5 来源期刊通过对我国刊登生物炭研究论文的出版物展开统计资料，可以确认该领域的主要期刊，有助研究人员自由选择重点期刊展开投稿和读者。

表格4数据表明发文量前20位的期刊发文总量为912篇，占到生物炭总文献量的36.2%。《农业环境科学学报》是公开发表生物炭涉及文献最少的期刊，总发文量151篇；总被谓之成倍最低的期刊仍然是《农业环境科学学报》，为2366次；而篇皆被谓之成倍最低的期刊是《应用于生态学报》，为42.5次。

2.6 关键词关键词是一篇文章的核心，也是对文章主题的高度总结，本文利用Citespace对2519篇我国生物炭研究文章展开关键词聚类分析，涉及参数：萃取关键词经常出现成倍10，共现次数3的文章，取得了我国生物炭研究领域经常出现最少的关键词。通过Citespace绘制的图3可以展现出我国生物炭研究热点的变迁。可以显现出，我国生物炭研究领域的热点主要集中于在导电、土壤、重金属、产量、秸秆、烤烟、生物质、浸渍、玉米、化学系性质、浸渍温度、品质、土壤养分、土壤改良、水稻、导电动力学、土壤修复、秸秆还田、动力学、土壤微生物、温室气体、改良剂和秸秆生物炭方向。图中关键词之间的短线代表两个关键词的直接联系，例如经常出现“土壤”关键词时，一般不会牵涉到到重金属和秸秆的涉及研究。

但从关键词凸显关系图中不能定性地展现出我国生物炭研究热点，无法反映其时间变化关系，而关键词凸显分析（表格5）则可以定量地回应有所不同研究年限的研究热点以及变迁规律。从表格5结果看，2000年以前，我国生物炭研究的热点主要是肥料、土壤有机碳、玉米秸秆、土壤养分、生物活性炭、印染废水、结构等，而在2000年以后，我国生物炭领域的研究热点经常出现了较慢过渡性，每一个研究热点的持续时间都比较较短，这指出，生物炭研究在具体其概念、生产过程以及基本性能后转入了一个较慢发展的阶段。由每个阶段的凸显关键词分析由此可知，生物炭结构以及深度处置技术仍然是该领域经久不衰的研究热点。此外，我国生物炭早期的研究热点主要集中于在农业方面，如玉米、肥料、土壤有机碳和产量等，而随着该领域研究不断深入，研究热点辈出有机污染物、竹炭、导电动力学、解吸、氧化亚氮等一些研究热点，可见我国生物炭研究开始渐渐偏向于环境方面。

2.7 未来我国生物炭研究的趋势通过对我国生物炭研究领域关键词经常出现时段的综合分析，以及对国际、国内涉及低被谓之文献的读者，总结概括可以找到，未来我国生物炭领域的研究有可能有以下三大趋势。2.7.1 土壤质量提高及土壤可持续发展将是我国生物炭研究的重点随着我国农业现代化的较慢发展，我国每年作物秸秆产生量平均8亿t之多，这些传统的“农业废弃物”由于其独有性质现今在我国农业和环境领域引发了研究热潮。

现代生物质转化成技术将这些“农业废弃物”转化成为可以利用的生物炭，为土壤质量提高和土壤可持续发展获取有效地途经。生物炭提高土壤质量主要反映在以下方面：（1）生物炭呈圆形碱性，可以作为酸性土壤的改良剂；（2）生物炭具备大量的孔隙结构，提高土壤结构，减少土壤的持水量，从而提升土壤中可供给作物利用的有效地水含量，对作物生长产生大力影响；（3）生物炭本身所含非常丰富的官能团，施入土壤后可提升土壤电荷总量，阳离子交换量（CEC）也明显提升；（4）生物炭的微小孔隙内导电和储存大量有所不同种类的物质，为土壤微生物获取充裕的养分来源，影响土壤微生物数量和活性，进而提高土壤质量，强化土壤生态系统功能，构建土壤可持续发展；（5）生物炭与农业肥料配施可以增加肥料养分的萎缩，有效地增加农用肥料的用药，防止土壤板结，提高土壤质量。

尽管生物炭对土壤质量各个方面的提高在小范围内都有报导，但生物炭在我国大面积的土壤障碍和低产田的改建方面的应用于还没积极开展，同时我国土壤类型众多，有所不同生物炭对有所不同类型土壤的修缮机理不存在差异，当前针对生物炭提高有所不同类型土壤质量的研究还少有报导，生物炭在土壤中的活性还不存在不确定性，生物炭对土壤地力的有利影响当前还没显现出来，因此将来不会不可避免地遇上很多不得而知的问题，因此生物炭在土壤质量提高和土壤可持续发展中的应用于研究，在未来很长的一段时间内会是我国该领域的研究热点。该研究方向的主要切入点有以下几个方面：（1）在有所不同类型土壤中用于几种典型生物炭对土壤质量的影响；（2）有所不同生物炭对土壤质量的提高必定有所不同，针对有所不同的土壤特性，挑选特定的生物炭展开土壤改良势在必行；（3）在国内创建大区域的生物炭限于数据库。

2.7.2 生物炭研究将引发我国土壤环境污染修缮的热潮据报导我国不受污染耕地已约1000万hm2，占到总耕地面积8.3%，其中大部分为重金属污染和有机污染。我国每年因土壤污染而损失的粮食大约1200万t，合计经济损失大约200亿元，因此我国土壤环境污染与修缮将是未来土壤学、环境学研究的热点趋势。生物炭由于其低稳定性和强劲吸附性在土壤环境修缮中被普遍研究。

研究认为用药生物炭有可能通过影响土壤中真菌活性来减少重金属的生物可利用性。但也有研究认为重金属被生物炭导电以后，随着土壤CEC、pH值以及沉淀有机碳含量的提升，重金属的可溶性强化，生物毒害性也随之减少。研究指出生物炭对有机污染物的导电造成其在土壤溶液中浓度减少是影响其生物有效性的关键因素。

生物炭转入土壤环境后不会转变土壤性质、微生物活性等，但当前研究主要集中于在生物炭导电有机污染物的机理上，从土壤性质变化来探究土壤中有机污染物生物有效性的研究报导更为缺少。生物炭对土壤微生物的影响复杂多变，其起到机制仍未几乎开发利用，生物炭与土壤相互作用过程、基本性质对转变和影响土壤化学系特性的详尽机理研究得还过于全面，特别是在是有所不同土壤类型、填充污染以及土壤高度异质性的条件下，生物炭影响土壤重金属和有机污染的研究还十分缺少；同时，生物炭自身的制取过程也不会装载一些污染物，如重金属和多环芳烃等，如何有效地掌控并增加这些污染物给环境带给的危害，是生物炭制取必需要重点注目的方面，因此生物炭对土壤污染的研究还必须更进一步系统了解的研究。

该研究方向切入点主要还包括：（1）减少生物炭制取过程污染物的产生与减少生物炭修缮环境污染效率的均衡与协商；（2）生物炭修缮环境污染物必定受到各种因素的掌控，但目前大多只考虑到单一或几种因素，将来必须在多种因素影响下综合分析生物炭的修缮效果；（3）生物炭对环境污染物不能起着相同的效果，并无法将其避免，因此更进一步的研究必须考虑到生物炭相同污染物的时效，并且分析评估污染物二次获释所产生的环境影响。2.7.3 减慢全球温室效应是未来我国生物炭研究的趋势多达全球化石燃料废气的二氧化碳相等于60多亿t碳，二氧化碳废气被指出是全球气候气候变化的主要因素之一。

生物炭固碳减排的机制主要是：自身含碳量低，且稳定性低；增进作物生长，获取碳利用效率；增加化肥用于，降低生产能耗；诱导温室气体的废气。生物质能源的用于可增加对化石能源的倚赖，生物质能源利用大气二氧化碳构成有机物，在转化成为能源后将二氧化碳新的获释到大气中，因此会减少大气二氧化碳浓度。

研究指出土壤生物炭在土壤中可留存数千年，生物炭是平稳的碳固定载体，因此生物炭对固碳储量的提高意义根本性。生物炭每年排放量温室气体量是目前人类温室气体废气总量的12%，可以减慢气候气候变化。预计到2100年，全球有9.5×1010 t碳以生物炭的形式报废于土壤中。

我国大部分土壤有机碳含量高于世界平均水平大约20%，耕层土壤碳密度严重不足世界平均值的70%，因此我国土壤生态系统固碳减排潜力极大。我国对生物炭的生产工艺与生物炭的性质、特征都缺少系统研究，也缺少统一的生物炭涉及标准，标准不统一无法较为研究结果，研究的可靠性也无法获得确保。生物炭大规模的用药在我国还较较少，国家对生物炭碳固定及碳减排的起到还并未充足推崇。

因此，固碳减排、减慢全球温室效应将是我国生物炭研究的热点趋势之一。生物炭减慢全球温室效应的研究切入点主要有：（1）生物炭制取的标准化；（2）国家如何宏观控制生物炭用于，均衡生物炭对土壤质量提高与固碳效率的起到；（3）改良生物炭制取技术，有效地掌控制取过程所带给的二氧化碳，创建有所不同生物炭固碳效率数据库，针对有所不同农业区域，找寻大于成本、仅次于效率的生物炭固碳原材料；（4）创建普遍模型，准确计算出来生物炭固碳能力和效率。

3 结论（1）我国生物炭领域的研究从发文量来看于是以处在较慢发展的阶段，但实质上我国生物炭研究与国际研究水平还差距较小。（2）我国生物炭领域研究发文量最多的机构是南京农业大学，被谓之成倍最少的机构是西北农林科技大学；发文量最多的研究者是南京农业大学的潘根兴，被谓之成倍最少的论文作者是西北农林科技大学的耿增超；我国生物炭的研究主要以国家层面的基金资助居多，占50.2%；我国生物炭研究的热点主要集中于在肥料、土壤有机碳、土壤养分、结构、有机污染物的导电解吸等方向。

（3）我国生物炭研究热点有由农业领域到环境领域改变的趋势。未来我国生物炭领域的研究趋势有可能主要集中于在土壤质量提高和土壤可持续发展、土壤环境污染修缮、固碳减排减慢温室效应3个方面。

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