基于CiteSpace的三峽庫區(qū)消落帶研究熱點(diǎn)與進(jìn)展

王曉鋒, 李賢祥, 劉婷婷, 王繼龍, 吳勝男, 袁興中,4,*

基于CiteSpace的三峽庫區(qū)消落帶研究熱點(diǎn)與進(jìn)展

王曉鋒1,2,3, 李賢祥1,2,3, 劉婷婷1,3, 王繼龍1,3, 吳勝男1,3, 袁興中1,2,3,4,*

1. 長江上游濕地科學(xué)研究重慶市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 重慶 401331 2. 三峽庫區(qū)地表生態(tài)過程野外科學(xué)觀測研究站, 重慶 401331 3. 重慶師范大學(xué)地理與旅游學(xué)院, 重慶 401331 4. 重慶大學(xué)建筑城規(guī)學(xué)院, 重慶 400030

基于CiteSpace軟件對CNKI和Web of science 數(shù)據(jù)庫中關(guān)于三峽庫區(qū)消落帶的已發(fā)表文獻(xiàn)進(jìn)行可視化分析, 從文獻(xiàn)計量視角探討了三峽庫區(qū)消落帶研究的現(xiàn)狀、進(jìn)展及熱點(diǎn)演變。結(jié)果表明, (1)截止2019年底，檢索到相關(guān)中文文獻(xiàn)936篇, 英文文獻(xiàn)225篇; 國內(nèi)外三峽消落帶研究論文數(shù)量均存在緩慢增長-快速增長-波動穩(wěn)定的發(fā)展過程, 中文文獻(xiàn)年發(fā)文量近兩年有降低趨勢; (2)研究團(tuán)隊(duì)主要集中在重慶、湖北地區(qū)的高校和研究所, 以西南大學(xué)、重慶大學(xué)、中國地質(zhì)大學(xué)、中國科學(xué)院等為主, 形成了較為穩(wěn)定的研究團(tuán)隊(duì), 但各機(jī)構(gòu)及團(tuán)隊(duì)之間合作交流較薄弱; (3)發(fā)文期刊, 中文以《生態(tài)學(xué)報》、《環(huán)境科學(xué)》、《長江流域資源與環(huán)境》為主, 外文以《Environmental Science and Pollution Research》《Ecological Engineering》《PLoS One》發(fā)文較多，外文高水平期刊發(fā)文較少; (4)研究熱點(diǎn)主要以植物、土壤兩大生態(tài)要素為軸心, 高頻關(guān)鍵詞有“水位變化”“水淹”“土壤”“重金屬”“狗牙根”“riparian zone”“vegetation”“sediment”等; 分析表明三峽水庫消落帶研究內(nèi)容主要包括水位波動下植物群落逆向演替與格局變化、植物對水淹脅迫的生理生態(tài)響應(yīng)、植被恢復(fù)技術(shù)研發(fā)、消落帶微生物群落演變、土壤養(yǎng)分或重金屬的賦存與遷移過程以及溶解性有機(jī)質(zhì)特征等, 近年來消落帶重金屬環(huán)境行為、消落帶生境異質(zhì)性的生態(tài)效應(yīng)、生態(tài)格局與水庫安全的關(guān)系等問題成為研究熱點(diǎn)。然而, 單一要素和單一過程研究限制了消落帶研究的系統(tǒng)性, 相關(guān)研究陷入瓶頸; 新技術(shù)方法的運(yùn)用以及生態(tài)系統(tǒng)觀的引入是未來三峽消落帶研究突破的關(guān)鍵, 應(yīng)開展消落帶生境異質(zhì)性帶來的生態(tài)過程的復(fù)雜性研究, 同時加強(qiáng)消落帶植物-土壤-水耦合長期觀測, 探索消落帶生態(tài)恢復(fù)技術(shù)及其持續(xù)的生態(tài)影響。

CiteSpace; 三峽庫區(qū); 消落帶; 知識圖譜; 研究熱點(diǎn)

0 前言

三峽大壩是世界上最大的水利工程, 控制流域面積超過100萬km2, 高水位期水域面積可達(dá)1084 km2,發(fā)揮著發(fā)電、防洪、航運(yùn)、水源供給等多種生態(tài)服務(wù)功能[1]。同時, 三峽水庫的形成也帶來了一系列生態(tài)環(huán)境問題, 包括水環(huán)境安全、庫岸失穩(wěn)、水土流失加劇、河岸生態(tài)系統(tǒng)退化等[1, 2], 嚴(yán)重影響三峽水庫生態(tài)功能的發(fā)揮。為了延長水庫運(yùn)行壽命, 三峽大壩采用“蓄清排渾”的運(yùn)行方案, 冬季175 m運(yùn)行, 夏季145 m運(yùn)行, 在河岸兩側(cè)形成了面積達(dá)348 km2的反季節(jié)水淹的水庫消落帶, 其生態(tài)環(huán)境演變受到廣泛的關(guān)注。三峽庫區(qū)消落帶也被研究者作為一個巨大的生態(tài)試驗(yàn)場, 對反季節(jié)水位波動下土壤、植物、微生物以及生物地球化學(xué)過程等開展了不同尺度的研究[3-6]。隨著時間推移, 人們開始關(guān)注消落帶生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)和生態(tài)服務(wù)功能的優(yōu)化, 消落帶濕地生態(tài)工程、生態(tài)可持續(xù)利用等被提出并實(shí)踐[6-8]。由于生態(tài)系統(tǒng)演變的長期性和不確定性, 三峽庫區(qū)消落帶生態(tài)環(huán)境特征研究仍是國內(nèi)外關(guān)注的熱點(diǎn), 長期研究仍是水庫消落帶生態(tài)演變規(guī)律探究的重要途徑。目前, 從三峽建設(shè)論證至今已有20多年時間, 三峽消落帶研究從蓄水前預(yù)測和蓄水后的實(shí)證研究已經(jīng)很多, 因此, 對三峽消落帶研究成果展開階段性研究梳理, 識別消落帶研究的理論和知識聚類, 探究國內(nèi)外研究前沿?zé)狳c(diǎn)與變化過程, 有利于明晰消落帶研究的現(xiàn)狀和框架, 為消落帶生態(tài)環(huán)境的持續(xù)研究及新的研究方向的開拓提供借鑒或思考。

文獻(xiàn)計量學(xué)是一種基于文獻(xiàn)數(shù)量、作者、主題、關(guān)鍵詞、共被引等, 利用統(tǒng)計學(xué)方法對學(xué)科發(fā)展脈絡(luò)進(jìn)行定量分析的方法, 近年來被廣泛用于多種學(xué)科進(jìn)展研究[9-12]。本文基于1990—2019年中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(CNKI)和Web of Science核心數(shù)據(jù)庫(WOS)中的文獻(xiàn)源, 運(yùn)用文獻(xiàn)數(shù)據(jù)可視化軟件Citespace II, 結(jié)合計量學(xué)引文、共線分析等方法, 以可視化圖譜方式統(tǒng)計并展示了三峽庫區(qū)消落帶生態(tài)環(huán)境研究的發(fā)展歷程及熱點(diǎn)演變, 基于動態(tài)視角, 對相關(guān)研究的學(xué)科基礎(chǔ)、研究熱點(diǎn)、機(jī)構(gòu)團(tuán)隊(duì)、前沿問題等進(jìn)行了歸納總結(jié), 以期闡明三峽庫區(qū)消落帶研究的演化路徑和發(fā)展態(tài)勢。

1 研究方法與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究方法

本文運(yùn)用美國德雷塞爾大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院Chen Mei-chao博士開發(fā)的Citespace軟件[13], 對三峽庫區(qū)消落帶研究的中外文文獻(xiàn)進(jìn)行文獻(xiàn)數(shù)量年際變化、學(xué)科分布、作者群體、發(fā)文機(jī)構(gòu)、關(guān)鍵詞、共被引等進(jìn)行分析。Citespace軟件在國內(nèi)已經(jīng)被應(yīng)用于管理學(xué)、文獻(xiàn)信息科學(xué)等領(lǐng)域, 近年來在工業(yè)、環(huán)保領(lǐng)域也有少量應(yīng)用, 被認(rèn)為是目前探析學(xué)科研究的主題演變趨勢、研究熱點(diǎn)及其相關(guān)理論之間關(guān)系, 以及不同時期研究熱點(diǎn)之間的演變關(guān)系等的有效工具[9, 12, 14, 15]。本研究數(shù)據(jù)處理采用Citespace版本為5.3.R4.8.31.2018版本(http://cluster.ischool. drexel.edu/～cchen/citespace/download/), 引文分析模塊由大連理工大學(xué)WISE團(tuán)隊(duì)開發(fā)。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本文樣本選取于CNKI期刊庫、碩博士論文庫和WOS數(shù)據(jù)庫(SCI-Expanded, SSCI, A&HCI庫), 數(shù)據(jù)采集于2019年12月17日。利用CNKI數(shù)據(jù)庫的專業(yè)檢索功能, 設(shè)置檢索條件為“SU(主題)='三峽' AND KY(關(guān)鍵詞)='消落帶'+'漲落帶'+'消落區(qū)'+'漲落區(qū)'+'消漲帶'+'消漲區(qū)'+'河岸帶'+'水淹'+'水位波動'+'水位變化'”, WOS中的檢索條件設(shè)置為“TS=(Three Gorges) AND TS=(fluctuating belt OR drawdown Zoneriparian zonedrawdown areaLittoral Zonefluctuating beltHydro-Fluctuation Beltwater-level-fluctuating zone)”, 檢索時間區(qū)間均為1990-2019年。檢所完成后, 人工剔除檢索結(jié)果中新聞報道、報紙、會議征稿、個人學(xué)術(shù)介紹、宣傳詞、卷首語等, 對重復(fù)性文文獻(xiàn)進(jìn)行篩選, 最終確定中文論文936篇, 外文論文225篇。利用CNKI和WOS的文獻(xiàn)導(dǎo)出功能, 分別導(dǎo)出Citespace軟件的可讀取格式, 進(jìn)行可視化分析。

1.3 數(shù)據(jù)分析

啟動Citespace, 建立CNKI和WOS兩個工程文件, 選擇1990-2019年, 時間分區(qū)設(shè)置為1a, 選擇各時間分區(qū)中出現(xiàn)頻率最高的20個樣本, 基于“Author”、“Institution”、“Keyword”、“Reference”、“Journal”等一次進(jìn)行知識圖譜分析, 輸出相關(guān)圖譜。

2 結(jié)果與討論

2.1 發(fā)文量與學(xué)科分布

三峽庫區(qū)消落帶研究發(fā)文年度數(shù)量情況如圖1所示。三峽庫區(qū)消落帶研究基本分為1990—2003年、2003—2010年、2010年之后三個階段, 這與水庫建設(shè)、運(yùn)行過程相吻合。建壩之前開展了少量環(huán)境影響預(yù)測研究, 2003年之后研究熱點(diǎn)關(guān)注庫岸穩(wěn)定、地質(zhì)災(zāi)害以及耐淹植物響應(yīng)等, 相關(guān)研究迅速增長。2009年三峽首次170 m高水位蓄水, 次年消落帶研究成倍增長, 隨著水庫消落帶生態(tài)環(huán)境問題凸顯, 2010年之后開始關(guān)注生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能演變, 文獻(xiàn)數(shù)量較高但波動明顯, 且2017年之后出現(xiàn)明顯降低趨勢。

總體上, 中文文獻(xiàn)占比較大, 外文文獻(xiàn)2001年始現(xiàn), 隨后緩慢增長, 在2015年后出現(xiàn)明顯增長, 占比也迅速增長。隨著研究的不斷深入, 三峽消落帶研究的成果在國際影響力不斷攀升, 特別是近3年國際發(fā)文數(shù)量基本穩(wěn)定。隨著淹水時間的延長, 消落帶土壤[16, 17]、植物[18-20]、微生物[21]、地化循環(huán)[22, 23]等演變規(guī)律越來越明顯, 這種“人工-自然”二元干擾的生態(tài)系統(tǒng)演變受到全球的廣泛關(guān)注, 相關(guān)研究結(jié)果對世界上超大型人工水庫的生態(tài)效應(yīng)評估提供有力支撐[6]。

圖1 CNKI與WOS數(shù)據(jù)庫中三峽庫區(qū)消落帶研究發(fā)文量

Figure 1 The number of published papers on the drawdown zone of Three Gorges Reservoir (TGR) from CNKI and Web of Science (WOS)

基于已有文獻(xiàn), 對國內(nèi)外所發(fā)表研究的學(xué)科屬性進(jìn)行聚類分析, 結(jié)果如表1所示。國內(nèi)文獻(xiàn)中, 環(huán)境科學(xué)占比重最高, 達(dá)35%; 生物科學(xué)次之, 占17%; 水利工程、農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境、林學(xué)的頻率分別為9.1%、8.6%、5.4%, 其余學(xué)科占比均在5%以下。由于大幅反季節(jié)水淹, 消落帶污染物的“匯-源”轉(zhuǎn)變受到廣泛關(guān)注, 特別是水淹后的二次污染問題一直被認(rèn)為是庫區(qū)水環(huán)境安全的重要威脅[24]。因此環(huán)境科學(xué)研究者從土壤氮、磷、重金屬、農(nóng)殘等環(huán)境行為、植物殘體腐爛分解過程、農(nóng)業(yè)面源污染等方面展開了系列研究[25-28]。自2006年三峽156 m蓄水開始, 消落帶原生植物大量死亡, 次生植物群落出現(xiàn)快速更替[18, 29, 30], 最終僅少量適生草本植物成為優(yōu)勢, 導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)單一, 功能退化[19], 因此適生植物篩選和耐淹生理機(jī)制研究涌現(xiàn)[31-33], 出現(xiàn)了一大批生物科學(xué)領(lǐng)域的成果。此外, 消落帶研究還涉及水利、地質(zhì)災(zāi)害、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等, 形成了多學(xué)科綜合的消落帶研究體系。

對比中文文獻(xiàn)學(xué)科分布, 外文文獻(xiàn)學(xué)科分布主要集中于Environmental Sciences & Ecology和Engineering方面, 二者占比超過46%。Geology、Geosciences multidisciplinary、Water resources以及Ecology等占比在7%以上。學(xué)科中心度分析表明, 環(huán)境科學(xué)&生態(tài)、工程學(xué)中心度較高, 與各學(xué)科交叉性較強(qiáng), 有助于補(bǔ)充單一學(xué)科研究的局限性, 這也標(biāo)志著消落帶研究體系越來越成熟。

2.2 主要團(tuán)隊(duì)與研究結(jié)構(gòu)分析

2.2.1 中文文獻(xiàn)發(fā)文團(tuán)隊(duì)分析

對中文文獻(xiàn)發(fā)文作者團(tuán)隊(duì)進(jìn)行分析(圖3), 圖譜共有342個節(jié)點(diǎn), 611條關(guān)聯(lián), 網(wǎng)絡(luò)密度0.0105, 圖中節(jié)點(diǎn)大小反應(yīng)了作者的發(fā)文頻次, 連接線條的粗細(xì)和顏色分別表示發(fā)文作者之間的合作強(qiáng)度以及合作時間。圖中可以看出, 研究團(tuán)隊(duì)基本可分為袁興中-劉紅團(tuán)隊(duì)、萬成炎-劉正學(xué)團(tuán)隊(duì)、李昌曉團(tuán)隊(duì)、魏世強(qiáng)-王定勇團(tuán)隊(duì)、郭勁松團(tuán)隊(duì)以及肖文發(fā)-程瑞梅-郭泉水團(tuán)隊(duì), 其他有賀秀斌-鮑玉海團(tuán)隊(duì)和陳芳清團(tuán)隊(duì)。從時間圈層看, 王定勇、李昌曉、肖文發(fā)團(tuán)隊(duì)是近3年消落帶研究的主要力量, 袁興中、郭勁松、王圖錦等是2010年前后研究主要力量。這些團(tuán)隊(duì)呈現(xiàn)明顯的“大分散、小集中”狀態(tài), 各個團(tuán)隊(duì)均有幾個固定人員組成, 內(nèi)部聯(lián)系密切, 但不同團(tuán)隊(duì)之間相關(guān)交流較少。這種團(tuán)隊(duì)間分散導(dǎo)致消落帶部分研究工作存在重復(fù)和創(chuàng)新性不足的問題; 同時大多數(shù)研究持續(xù)性較弱, 出現(xiàn)明顯的時間斷層(圖3), 短期和臨時性研究較多。有必要圍繞三峽庫區(qū)消落帶研究開展學(xué)術(shù)交流, 增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)間聯(lián)系和學(xué)科交叉, 推動消落帶科學(xué)研究的發(fā)展。

表1 CNKI與WOS數(shù)據(jù)庫中三峽消落帶研究的學(xué)科頻次分布特征

圖2 WOS數(shù)據(jù)庫中三峽庫區(qū)消落帶研究的學(xué)科分布圖

Figure 2 The subject distribution of research on drawdown zone of TGR in WOS database

從發(fā)文數(shù)量看(表2), 發(fā)文量超過10篇的作者有18位, 這些作者貢獻(xiàn)了三峽消落帶研究中文文獻(xiàn)發(fā)文量的35%左右, 其中重慶大學(xué)袁興中、西南大學(xué)李昌曉、王定勇發(fā)文量均在20篇以上, 肯定了我國三峽庫區(qū)消落帶研究集中于少數(shù)幾個研究團(tuán)隊(duì)。袁興中團(tuán)隊(duì)在三峽庫區(qū)消落帶生物多樣性演變研究[29, 34, 35]、李昌曉團(tuán)隊(duì)在水下脅迫下植物生理生態(tài)響應(yīng)及人工恢復(fù)下土壤生態(tài)方面研究[27, 36, 37]、肖文發(fā)團(tuán)隊(duì)在消落帶土壤演變等方面研究[38-40]具有較好的持續(xù)性。

2.2.2 英文文獻(xiàn)發(fā)文團(tuán)隊(duì)分析

進(jìn)一步對外文文獻(xiàn)發(fā)文作者團(tuán)隊(duì)進(jìn)行聚類分析發(fā)現(xiàn), 圖譜共75個節(jié)點(diǎn), 130個條關(guān)聯(lián), 網(wǎng)絡(luò)密度0.0468, 高于中文文獻(xiàn)。節(jié)點(diǎn)較大的是Yuan XZ(袁興中)和He XB(賀秀斌), 分別出現(xiàn)17次和11次。Yuan XZ是較早關(guān)注三峽消落帶生態(tài)問題的研究者, 2008年提出“優(yōu)化三峽庫區(qū)消落帶生態(tài)服務(wù)功能”[41], 一直致力于三峽庫區(qū)消落帶植物群落演變及生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)研究; He XB則是消落帶水土流失研究的主要力量。此外, Zhang QF、Chen FQ等出現(xiàn)頻次也較高。外文文獻(xiàn)的研究力量主要是中國人, 僅Willison JHM(國際生態(tài)工程學(xué)會主席William J. Mitsch)與Yuan XZ團(tuán)隊(duì)圍繞三峽消落帶濕地生態(tài)工程開展了一系列合作[42]?？梢? 盡管消落帶受到世界關(guān)注, 但國際合作研究方面仍然較為落后。與中文文獻(xiàn)相似, 外文文獻(xiàn)研究團(tuán)隊(duì)之間聯(lián)系較少, 以Yuan XZ-Liu H-William J. Mitsch為中心形成了較大的團(tuán)隊(duì), 其他Bao YH-He XB團(tuán)隊(duì)、Zhang QF團(tuán)隊(duì)、Wang DY-Li CX團(tuán)隊(duì)、Guo JS-Li Z-Zhang B團(tuán)隊(duì)等均表現(xiàn)相互較為孤立, Bing HJ-Wang XX在消落帶沉積物重金屬生態(tài)風(fēng)險方面形成了近年來的一個新生力量[43, 44]。

圖3 CNKI數(shù)據(jù)庫中三峽庫區(qū)消落帶研究的作者群體分析

Figure 3 The mapping knowledge domains of authors in TGR drawdown zone research in CNKI database

表2 CNKI與WOS數(shù)據(jù)庫中三峽消落帶研究的高頻作者發(fā)文數(shù)量

圖4 三峽庫區(qū)消落帶研究的團(tuán)隊(duì)分析

Figure 4 Team analysis for the research on drawdown zone of TGR in WOS database

英文文獻(xiàn)作者的半衰期均較低(表2), 反映出大部分研究者關(guān)于三峽消落帶的研究多屬短期關(guān)注, 也表現(xiàn)出對三峽庫區(qū)消落帶研究目前并沒有成熟的理論體系, 仍處于探索階段。三峽庫區(qū)消落帶是一個持續(xù)變化的生態(tài)系統(tǒng), 其演變方向具有較大的不確定性和多樣性, 因此穩(wěn)定的團(tuán)隊(duì)對長期、連續(xù)的監(jiān)測有積極意義。

2.2.3 發(fā)文機(jī)構(gòu)分析

整合并提取所有文獻(xiàn)的發(fā)文機(jī)構(gòu)如圖5、6所示。中文文獻(xiàn)發(fā)文機(jī)構(gòu)圖譜中共有105個節(jié)點(diǎn), 94條連接, 網(wǎng)絡(luò)密度僅為0.0154, 表明三峽水庫消落帶研究中文文獻(xiàn)發(fā)文機(jī)構(gòu)之間的交流與合作有待加強(qiáng)。西南大學(xué)、中國科學(xué)院、中國地質(zhì)大學(xué)、重慶大學(xué)、重慶三峽學(xué)院等發(fā)文量居前五, 因地域優(yōu)勢, 重慶、湖北的高校、科研院所發(fā)文量占75%以上。西南大學(xué)是中文發(fā)文量最多的單位, 其資源環(huán)境學(xué)院、生命科學(xué)學(xué)院是主要的研究力量。中國地質(zhì)大學(xué)在早期三峽消落帶地質(zhì)災(zāi)害研究方面貢獻(xiàn)較大, 近年來則明顯弱化。英文文獻(xiàn)發(fā)文機(jī)構(gòu)與中文文獻(xiàn)相似, 中科院發(fā)文量最大, 其次是重慶大學(xué)、西南大學(xué)、三峽大學(xué)。從研究機(jī)構(gòu)看, 三峽庫區(qū)消落帶的研究力量較為集中, 地域優(yōu)勢明顯, 缺乏國外團(tuán)隊(duì)的合作。

圖5 CNKI數(shù)據(jù)庫中三峽庫區(qū)消落帶研究的主要機(jī)構(gòu)分析

Figure 5 Institutions analysis of for the research on drawdown zone of TGR in CNKI database

圖6 WOS數(shù)據(jù)庫中三峽庫區(qū)消落帶研究的主要機(jī)構(gòu)分析

Figure 6 Institutions analysis of the research on drawdown zone of TGR in WOS database

2.3 研究熱點(diǎn)與趨勢

2.3.1 文獻(xiàn)來源分析

通過Citespace 軟件統(tǒng)計CNKI和WOS數(shù)據(jù)庫中關(guān)于三峽庫區(qū)消落帶研究的載文期刊, 表3列出了兩個數(shù)據(jù)庫中1990-2018年期間載文數(shù)量排在前列的期刊。其中中文期刊載文數(shù)量最多的是《環(huán)境科學(xué)》和《生態(tài)學(xué)報》, 這兩個期刊載文總數(shù)占全部發(fā)文量的10.6%, 前者報道以消落帶污染物遷移、轉(zhuǎn)化及其環(huán)境風(fēng)險等[25, 26, 45], 后者更多關(guān)注消落帶植物群落特征、植物生理生態(tài)響應(yīng)以及生態(tài)恢復(fù)等[10, 11, 30, 36, 37, 40]。此外, 載文量較多的還有《長江流域資源與環(huán)境》《重慶師范大學(xué)學(xué)報》《水土保持學(xué)報》等, 載文領(lǐng)域均較綜合。外文期刊載文量最多的期刊是、、等(表3), 2018年影響因子分別為2.7、2.9、2.8, 與環(huán)境科學(xué)、生態(tài)學(xué)以及地球科學(xué)等領(lǐng)域密切相關(guān), 但外文高水平期刊較少。消落帶形成后其生態(tài)環(huán)境研究帶來了一些研究熱點(diǎn), 但由于環(huán)境的不穩(wěn)定性和缺乏長期觀測等, 對庫區(qū)消落帶演變研究仍缺乏高水平的理論突破。

2.3.2 文獻(xiàn)共被引分析

文獻(xiàn)被引是反映文獻(xiàn)在某研究領(lǐng)域的重要性, 高被引作者或文獻(xiàn)通常被認(rèn)為是該學(xué)科的引領(lǐng)性或基礎(chǔ)性研究來源, 其研究成果對該學(xué)科領(lǐng)域的發(fā)展具有較大作用和貢獻(xiàn)。本研究分別對WOS和CNKI發(fā)表的中英文文獻(xiàn)進(jìn)行共被引分析, 列出了共被引次數(shù)和突顯性最高的論文如表4、5所示。

中文共被引較多的文獻(xiàn)大部分為2008年之前的研究, 被引最多的是蘇維詞(2004)年關(guān)于消落帶生態(tài)環(huán)境問題總結(jié)與展望[2], 其他高被引文獻(xiàn)主要包括消落帶植物存活和恢復(fù)、植被重建、典型植物生理生態(tài)響應(yīng)、土壤養(yǎng)分釋放風(fēng)險等研究方向(表5), 基本上代表了2006年156m蓄水前后消落帶研究的關(guān)注熱點(diǎn)?？梢? 從一開始, 消落帶生態(tài)系統(tǒng)演變研究體系基本形成, 以植物和土壤兩大要素為軸心的生態(tài)環(huán)境問題研究受到了廣泛關(guān)注。

表3 1990-2018年關(guān)于三峽庫區(qū)消落帶研究文獻(xiàn)來源分析

注: 表中西南大學(xué)、“重慶大學(xué)”、“西南大學(xué)”分別表示學(xué)位論文的來源, 其他表示期刊論文來源。

英文被引頻次最高的是Wu等在2004年發(fā)表在《Frontiers in Ecology and the Environment》上題為“The Three Gorges Dam: An Ecological Perspective”的論文, 文章提出三峽水庫的生態(tài)風(fēng)險和生態(tài)機(jī)遇并存, 蓄水帶來的生境的片段化、庫灣島嶼以及消落帶等均成為生態(tài)學(xué)研究的理想試驗(yàn)場, 從生態(tài)學(xué)視角探討了消落帶可能的生態(tài)影響和生態(tài)學(xué)研究機(jī)遇[1]。該篇論文被引半衰期和中心度均最高, 是庫區(qū)消落帶研究的最重要的文章。同時Wu等2003年發(fā)表在《Science》的政策論壇文章《Three Gorges Dam—Experiment in Habitat Fragmentation? 》, 首次提出三峽大壩將成為生境破碎化的大型生態(tài)試驗(yàn)場[46], 也被廣泛引用。被引較高的還有Ye C(2011)和Tang Q(2014)分別發(fā)表在《Journal of Hazardous Materials》和《Sci. Total Environ》的文章, 均指出三峽蓄水期的沉積過程導(dǎo)致消落帶重金屬的富集, 特別強(qiáng)調(diào)航運(yùn)、沿岸工業(yè)污染以及上游污染物輸入等是消落帶土壤重金屬的重要來源[47, 48]; New T(2008)和Lu ZJ(2010)在Biodiversity and Conserva-tion和Plant Ecology的文章提出, 消落帶季節(jié)性水淹導(dǎo)致原生物種的喪失、新物種定植和競爭以及水文過程的差異等導(dǎo)致水庫植被和景觀格局改變, 提出從水庫管理來促進(jìn)消落帶植被的恢復(fù)和保護(hù)[19, 20], 成為高被引排名前五的論文。其他高被引論文還有也多圍繞土壤重金屬、養(yǎng)分釋放風(fēng)險和植被恢復(fù)等方面開展研究或綜述[6, 49]。Fu等[50]2010年對三峽工程的環(huán)境挑戰(zhàn)進(jìn)行系統(tǒng)綜述, 重點(diǎn)指出河岸和水體生物多樣性喪失是未來庫區(qū)生態(tài)安全的最重要的威脅。Bao YH等將三峽水庫消落帶作為一種獨(dú)特的地貌單元, 其發(fā)展與演變具有獨(dú)特物理、生物、化學(xué)過程, 從地理學(xué)視角為消落帶研究提供新的思路[51]。

總體上, 消落帶研究已經(jīng)出現(xiàn)生態(tài)學(xué)、地理學(xué)、生物學(xué)、環(huán)境科學(xué)等多學(xué)科的理論與方法的應(yīng)用, 基本形成了植物群落演變過程及土壤環(huán)境變化兩個持續(xù)的關(guān)注熱點(diǎn)。前十的高被引文文獻(xiàn)均未出現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害研究, 表明三峽蓄水后水土流失和庫岸失穩(wěn)基礎(chǔ)研究并未受到重視, 而隨著淹水時間不斷延長, 庫岸侵蝕進(jìn)一步加劇, 存在較大的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險[3, 50], 需要更多關(guān)注。此外, 消落帶研究對動物(昆蟲、鳥類等)、微生物等生態(tài)系統(tǒng)要素的演變特征關(guān)注較少[21], 應(yīng)盡快建立水庫消落帶各種生態(tài)要素的監(jiān)測, 為水庫生態(tài)學(xué)研究提供支撐。

表4 CNKI數(shù)據(jù)庫中高被引文獻(xiàn)

表5 英文高被引文獻(xiàn)統(tǒng)計

2.3.3 熱門關(guān)鍵詞分析

熱門關(guān)鍵詞分析能夠進(jìn)一步反映消落帶研究的熱點(diǎn)。CiteSpace中節(jié)點(diǎn)類型(Node Types)選擇關(guān)鍵詞(Keyword), 繪制出由181個節(jié)點(diǎn)、455條連線組成, 網(wǎng)絡(luò)密度為0.0279的“三峽庫區(qū)消落帶”文獻(xiàn)的關(guān)鍵詞共現(xiàn)可視化圖譜(排除檢索主題詞), 進(jìn)一步利用主題聚類和時間序列排序得到關(guān)鍵詞與主題的演變過程(圖7)。從圖譜看, 高頻的關(guān)鍵詞(頻次>30)主要有水位變化、土壤、水淹、重金屬、狗牙根, 其他節(jié)點(diǎn)較大的關(guān)鍵詞有三峽建壩、三峽工程、開縣、植物群落、洞庭湖、植被恢復(fù)、磷形態(tài)、沉積物、溶解性有機(jī)質(zhì)等。根據(jù)高頻詞匯聚類特征, 當(dāng)前研究熱點(diǎn)主要集中在(1)三峽工程建設(shè)的綜合生態(tài)影響, 包括生態(tài)環(huán)境、植物群落、土壤理化性質(zhì)、水位-流量關(guān)系等; (2)水淹脅迫下消落帶植物, 如野古草、狗牙根、秋華柳等河岸帶植物的存活、生長、適應(yīng)及生態(tài)影響, 近年來水杉、落羽杉、水樺、桑樹等對水淹脅迫的響應(yīng)特征及其在消落帶生態(tài)恢復(fù)中的應(yīng)用受到了廣泛關(guān)注[36, 37]; (3)消落帶土壤重金屬、溶解性有機(jī)質(zhì)、磷等污染物遷移、轉(zhuǎn)化、釋放等環(huán)境行為, 污染物的來源解析是當(dāng)前研究的關(guān)鍵問題; (4)消落帶生態(tài)安全、生態(tài)模擬、原位試驗(yàn)等; 其他聚類中干濕交替、植被恢復(fù)、土壤養(yǎng)分等在2010年之前研究中關(guān)注較多, 近年來相關(guān)研究較少。從當(dāng)前高頻關(guān)鍵詞分布特征看, 消落帶植被恢復(fù)與土壤環(huán)境演變?nèi)允茄芯繜狳c(diǎn), 同時也反映消落帶研究格局的限制性, 缺乏從生態(tài)系統(tǒng)功能和不同空間尺度的探討。

英文高頻關(guān)鍵詞共現(xiàn)可視化圖譜如8所示, 共129個節(jié)點(diǎn)和680條連線, 網(wǎng)絡(luò)密度為0.0824, 表明英文研究熱點(diǎn)更加集中。其中, 除檢索主題詞外, 節(jié)點(diǎn)較大的關(guān)鍵詞有Yangtze river、riparian zone、soil、water、vegetation、sedimentation、sediment、nitrogen等。關(guān)鍵詞聚類結(jié)果顯示, 英文研究熱點(diǎn)與中文有所不同, 更多關(guān)注岸坡穩(wěn)定性、重金屬富集、河岸帶植物等, 但岸坡穩(wěn)定性研究近年來明顯弱化, 而重金屬環(huán)境行為、氮磷賦存形態(tài)及吸附-解吸規(guī)律(sorption)、甲基汞污染以及生態(tài)恢復(fù)力等成為研究的前沿。從圖5-b明顯看出, 關(guān)鍵詞之間的關(guān)聯(lián)性密切, 研究熱點(diǎn)變化相對較小, 在中文文獻(xiàn)中分析結(jié)果也有相似現(xiàn)象, 可見, 三峽水庫消落帶研究當(dāng)前進(jìn)入了瓶頸期和飽和期, 對生態(tài)系統(tǒng)要素的研究較為集中, 消落帶生態(tài)環(huán)境演變規(guī)律的研究仍然需要長期持續(xù)監(jiān)測, 也需要另辟蹊徑, 開展多尺度多過程耦合規(guī)律的探索。

2.3.4 熱門關(guān)鍵詞突現(xiàn)特征分析

熱門關(guān)鍵詞突現(xiàn)能夠較好的反應(yīng)研究熱點(diǎn)演變過程。分析中英文文獻(xiàn)關(guān)鍵詞突變發(fā)現(xiàn), 突現(xiàn)性較高的關(guān)鍵詞及演變過程基本一致, 2001年之后, 消落帶一詞出現(xiàn)并成為熱點(diǎn), 隨后wetland、diversity、回水區(qū)等成為關(guān)注度較高的關(guān)鍵詞, 2010年之后, 植物群落、plant、有機(jī)質(zhì)(organic matter)、溶解性有機(jī)質(zhì)、heavy metal、restoration(生態(tài)修復(fù))等成為消落帶研究的新的熱點(diǎn), 這與熱門關(guān)鍵詞時序分析結(jié)果一致?？傮w看, 早期研究以水庫工程安全問題為主, 隨后消落帶生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能演變機(jī)制受到廣泛關(guān)注, 植物、土壤演變成為軸心, 消落帶植物群落逆向演替及格局變化、消落帶水-土互饋影響關(guān)系、元素循環(huán)等備受關(guān)注, 特別是土壤重金屬富集與釋放、養(yǎng)分釋放與調(diào)控等研究較多且深入。同時, 消落帶研究是一項(xiàng)長期持續(xù)性的生態(tài)歷程, 需要長期定位觀測研究。目前, 三峽大學(xué)、中科院山地所、重慶師范大學(xué)等在三峽腹心區(qū)建立了一些研究站點(diǎn), 未來可聯(lián)合各站點(diǎn)共同建立三峽庫區(qū)消落帶研究聯(lián)盟, 加強(qiáng)合作, 實(shí)現(xiàn)全庫區(qū)布點(diǎn)觀測。

圖7 CNKI中文獻(xiàn)的高頻關(guān)鍵詞聚類及時序演變

Figure 7 The clustering and temporal evolution of the high frequency keywords in CNKI

圖8 WOS中文獻(xiàn)的高頻關(guān)鍵詞聚類及時序演變

Figure 8 The clustering and temporal evolution of the high frequency keywords in WOS

3 結(jié)論與展望

本文利用Citespace對1990—2019年CNKI和WOS的三峽庫區(qū)消落帶相關(guān)文獻(xiàn)信息進(jìn)行可視化分析, 探討了三峽庫區(qū)消落帶研究發(fā)展歷程、研究基礎(chǔ)、熱點(diǎn)以及趨勢, 并從研究力量、機(jī)構(gòu)合作等視角分析了目前消落帶研究的不足。得出以下結(jié)論:

(1)三峽庫區(qū)消落帶研究發(fā)文量呈緩慢增長-快速增長-平穩(wěn)波動3個階段, 中文文獻(xiàn)快速增長期(2007—2011)早于外文文獻(xiàn)(2013—2016), 前者與三峽水位波動試運(yùn)行階段基本一致; 中文文獻(xiàn)年發(fā)文了在2018—2019年出現(xiàn)明顯的降低趨勢, 而英文文獻(xiàn)保持穩(wěn)定, 預(yù)示著研究的國際影響力提高, 國內(nèi)研究熱度稍有減弱。研究以環(huán)境科學(xué)、植物科學(xué)、Environmental Sciences & Ecology等領(lǐng)域占主導(dǎo), 其他研究方向較少。

(2)研究隊(duì)伍主要以國內(nèi)團(tuán)隊(duì)為主, 國外研究人員對三峽庫區(qū)消落帶的研究極少。目前基本形成了穩(wěn)定的研究團(tuán)隊(duì), 但不同團(tuán)隊(duì)間合作較少, 導(dǎo)致研究的交叉性較弱, 甚至出現(xiàn)不同團(tuán)隊(duì)間研究方向重疊的現(xiàn)象; 研究機(jī)構(gòu)上以重慶、湖北的高校為主, 西南大學(xué)是最主要的研究隊(duì)伍, 其次是中科院、重慶大學(xué)、中國地質(zhì)大學(xué)等。研究結(jié)構(gòu)間聯(lián)系相對較弱。

表6 CNKI數(shù)據(jù)庫中三峽庫區(qū)消落帶研究的關(guān)鍵詞突現(xiàn)特征分析

表7 WOS數(shù)據(jù)庫中三峽庫區(qū)消落帶研究的關(guān)鍵詞突現(xiàn)特征分析

(3)研究熱點(diǎn)主要集中在消落帶植物、土壤兩個關(guān)鍵要素, 植物要素關(guān)注水淹脅迫下植物群落演變、植被重建、典型植物生理生態(tài)響應(yīng)、植物適生機(jī)制等, 土壤要素關(guān)注土壤養(yǎng)分釋放、水土流失、土壤微量重金屬的污染風(fēng)險等。而植物群落改變帶來的生境變化可能進(jìn)一步促使地表昆蟲、節(jié)肢動物、鳥類、微生物等多樣性發(fā)生改變, 因此植物群落演變帶來的其他物種多樣性改變是消落帶生態(tài)系統(tǒng)過程研究的重點(diǎn)。進(jìn)一步，消落帶生物多樣性演變對消落帶生態(tài)系統(tǒng)功能的影響研究應(yīng)得到更多關(guān)注。

(4)近年來的研究方向上, 消落帶重金屬污染、土壤碳氮耦合變化、溶解性有機(jī)質(zhì)特征等成為研究熱點(diǎn), 植被恢復(fù)和植物群落演變機(jī)制研究也是持續(xù)關(guān)注的方向。消落帶生態(tài)系統(tǒng)研究仍以單一要素演變過程為主, 對生態(tài)系統(tǒng)水-土-生耦合關(guān)系研究不足, 造成消落帶生態(tài)學(xué)研究的瓶頸。

綜上, 單一要素和單一過程的研究限制了三峽庫區(qū)消落帶植物-土壤-水復(fù)合系統(tǒng)演化機(jī)制的耦合, 缺乏系統(tǒng)觀和尺度觀, 未來應(yīng)注重先進(jìn)技術(shù)手段的應(yīng)用, 例如光譜、色譜技術(shù)、分子生物學(xué)技術(shù)、高光譜空間技術(shù)、激光雷達(dá)技術(shù)等, 結(jié)合微觀響應(yīng)和宏觀過程進(jìn)行消落帶生態(tài)環(huán)境要素演變的綜合研究。進(jìn)一步完善消落帶生態(tài)觀測體系, 構(gòu)建消落帶生態(tài)系統(tǒng)要素演變數(shù)據(jù)庫。此外, 消落帶生態(tài)系統(tǒng)功能退化已經(jīng)是事實(shí), 利用先進(jìn)的生態(tài)工程技術(shù)以及人工干預(yù), 提高生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能是未來研究的重要內(nèi)容。最后, 需要從庫區(qū)尺度識別植物群落及養(yǎng)分特征與土壤環(huán)境的關(guān)系, 加強(qiáng)不同研究團(tuán)隊(duì)間的交流和合作, 提高消落帶研究的理論與實(shí)踐價值。

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Trends and hotspots analysis of the researches on the drawdown zone of Three Gorges Reservoir based on CiteSpace

WANG Xiaofeng1,2,3, LI Xianxiang1,2,3, LIU Tingting1,3, WANG Jilong1,3, WU Shengnan1,3, YUAN Xingzhong1,2,3,4,*

1. Chongqing Key Laboratory of Wetland Science Research in the Upper Reaches of the Yangtze River, Chongqing 401331, China 2. The Earth Surface Ecological Processes Observatory for Three Gorges Reservoir Area, Chongqing 401331, China 2. College of Geography and Tourism, Chongqing Normal University, Chongqing 401331, China 3. Faculty of Architecture and Urban Planning, Chongqing University, Chongqing 400030, China

Three Gorges Reservoir (TGR), as the largest hydraulic engineering in the world, has an anti-seasonal water level fluctuating zone of 348 km2as the result of its unique water level scheduling scheme of “impounding clear waters and drain turbid water”. As unique land-water interlacing zone, the drawdown zone of TGR with dynamic and vulnerable ecological environment has important impacts on the ecological security of the whole reservoir area. Despite a mass of investigations on the fluctuation belt of TGR have been performed in the past two decades, there were less systematic combings of the development process and hotspots of such publications applying a bibliometrics-based perspective. Based on CiteSpace software, this study performed a visualized analysis of the published literatures on the fluctuation belt of TGR from CNKI and Web of Science databases, and then discussed the status, progress and hotspots evolution of the researches on the drawdown zone of TGR. The results showed that: 1) until the end of 2019, there were 936 Chinese literatures and 225 English literatures retrieved. The quantity of annual articles about the drawdown zone of TGRpresented a slow-growth period over the years of 1990-2007, then impulse growth from 2007 to 2011 (while the impulse stage for English literatures was of 2015 to 2017), and finally entering the fluctuating-steadily period. It presented a decreasing tendency of quantity of Chinese articles in recent two years. 2) The main research institutions and research teams distributed in Chongqing and Hubei Province, including Southwest university, Chongqing university and Wuhan botanical garden of Chinese Academy of Sciences. It had formed relatively stable teams studying the drawdown zone of TGR. However, there was lack of cohesive corporation among disparate teams, limiting the interdisciplinary researches in fluctuation zone of TGR. (3) The Chinese literatures on the drawdown zone of TGR were mainly published in the journals including,and, while the articles in English were mainly published in,andand so on. (4)Plant and soil, as key elements of the drawdown zone ecosystem, were two axis of most of the researches. We extract the high frequency keywords of “the water level change”, “water”, “soil” and “heavy metal”, “bermudagrass”, “the riparian zone”, “vegetation” and "sediment". The existing researches on the drawdown zone of TGR mainly focused the reverse successions and pattern changes of plant community under fluctuation of water level, the plant physiological and ecologic response to waterlogging stress, the vegetation restoration technology based on the environmental benefits, the occurrence state and migration process of soil nutrients and heavy metals (such as mercury pollution), and the dissolved organic matter in water and soil. In recent years, the environmental behavior of heavy metals, the ecological effect of habitat heterogeneity, and the relationship between ecological pattern and reservoir safety have become research hot topics in the water-level-fluctuation zone of TGR. However, most of the available researches only focused on single factor or single process of the drawdown zone of TGR, severely limiting the systematicness of the research and leading a bottleneck. Therefore, the introduction of new technology and methods and the ecological system perspective are critical for the breakthroughs of research on the drawdown zone of TGR. Meanwhile, the complexity of ecological processes caused by the habitat heterogeneity of the drawdown zone in TGR should be paid more attentions, and, long-term observation of plant-soil-water coupling in the drawdown zone should be strengthened to explore the sustainable ecological impacts of different ecological restoration techniques.

CiteSpace; Three Gorges Reservoir; the drawdown zone; mapping knowledge domain; research hotspots

10.14108/j.cnki.1008-8873.2022.01.029

王曉鋒, 李賢祥, 劉婷婷, 等. 基于CiteSpace的三峽庫區(qū)消落帶研究熱點(diǎn)與進(jìn)展[J]. 生態(tài)科學(xué), 2022, 41(1): 249–261.

WANG Xiaofeng, LI Xianxiang, LIU Tingting, et al. Trends and hot spots analysis of the research on the drawdown zone of Three Gorges Reservoir based on CiteSpace[J]. Ecological Science, 2022, 41(1): 249–261.

Q194

A

1008-8873(2022)01-249-13

2020-05-27;

2020-06-15

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41807321); 重慶市科委基礎(chǔ)研究與前沿探索(cstc2018jcyjAX0672); 重慶市科委基礎(chǔ)研究與前沿探索(cstc2016jcyjA0921); 重慶市教委科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目(KJZD-K202000502)

王曉鋒(1987—), 男, 河南三門峽人, 博士, 副教授, 主要從事濕地生態(tài)學(xué)研究, E-mail:xiaofeng6540@163.com

袁興中, E-mail: 1072000659@qq.com