馬 凱 饒良懿

(北京林業(yè)大學(xué) 水土保持學(xué)院/水土保持國家林業(yè)局重點實驗室,北京 100083)

土壤鹽堿化是由于自然或人為因素影響,在干旱、半干旱和半濕潤地區(qū)發(fā)生的易溶性鹽分在土壤表層積累的現(xiàn)象[1]。近年來,隨著氣候變化和人類活動的影響,土壤鹽堿化不斷加劇,受鹽堿化影響的土地面積不斷增加[2]。根據(jù)世界糧農(nóng)組織2021年10月發(fā)布的全球鹽堿土壤分布圖顯示,全球超過8.33億hm2的土壤已經(jīng)受到鹽堿化的影響,超過10%的農(nóng)田出現(xiàn)鹽堿化,并且這些數(shù)字還在不斷增長,土壤鹽堿化已經(jīng)對全球糧食安全構(gòu)成重大威脅[3-4]。

多年來,各國受鹽堿化影響的地區(qū)都積極主動采取不同的預(yù)防和改善措施,以提升生態(tài)系統(tǒng)對鹽堿化的抵御能力[5]。我國自20世紀(jì)50年代開始,也相繼在實驗室和田間開展了大量鹽堿地研究和治理工作[6],取得了豐碩成果[7-13]。但土壤鹽堿化依然是我國干旱和半干旱區(qū)農(nóng)業(yè)高質(zhì)量綠色發(fā)展的主要限制因素,且治理工作十分艱巨[14];而且隨著我國土地與人口、糧食的矛盾日益突出,對土壤鹽堿化地區(qū)的農(nóng)業(yè)發(fā)展也提出了新的要求[15]。雖然鹽堿地研究快速發(fā)展,數(shù)量眾多的科技論文也相繼發(fā)表,但是截止目前為止,較系統(tǒng)的開展有關(guān)鹽堿地文獻(xiàn)計量學(xué)的研究卻鮮見。

文獻(xiàn)計量學(xué)是針對已發(fā)表文獻(xiàn)進(jìn)行定量分析的方法,能夠揭示某一研究領(lǐng)域主要的研究方向,并對其研究熱點和發(fā)展趨勢進(jìn)行預(yù)測[16]。文獻(xiàn)計量學(xué)目前已廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域,例如環(huán)境工程與科學(xué)、土壤學(xué)、生態(tài)學(xué)、食品安全和新能源利用等方面,研究方法較為成熟[17]。知識圖譜是文獻(xiàn)計量學(xué)的新興分支領(lǐng)域,它可以通過數(shù)據(jù)挖掘、信息分析、科學(xué)計量和圖形繪制等一系列過程,可視化地展現(xiàn)某一學(xué)科領(lǐng)域的知識圖景[18]。CiteSpace則是基于文獻(xiàn)計量學(xué)和數(shù)據(jù)可視化理論發(fā)展起來的一款引文可視化文獻(xiàn)分析工具,它能夠有效顯示某學(xué)科或知識領(lǐng)域在一定時期的發(fā)展趨勢與動向[19]。由于其在實際應(yīng)用中科學(xué)有效而又簡單易用,同時具有豐富而美觀的可視化效果,因此在國內(nèi)外信息科學(xué)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用[20]。

為了更好地了解我國鹽堿地相關(guān)研究的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢,本研究以中國知網(wǎng)(CNKI)為數(shù)據(jù)源,利用CiteSpace文獻(xiàn)計量與可視化分析軟件,通過圖譜量化1992—2021年國內(nèi)發(fā)表的鹽堿地相關(guān)研究,旨在梳理近30年來我國鹽堿地研究的發(fā)展趨勢、前沿?zé)狳c和演進(jìn)脈絡(luò)等內(nèi)容,以期為我國鹽堿地生態(tài)修復(fù)和鹽堿地高質(zhì)量綠色發(fā)展提供參考。

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

本研究所使用的數(shù)據(jù)來源于中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫。在中國知網(wǎng)主頁選擇“高級搜索”→“專業(yè)檢索”選項,檢索條件為:KY=(‘鹽堿地’+‘鹽堿土’+‘鹽堿土壤’+‘鹽堿土地’+‘鹽堿化土地’+‘鹽堿化土壤’+‘土地鹽堿化’+‘土壤鹽堿化’+‘鹽漬土’+‘鹽漬地’+‘鹽漬土壤’+‘鹽漬土地’+‘鹽漬化土地’+‘鹽漬化土壤’+‘土地鹽漬化’+‘土壤鹽漬化’+‘鹽化土’+‘堿化土’+‘鹽化土壤’+‘堿化土壤’+‘化土地’+‘堿化土地’+‘土壤鹽化’+‘土壤堿化’+‘土地堿化’+‘鹽土’+‘堿土’+‘堿性土’+‘鹽性土壤’+‘堿性土壤’+‘鹽地’+‘堿地’+‘鹽生植物’+‘鹽脅迫’+‘堿脅迫’+‘鹽堿脅迫’+‘耐鹽植物’+‘耐鹽作物’+‘鹽堿農(nóng)業(yè)’+‘土壤水鹽運(yùn)移’+‘植物耐鹽性’+‘作物耐鹽性’+‘土壤鹽分’+‘土壤鹽度’+‘土壤堿度’+‘鹽漬農(nóng)業(yè)’+‘鹽地農(nóng)業(yè)’+‘鹽生農(nóng)業(yè)’+‘鹽土農(nóng)業(yè)’+‘土壤含鹽量’),共計50個關(guān)鍵詞;檢索時間設(shè)定為1992—2021年,共計30年;期刊來源為全部期刊;接受同義詞擴(kuò)展進(jìn)行精確檢索;選擇學(xué)術(shù)期刊。共獲得23 078條數(shù)據(jù),剔除其中未署名的文章以及科學(xué)報道,最終得到22 653條數(shù)據(jù),均為綜述和研究性論文。數(shù)據(jù)文獻(xiàn)以“Refoworks”格式下載保存,并以“download”為開頭進(jìn)行命名[21]。

1.2 研究方法

本研究采用文獻(xiàn)計量學(xué)和信息可視化結(jié)合的研究方法,以可視化工具CiteSpace(6.1.R2版本)進(jìn)行定量分析。CiteSpace是應(yīng)用Java語言開發(fā)的一款信息可視化軟件,其基本原理是“共現(xiàn)聚類”,即通過引文分析與共引分析理論、信息可視化與共引網(wǎng)絡(luò)分析對文獻(xiàn)進(jìn)行分析[22],能夠展示作者、機(jī)構(gòu)和國家之間的相互合作關(guān)系。其使用流程主要包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、參數(shù)功能選擇、可視化和解讀[22]。CiteSpace軟件要求的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式是WOS數(shù)據(jù)庫的文本數(shù)據(jù)格式。CiteSpace支持多種類型的文獻(xiàn)計量研究,所形成的知識圖譜能夠直觀地展現(xiàn)某一科學(xué)知識領(lǐng)域的信息全景,識別某一科學(xué)領(lǐng)域中的關(guān)鍵文獻(xiàn)、熱點研究和前沿方向[23-26]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

因為CiteSpace不能直接對CNKI數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)進(jìn)行計量分析,因此在使用時,首先要對數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。即CiteSpace→Data→Import/Export,之后對數(shù)據(jù)進(jìn)行除重,確保數(shù)據(jù)無重復(fù),即CiteSpace→Data→Import/Export→WoS→Duplicates Removal,最終得到22 606條可用于分析的數(shù)據(jù)?！癟ime Slicing”設(shè)置時間段為1992—2021年,時間切片設(shè)置為1年;“Note Types”選擇關(guān)鍵詞(Keyword)等分析模型;其他設(shè)置均為默認(rèn)狀態(tài),繪制鹽堿地研究相關(guān)可視化圖譜。同時,結(jié)合Excel對發(fā)文數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計分析,綜合描述鹽堿地研究領(lǐng)域的發(fā)展趨勢和現(xiàn)狀。

2 我國鹽堿地研究現(xiàn)狀分析

2.1 文獻(xiàn)產(chǎn)出時間分析

1992—2021年CNKI鹽堿地研究發(fā)文量情況如圖1所示。年度發(fā)表文獻(xiàn)的數(shù)量及變化趨勢在總體上反映了該領(lǐng)域的重要性和受關(guān)注的程度[27]。我國鹽堿地研究從1992—2021年總體呈增長趨勢,這說明鹽堿地研究越來越受到重視?？v觀1992—2021年,鹽堿地研究可概括為3個階段:穩(wěn)定發(fā)展期、快速增長期和相對飽和期。1992—2003年發(fā)文量增長總體趨于平緩,說明此時鹽堿地研究還未受到廣泛關(guān)注,處于穩(wěn)定發(fā)展時期;2004—2011年發(fā)文量逐年遞增,結(jié)合全球氣候變化和糧食問題等社會背景,此時鹽堿地研究進(jìn)入快速增長階段;2012—2021年,發(fā)文量繼續(xù)波動平緩增長,這說明鹽堿地研究在某些方面可能受到方法和技術(shù)水平等因素的制約,進(jìn)入了一個相對飽和的時期。

圖1 1992—2021年CNKI鹽堿地研究年度發(fā)文量

2.2 研究熱點及趨勢分析

2.2.1高頻關(guān)鍵詞及聚類分析

對關(guān)鍵詞進(jìn)行可視化分析,得到出現(xiàn)頻次在100以上的高頻關(guān)鍵詞(表1)。排名前5的高頻關(guān)鍵詞分別為“鹽堿地”“鹽堿脅迫”“耐鹽性”“種子萌發(fā)”“幼苗生長”。同時得到中介中心性大于0.1的關(guān)鍵詞,即“鹽堿地”“鹽堿脅迫”“耐鹽性”“鹽堿化”“土壤鹽分”。中介中心性是指一個節(jié)點在網(wǎng)絡(luò)中連接其它節(jié)點路徑之間的次數(shù),是網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵節(jié)點,其取值范圍是[0,1],數(shù)值越大中介作用越強(qiáng)[28]。綜合來看,以上7個關(guān)鍵詞構(gòu)成了鹽堿地研究的基本方向。另外值得注意的是“基因表達(dá)”“黃瓜”“丙二醛”“道路工程”“脫硫石膏”“栽培技術(shù)”“抗逆性”這7個關(guān)鍵詞中心性均為0,說明這幾個方面的研究相對較為獨(dú)立,和其他方面的聯(lián)系較弱。

表1 鹽堿地研究高頻關(guān)鍵詞及其中心性

對關(guān)鍵詞進(jìn)一步進(jìn)行聚類(圖2),CiteSpace軟件根據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和聚類的清晰度,提供了模塊值(Q值)和平均輪廓值(S值)2個指標(biāo)作為評判圖譜繪制效果的依據(jù)。其中Q值區(qū)間為[0,1),當(dāng)Q>0.3時說明聚類結(jié)構(gòu)顯著。當(dāng)S>0.7時,說明聚類結(jié)果令人信服;若S>0.5,聚類一般認(rèn)為是合理的[25]。圖3的聚類模塊值Q=0.382 6,這說明聚類結(jié)構(gòu)顯著;同時聚類平均輪廓值S=1,說明聚類結(jié)果足以令人信服。

將關(guān)鍵詞聚類條目進(jìn)行歸納總結(jié)(表2),可將國內(nèi)鹽堿地研究分為以下5個研究主題。

表2 關(guān)鍵詞聚類相關(guān)信息

1)鹽脅迫對植物生理生態(tài)特征的影響。包括種子萌發(fā)、幼苗生長、耐鹽性、基因表達(dá)、光合作用和生理特征等。例如渠曉霞等[29]從鹽分對種子萌發(fā)的影響機(jī)理及植物種子萌發(fā)對鹽生環(huán)境的適應(yīng)對策兩方面綜述了植物種子休眠萌發(fā)與鹽生環(huán)境的關(guān)系。張華新等[30]比較了11個引進(jìn)樹種幼苗在不同濃度鹽脅迫下的生長和形態(tài)差異,為耐鹽樹種選育提供了理論依據(jù),也為沿海及內(nèi)陸鹽堿地治理和防護(hù)林建設(shè)提供了技術(shù)支撐。王佺珍等[31]綜述了植物對鹽堿脅迫響應(yīng)機(jī)制的研究進(jìn)展,表明研究混合鹽堿脅迫對提高作物產(chǎn)量和促進(jìn)生態(tài)環(huán)境建設(shè)具有重要的現(xiàn)實意義。

2)鹽堿地基礎(chǔ)理論研究以及改良修復(fù)措施。包括鹽堿地區(qū)的園林綠化、施工、道路工程、各種改良措施和綜合治理等。例如汪為巍等[32]為直觀了解鹽漬土地區(qū)城市道路病害及其發(fā)展規(guī)律,對新疆阿拉爾市城市主干道做了長期觀測,闡明了病害規(guī)律,為解決鹽漬土地區(qū)的鹽漬化病害問題提供了參考。李素艷等[33]對濱海土壤鹽漬化特征進(jìn)行了研究并表明利用沸石不僅降鹽效果好,且能夠抑制土壤堿化,使土壤密度變小、土壤孔隙增大。毛海濤等[34]以海綿和吸熱聚乙烯編織布為主要材料,設(shè)計出一種鹽堿地治理防護(hù)毯,能夠有效改善鹽堿地土壤肥力,為鹽堿地治理提供了有效措施。張萬鈞等[35]探討了天津濱海地區(qū)在園林綠化中治理濱海鹽土的理論與技術(shù)路線,為鹽堿地綠化提供了參考。

3)土壤水鹽運(yùn)移機(jī)理和水資源高效利用。主要包含了對土壤水分、含鹽量以及膜下滴灌、再生水澆灌和微咸水澆灌等能在一定程度上對土壤鹽分產(chǎn)生影響的灌溉技術(shù)措施的研究。例如王全九等[36]分析了滴灌條件下土壤水鹽運(yùn)移特征和變化基本規(guī)律,探究了土壤脫鹽特征。譚軍利等[37]對比研究了不同微咸水灌水量條件下覆砂與不覆砂對土壤水鹽分布和運(yùn)移的影響,為壓砂地合理利用微咸水提供理論支持。李明思等[38]研究了長期膜下滴灌農(nóng)田土壤鹽分時空變化特征,為膜下滴灌技術(shù)的科學(xué)利用提供了參考。王婧等[39]研究了地膜覆蓋與秸稈深埋措施對河套灌區(qū)鹽堿葵花田土壤水鹽時空動態(tài)變化的影響,這一結(jié)果為內(nèi)蒙古河套灌區(qū)鹽漬土實施地膜覆蓋與秸稈深埋改良措施提供了參考。

4)土壤鹽漬化的監(jiān)測管理。包括鹽漬化對地區(qū)景觀格局和生態(tài)環(huán)境的影響,通過遙感等技術(shù)進(jìn)行監(jiān)測,同時探討鹽漬化地區(qū)可持續(xù)發(fā)展的方法。例如樊自立等[40]根據(jù)土壤鹽漬化與水利建設(shè)和灌溉水平之間的關(guān)系,以新疆為例,用類比法對今后發(fā)展變化作了預(yù)測,同時還研究了全球氣候變化對土壤鹽漬化的可能影響。丁建麗等[41]研究表明基于實測綜合光譜指數(shù)的鹽漬化監(jiān)測高光譜模型可以準(zhǔn)確提取土壤鹽漬化信息,明顯優(yōu)于傳統(tǒng)遙感方法中單純利用植被指數(shù)或者土壤鹽分指數(shù)的模型,對土壤鹽漬化的高精度遙感監(jiān)測研究具有較好促進(jìn)作用。彭杰等[42]通過分析中國新疆、浙江和吉林3個不同地區(qū)鹽漬化土壤的高光譜特征,研究了鹽漬化土壤高光譜特征的區(qū)域異質(zhì)性,結(jié)果表明不同地區(qū)的鹽漬化土壤,無論是反射率還是光譜曲線形態(tài)方面,均存在較明顯的差異;但經(jīng)過一階微分處理后,光譜差異有所降低,該研究結(jié)果為跨區(qū)域土壤鹽漬化的航天高光譜遙感監(jiān)測提供了一定的參考依據(jù)。

5)鹽生植物的開發(fā)利用。主要圍繞植物的抗逆性以及典型鹽生植物(如鹽地堿蓬)的作用效果和多樣性開展研究。例如趙振勇等[43]研究表明在鹽漬荒漠新墾地種植鹽生植物,土壤脫鹽效果明顯。賈娜爾·阿汗等[44]對鹽生植物堿地膚進(jìn)行研究表明維持高含水量可能是堿地膚適應(yīng)高強(qiáng)度鹽堿脅迫的重要特性。麻瑩等[45]對鹽地堿蓬進(jìn)行研究表明有機(jī)酸的積累是堿蓬適應(yīng)鹽堿脅迫重要的生存策略之一。王洪峰等[46]對黑龍江鹽生植物多樣性與鹽生植物區(qū)系進(jìn)行了調(diào)查分析,表明黑龍江鹽生植物占全國鹽生植物種數(shù)的約17%,雖然數(shù)量不多,但是分布型多樣,利用價值大。

2.2.2關(guān)鍵詞突現(xiàn)分析

關(guān)鍵詞突現(xiàn)(Burst檢測)是指在某一時段內(nèi)發(fā)表文章中出現(xiàn)頻次極高的關(guān)鍵詞,它能夠反映該時段內(nèi)的研究熱點或新的研究趨勢,通過對國內(nèi)外文獻(xiàn)的突現(xiàn)詞追蹤,可以掌握領(lǐng)域內(nèi)研究熱點的演化動態(tài),進(jìn)而預(yù)測發(fā)展趨勢[18,27]。相對于傳統(tǒng)的高頻關(guān)鍵詞分析,突現(xiàn)關(guān)鍵詞更適合分析學(xué)科或研究領(lǐng)域發(fā)展的新興趨勢和突然變化。在CiteSpace軟件中,對關(guān)鍵詞聚類分析后,設(shè)置關(guān)鍵詞突發(fā)性探測參數(shù)。參數(shù)γ取值范圍[0,1],默認(rèn)為1,γ值越小表示突現(xiàn)詞越多;參數(shù)Minimum Duration表示突現(xiàn)時間的最小單位,默認(rèn)值為2,年份越小突現(xiàn)詞越多。默認(rèn)設(shè)定值,首先按發(fā)文量的3個階段分別運(yùn)行突現(xiàn)檢測算法,得到1992—2003年34個、2004—2011年47個和2012—2021年的151個突現(xiàn)關(guān)鍵詞,關(guān)鍵詞在不同階段的突現(xiàn)數(shù)量也在一定程度上表明各階段鹽堿地研究的情況。對1992—2021年整個階段運(yùn)行檢測算法,對結(jié)果按照開始突現(xiàn)時間進(jìn)行篩選,每一年篩選前3個突現(xiàn)時間長且突現(xiàn)強(qiáng)度大的關(guān)鍵詞,對關(guān)鍵詞進(jìn)行歸類,同時按類縮減不重要的關(guān)鍵詞。鑒于1992年突現(xiàn)關(guān)鍵詞較多,且突現(xiàn)時長較大,故篩選部分具有代表性的關(guān)鍵詞,結(jié)果如表3所示。

表3 鹽堿地研究具有代表性的突現(xiàn)關(guān)鍵詞

根據(jù)表3可知,1992—2001年,突現(xiàn)的關(guān)鍵詞主要包括脯氨酸、水鹽運(yùn)移、中低產(chǎn)田、增產(chǎn)效果、綜合治理、耕地面積和耐鹽力等。據(jù)此能夠初步推斷,這一段時間,鹽堿地的研究主要集中在鹽堿地治理、鹽堿地種植作物的增產(chǎn)以及對一部分作物和植物耐鹽能力的研究。而且從關(guān)鍵詞來看,鹽堿地研究在這一階段整體比較基礎(chǔ)。

2000年生態(tài)建設(shè)這個關(guān)鍵詞開始突現(xiàn),生態(tài)環(huán)境也在1997年突現(xiàn),還有鹽土農(nóng)業(yè)和綠洲等關(guān)鍵詞突現(xiàn),這說明鹽堿地研究開始注重與環(huán)境之間的聯(lián)系與相互影響。同時,動態(tài)變化、景觀格局、土地退化、動態(tài)監(jiān)測、土地利用、成因分析、遙感和電磁感應(yīng)等關(guān)鍵詞也在2003年以后開始突現(xiàn),植物、基因工程、離子、可溶性糖、保護(hù)酶、耐鹽基因、丙二醛和發(fā)芽勢等關(guān)鍵詞也一起突現(xiàn),這也說明此時的鹽堿地研究熱點集中在對鹽堿化的監(jiān)測以及對植物耐鹽性更深入的研究上,這可能得益于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。同時從關(guān)鍵詞來看,鹽堿地的研究也更加的細(xì)化,具體到某一項技術(shù)或者某一個指標(biāo)。

2012—2021年,鹽堿地研究進(jìn)一步細(xì)化、延伸。脫硫石膏、生物炭和腐殖酸等新型改良材料對鹽堿地生態(tài)修復(fù)的效果與應(yīng)用受到了廣泛的關(guān)注。此外,針對土壤酶和微生物在提高植物耐鹽性方面的作用機(jī)制和效果,研究人員也開展了廣泛的研究。外源物質(zhì)如硫化氫和褪黑素等對于緩解植物鹽脅迫的效果和機(jī)制也被大量研究,對園林綠化植物的開發(fā)與利用也進(jìn)一步深入?？傮w而言,這一階段鹽堿地的研究,方法上強(qiáng)調(diào)生態(tài)修復(fù),目標(biāo)上強(qiáng)調(diào)可持續(xù)發(fā)展。

除此之外,由表3可知濱海鹽土、土壤脫鹽、臨界深度、水資源、含鹽量和地下水等關(guān)鍵詞突現(xiàn)時間較長,這說明對于水鹽運(yùn)動和水鹽平衡的理論研究一直都是鹽堿地研究的關(guān)鍵問題。

2.3 前沿?zé)狳c分析

對關(guān)鍵詞突現(xiàn)所得的結(jié)果進(jìn)行篩選,以2018年后新突現(xiàn)的關(guān)鍵詞作為對象進(jìn)行篩選得到2018—2021年鹽堿地研究的高頻關(guān)鍵詞(表4)。

表4 2018—2021年鹽堿地研究的高頻關(guān)鍵詞

新突現(xiàn)的高頻關(guān)鍵詞能夠反映新興的研究主題。由表4可知,2018年共有14個突現(xiàn)關(guān)鍵詞,突現(xiàn)強(qiáng)度前5的關(guān)鍵詞包括“耐鹽堿性”“甜菜”“根系形態(tài)”“生態(tài)修復(fù)”“理化性質(zhì)”;2019年有16個關(guān)鍵詞突現(xiàn),突現(xiàn)強(qiáng)度前5的關(guān)鍵詞有“基因表達(dá)”“轉(zhuǎn)錄組”“褪黑素”“黑果枸杞”“萌發(fā)期”;2020年突現(xiàn)關(guān)鍵詞較少,有8個,突現(xiàn)強(qiáng)度前5的關(guān)鍵詞則有“生理特征”“群落結(jié)構(gòu)”“土壤養(yǎng)分”“機(jī)器學(xué)習(xí)”“水稻”?？傮w來說,從2018年以后突現(xiàn)的關(guān)鍵詞來看,鹽堿地研究主要又重新圍繞植物開展,“機(jī)器學(xué)習(xí)”也成為關(guān)注的熱點。

研究發(fā)現(xiàn),一些定殖于植物根際的土壤細(xì)菌具有促進(jìn)植物生長、減少植物病害發(fā)生率以及提高植物抗脅迫能力的特點[47],這類微生物被稱為植物根際促生菌(Plant growth promoting rhizobacteria,PGPR)[48]。鹽堿脅迫阻礙了植物的生長和發(fā)育,PGPR能夠通過誘導(dǎo)植物建立抵抗及忍耐機(jī)制,確保植物在鹽堿土壤中生存。PGPR與植物的這種相互作用關(guān)系表明,PGPR對緩解鹽脅迫損傷、促進(jìn)鹽堿土壤中植物的生長發(fā)育起到重要作用。隨著研究的深入,有望探討更深層次的作用機(jī)理,使大規(guī)模的推廣應(yīng)用成為可能[49]。這種方法更加符合生態(tài)修復(fù)的要求,因而近年來植物根際促生菌的相關(guān)研究成為鹽堿地研究的熱點。

機(jī)器學(xué)習(xí)(Machine learning,ML)自20世紀(jì)90年代以來作為數(shù)字土壤測繪(Digital surface model,DSM)的工具出現(xiàn)[50]。研究表明過去10年機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)在各個科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用迅速增加,且在數(shù)字土壤測繪和預(yù)測土壤時空特性方面具有巨大潛力[51]。利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法預(yù)測土壤鹽漬化成為了一種新的方法[52]。國內(nèi)近年來也開展了相關(guān)的研究,例如徐紅濤等[53]、陳香月等[54]和魏慧敏等[55]均利用機(jī)器學(xué)習(xí)進(jìn)行土壤鹽分的預(yù)測,但目前機(jī)器學(xué)習(xí)的應(yīng)用研究仍處于起步階段?？傮w來看,機(jī)器學(xué)習(xí)算法能在一定程度上突破傳統(tǒng)預(yù)測在數(shù)據(jù)和范圍等方面的限制,可為大尺度鹽堿地的發(fā)展演變預(yù)測提供新思路。

3 結(jié)論與展望

3.1 結(jié)論

1992—2021年,國內(nèi)鹽堿地研究的發(fā)文量總體上呈現(xiàn)增長趨勢,鹽堿地研究內(nèi)容主要以鹽脅迫對植物生理生態(tài)特征的影響、鹽堿地基礎(chǔ)理論研究以及改良修復(fù)措施、土壤水鹽運(yùn)移機(jī)理和水資源高效利用、土壤鹽堿化的監(jiān)測管理和鹽生植物的開發(fā)利用這5大主題開展。整體的演化脈絡(luò)早期主要集中在對鹽堿地的治理、改良,土壤水鹽運(yùn)移機(jī)理,鹽脅迫對植物生理機(jī)制的影響以及鹽生植物機(jī)理等方面。之后則在鹽漬化的監(jiān)測和管理等方面展開了重點的研究工作。目前的研究則是在強(qiáng)調(diào)生態(tài)文明建設(shè)的前提下,進(jìn)一步加快對鹽堿地可持續(xù)開發(fā)利用工作,尋求更加綠色環(huán)保的修復(fù)方式,以推動地區(qū)生態(tài)環(huán)境安全和農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。而未來的熱點主要包括3個大方向:利用基因技術(shù)開發(fā)耐鹽作物、植物以及園林綠化植物,研究植物根際促生菌對提高植物耐鹽性的作用以及研究成果的推廣,利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法對土壤鹽漬化變化趨勢進(jìn)行預(yù)測和管理。

3.2 展望

總體而言,目前國內(nèi)對鹽堿地的研究形成了較為系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)和大量的科研成果,但仍存在一些不足。比如缺乏相對開創(chuàng)性的研究,水鹽運(yùn)動和水鹽平衡理論一直停滯不前,沒有更大的突破。另外由于研究具有明顯的地域性特點,土壤鹽堿化發(fā)生和演變過程規(guī)律的異同點和驅(qū)動機(jī)制等缺乏對比性研究,這導(dǎo)致鹽堿地演變和監(jiān)測在更大范圍上的理論和技術(shù)突破存在較大難度。鑒于我國鹽堿地分布范圍廣、面積大,研究人員應(yīng)根據(jù)當(dāng)前國家發(fā)展的需求,依托豐富的鹽漬化土地資源,在現(xiàn)有研究基礎(chǔ)上,充分發(fā)揮自身學(xué)科優(yōu)勢并大力融合其他學(xué)科,聚焦學(xué)科前沿,加強(qiáng)學(xué)術(shù)交流和合作,拓展基礎(chǔ)理論研究;進(jìn)一步加大對新技術(shù)、新材料和新方法在鹽堿地研究中的探索與創(chuàng)新應(yīng)用;并將現(xiàn)有的研究成果進(jìn)行推廣,從而推動我國鹽堿地研究和治理的進(jìn)一步發(fā)展。最后,面對氣候變化以及人口增長所帶來的生態(tài)環(huán)境問題,未來鹽堿地修復(fù)應(yīng)采取基于自然的解決方案(Nature based solutions,NbS),促進(jìn)鹽堿地長效、綠色和環(huán)境友好型治理,實現(xiàn)鹽堿地開發(fā)和利用的可持續(xù)發(fā)展。