黑土是全球最珍贵的土壤资源，富含有机质和矿物质，具有质地疏松、肥力高的特点，广泛分布在中高纬度地区，对全球农业发展有非常重要的作用^[1]。我国东北地区作为世界四大黑土地之一，拥有呼伦贝勒黑土区、三江黑土区和松嫩黑土区三块黑土分布区^[2]。我国的黑土不仅养育着东三省一方水土，更承载着重要经济区的粮食供给，关乎粮食安全、生态文明和东北的绿色振兴。我国农业农村部、国家发展改革委和财政部等联合印发的《国家黑土地保护工程实施方案（2021－2025年）》明确指出，“十四五”期间将完成1亿亩黑土地保护性利用任务，黑土耕地质量明显提升，土壤有机质含量平均提高10%以上^[3]。《东北黑土地保护性耕作行动计划（2020－2025年）》也指出将逐步在东北地区适宜区域全面推广应用保护性耕作，使其成为东北地区适宜区域农业主流耕作技术，促进东北黑土地保护和农业可持续发展，增强生态、经济和社会效益^[4]。2020年12月，习近平总书记在中央农村工作会议上指出，“要把黑土地保护作为一件大事来抓，把黑土地用好养好”^[5]。2021年中央一号文件提出“实施国家黑土地保护工程，推广保护性耕作模式”，黑土地保护上升为国家战略。

我国关于黑土地的研究主要关注全球黑土分布区的数量及面积问题、中国东北黑土区的面积问题、黑土层厚度变化及其对土壤生产力的影响问题、中国黑土区坡耕地土壤质量退化的问题^[6]；《东北黑土地白皮书（2020）》指出，东北黑土地因长期过度开发利用、气候变化等因素，正面临耕地增速放缓、森林面积增加，坡地开垦导致土壤侵蚀加剧，土壤有机质与养分元素衰减，土壤结构改变与蓄水能力下降等5个方面的问题^[7]；较多学者^[8⇓⇓-11]关注黑土土壤退化和水土流失的现状，并从自然因素和社会因素等角度分析原因；也有学者^{[12⇓⇓-15]}测量并分析了中国黑土地重金属污染现状。关于黑土地的保护治理，东北地区已经推广应用了以秸秆还田为核心的“梨树模式”和“龙江模式”等技术模式^[16]，但控制黑土地退化仍有赖于科技创新，与发达国家相比，我国在黑土地方面的科技体系仍有待进一步发展。为响应习近平总书记对黑土地保护的指示，中国科学院于2020年12月开始“黑土粮仓”先导科技专项的谋划与启动实施，专项提出东北黑土地的六大攻关任务，并根据不同黑土地区的典型问题设置七大示范区。

分析国际黑土领域的研究态势，有助于我国更好了解国际黑土研究的主题分布、前沿热点和重点国家、机构，明确我国在黑土领域的研究现状和国际定位，从而促进我国学者对黑土地多方面的研究和保护力度，更大程度发挥黑土地的生态和经济作用。为了解国际上黑土领域的重点研究方向和机构，把握研究进展和前沿趋势，本研究将用文献计量学方法和知识图谱软件VOSviewer及Hiscite，从定性和定量角度对国际黑土领域发文情况进行分析，以把握国际黑土研究动态和发展趋势。

本文以Web of Science核心合集为数据来源，以TI=(“Phaeozem”or“black soil*”or“black earth”or “Mollisol*”or“chernozem”) or AK= (“Phaeozem”or“black soil*”or“black earth” or “Mollisol*”or “chernozem”)为检索式进行检索，检索时间为2021年11月4日。文献类型为论文和综述，共检索到黑土领域相关文献2 830篇。

检索后导出题录，使用Excel软件对文献题录数据进行整理。本文主要根据Reprint Addresses字段进行作者、一级机构和国家等相关分析，若该字段为空，则用Addresses字段值代替；若Addresses字段也为空，则删除此条题录数据。进行去重操作后最终得到2 696条题录数据。对最终数据的地址字段进行作者、国家和机构信息的拆分、清洗与合并，有多位通讯作者的文献按多篇文献计算，拆分为多行题录数据，并附上各自的国家和机构信息。

本研究利用VOSviewer软件对黑土领域发文的关键词进行聚类分析，得出其主题分类类别；利用TF-IDF算法得到主要发文机构的发文关键词，总结其发文主题；使用Hiscite软件对本领域的文献进行脉络梳理并生成引证关系图，得出三个主要发展脉络。VOSviewer是一个用于构建和可视化文献计量网络的软件工具，能够快速绘制出某领域的研究分类情况。TF-IDF是一种统计方法，用以评估一个字词对于一个文件集或一个语料库中的其中一份文件的重要程度，字词的重要性随着它在文件中出现的次数成正比增加，同时会随着它在语料库中出现的频率成反比下降^[17]。TF-IDF实际上是TF*IDF，TF表示词条在文档中出现的频率，一个词的TF值越高，表明它具有很好的类别区分能力；IDF表示逆文本频率指数，包含词条的文档数越少，IDF越大，说明词条具有很好的类别区分能力。Hiscite是一款引文分析工具，主要用于绘制某研究领域的发展脉络。

黑土领域相关研究最早发表于1972年，由道库恰耶夫土壤科学研究所和莫斯科国立大学合作发表，主要研究黑钙土、咸水湖脱碱土和碱土形成过程中粘土矿物迁移和转化所表现出的特性。从发文趋势来看（图1），1972－2004年间，全球黑土发文量增速缓慢，在50篇以内小幅度波动；2004年之后，全球发文量总体呈现快速波动的增长趋势。拟合的指数趋势线如图，拟合优度R²值为0.8762，较为可靠。

4.2.1 主要国家发文量统计

从发文量最高的TOP10国家来看（表1），中国和俄罗斯遥遥领先，发文量分别为757篇和675篇，属于第一梯队。其中，中国拥有东北大平原这一丰富的黑土地资源，俄罗斯紧邻乌克兰大平原黑土资源区，因此两国关于黑土领域的科研产出较为丰富。美国、德国、加拿大、印度和匈牙利的发文量均在100~250篇之间，属于第二梯队；其余国家发文量均不足100篇，属于第三梯队。

4.2.2 主要国家发文趋势

从主要国家年度发文趋势看（图2），中国在2004年之前发文数量均为个位数，2005年以后呈现出强劲增长趋势，2010年发文量超过俄罗斯，之后一直保持全球年发文量第一。俄罗斯在黑土领域的研究起步相对较晚，1992年发表第一篇文献，之后年度发文数量一直在40篇以内波动，2013－2014年开始迅速增长，并一直保持全球年度发文量第二的水平。美国、德国和加拿大等国家的发文量一直在25篇以内缓慢波动。

4.2.3 主要国家论文影响力分析

从总被引频次看（表2），中国以13 922次排名第一，且是排名第二的美国（6 352）的两倍多；加拿大、俄罗斯、德国的总被引频次在2 000~5 000次之间；阿根廷、澳大利亚、巴西、印度和奥地利5个国家的总被引频次均低于2 000次。从篇均被引频次看，加拿大最高，为28.44次；其次是美国和澳大利亚，分别为25.72次和25.44次；奥地利、俄罗斯和印度的篇均被引频次低于世界平均水平（11次），与其他国家差距较大。

从近五年发文量占比情况看，中国最高，为43.94%，其次为俄罗斯，为27.67%，这说明中国和俄罗斯近五年在黑土领域的研究较为活跃。奥地利近五年发文活跃度较低，在1%以下。

4.3.1 主要机构发文量分析

从机构属性看（表3），科研机构是黑土领域的发文主体，在TOP10机构中占据7席。中国和俄罗斯是拥有TOP10发文机构最多的两个国家，各有4家，其中，中国科学院发文数量为605篇，位居全球第一位，俄罗斯科学院发文232篇，排名第二。莫斯科国立大学、加拿大农业及农业食品部、道库恰耶夫土壤科学研究所和东北农业大学依次位居第三到第六位。其余机构发文量不足100篇。

4.3.2 主要发文机构论文影响力分析

从篇均被引频次看（表4），发文量TOP10机构中有5所机构的篇均被引水平均高于世界平均水平（11.17）。其中，加拿大农业及农业食品部的篇均被引频次最高，是世界平均水平的2.78倍；中国科学院排名第二，是世界平均水平的1.96倍；其余3所中国机构，中国农业科学院、黑龙江省农业科学院和东北农业大学的篇均被引频次分别是世界平均水平的1.88倍、1.61倍和1.05倍。印度农业研究理事会、俄罗斯科学院和莫斯科国立大学排名后三位，分别是世界平均水平的0.66、0.63和0.36倍。

4.4.1 总体研究主题分析

利用VOSviewer绘制高频关键词共现网络并进行聚类。在WoS核心合集中下载该主题文献的全记录与引用的参考文献数据，并保存为制表符分隔文件。将文件导入VOSviewer，并导入制作的关键词叙词表以消除含义相同、表述相异的词，最终得到聚类数为5的聚类视图（图3）。黑土领域的研究主题主要包括“黑土流失与气候变化”（红色），“黑土地的农作物种植”（绿色），“黑土地基础结构及重金属污染”（蓝色），“土壤有机质”（黄色）以及“黑土地土壤微生物群落及其多样性”（紫色）。

“黑土流失与气候变化”领域主要包括有机碳、侵蚀、生态系统等关键词，研究黑土领域的现状和对于气候的宏观影响；“黑土地的农作物种植”领域主要包括管理、产量、微生物量、免耕和轮作等关键词，研究耕种方式如轮作和施肥等对黑土地的影响；“黑土地基础结构及重金属污染”领域主要包括重金属、磷、降解和吸附等关键词，涉及土壤重金属含量和土壤的降解吸附等功能相关研究；“土壤有机质”领域包含有机物、氮和耕作等关键词，涉及土壤中有机物成分的研究；“黑土地土壤微生物群落及其多样性”领域主要包含碳、多样性、微生物群落等关键词，主要关注黑土地微生物群落多样性。

4.4.2 主要机构研究主题分析

从主要发文机构研究主题看（表5），中国科学院主要关注东北地区的黑土流失、黑土地管理与利用等问题；俄罗斯科学院主要关注黑钙土中的重金属物质以及土壤有机物质腐殖质的吸附作用等研究；莫斯科国立大学主要涉及黑钙土对气候变化的影响及黑土地的化学成分等研究；加拿大农业及农业食品部聚焦农作物种植方式与耕地管理，重点关注萨斯喀彻温省；道库恰耶夫土壤科学研究所主要涉及黑钙土土壤结构、土壤微生物多样性和土壤有机质等方面研究。

4.4.3 关键文献分析

利用Hiscite工具筛选出2003－2012年的15篇关键文献的引用情况，绘制了黑土领域研究的关键发展脉络图（图4、表6、表7和表8）。从图4可看出，黑土领域的关键文献研究大致分为中国东北黑土退化研究、中国东北黑土侵蚀研究和欧洲黑土研究三部分。

（1）主题1：中国东北黑土退化研究

该主题共包含7篇重要文献，均为中美两国合著论文，相关合作机构涉及中国科学院与马萨诸塞大学、美国北方州立大学、爱荷华州立大学、东北农业大学和黑龙江大学等（表6）。该主题主要涉及中国东北黑土地的土壤固碳及农作物种植、黑土土壤的成分和性质分析等研究。其中，编号617、669和795的文献均研究黑土土壤特性；编号943和1118的文献主要研究黑土地对作物的影响；编号998的文献主要研究土壤退化对农业产生的影响。发表最早且被引频次较高的文章（编号617）是该主题中最重要的节点，也是中国科学院和美国马萨诸塞大学密切合作的开端。

（2）主题2：中国东北黑土侵蚀研究

该主题共包含5篇重要文献，均为中国研究机构发表，主要研究中国东北地区黑土地沟壑侵蚀现象和程度，论文发表时间段为2007－2012年（表7）。最早的两篇文献（编号830和832）均来自北京师范大学，分别研究东北耕作集水区和丘陵区的沟壑，其中编号830的文献发文时间更早且被引频次更高。此外，编号1043的文章是由大连大学、国立中兴大学和清华大学合作发表的，被引频次最高，且是唯一与其他主题有关联的文章。

（3）主题3：欧洲黑土研究

该主题仅包含2篇重要文献，分别来自德国和瑞士（表8）。较早的一篇文献（编号732）总结了德国黑钙土的侵蚀与人类活动及动植物之间的相互影响，另一篇（编号803）是由苏黎世大学发表的关于中欧20世纪20年代以来黑土相关文献的综述。

（1）国际上关于黑土主题的论文数量稳步增长，目前仍处于快速增长阶段，未来仍然有较大的发展潜力。从国家层面看，中国和俄罗斯的发文量处于领先地位，科研产出丰富。中国从2005年开始发文量呈强劲增长趋势，此后一直保持年度发文全球第一；俄罗斯从2013－2014年开始发文量快速增长并一直保持全球第二的水平；美国、德国和加拿大等国家在本领域的发文量也处于相对优势地位。在机构层面，科研机构是黑土领域的发文主体，其中中国科学院发文量遥遥领先，俄罗斯科学院位列第二。从论文影响力来看，中国和美国的总被引频次较高，但单篇论文影响力最高的是加拿大，其次是美国和澳大利亚。加拿大农业及农业食品部的单篇论文影响力是所有机构中最高的。

（2）从研究内容来看，国际上在黑土领域的研究主题主要有“黑土流失与气候变化”“黑土地的农作物种植”“黑土地基础结构及重金属污染”“土壤有机质”以及“黑土地土壤微生物群落及其多样性”五个方面。主要机构的研究主题各具特色，中国科学院的研究主要关注东北地区黑土流失与土地管理和利用等问题；俄罗斯科学院主要关注黑钙土中的重金属物质和腐殖质等方面；莫斯科国立大学更多关注黑钙土对气候变化的影响；加拿大农业及农业食品部聚焦黑土地管理与农作物耕作方式；道库恰耶夫土壤科学研究所主要关注土壤结构和微生物多样性。

我国在黑土领域虽然发文数量优势明显，但在单篇被引频次和机构被引频次上都逊于加拿大。各国关于黑土的研究侧重点各不相同，我国应加强与国外的研究合作，除了黑土流失、退化及其综合治理方向的研究，也应当加强在其他主题的合作研究。在统筹国内外研究优势的基础上，采用多角度和多学科的方法促进黑土地研究的综合发展，加强国内外研究成果的交流与合作，共同搭建全球黑土研究平台，促进全球黑体资源的保护和有效利用。

本研究尚存在不足之处，由于本次地址字段的清洗只具体到国家和一级机构，未涉及二级机构，因此如俄罗斯科学院下属的多个研究中心和分支机构并未被清洗出，因而未在科研机构层面进行更深入的分析。后续研究将对数据进行多层机构的清洗并构建更加完善的机构叙词表，从机构领域进行深入分析。