國(guó)外土地利用與碳排放知識(shí)圖譜分析
——基于CiteSpace軟件的計(jì)量分析

張 苗，蘭夢(mèng)婷，陳銀蓉，袁凱華

（華中農(nóng)業(yè)大學(xué)公共管理學(xué)院，湖北 武漢 430070）

國(guó)外土地利用與碳排放知識(shí)圖譜分析
——基于CiteSpace軟件的計(jì)量分析

張 苗，蘭夢(mèng)婷，陳銀蓉，袁凱華

（華中農(nóng)業(yè)大學(xué)公共管理學(xué)院，湖北 武漢 430070）

研究目的：以“Web of Science”數(shù)據(jù)庫(kù)收錄的2002—2015年期間發(fā)表的土地利用與碳排放相關(guān)研究主題文獻(xiàn)進(jìn)行文獻(xiàn)共被引網(wǎng)絡(luò)、關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)及突現(xiàn)詞分析，厘清國(guó)外土地利用與碳排放知識(shí)圖譜進(jìn)展。研究方法：文獻(xiàn)計(jì)量分析法，歸納法。研究結(jié)果：植被碳和土壤碳的測(cè)算、土壤碳排放、森林采伐碳排放、交互作用引致碳排放和生物燃料等成為國(guó)外相關(guān)研究主要知識(shí)群組，不同知識(shí)群組之間呈現(xiàn)交叉影響的演化；研究主題集聚成4條核心路徑：土地利用變化與土壤碳排放，氣候變化模型與生態(tài)系統(tǒng)，熱帶雨林森林采伐與森林退化（REDD）碳排放，生物燃料生命周期模型；REDD和生物燃料利弊成為國(guó)外研究前沿和研究熱點(diǎn)。研究結(jié)論：國(guó)外土地利用與碳排放研究已完成了基礎(chǔ)理論和研究體系的架構(gòu)，表現(xiàn)出學(xué)科交叉性強(qiáng)，研究基礎(chǔ)理論豐富，研究主題從微觀到中觀到宏觀層層遞進(jìn)的演化關(guān)系特點(diǎn)。

土地利用；碳排放；CiteSpace；知識(shí)群組；演化路徑

1 引言

越來(lái)越多的證據(jù)表明碳排放是導(dǎo)致全球氣候變化的重要因素[1-2]，全球氣候變化可能對(duì)自然生態(tài)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)產(chǎn)生多方面、多層次的影響。過(guò)去幾十年大氣中大約有45%的CO2排放來(lái)自化石燃料燃燒和土地利用變化，剩下的CO2被稱作是“碳庫(kù)”的海洋和陸地吸收了[3]。隨著研究的進(jìn)展，新出現(xiàn)的主要問題是作為碳存儲(chǔ)最大的陸地和海洋非常脆弱和不穩(wěn)定，很容易導(dǎo)致自然碳排放[3-4]，其中作為人類活動(dòng)載體的陸地最易受擾動(dòng)。據(jù)世界資源組織的碳排放計(jì)算器測(cè)算以及碳循環(huán)研究專家估算[1-2，5]：1850－1998年的全球碳排放中，土地利用變化引起的碳排放是人類活動(dòng)影響碳排放總量的1/3。未來(lái)一個(gè)世紀(jì)，由于土地系統(tǒng)很可能在結(jié)構(gòu)和功能方面出現(xiàn)較大的變化，土地系統(tǒng)對(duì)氣候的反饋在土地系統(tǒng)科學(xué)中的地位愈來(lái)愈重要，土地利用與碳排放問題引起了越來(lái)越多學(xué)者的關(guān)注。趙文武[6]采用文獻(xiàn)分析的方法對(duì)比了全球和世界主要國(guó)家過(guò)去10年的土地利用研究情況，其中全球土地利用變化與碳排放是重點(diǎn)研究領(lǐng)域。主題為“土地利用”和“碳排放”的文獻(xiàn)也日漸豐富完善，學(xué)者們基于不同的切入視角對(duì)國(guó)內(nèi)外“土地利用”與“碳排放”相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行了較為全面的總結(jié)，側(cè)重點(diǎn)有所不同，包括土地利用碳排放機(jī)理與核算[7]、土地利用變化對(duì)碳排放影響[8-12]、農(nóng)業(yè)土地利用與碳排放[13]、城市系統(tǒng)碳循環(huán)[14]、土地利用變化與土壤有機(jī)碳（SOC）[15]、土地利用變化對(duì)氣候影響[16-18]等相關(guān)研究進(jìn)展。

總體來(lái)說(shuō)，國(guó)外相關(guān)研究起步早，相關(guān)文獻(xiàn)豐富，研究主題延續(xù)性好。厘清國(guó)外相關(guān)研究不同時(shí)間段的研究主題，研究主題之間的相互關(guān)聯(lián)以及研究趨勢(shì)，可為國(guó)內(nèi)土地利用與碳排放研究提供理論參考。本文采用CiteSpace可視化分析軟件，對(duì)國(guó)外近14年主題為“土地利用”和“碳排放”的文獻(xiàn)進(jìn)行計(jì)量分析，以期更好的指導(dǎo)未來(lái)土地利用與碳排放的科學(xué)研究。

2 數(shù)據(jù)與方法

2.1 研究方法

當(dāng)前文獻(xiàn)圖譜軟件有十余種之多，各個(gè)軟件都有其不同的優(yōu)勢(shì)。其中，CiteSpace以其強(qiáng)大的文獻(xiàn)共被引分析而知名，國(guó)內(nèi)的學(xué)者使用CiteSpace主要是針對(duì)研究熱點(diǎn)、研究前沿和研究趨勢(shì)進(jìn)行探索，主要使用CiteSpace的文獻(xiàn)共被引、共詞網(wǎng)絡(luò)以及作者共被引功能，隨著發(fā)展算法和功能不斷優(yōu)化，當(dāng)前CiteSpace已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)科學(xué)、信息科學(xué)以及醫(yī)學(xué)等60多個(gè)領(lǐng)域[19-20]。本文借助CiteSpaceⅢ軟件對(duì)國(guó)外近14年主題為“土地利用”和“碳排放”的被引（Cited）文獻(xiàn)和引文（Citing）進(jìn)行相應(yīng)數(shù)據(jù)挖掘和計(jì)量分析，把握國(guó)外相關(guān)研究的最新進(jìn)展、演化路徑和未來(lái)趨勢(shì)。

2.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

本文國(guó)外文獻(xiàn)計(jì)量分析所用數(shù)據(jù)來(lái)自Web of Science核心合集，包括SCI，SSCI和A&HCI三大引文索引數(shù)據(jù)庫(kù)。每一條數(shù)據(jù)記錄主要包括文獻(xiàn)的作者、題目、摘要和文獻(xiàn)的引文。綜合已有官方報(bào)告文獻(xiàn)[1-2]，主題詞選擇“l(fā)and use”和“carbon emission”，分別代表本研究的“土地利用”和“碳排放”，時(shí)間跨度為2002—2015 年（因Web of Science核心集最早只能檢索到2002年），對(duì)二者的檢索結(jié)果取交集，語(yǔ)言類型選擇English，文獻(xiàn)類型為“ARTICLE OR PROCEEDINGS PAPER OR REVIEW”，共獲得4249條文獻(xiàn)數(shù)據(jù)。對(duì)所得文獻(xiàn)進(jìn)行初步的年度分

布統(tǒng)計(jì)（圖1）和學(xué)科分類分析，形成了土地利用碳排放研究領(lǐng)域的初步認(rèn)知。

圖1 國(guó)外文獻(xiàn)數(shù)量時(shí)間分布圖Fig.1 Distribution of foreign literatures in the timeline

圖2 文獻(xiàn)共被引網(wǎng)絡(luò)的時(shí)區(qū)圖Fig.2 The co-citation time zone map

2002—2015年文獻(xiàn)數(shù)量呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，特別是2006年之后，文獻(xiàn)數(shù)量增長(zhǎng)較快，表明“土地利用”和“碳排放”研究被越來(lái)越多的國(guó)外學(xué)者所關(guān)注；土地利用與碳排放研究的學(xué)科分布主要集中在環(huán)境科學(xué)（39.43%）、氣象學(xué)和大氣科學(xué)（16.23%）、生態(tài)學(xué)（15.92%）和地球綜合科學(xué)（10.93%）等領(lǐng)域，表明土地利用碳排放成為多學(xué)科共同關(guān)注的研究主題。

3 土地利用與碳排放的文獻(xiàn)計(jì)量分析

3.1 知識(shí)群組識(shí)別

研究區(qū)域可以被概念化為從研究前沿到知識(shí)基礎(chǔ)的映射。原始數(shù)據(jù)中的被引文獻(xiàn)組成了該研究領(lǐng)域的知識(shí)基礎(chǔ)，而相應(yīng)的引文則形成了研究前沿[20]。因此，知識(shí)基礎(chǔ)的群組和演變研究是辨析研究前沿的基礎(chǔ)，能夠揭示研究前沿演變的重要知識(shí)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，并明確研究前沿之間的關(guān)聯(lián)。本研究利用前文確定的數(shù)據(jù)樣本，繪制基于文獻(xiàn)共被引網(wǎng)絡(luò)的“土地利用與碳排放”研究領(lǐng)域的知識(shí)結(jié)構(gòu)圖譜，辨析研究領(lǐng)域的理論結(jié)構(gòu)。具體操作方式如下：時(shí)間切割設(shè)置為1年，主題詞來(lái)源同時(shí)選擇標(biāo)題、摘要、系索詞和標(biāo)識(shí)符，主題詞類型選擇名詞短語(yǔ)，節(jié)點(diǎn)類型選擇被引文獻(xiàn)，閾值選擇以TOP50為閥值，其余時(shí)段切割值由線性插值賦值。運(yùn)行CitespaceⅢ軟件得到可視化網(wǎng)絡(luò)相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)時(shí)區(qū)圖，包括279個(gè)節(jié)點(diǎn)和601條連線。從施引文獻(xiàn)的摘要中提取名詞性術(shù)語(yǔ)并采用LLR（對(duì)數(shù)似然率算法）對(duì)群組進(jìn)行命名，通過(guò)調(diào)整群組圖得到圖2所示的文獻(xiàn)共被引網(wǎng)絡(luò)時(shí)區(qū)圖，表1為不同群組所包含的共被引文獻(xiàn)數(shù)量和平均引用年份，表2為被引文獻(xiàn)的被引頻次及所屬群組，表3為最活躍引用者及其相關(guān)文章。

網(wǎng)絡(luò)圖譜共分為10個(gè)共被引群組（第10個(gè)并無(wú)明顯群組標(biāo)簽），其中前9個(gè)群組標(biāo)簽如圖2所示。圖2顯示了不同的群組出現(xiàn)的時(shí)間，以及重要節(jié)點(diǎn)上出現(xiàn)的高被引文獻(xiàn)作者（表2），由圖2可知研究網(wǎng)絡(luò)集中性較強(qiáng)，研究分支較多，圖譜中的節(jié)點(diǎn)文獻(xiàn)間呈現(xiàn)較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性，且部分關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)文獻(xiàn)處于知識(shí)群組的交界處，在群組間起到承上啟下的作用。其中，群組#2、#3、#4、#7和#8代表最近的研究，結(jié)合表1可以看出，除#7平均引用年份較早外，群組#2、#3、#4和#8的平均引用年份較晚，表明“森林采伐”、“交互作用”、“生物燃料”和“引致碳排放”的群組是最新的土地利用和碳排放研究分支；而群組#0、#1、#5、#6和#7則代表了最初的研究方向，表明“有機(jī)碳存儲(chǔ)”、“土壤”、“火災(zāi)動(dòng)態(tài)”和“二氧化碳”的群組為最初研究土地利用和碳排放的切入點(diǎn)。

表2反映了高被引文獻(xiàn)的相關(guān)信息，代表了研究基礎(chǔ)。由表4可知分屬于群組#4、#1、#3和#2的被引文獻(xiàn)被引頻次較高，表明“生物燃料”、“土壤”、“交互作用”和“森林采伐”具有較好的研究基礎(chǔ)。其中，Searchinger，et al[21]和Fargione，et al[22]分別于2008年發(fā)表在Science上文章為群組#4“Biofuel”研究分支的出現(xiàn)奠定了理論基礎(chǔ)；Guo，et al[23]，Post[24]和Lal[25]分別關(guān)于土地利用變化與土壤碳存儲(chǔ)，土地利用變化與土壤碳封存和土壤碳封存對(duì)氣候變化影響和食物安全的探討為群組#1“Soil”的研究基礎(chǔ)，確定了從土壤微觀角度研究土地利用碳排放的研究分支，也是較早展開土壤碳的相關(guān)研究；Friedlingstein，et al[5]，F(xiàn)orster[26]和Denman[27]等關(guān)于氣候變化碳循環(huán)的研究為群組#3“Interaction”的研究基礎(chǔ)，其中Forster[26]和Denman[27]發(fā)表的為IPCC第4次綜合報(bào)告的研究成果，突顯了研究土地利用與碳排放對(duì)氣候變化的重要性；因土地利用的林地成為最大的碳匯，森林的減少和采伐對(duì)土地利用碳排放產(chǎn)生較大影響，Houghton[28]發(fā)表的Revised estimates of the annual net flux of carbon to the atmosphere from changes in land use and land management 1850—2000成為其研究土地利用變化碳排放的代表作，為群組#2“Deforestation”的研究基礎(chǔ)。

表1 群組所含文獻(xiàn)數(shù)量和引用年份Tab.1 The size and the mean year of the clusters

表2 被引頻次統(tǒng)計(jì)表Tab.2 Citation counts table

表3列舉了群組#0、#1、#2和#3的最活躍引證者及其相關(guān)文章，代表了研究前沿。

表3 最活躍引證者及相關(guān)文章Tab.3 The most active citers and articles

3.2 知識(shí)群組文獻(xiàn)主題詞提取分析

為了更好的分析每個(gè)群組中文獻(xiàn)所包含的研究主題詞，本文采用Carrot2軟件對(duì)不同群組中的文獻(xiàn)進(jìn)行研究主題詞提取。Carrot2是一款免費(fèi)的文檔群組及可視化軟件，包含了K-means，Lingo，Passthrough，STC，By Source和By URL算法，本文采用Carrot2軟件的Lingo算法對(duì)CiteSpace共被引分析形成的9個(gè)群組所包含的文章進(jìn)行題目、摘要進(jìn)行再次群組分析，得到可視化的Foam Tree，氣泡的大小代表了相關(guān)文獻(xiàn)的多少，氣泡中的文字為軟件所提取到的具有代表性的關(guān)鍵詞，根據(jù)Foam Tree對(duì)9個(gè)群組分析如下。

群組#0“Organic Carbon Stock”所提取到的主題詞主要包括“凈匯區(qū)”、“土壤有機(jī)碳存儲(chǔ)”、“森林碳存儲(chǔ)”、“耕地?cái)U(kuò)張”、“模型仿真”、“減緩行動(dòng)”、“排放情景”、“大氣CO2”、“未來(lái)土地利用”、“碳存儲(chǔ)”、“人類”等。通過(guò)原文獻(xiàn)閱讀可知，該群組的研究集中在林地和耕地利用變化所導(dǎo)致的土壤碳和植被碳變化。林地是最大的碳匯，森林可以吸收大氣中的CO2進(jìn)行光合作用，從而進(jìn)行碳封存，但是人口的增長(zhǎng)導(dǎo)致對(duì)耕地的需求增加，林地和草地轉(zhuǎn)化為耕地導(dǎo)致碳釋放，增加了大氣中CO2的含量；學(xué)者們通過(guò)建立模型來(lái)測(cè)算土地利用轉(zhuǎn)換導(dǎo)致的釋放到大氣的中碳排放量，以及設(shè)置不同土地利用情景來(lái)模擬釋放碳排量的大小，提出減緩碳排放的可能策略，為后續(xù)的研究提供了理論基礎(chǔ)。

群組#1“Soil”提取到的主題詞包括“N2O”和“CO2”、“總存儲(chǔ)”、“耕作影響”、“仿真模型”、“土地利用變化”、“原始森林”、“土壤有機(jī)碳封存”、“化石能源”、“甲烷氧化”、“森林面積”、“農(nóng)業(yè)活動(dòng)”、“耕作和管理”、“玉米”、“減緩行動(dòng)”、“生態(tài)服務(wù)系統(tǒng)”、“N2O”等?？梢钥闯?，群組#1和群組#0有很多重疊的地方，從出現(xiàn)的先后時(shí)間來(lái)看（圖2），群組#1是群組#0的延續(xù)和發(fā)展，通過(guò)閱讀原文獻(xiàn)可知，該群組更關(guān)注土地利用變化和人類對(duì)耕地利用管理所導(dǎo)致的不同溫室氣體的排放，具體包括甲烷、氧化亞氮、二氧化碳等氣體，研究更加細(xì)化。

群組#2“Deforestation”所提取到的主題詞主要包括“減少森林采伐和森林退化碳排放（REDD，Reduce Emissions from Deforestation and Forest Degradation）”、“熱帶雨林碳儲(chǔ)存”、“空間分布”、“陸地系統(tǒng)生物多樣性”、“森林火災(zāi)引致碳排放”、“碳匯”、“減緩溫室氣體”、“模型參數(shù)”、“生物量燃燒”、“發(fā)展中國(guó)家的REDD”、“保護(hù)區(qū)”、“亞馬遜河流域”、“土壤有機(jī)碳儲(chǔ)存”、“生物燃料作物”等?？梢钥闯鋈航M#2為群組#1的延續(xù)，并且映射到群組#4的出現(xiàn)。通過(guò)閱讀原文獻(xiàn)可知，該群組的研究區(qū)域主要集中在熱帶地區(qū)，研究對(duì)象為熱帶雨林的森林采伐和退化，從造成土地利用變化碳排放最顯著的區(qū)域著手，藉此建立土地利用碳減排的理論基礎(chǔ)。

群組#3“Interaction”所提取到的主題詞主要包括“土地利用排放”、“碳匯”、“減緩溫室氣體排放”、“不確定參數(shù)”、“耕地”、“棕櫚樹”、“氣候變化情景”、“農(nóng)業(yè)碳減緩”、“人類活動(dòng)”、“抽樣”、“陸地生態(tài)系統(tǒng)”、“熱帶雨林”、“生物燃料生產(chǎn)”、“土壤溫度”、“甲烷排放”、“氧化亞氮排放”等。通過(guò)閱讀原文獻(xiàn)可知，該群組關(guān)注最多的研究是土地利用變化碳排放量的測(cè)算，同時(shí)也關(guān)注減緩?fù)恋乩锰寂欧挪呗缘难芯?，通過(guò)主題詞可以看出該群組是群組#0和#1的延續(xù)，并成為群組#2和#4的理論基礎(chǔ)。

群組#4“Biofuel”所提取到的主題詞主要包括“運(yùn)輸燃料”、“生物燃料影響”、“直接和間接影響”、“熱帶雨林”、“作物產(chǎn)量”、“市場(chǎng)”、“森林采伐造成碳排放”、“玉米乙醇”、“乙醇燃料”、“農(nóng)業(yè)碳減排潛力”、“技術(shù)發(fā)展”、“可持續(xù)生物燃料、“碳足跡”等。大多數(shù)研究表明用生物燃料代替石油將會(huì)減少溫室氣體，但這些研究分析并沒有考慮到農(nóng)民將森林和草地轉(zhuǎn)換成耕地（即土地利用變化帶來(lái)的碳排放影響），將糧食作物轉(zhuǎn)化成為生物燃料的碳排放代價(jià)[21-22]，所以成為土地利用碳排放研究的一個(gè)重要分支。通過(guò)閱讀原文獻(xiàn)可知，該群組探討“生物燃料”的利與弊，并嘗試提出使用生物燃料減緩碳排放的可能策略。該群組是所有群組中最晚出現(xiàn)的，表明其為最新的研究方向，群組#0、#1、#2和#3成為其理論基礎(chǔ)。

群組#5“Fire Dynamic”所提取到的主題詞主要包括“燃燒區(qū)域和火災(zāi)引致碳排放”、“森林火災(zāi)”、“森林采伐和退化導(dǎo)致碳排放”、“耕作區(qū)”、“歷史土地利用變化”、“火災(zāi)數(shù)據(jù)”、“旱季”、“生物量損失”等。通過(guò)閱讀原文獻(xiàn)可知，該群組主要探討森林火災(zāi)引發(fā)的碳排放，以及帶來(lái)的其他影響。該群組是最早展開土地利用碳排放相關(guān)研究的文章，為后面群組#2的出現(xiàn)奠定了理論基礎(chǔ)。

群組#6“Soil Respriation”所提取到的主題詞主要包括“碳匯”、“土壤溫度和濕度”、“農(nóng)業(yè)和林業(yè)”、“過(guò)程反饋”、“甲烷排放”、“陸地碳吸收”等。該群組是繼群組#5之后出現(xiàn)，是其延續(xù)和擴(kuò)展，通過(guò)探討土壤修復(fù)提出碳減排策略。群組#7“CO2”主題詞包括“土地利用變化”、“土地利用類型”、“氣候變化工程”、“有機(jī)農(nóng)業(yè)”、“土壤有機(jī)碳存儲(chǔ)”、“能源平衡”、“土壤溫度和濕度”等，該群組從微觀角度發(fā)展到宏觀角度來(lái)探討土地利用碳排放，是最新的研究方向之一。群組#8“Committed Carbon Emission ”所包含的主題詞有“作物產(chǎn)量”、“管理措施”、“生物能源系統(tǒng)”、“森林覆蓋”、“森林收獲”等，該群組探討了多種因素互相影響共同引致了碳排放，是最新研究方向之一。

綜上，不同群組的文獻(xiàn)主題詞之間存在重疊和交叉，充分說(shuō)明不同群組之間互相影響，或者一個(gè)群組是另一個(gè)群組的延續(xù)或拓展，或者一個(gè)群組為另一個(gè)群組的出現(xiàn)奠定了理論基礎(chǔ)，根據(jù)以上總結(jié)，可以繪制土地利用碳排放知識(shí)群組的演進(jìn)脈絡(luò)圖（圖3）。

3.3 研究主題的演化路徑與研究前沿的辨識(shí)

3.3.1 研究主題的演化路徑辨識(shí) 研究主題的分布及演化能夠直觀地體現(xiàn)不同時(shí)序內(nèi)的熱點(diǎn)領(lǐng)域、分析視角、研究方法的變化。而關(guān)鍵詞作為學(xué)術(shù)論文研究主題的精煉表達(dá)，其關(guān)聯(lián)性一定程度上可以揭示學(xué)科領(lǐng)域中知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系。鑒于此，本文通過(guò)關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析來(lái)鑒別土地利用碳排放研究領(lǐng)域的主要研究方向和熱點(diǎn)，并對(duì)該研究領(lǐng)域主題結(jié)構(gòu)的發(fā)展變化做出判斷。具體操作方式如下：時(shí)間切割設(shè)置為1年，節(jié)點(diǎn)類型選擇關(guān)鍵詞，閾值選擇以TOP30 為閥值，運(yùn)行CiteSpaceⅢ得到關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)圖譜。然后通過(guò)PathFinder 算法對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行修剪與合并，得出關(guān)鍵詞共現(xiàn)的關(guān)鍵路徑（圖4）及關(guān)鍵詞分布表（表4），修剪后的圖譜共包含關(guān)鍵詞節(jié)點(diǎn)73個(gè)，連線280條。

圖3 知識(shí)群組演進(jìn)脈絡(luò)圖Fig.3 The clusters evolution path

由圖4可知，從文獻(xiàn)檢索的2002年開始已經(jīng)形成中心度較高的4大研究關(guān)鍵詞，分別是“土地利用變化”、“氣候變化”、“土地利用”、“排放”，且不同關(guān)鍵詞之間互相影響和聯(lián)系，從左到右從上到下，結(jié)合表4給出的關(guān)鍵詞年份和中心度大小，可以厘清關(guān)鍵詞4大發(fā)展脈絡(luò)如下：（1）土地利用變化—碳封存—管理—農(nóng)業(yè)—土壤有機(jī)碳；（2）氣候變化—模型—土壤碳—森林—生態(tài)系統(tǒng)；（3）土地利用—碳—森林采伐—熱帶雨林—減少森林采伐和森林退化碳排放（REDD）—生物多樣性；（4）排放—生物群落—?jiǎng)討B(tài)—有機(jī)碳—氮氧化物排放—溫室氣體排放—影響—生物燃料—生命周期模型—乙醇—保護(hù)。

圖4 關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)圖Fig.4 The keywords network map

通過(guò)閱讀原文獻(xiàn)可知，研究主題一是關(guān)于土地利用變化帶來(lái)碳排放的認(rèn)知和應(yīng)對(duì)策略的研究，側(cè)重農(nóng)業(yè)用地的土壤碳研究；研究主題二是通過(guò)建立不同氣候變化模擬模型來(lái)測(cè)算整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的植被碳和土壤碳的碳存儲(chǔ)和碳通量；研究主題三是研究熱帶雨林的森林采伐和退化導(dǎo)致的碳排放影響；研究主題四是關(guān)于生物燃料利弊的討論以及應(yīng)如何更好的利用生物燃料。

3.3.2 研究前沿辨識(shí) 研究前沿的識(shí)別與追蹤能夠?yàn)檠芯空咛峁W(xué)科研究的最新演化動(dòng)態(tài)，預(yù)測(cè)研究領(lǐng)域的發(fā)展，識(shí)別需要進(jìn)一步探索的問題。本文在上述關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析的同時(shí)，利用軟件自帶的突現(xiàn)檢測(cè)算法，得到土地利用碳排放研究領(lǐng)域的突現(xiàn)詞信息圖（圖5）。

表4 關(guān)鍵詞分布表Tab.4 The distribution of keywords

由圖5可知，土地利用碳排放研究前沿顯著劃分為4個(gè)階段：（1）2002年開始出現(xiàn)大量突現(xiàn)詞，包括“減緩”、“生態(tài)系統(tǒng)”、“京都議定書”、“碳循環(huán)”、“碳通量”以及“有機(jī)碳”，表明從2002年開始碳排放的研究突然增多，而關(guān)于土地利用碳排放的研究分支則是從土壤和植被有機(jī)碳開始，突現(xiàn)研究詞最晚持續(xù)到2008年；（2）2003年同樣出現(xiàn)大量突現(xiàn)詞，包括“氮氧化物”、“碳封存”、“二氧化碳”、“植被”、“土壤有機(jī)質(zhì)”、“脫氮”、“草地”等，突現(xiàn)詞的繼續(xù)增多表明土地利用碳排放的研究分支增多，草地的植被和土壤碳排放也納入研究范圍；（3）2004—2005年出現(xiàn)的突然詞包括“大氣”、“農(nóng)業(yè)土壤”、“歐洲”、“碳匯”、“敏感度”，雖然突現(xiàn)詞沒有2002—2003年多，但也將研究的區(qū)域和方向進(jìn)行了拓展，注重碳通量的核算；（4）2006—2011突現(xiàn)詞數(shù)量越來(lái)越少，主要包括“長(zhǎng)期”、“乙醇”、“生物燃料”、“REDD”，其中“減少森林采伐和森林退化碳排放（REDD）”和“生物燃料”的相關(guān)研究成為最新的研究前沿。通過(guò)突現(xiàn)詞出現(xiàn)的頻率可知，剛開始突現(xiàn)詞大量出現(xiàn)，表明研究處于初始階段，出現(xiàn)不同的研究分支，隨著研究的不斷進(jìn)展，突現(xiàn)詞出現(xiàn)的頻率變小，表明研究趨于成熟和完善，可能會(huì)在未來(lái)的時(shí)間段再次大量出現(xiàn)突現(xiàn)詞，表明研究進(jìn)入新的階段和分支。

4 結(jié)論與展望

本文通過(guò)信息可視化軟件CiteSpaceⅢ和Carrot2軟件對(duì)國(guó)外近14年的4249條文獻(xiàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了計(jì)量分析。通過(guò)繪制“土地利用與碳排放”研究文獻(xiàn)共被引網(wǎng)絡(luò)圖譜得到研究演進(jìn)中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)文獻(xiàn)，辨析出共被引網(wǎng)絡(luò)集聚的9個(gè)“土地利用與碳排放”知識(shí)群組，并識(shí)別出知識(shí)群組之間的理論發(fā)展與知識(shí)演進(jìn)路徑。通過(guò)對(duì)關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的分析，識(shí)別出各個(gè)時(shí)期的研究主題及其核心演變路徑。進(jìn)一步分析突現(xiàn)詞列表，識(shí)別當(dāng)前國(guó)外土地利用與碳排放的研究前沿。研究發(fā)現(xiàn)，近14年國(guó)外土地利用與碳排放研究呈現(xiàn)如下特點(diǎn)：

（1）國(guó)外土地利用與碳排放研究領(lǐng)域已經(jīng)形成了較為完整的研究網(wǎng)絡(luò)，既有作為研究基礎(chǔ)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)文獻(xiàn)，又有表現(xiàn)研究發(fā)展脈絡(luò)的共引連線，但是鑒于土地利用與碳排放研究的學(xué)科交叉性強(qiáng)的特點(diǎn)，9個(gè)知識(shí)群組表現(xiàn)出互相影響的演進(jìn)效果，總體上呈現(xiàn)以微觀角度的土壤碳和植被碳為研究基礎(chǔ)，測(cè)算土地利用變化，包括土地利用類型轉(zhuǎn)變和保持帶來(lái)的碳通量的變化，過(guò)渡到中觀角度的土地利用碳排放與其他客觀存在因素的互相影響以及拓展到全方位的溫室氣體研究，到目前偏向宏觀角度提出土地利用碳減排對(duì)策涉及到生物燃料替代化石能源的利弊討論，又映射到微觀角度的土壤碳和植被碳的測(cè)算以此研究生物燃料帶來(lái)的所有影響。

（2）研究主題分為4個(gè)方向的演進(jìn)，分別包括：關(guān)注土壤碳和植被碳的研究；建立不同的氣候變化模型，加入植被碳和土壤碳的碳排放量測(cè)算；關(guān)注熱帶雨林的森林采伐和退化導(dǎo)致的碳排放；生物燃料的利弊討論。

（3）國(guó)外土地利用與碳排放的研究熱點(diǎn)在研究初期大量涌現(xiàn)，隨著研究的不斷進(jìn)展和成熟，研究熱點(diǎn)出現(xiàn)頻率降低，其中減少森林采伐和森林退化碳排放（REDD）和生物燃料利弊分析已成為國(guó)外土地利用與碳排放最新的研究前沿和研究熱點(diǎn)。

總體來(lái)說(shuō)，國(guó)外土地利用與碳排放研究起步較早，學(xué)科交叉性強(qiáng)，研究主題延續(xù)性好，注重自然科學(xué)知識(shí)在研究中的應(yīng)用，國(guó)內(nèi)相關(guān)研究起步較晚，在大尺度的土地利用變化與林業(yè)碳排放數(shù)據(jù)方面相對(duì)缺乏，局限了微觀層面的研究，更加注重土地利用結(jié)構(gòu)與能源消費(fèi)，建設(shè)用地與農(nóng)業(yè)碳排放等偏向宏觀的研究，進(jìn)一步的研究可對(duì)國(guó)內(nèi)相關(guān)研究文獻(xiàn)進(jìn)行計(jì)量分析，對(duì)比國(guó)內(nèi)外研究主題差異，完善國(guó)內(nèi)研究體系的同時(shí)為全球土地利用與碳排放研究提供思路。土地利用與碳排放的研究將成為全球變暖和氣候變化研究的重要組成部分，為土地利用方式的可持續(xù)轉(zhuǎn)變提供科學(xué)依據(jù)，也將成為土地利用科學(xué)的一個(gè)重要分支，因此，土地利用與碳排放的相關(guān)研究將會(huì)繼續(xù)豐富和完善。

圖5 突現(xiàn)詞信息Fig.5 The burst words information

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（本文責(zé)編：王慶日）

Analysis on the Knowledge Mapping of Foreign Research on Land Use and Carbon Emission based on the CiteSpaceⅢ

ZHANG Miao, LAN Meng-ting, CHEN Yin-rong, YUAN Kai-hua
（College of Public Administration, Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070, China）

The purposes of this paper is to use the co-citation network, the co-occurrence network of key words and the emergent words analysis to analyze the evolvement of related topics by means of information visualization based on literature concerning land use and carbon emissions published in the database of “Web of Science” from 2002 to 2015. The employed methods are bibliometric analysis and induction analysis. The results reveal that the study on carbon stock estimation from vegetation and soil, emissions from soil, emissions from deforestation, committed carbon emission from interaction, and emissions biofuel form the main knowledge groups of foreign land use and carbon emission research, presenting the evolution of the inter-influence among different knowledge groups; the research themes cluster into four core evolution routes: “l(fā)and-use change and soil carbon emissions”, “climate change models and ecosystems”, “carbon emissions from tropical rainforest deforestation and forest degradation”, “biofuels life cycle models”; “Reduce Emissions from Deforestation and Forest Degradation” and “pros and cons analysis of biofuel” are the current advanced and focaltopics. Finally, we conclude that foreign research on “l(fā)and use” and “carbon emissions” has already completed the basic theories and research system construction, showing the features of strong subject overlapping, rich theoretical foundation, progressive evaluation relationship of research topics from microscopic level to mesoscopic level and to macroscopic level.

land use; carbon emission; CiteSpace; knowledge groups; evolution routes

F301.2

A

1001-8158（2017）03-0051-10

10.11994/zgtdkx.20170301.150754

2016-11-29；

2017-01-21

國(guó)家社科基金（14BGL218）；國(guó)家社科基金（16CJY045）；教育部人文社會(huì)科學(xué)研究青年項(xiàng)目（15YJC630011）。

張苗（1989-），女，山東萊蕪人，博士研究生。主要研究方向?yàn)橥恋乩门c管理。E-mail: zhangmiao45@126.com