国际生物固碳研究热点分析，全球技术发展专利保护

关键词作为学术文献的必备要素，能鲜明而直接地表述文献的主题。对关键词（特别是高频关键词）词频进行分析，能够有效地理清该研究领域的学科热点和发展方向。经统计，8846篇论文共有41479个关键词（含重复出现的关键词）。为避免同义关键词影响分析结果，本书对关键词进行了一定程度的人工干预，合并了意义相近的关键词，如carbon dioxide和CO2，model和modeling，global change和global warming，forests和forest等。生物固碳领域文献中前60位的关键词如表2.6所示。

表2.6　生物固碳领域文献中前60位的关键词

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由于本研究是关于生物固碳的，所以固碳、碳、碳储量、封存、CO2、碳汇、土壤固碳、碳循环等也自然成为频数很高的关键词；而气候变化、毁林和森林退化减排计划、京都议定书、可持续发展的频次很高，则表明气候的变化使人们更加认识到碳减排和固碳的重要性，从而签订和制定了碳减排的合约或计划，进一步促进了固碳相关研究。高频关键词中还有土壤、森林、草原、生物多样性、生态系统服务、浮游植物、热带森林等，可以看出生物固碳的过程与土壤、森林、草原、浮游植物、微生物、生态系统等密切相关。

本书通过对生物固碳领域文献关键词的词频分析结果进行归纳，总结出此领域的六大研究热点（见表2.7）：①不同生态系统碳汇的现状及潜力；②固碳减排长期效应和生态系统服务可持续性；③土壤固碳研究；④生态系统管理措施对固碳的影响研究；⑤微藻固碳与生物能源制备；⑥生物炭与环境研究。

表2.7　生物固碳领域的研究热点

突变词是指短时间内使用频率骤增的关键词，适合表征研究前沿的发展趋势，突变词的突变强度则表现了该词短时间内使用频率骤增的强度。本节利用CiteSpace Ⅲ得出生物固碳领域的突变词列表（见表2.8），清楚地展示了突变词的年代和突变强度。

表2.8　生物固碳领域的突变词

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2000—2005年的主要突变词可归纳为以下几组：①atmospheric CO2（大气中的CO2）、Brazilian Amazon（巴西亚马孙）、Alaska（阿拉斯加州）、Arctic tundra（北极苔原）；②North-Atlantic（北大西洋）、phytoplankton（浮游植物）、marine（海洋）；③terrestrial ecosystems（陆地生态系统）、plants（植物）、litter quality（凋落物质量）、fine roots（细根）、photosynthesis（光合作用）、nutrient（养分）；④cycle（循环）、El Nino（厄尔尼诺）、water-vapor（水蒸气）、ecosystems（生态系统）、carbon balance（碳平衡）、organic carbon（有机碳）、carbon flux（碳通量）；⑤modeling（建模）、eddy-covariance（涡度相关）、variability（变异）；⑥water-vapor exchange（水蒸气交换）、atmosphere（大气）、Kyoto Protocol（京都议定书）、seawater（海水）、turnover（周转）；⑦net primary production（净初级生产力）、rain-forest（热带雨林）。

这期间的研究热点主要表现在以下七个方面：①在大气中CO2浓度升高的背景下，生物固碳领域学者开始关注亚马孙热带雨林、阿拉斯加州、北极苔原等生态系统的固碳潜力；②开展海洋中浮游植物固碳机理和固碳量评估的研究；③对陆地生态系统开展研究，深入到固碳影响因素，包括植物的光合作用、养分供给等，同时关注植物凋落物的分解过程及养分释放影响因素；④进行生态系统碳循环模型的探讨，以及源与汇的关系研究；⑤逐步开始定量化研究，探索性建立各种模型，评估森林、海洋、湿地、草原等生态系统的碳储量分布以及固碳潜力；⑥深入研究海洋生态系统的碳循过程，探讨CO2的海－气交换、有机碳循环等重要问题；⑦进行生态系统净初级生产力的估算。

2006—2010年的主要突变词可归纳为以下几组：①carbon budget（碳预算）；②root respiration（根系呼吸）、deciduous forest（落叶林）、elevated atmospheric CO2（大气中CO2浓度增高）；③carbondioxide exchange（CO2交换）、long-term（长期）、soil（土壤）、soil organic matter（土壤有机质）、residue（残留）、C/N ratio（碳氮比）；④ecosystem respiration（生态系统呼吸）、fixation（固定）。

这期间的研究热点主要表现在以下四个方面：①对固碳的研究由技术角度扩大到经济角度，进行碳预算方法研究；②开展温带落叶林的植物特征及其对气候变化影响的研究，对生态系统固碳的研究深入到植物根系碎屑固碳；③前期对草原、森林、沼泽等生态系统固碳的研究，均涉及土壤的固碳，逐渐开展土壤固碳过程和机理、土壤碳库评估及其增长潜力、土壤固碳影响因素等的研究；④研究生态系统呼吸与CO2固定。

2010—2014年的主要突变词可归纳为以下几组：①biofuels（生物燃料）、bioenergy（生物能源）；②biochar（生物炭）、charcoal（木炭）；③REDD（毁林和森林退化减排计划）、reforestation（植树造林）、ecosystem services（生态系统服务）、conservation（保护）；④black carbon（炭黑）、physical-properties（物理性质）、pyrolysis（热解）、agricultural soil（农业土壤）；⑤temperature sensitivity（温度敏感性）、old-growth forest（老龄林）。

这期间的研究热点主要表现在以下五个方面：①微藻固碳的兴起，使得微藻代谢机理研究、高固碳藻种及品种选育、微藻养殖技术及生物燃料转化技术等成为热点；②对生物炭的研究快速发展，包括生物炭的制备方法、生物炭对土壤肥力及作物生长的影响机理、生物炭对土壤微生态的影响机理等研究；③开展生物系统保护、管理措施研究，以增加固碳量；④研究炭黑的物理化学性质、炭黑与土壤碳库稳定性间关系等；⑤研究土壤呼吸的温度敏感性及其对土壤碳库的影响。