农业土壤重金属/类金属治理中的知识演进与政策协同：基于文献计量与时间映射分析

《Journal of Environmental Chemical Engineering》：Knowledge evolution and policy alignment in agricultural soil heavy metal(loid) governance: A bibliometric and temporal-mapping analysis

　　

摘要

农业土壤重金属(类金属)（HMs）污染已成为涉及粮食安全、土壤功能、生态风险和公共卫生的复杂环境问题。该领域的研究重点已逐渐转移，但知识演变与政策议程之间的时序对应关系仍缺乏充分理解。为弥补这一缺口，本研究整合了文献计量分析、政策文本编码和时序映射，在四个治理维度下将研究热点演变与政策里程碑联系起来。分析纳入了2000年至2025年间Web of Science核心合集的10,008篇文献以及农业土壤污染防控相关的政策文本。结果表明，知识产出集中在少数国家和机构，其中中国是主要贡献者。研究热点从重金属(类金属)的污染识别、空间分布和特征描述扩展到风险治理，包括源解析、风险评估、修复和土壤健康。时序映射和敏感性分析表明，选定的源头控制和风险评估突现词通常先于相应政策锚点进入活跃阶段，而土地利用与安全利用以及修复相关术语则表现出较弱、混合或受锚点和关键词影响的时序模式。总体而言，分析表明在选定维度上存在逐步递进的时序模式，即从研究主题的积累到后期的政策制度化，但这一模式应被解释为探索性的时序对应关系，而非因果关系证据。本研究为考察研究与治理议程之间结构性时序对应关系提供了分析框架。未来研究应整合政策实施数据和实地证据，以考察这些时序模式的制度含义和管理效果。

引言

农业土壤是食物生产的关键介质，对于维持土壤生态功能和控制人类污染物暴露至关重要。它们同时也是重金属(类金属)（HMs）长期积累的关键环境汇[1], [2]。受工业排放、采矿与冶炼、燃料燃烧、废水灌溉和长期农业投入的驱动，HMs不断进入并积累在农业系统中[3], [4]。这可能导致土壤质量下降[5]、改变微生物群落结构[6]、抑制作物生长并降低产量[7]。Cd、Hg、As和Pb等重金属(类金属)是不可降解元素，可以在土壤中长期存在，同时其形态、迁移性和生物有效性会发生变化[8]。它们可以在土壤、水体和生物之间迁移和重新分配[9]，并可能通过作物吸收沿食物链传递[10], [11], [12]。全球评估表明，约14%至17%的耕地受到有毒金属污染，估计有9亿至14亿人居住在高污染风险区域[13]。因此，农业土壤HMs污染已成为涉及粮食安全、土壤功能、公共卫生和农业可持续发展的复杂治理挑战。

现有研究已对该问题形成了多层次理解。区域评估揭示了农业土壤中金属的空间分布及其在农产品中的积累风险[14], [15]，而更广泛的农田土壤污染研究则将污染状况与农业用地管理和风险缓解联系起来[16], [17]。在过程层面，研究已从早期对总浓度的调查[18]扩展到土壤-作物转移[19]、生物有效性、健康风险评估[20], [21]以及与迁移性相关的风险[22]。在效应层面，HMs污染可以抑制土壤酶活性[23]，并对微生物丰度、群落组成[24]和元素循环[25]等关键生态指标产生不利影响。相应地，风险管理框架、农业用地安全利用和修复技术持续发展[26]。研究重点已从污染识别[27]转向风险筛查[28]、源头控制[29]和修复[30]，并日益强调本地化和差异化管护[31]、情境化基线值和管理路径[32], [33]。与此同时，不同国家和地区已建立了涵盖风险筛查[34]、分级管理[35]、安全利用和修复[36]的政策和技术框架。随着对污染的科学认知深化和治理需求变化，这些框架也在不断调整[37], [38], [39]。这些进展已逐渐推动该领域从基于浓度的描述转向以暴露、功能和管理为导向的评估。

尽管该领域的研究迅速扩展，但大多数研究集中在单个元素[40]、特定区域[15]、主要作物系统[41]或单一修复技术[42]上。这些研究有助于解决具体的污染或技术问题，但在跨主题和跨尺度的综合以及向政策情境的转化方面提供的支持有限[14], [43]。因此，农业土壤HMs研究的整体知识结构、主题转变和长期演变特征仍缺乏充分刻画。文献计量分析已被广泛应用于环境研究，以描述发表模式、演化热点和知识网络[44]。现有文献计量研究已考察了土壤砷污染[45]、源解析[46]、农田植物修复[47]、环境风险[48]、新兴污染物[49]以及受污染场地修复的可持续性评估[50]，并阐明了这些子领域的趋势和研究前沿。然而，这些研究大多局限于单一主题或分析维度，尚未将农业土壤HMs污染与管理研究作为一个整合的知识系统来考察，也未在演进的政策背景下量化研究议程与治理议程之间的时序对应关系。特别是，研究热点如何从污染表征向源头控制、风险评估、安全利用和修复转移，仍缺乏充分理解。

为弥补这些缺口，本研究结合了文献计量分析、政策文本编码和时序映射。研究采用四个维度来组织研究-政策对比：源头控制、风险评估、土地利用与安全利用以及预防与修复。这些维度涵盖了不同的治理功能，从限制新的污染物输入到管理已有污染。选择中国作为主要政策参考，因为其在文献语料库中占有较大份额，且其农业土壤治理框架在四个维度上均包含有明确日期的政策工具。其他司法管辖区的政策被保留用于对比和敏感性分析。研究目标包括：(1) 描述发表模式和主要研究贡献者；(2) 识别研究热点及其时序演变；(3) 考察四个维度下研究主题与政策发布之间的时序对应关系。

章节片段

数据采集与处理

文献记录于2026年3月20日从Web of Science核心合集（WoSCC）检索，检索范围限定于Science Citation Index Expanded。分析窗口覆盖2000年至2025年的完整日历年。由于数据库索引可能滞后于出版，2025年末发表的部分记录可能未被纳入检索结果。文献类型限定为Article和Review，语言限定为英文。筛选后的文献

发表趋势与模型拟合

图2a展示了2000年以来农业土壤HMs污染与管理研究的总体增长情况。从2000年到2025年，Web of Science核心合集收录了10,008篇相关文献，包括Article和Review。研究期间内，年发表量和年引用量总体呈上升趋势。年发表量的复合年均增长率（CAGR）为17.24%，最高年引用量为67,313次。发表增长呈现出明显的阶段性差异。年发表量

讨论

本研究分析了2000年至2025年间Web of Science核心合集收录的10,008篇文献及相关政策文件，以识别农业土壤HMs污染与管理领域的发表模式、研究热点演变以及与治理议程的时序对应关系。结果表明，该领域已从早期的污染识别和空间表征转向源解析、风险评估、安全利用、多目标

结论

本研究分析了2000年至2025年间Web of Science核心合集收录的10,008篇文献，并结合农业土壤污染防控相关选定政策文献，考察了农业土壤HMs研究的演变及其与治理议程的时序对应关系。结果表明，早期研究主要聚焦于优先金属(类金属)的污染识别、空间分布和特征描述，后期则转向

CRediT作者贡献声明

雷景成：撰写—原稿、可视化、软件、方法论、数据管理。张政千：撰写—原稿、软件、调查、数据管理。吴丰昌：监督、项目管理、形式分析。王文和：软件、数据管理。郭菲：撰写—审阅与编辑、监督、项目管理、经费获取、概念化。

生成式AI及AI辅助技术在写作过程中的声明

在撰写稿件过程中，作者使用了ChatGPT对特定章节的语言进行润色。作者确保所有AI辅助内容均经过作者的仔细审阅、编辑和验证，作者对整篇稿件的准确性和完整性负责。

利益冲突声明

作者声明不存在已知可能影响本论文所报道工作的竞争性经济利益或个人关系。

致谢

本工作得到了国家重点研发计划（编号：2023YFC3708700）的资助。

利益冲突声明

作者声明对本文章中讨论的任何材料不存在经济或所有权利益。

补充信息

与本文章相关的补充数据可在补充信息中查阅，包括补充表格和补充文件。

雷景成|张政千|王文和|郭菲|吴丰昌

中国地质大学（北京）水资源与环境学院，北京100083，中国