基于CiteSpace的濕地恢復(fù)研究進(jìn)展

吳勝男,王曉鋒,*,劉婷婷,王繼龍,袁興中,4,何奕忻,孔維葦

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)過程重慶市級(jí)野外科學(xué)觀測研究站, 開州 405400 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 5 中國科學(xué)院成都生物研究所，成都 610041

吳勝男,王曉鋒,劉婷婷,王繼龍,袁興中,何奕忻,孔維葦.基于CiteSpace的濕地恢復(fù)研究進(jìn)展.生態(tài)學(xué)報(bào),2022,42(3):1224- 1239.

濕地是位于陸地生態(tài)系統(tǒng)與水生生態(tài)系統(tǒng)之間的過渡生態(tài)系統(tǒng),具有獨(dú)特的土壤、植被、水文及生物特征,與海洋、森林并稱地球三大生態(tài)系統(tǒng)。濕地生態(tài)系統(tǒng)具有水源涵養(yǎng)、污染凈化、生物多樣性、氣候調(diào)節(jié)及碳匯等多種生態(tài)功能,同時(shí)具有脆弱性、過渡性、復(fù)雜性、高生產(chǎn)力以及高生物多樣性等特征[1—3],因此成為受人類活動(dòng)影響最大、退化最嚴(yán)重的生態(tài)系統(tǒng)類型[4]。近半個(gè)多世紀(jì)以來,全球自然濕地的損失率超過50%[5]。濕地退化已經(jīng)成為影響人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要限制因素[5—6]。因此,濕地生態(tài)修復(fù)成為生態(tài)學(xué)、環(huán)境科學(xué)、地球科學(xué)等共同關(guān)注的熱點(diǎn)。近年來,研究者圍繞①變化環(huán)境下濕地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能演變[7],②退化濕地的關(guān)鍵生態(tài)過程及調(diào)控機(jī)制,包括水文過程、生物群落演替、生物地化過程等[8—10],③濕地健康評(píng)估及生態(tài)管理[11—12],④濕地生態(tài)恢復(fù)與重建[13]等,形成了大量的研究成果。隨著研究不斷深入,濕地恢復(fù)生態(tài)學(xué)的研究熱點(diǎn)也不斷變化,從最初的退化現(xiàn)狀調(diào)查、退化驅(qū)動(dòng)因素分析,發(fā)展到退化濕地生態(tài)功能評(píng)估、恢復(fù)理論與技術(shù)研發(fā),至今濕地生態(tài)管理及可持續(xù)利用等[14—16]。隨著濕地恢復(fù)理論的不斷完善,濕地恢復(fù)實(shí)踐的不斷探索,分析方法和研究手段的不斷進(jìn)步,以及濕地退化主導(dǎo)因素的不斷改變,濕地恢復(fù)研究也從恢復(fù)理論和恢復(fù)技術(shù)研究向著“恢復(fù)-管理-保護(hù)-利用”整合研究轉(zhuǎn)變[17],逐漸形成了從宏觀到微觀,從全球尺度到區(qū)域尺度,從基礎(chǔ)研究到技術(shù)研究等多維學(xué)科體系,成為恢復(fù)生態(tài)學(xué)的重要組成。至今,濕地恢復(fù)生態(tài)學(xué)研究從自然濕地恢復(fù)向著城市濕地、鄉(xiāng)村濕地研究轉(zhuǎn)變[18—19],從單元濕地向著大江大河流域管理、全域濕地整體修復(fù)轉(zhuǎn)變,從理論、技術(shù)的突破向著自然管理和自然恢復(fù)理念轉(zhuǎn)變。盡管一些學(xué)者對(duì)濕地恢復(fù)相關(guān)研究進(jìn)行了總結(jié)和綜述[17, 20],但由于濕地恢復(fù)研究廣度和深度不斷增強(qiáng),宏觀-微觀尺度變化復(fù)雜,目前國內(nèi)對(duì)濕地恢復(fù)研究熱點(diǎn)的發(fā)展、轉(zhuǎn)變、演化等綜合分析鮮見報(bào)道。

文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)是以發(fā)文量、作者群、發(fā)文機(jī)構(gòu)、被引文獻(xiàn)、關(guān)鍵詞時(shí)序演變及突現(xiàn)特征等作為分析對(duì)象,運(yùn)用數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)統(tǒng)計(jì)方法,分析學(xué)科發(fā)展過程、研究熱點(diǎn)演變、研究力量分布等,進(jìn)而提出學(xué)科發(fā)展方向[21]。隨著各學(xué)科文獻(xiàn)數(shù)量大爆發(fā),文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)成為了多種學(xué)科發(fā)展動(dòng)態(tài)研究的重要方法。CiteSpace知識(shí)圖譜是由美國德雷塞爾大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院陳超美博士所開發(fā)的,用來分析、挖掘及進(jìn)行科研文獻(xiàn)可視化的應(yīng)用軟件[22],具有極強(qiáng)的文獻(xiàn)計(jì)量統(tǒng)計(jì)和知識(shí)圖譜可視化功能,成為當(dāng)前最流行的文獻(xiàn)計(jì)量工具。國內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)將其應(yīng)用于生態(tài)工程[23]、生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)[24]、生態(tài)經(jīng)濟(jì)[25]、生態(tài)安全[26]、城市森林[27]、地理信息系統(tǒng)[28]、可持續(xù)發(fā)展[29]等方面。在濕地恢復(fù)研究已經(jīng)發(fā)展到多學(xué)科、多領(lǐng)域和多方向的背景下,利用該軟件文獻(xiàn)計(jì)量和可視化分析,能夠較好的進(jìn)行濕地恢復(fù)生態(tài)學(xué)研究熱點(diǎn)的探索。

本文借助CiteSpace 5.5.R2知識(shí)圖譜軟件和文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)分析,通過中國知網(wǎng)(CNKI)和Web of Science核心數(shù)據(jù)庫檢索,對(duì)濕地恢復(fù)相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行可視化分析,描繪濕地恢復(fù)研究發(fā)文量、作者、發(fā)文機(jī)構(gòu)、文獻(xiàn)共被引以及關(guān)鍵詞分析等知識(shí)圖譜,對(duì)濕地恢復(fù)研究發(fā)展至今的研究成果作進(jìn)一步的梳理和總結(jié),旨在客觀揭示濕地恢復(fù)研究的動(dòng)態(tài)、發(fā)展過程及演變趨勢,挖掘濕地恢復(fù)理論及實(shí)踐研究的前沿與熱點(diǎn),以期為濕地恢復(fù)研究提供科學(xué)參考。

1 研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

數(shù)據(jù)選取于CNKI文獻(xiàn)庫和Web of Science核心數(shù)據(jù)集。中文文獻(xiàn)的檢索,選取CNKI中期刊、碩士、博士三個(gè)數(shù)據(jù)庫,使用高級(jí)檢索,以主題=“濕地”并且主題=(“修復(fù)”或“恢復(fù)”)精確檢索,共得檢索結(jié)果7494條。為保證選取文獻(xiàn)質(zhì)量,進(jìn)一步對(duì)CNKI數(shù)據(jù)庫進(jìn)行篩選,選取SCI來源期刊(限中文)、EI來源期刊、核心期刊、CSSCI、CSCD五個(gè)核心數(shù)據(jù)庫,精確檢索,最終整理有效文獻(xiàn)1236條(檢索截止日為2021年1月1日)。外文文獻(xiàn)數(shù)據(jù)樣本選擇Web of Science中核心數(shù)據(jù)庫,以主題=“Wetland recovery”O(jiān)R“Wetland restoration”O(jiān)R“Wetland rejuvenation”進(jìn)行檢索,文獻(xiàn)類型選擇“article”,共得檢索結(jié)果為7922篇,將檢索結(jié)果分為國內(nèi)和國外兩部分,其中,國內(nèi)相關(guān)文獻(xiàn)共檢索到981篇,去重后得出有效文獻(xiàn)共976篇；國外相關(guān)文獻(xiàn)共6941篇,去重后得出有效文獻(xiàn)共6173篇,分布于1981—2021年。

1.2 分析方法

本文對(duì)濕地恢復(fù)概念提出以來的中外文獻(xiàn)進(jìn)行發(fā)文量、關(guān)鍵詞、作者群體、發(fā)文機(jī)構(gòu)、發(fā)文期刊、高被引作者及論文等分別進(jìn)行分析和可視化,所有分析均采用CiteSpace 5.5R2版本進(jìn)行。

2結(jié)果與分析2.1發(fā)文量的時(shí)間分析2.1.1國外研究發(fā)文量時(shí)序分析

國外濕地恢復(fù)研究自1981年起呈持續(xù)上升趨勢。從發(fā)文數(shù)量時(shí)間變化看,國外濕地恢復(fù)研究大致可以分為3個(gè)階段:(1)1981—1990年為起步階段,濕地恢復(fù)研究極少,主要因?yàn)槿祟悓?duì)濕地生態(tài)功能認(rèn)識(shí)仍較為薄弱；(2)1991—2009年為發(fā)展期,外文文獻(xiàn)數(shù)量逐年上升。1992年聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展會(huì)議提出全球生態(tài)環(huán)境退化的嚴(yán)峻性之后,濕地功能退化及恢復(fù)研究迅速發(fā)展；(3)2010—2020年為快速增長期,文獻(xiàn)增長速率較前一階段提高了1倍。經(jīng)過近40年的發(fā)展,國際濕地恢復(fù)研究仍然處于發(fā)展階段。尤其2018年Ramsar Convention發(fā)布《Global Wetland Outlook》,指出全球濕地(特別是亞洲)仍處于不斷惡化階段,并呼吁濕地健康關(guān)乎地球生命系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展[30]；同時(shí),Kirwan等提出,濕地對(duì)全球氣候變化具有重要的緩沖價(jià)值和負(fù)反饋,有效的濕地恢復(fù)將成為應(yīng)對(duì)氣候變化的重要途徑[7]。在全球環(huán)境變化不斷加劇的背景下,濕地恢復(fù)研究對(duì)全球生態(tài)穩(wěn)定具有獨(dú)特意義,受到越來越多的關(guān)注。

2.1.2國內(nèi)研究發(fā)文量時(shí)序分析

圖1 1981—2020年濕地恢復(fù)研究領(lǐng)域中外文文獻(xiàn)發(fā)文數(shù)量Fig.1 The number of domestic and international literatures published on wetland restoration from 1981 to 2019

國內(nèi)濕地恢復(fù)研究起步較晚,但發(fā)展迅速(圖1)。中文文獻(xiàn)發(fā)文總量呈現(xiàn)明顯的階段性:2000年之前,處于零散研究期,2001—2010年為高速增長期,2010至今屬波動(dòng)穩(wěn)定期；盡管中文文獻(xiàn)總量大,2006年之后甚至超過國外英文文獻(xiàn)發(fā)文量,但核心數(shù)據(jù)檢索量占比較少(約22%),高質(zhì)量成果占比低。同時(shí),國內(nèi)學(xué)者發(fā)表的外文文獻(xiàn)數(shù)量2005年之后緩慢增加,2014年后呈爆發(fā)式增長,2015年之后發(fā)文量超過中文核心期刊的發(fā)文量,在國際濕地恢復(fù)研究的貢獻(xiàn)快速提升(近三年發(fā)文量占外文發(fā)文量的26%,僅次于美國)。2000年之前,我國處于生態(tài)破壞型的經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段,濕地退化嚴(yán)重[31],僅圍繞太湖[32]、東湖[33]以及沿海灘涂[20]等退化濕地開展少量研究。2000年,我國正式發(fā)布了《中國濕地保護(hù)行動(dòng)計(jì)劃》,2004年通過了《全國濕地保護(hù)工程規(guī)劃》(2004—2030年),標(biāo)志著我國大規(guī)模濕地保護(hù)和恢復(fù)工作正式開始[15]。十八大生態(tài)文明建設(shè)戰(zhàn)略的提出,進(jìn)一步推動(dòng)了我國濕地保護(hù)與修復(fù)研究工作的發(fā)展。

2.2 研究團(tuán)隊(duì)分析

2.2.1國外發(fā)文團(tuán)隊(duì)分析

使用CiteSpace對(duì)國外濕地恢復(fù)領(lǐng)域發(fā)文團(tuán)隊(duì)進(jìn)行分析,得到作者合作圖譜(圖2),該圖譜有847個(gè)節(jié)點(diǎn),1097條連接,網(wǎng)絡(luò)密度為0.0031。節(jié)點(diǎn)圈層顏色表示作者發(fā)文時(shí)間的變化,顏色越亮,作者發(fā)文時(shí)間距現(xiàn)在越近；節(jié)點(diǎn)越大說明作者的發(fā)文量越多；連接線條的顏色越深表明作者之間的合作越密切。從圖2可以看出,發(fā)文數(shù)量最多的學(xué)者有William JM,出現(xiàn)頻次為51次；Zedler JB,出現(xiàn)頻次為44次；John WD,出現(xiàn)頻次為36次。發(fā)文量在15篇以上的作者還有Jeffrey WM、Robert RT、Robert Rlane、Jos TA Verhoeven等,高發(fā)文量的學(xué)者主要來自美國和荷蘭。從作者關(guān)聯(lián)分析,國外濕地恢復(fù)研究形成了William JM-John WD團(tuán)隊(duì)、Zedler JB團(tuán)隊(duì)、Jos TA Verhoeven-Leon P M Lamers團(tuán)隊(duì)、Jeffrey WM團(tuán)隊(duì)等主要力量,其他團(tuán)隊(duì)發(fā)文量較少。William J Mitsch是國際濕地生態(tài)工程研究的奠基者,該團(tuán)隊(duì)在濕地生態(tài)恢復(fù)領(lǐng)域的影響最大；Zedler JB團(tuán)隊(duì)主要研究濕地恢復(fù)過程的生態(tài)調(diào)控機(jī)制、濱海濕地管理與恢復(fù)評(píng)價(jià),圍繞密西西比河上游濕地恢復(fù)及河口-濱海濕地生物多樣性恢復(fù)方面開展了大量研究工作[34]；Jos TA Verhoeven-Leon P M Lamers團(tuán)隊(duì)是歐洲泥炭地研究的主要力量,與Jeffrey WM團(tuán)隊(duì)分別在濕地(泥炭地、河流、鹽堿濕地)生態(tài)恢復(fù)過程(生物過程、水過程、生物地化過程)、濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能研究[35—36]及濕地補(bǔ)償對(duì)策[37]等方面開展了相關(guān)工作。從作者網(wǎng)絡(luò)圖譜來看,國際研究者之間交流較多,團(tuán)隊(duì)間聯(lián)系較為密切。

圖2 1981—2020年濕地恢復(fù)外文文獻(xiàn)發(fā)文作者圖譜Fig.2 Author′s map of international studies on the wetland restoration from 1981 to 2020

2.2.2國內(nèi)發(fā)文團(tuán)隊(duì)分析

國內(nèi)濕地恢復(fù)研究的作者圖譜中,外文發(fā)文作者圖譜3(WOS數(shù)據(jù)庫)有219個(gè)節(jié)點(diǎn),421條連接,網(wǎng)絡(luò)密度為0.0176；中文圖譜3(CNKI數(shù)據(jù)庫)有221個(gè)節(jié)點(diǎn),326條連接,網(wǎng)絡(luò)密度為0.0134,均低于國際發(fā)文作者圖譜的網(wǎng)絡(luò)密度。分析可見,國內(nèi)研究團(tuán)隊(duì)主要有崔保山-白軍紅、呂憲國-姜明-佟守正-薛振山、楊薇-孫濤、李偉-崔麗娟-張曼胤、歐陽志云-鄭華-王效科、張平究等,其中崔保山、呂憲國團(tuán)隊(duì)在英文和中文期刊的發(fā)文量均較大,崔麗娟團(tuán)隊(duì)是中文文獻(xiàn)中發(fā)文量最大的團(tuán)隊(duì)。

圖3 1992—2020年濕地恢復(fù)國內(nèi)發(fā)文作者群分析Fig.3 Analysis of the Chinese author group that focus on the wetland restoration 1992 to 2020

崔保山團(tuán)隊(duì)常年圍繞黃河河口三角洲濕地的生態(tài)需水和水文過程調(diào)控等開展相關(guān)研究,重點(diǎn)開展了人類活動(dòng)(城市化、圍填?；顒?dòng)、重大工程建設(shè)等)影響下河口-濱海濕地生態(tài)過程及修復(fù)研究[38—39]；呂憲國-姜明-佟守正-薛振山團(tuán)隊(duì)則以我國東北典型退化濕地為核心,對(duì)我國沼澤濕地發(fā)育、結(jié)構(gòu)與功能評(píng)價(jià)、生物多樣性監(jiān)測、生態(tài)恢復(fù)與生態(tài)恢復(fù)及重建技術(shù)、景觀格局演變以及高精度資源調(diào)查等方面具有重要貢獻(xiàn)[40—42]；李偉-崔麗娟-張曼胤團(tuán)隊(duì)在濕地生態(tài)功能評(píng)價(jià)、濕地管理、濕地恢復(fù)技術(shù)等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用[43—44],制定了系列濕地恢復(fù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),倡導(dǎo)“城市濕地”、“小微濕地”的保護(hù)與修復(fù)[45—46]。歐陽志云-鄭華-王效科團(tuán)隊(duì)主要是基于濕地生態(tài)服務(wù)功能評(píng)價(jià)及生態(tài)規(guī)劃對(duì)我國濕地保護(hù)管理對(duì)策進(jìn)行優(yōu)化[47—48]。總體上,我國濕地恢復(fù)研究已經(jīng)形成穩(wěn)定團(tuán)隊(duì),且分別在河口/濱海濕地、東北沼澤濕地、內(nèi)陸典型濕地修復(fù),以及濕地資源保護(hù)與管理等領(lǐng)域開展了豐富的研究工作。盡管如此,我國濕地類型眾多,退化驅(qū)動(dòng)因素復(fù)雜,濕地恢復(fù)研究仍需加強(qiáng)不同團(tuán)隊(duì)之間的合作,提高國家尺度濕地恢復(fù)研究隊(duì)伍的凝聚。

2.3 發(fā)文機(jī)構(gòu)分析

圖4 1981—2020年國外濕地恢復(fù)文獻(xiàn)發(fā)文機(jī)構(gòu)圖譜Fig.4 Map of publishing institutions for the international studies on wetland restoration from 1981 to 2020

為探索國內(nèi)外濕地恢復(fù)研究的主要機(jī)構(gòu)力量,使用CiteSpace對(duì)文獻(xiàn)發(fā)文機(jī)構(gòu)進(jìn)行可視化分析(圖4、圖5)?？梢暬瘓D譜中每個(gè)節(jié)點(diǎn)表示一個(gè)機(jī)構(gòu),節(jié)點(diǎn)的大小表示其發(fā)文量,圖譜中帶有紫色外圈的節(jié)點(diǎn)為高中心性節(jié)點(diǎn)(中心性>0.1),起到節(jié)點(diǎn)間關(guān)聯(lián)紐帶的作用。國外發(fā)文機(jī)構(gòu)圖譜有309個(gè)節(jié)點(diǎn),616條連接,網(wǎng)絡(luò)密度為0.0129。US Geol Survey、Louisiana State Univ、Florida State Univ Florida、Univ Wisconsin等機(jī)構(gòu)的發(fā)文量最大,均在100篇以上。此外,“US EPA”、“Florida Int Univ”、“US Fish & Wildlife Serv”、“Univ Maryland”等單位發(fā)文量排在前十,從地域上看,主要發(fā)文機(jī)構(gòu)在全球分布不均,絕大多數(shù)分布在美國,少數(shù)位于加拿大、荷蘭等國家。美國是目前濕地恢復(fù)研究最重要的領(lǐng)頭羊,而且美國佛羅里達(dá)州研究機(jī)構(gòu)最多,其作為美國較早開展?jié)竦鼗謴?fù)項(xiàng)目的地區(qū),是國際濕地科學(xué)研究的中心[49—50]。

國內(nèi)發(fā)文機(jī)構(gòu)分析圖譜如圖5,其中WOS數(shù)據(jù)庫共有106個(gè)節(jié)點(diǎn),196條連接,網(wǎng)絡(luò)密度為0.035；CNKI數(shù)據(jù)庫共有114個(gè)節(jié)點(diǎn),59條連接,網(wǎng)絡(luò)密度為0.0092。中國科學(xué)院是國內(nèi)濕地恢復(fù)研究領(lǐng)域最具引領(lǐng)性的機(jī)構(gòu),東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所貢獻(xiàn)最大,呂憲國、姜明、佟守正等高發(fā)文量作者組成了該單位的骨干。北京師范大學(xué)、東北師范大學(xué)、中國林業(yè)科學(xué)研究院、北京林業(yè)大學(xué)等單位發(fā)文量也較多,構(gòu)成我國濕地恢復(fù)研究的主要力量?？傮w上,高貢獻(xiàn)的研究機(jī)構(gòu)主要集中在東北和北京地區(qū),逐步形成了與美國佛羅里達(dá)州相似的兩個(gè)國內(nèi)研究高地,并依托區(qū)域濕地特色產(chǎn)生了具有較高影響力的研究成果。我國濕地資源類型多,分布不均勻,面臨問題各異,因此需要兩個(gè)研究中心的主要機(jī)構(gòu)發(fā)揮引領(lǐng)作用,加強(qiáng)機(jī)構(gòu)合作,帶動(dòng)更多單位的參與,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)更多高水平成果和技術(shù)的突破。同時(shí),2019年中國林草局與中科院簽署合作協(xié)議,共建“濕地研究中心”,這一協(xié)議的簽訂有利于充分發(fā)揮林科院和中科院在濕地研究方面的優(yōu)勢,整合分散的研究力量,推動(dòng)濕地科學(xué)的發(fā)展。

圖5 1992—2020年濕地恢復(fù)國內(nèi)發(fā)文機(jī)構(gòu)圖譜 Fig.5 Map of domestic publishing institutions of studies on wetland restoration from 1992 to 2020

2.4 研究熱點(diǎn)及趨勢分析

2.4.1文獻(xiàn)共被引分析

兩篇或以上文獻(xiàn)同時(shí)被后一篇或多篇論文所引證會(huì)形成構(gòu)成文獻(xiàn)的共被引關(guān)系[21]。CiteSpace中能夠基于參考文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫建立文獻(xiàn)共被引網(wǎng)絡(luò),再結(jié)合同一篇文獻(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)密度分析其中心性大小,同時(shí),還能夠根據(jù)時(shí)間線分析文獻(xiàn)在不同時(shí)間段的共被引情況(即突現(xiàn)性)。中心性越高的文獻(xiàn)能夠反映一個(gè)研究領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論或基礎(chǔ)知識(shí),突現(xiàn)性高的文獻(xiàn)則反映一定時(shí)期內(nèi)研究熱點(diǎn)的轉(zhuǎn)變,對(duì)該領(lǐng)域發(fā)展方向具有一定指示意義[21]。通過對(duì)共被引文獻(xiàn)的主題聚類,可以較好的反映基礎(chǔ)研究的發(fā)展歷程[26]。由于目前Citespace僅支持英文文獻(xiàn)共被引分析,因此本研究僅對(duì)WOS核心數(shù)據(jù)庫中英文文獻(xiàn)進(jìn)行分析,時(shí)間區(qū)間設(shè)為1981—2020年,Node Type選擇為Reference,閾值設(shè)置為Top 50 per slice,選取最短路徑(Pathfinder)算法,最后得到1366個(gè)節(jié)點(diǎn)、3888條連線的文獻(xiàn)共被引聚類圖譜(圖6)。

圖6 1981—2020年國內(nèi)外濕地恢復(fù)研究的文獻(xiàn)共被引圖譜Fig.6 Co-citation map of the international literatures about wetland restoration from 1981 to 2020

文獻(xiàn)共被引聚類圖譜中,共得到21個(gè)聚類主題(表1),根據(jù)時(shí)間軸切片可清晰的劃分為3個(gè)階段:

第一階段為2000年前,涉及的聚類主題最多(13個(gè)),屬于濕地恢復(fù)理論與技術(shù)的早期摸索階段。從所含聚類主題分析,該階段基本形成了以沼澤、湖泊為對(duì)象,以水環(huán)境治理為目的的濕地恢復(fù)研究階段,同時(shí)在濕地退化評(píng)價(jià)和濕地恢復(fù)方法方面進(jìn)行了初步探索。1975年至1985年,美國環(huán)保署開始實(shí)施以水污染治理為目的的濕地恢復(fù)項(xiàng)目可行性評(píng)估[51],到20世紀(jì)90年代,美國佛羅里達(dá)大沼澤、密西西比河上游濕地、墨西哥灣、特拉華灣等開展?jié)竦鼗謴?fù)項(xiàng)目,之后瑞典、西班牙、瑞士、丹麥等歐洲國家也開展?jié)竦鼗謴?fù)研究[15, 20, 51—53],并逐漸形成北美和歐洲兩個(gè)主要的研究中心[2, 15]。然而,盡管開展了恢復(fù)項(xiàng)目,但仍缺乏充分的理論研究,因此未形成高被引或高突現(xiàn)文獻(xiàn)(表4、5)。直至1999年,Zedler JB指出“人工的濕地恢復(fù)工程可能無法達(dá)到功能恢復(fù)的目的,難以與自然濕地的功能等效”[54],使得濕地恢復(fù)研究開始從重形態(tài)向重功能恢復(fù)轉(zhuǎn)變,成為轉(zhuǎn)折性文獻(xiàn)。

表1 文獻(xiàn)共被引聚類主題表

第二階段(2001—2009年),研究主題更聚焦于濕地恢復(fù)的多樣性、復(fù)雜性和系統(tǒng)性,如何有效評(píng)價(jià)濕地功能恢復(fù)效果成為研究的重心,進(jìn)入了以濕地系統(tǒng)恢復(fù)為主要目的的研究階段。該階段共被引文獻(xiàn)聚類主題主要是 “nutrient removal project”、“health assessment”、“riparian vegetation”、“tree islands”,高被引和高突現(xiàn)文獻(xiàn)較多(表2),表明學(xué)科理論體系逐漸完善并得到了較好的發(fā)展,形成了一些濕地恢復(fù)研究的基礎(chǔ)理論[55]。2000年,Zedler JB發(fā)表“Progress in wetland restoration ecology”,提出濕地恢復(fù)過程不僅受水的制約,也受到景觀、地形、土壤、養(yǎng)分、干擾、生物入侵、種子庫等空間因子制約,濕地恢復(fù)不僅需要考慮水要素,更要考慮注重功能性、系統(tǒng)性及可預(yù)測性的設(shè)計(jì),其主張濕地恢復(fù)過程的可預(yù)測性是評(píng)估恢復(fù)項(xiàng)目成功與否的關(guān)鍵[55]。Cui等[38]基于黃河三角洲濕地恢復(fù)7年的觀測,利用水質(zhì)、土壤鹽度、有機(jī)質(zhì)、植物群落及鳥類種類等指標(biāo)進(jìn)行了濕地恢復(fù)效果評(píng)價(jià),提出盡管淡水輸入工程對(duì)黃河三角洲濕地恢復(fù)具有顯著作用,但恢復(fù)過程仍存在不可預(yù)測性,長期的濕地監(jiān)測至關(guān)重要。同期,崔保山等[56—58]基于生態(tài)學(xué)原理,提出了濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)的理論與方法,明確了濕地健康評(píng)價(jià)應(yīng)從結(jié)構(gòu)、功能、變化以及干擾等方面進(jìn)行指標(biāo)選擇,形成了以濕地生態(tài)特征、功能整合性特征及社會(huì)政治環(huán)境特征三方面的評(píng)價(jià)理論,促使以濕地功能的系統(tǒng)性恢復(fù)為主要目標(biāo)的研究階段的發(fā)展。作為一個(gè)特殊的“自然-社會(huì)-經(jīng)濟(jì)”復(fù)合生態(tài)系統(tǒng),生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)價(jià)也在該階段被用于濕地恢復(fù)的評(píng)價(jià)[59-60]。Zedler等[6]對(duì)全球濕地生態(tài)服務(wù)功能退化進(jìn)行評(píng)估,提出濕地生態(tài)服務(wù)價(jià)值喪失具有不可逆性,進(jìn)一步推動(dòng)濕地恢復(fù)向著功能恢復(fù)為目的的研究方向發(fā)展。由此,該階段形成了生態(tài)系統(tǒng)視角的濕地恢復(fù)的評(píng)價(jià)方法,且指出濕地恢復(fù)更注重結(jié)構(gòu)與功能的同步恢復(fù)。

此外,“mitigation banking”自該階段開始成為主要聚類主題?！癿itigation banking”是美國在上世紀(jì)70年代提出的生態(tài)補(bǔ)償策略。管理者恢復(fù)受損濕地或人工營造濕地,并以貨幣形式出售給開發(fā)者,以補(bǔ)償其對(duì)濕地的破壞[61]。然而,從功能恢復(fù)的視角,Zedler等指出人工恢復(fù)濕地功能不能與自然濕地等效,對(duì)mitigation banking政策能否達(dá)到預(yù)期效果開展了系列討論,并提出了優(yōu)化方案[54—55]。該階段濕地恢復(fù)研究已經(jīng)涉及河流、湖泊、濱海、沼澤、庫塘等所有濕地類型[51],且國內(nèi)外濕地恢復(fù)項(xiàng)目也大范圍開展,并有意識(shí)的建立了部分長期監(jiān)測站點(diǎn),為濕地生態(tài)過程的長期評(píng)估提供了重要基礎(chǔ)。

表2 高被引文獻(xiàn)與高突現(xiàn)文獻(xiàn)信息表

文獻(xiàn)突現(xiàn)性欄中×表示非高突現(xiàn)文獻(xiàn),△表示高突現(xiàn)文獻(xiàn),[數(shù)字]表示突現(xiàn)性排序

第三階段(2010年至今)基本進(jìn)入以應(yīng)對(duì)氣候變化和人類活動(dòng)為目的的濕地恢復(fù)研究階段,包含的聚類主題有“#0 sea level rise”和“#17 Yellow river delta”。從表2可見,2010年之后形成了較多的高突顯文獻(xiàn),表明濕地恢復(fù)研究出現(xiàn)了新的研究熱點(diǎn)。該階段濕地恢復(fù)在應(yīng)對(duì)氣候變化中的價(jià)值受到廣泛關(guān)注[7, 10, 64—65],這與全球環(huán)境變化的熱點(diǎn)基本相符。2009年,Erwin等[64]指出氣候變化成為全球濕地退化的主要驅(qū)動(dòng)力。一方面,全球氣候變化導(dǎo)致海平面上升,濱海濕地面積萎縮、土壤與植被變化、碳匯功能退化等問題凸顯[7]；另一方面,氣候變化也會(huì)加劇高緯度和高寒地區(qū)濕地面積的萎縮和生態(tài)功能退化[66—67]。Mcleod等[10]提出濱海濕地具有重要的藍(lán)碳功能,海平面升高導(dǎo)致藍(lán)碳功能的退化；Kirwan等[7]也指出人類活動(dòng)和海平面升高導(dǎo)致濱海濕地的穩(wěn)定性面臨巨大威脅；Barbier等[59]對(duì)全球各種類型的河口-海岸濕地的生態(tài)服務(wù)功能進(jìn)行了評(píng)估,提出氣候變化將加速海岸系統(tǒng)的退化。這些研究成為該階段研究熱點(diǎn)發(fā)展的知識(shí)基礎(chǔ),氣候變化背景下濱海濕地生態(tài)響應(yīng)及恢復(fù)成為該階段最重要的研究內(nèi)容。然而,該階段對(duì)高緯度、高寒地區(qū)的濕地退化研究相對(duì)薄弱,未來也應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)。此外,過去40年全球開展了大量濕地恢復(fù)項(xiàng)目,大尺度的濕地恢復(fù)工程的長期監(jiān)測、演變規(guī)律以及應(yīng)對(duì)氣候變化中的貢獻(xiàn)等需要持續(xù)關(guān)注[68]。未來一段時(shí)間,人類活動(dòng)和氣候變化雙重干擾下的濕地功能保護(hù)與可持續(xù)恢復(fù)理論與方法的突破是濕地恢復(fù)生態(tài)學(xué)的重要方向。

2.4.2核心關(guān)鍵詞及其時(shí)序演變特征分析

關(guān)鍵詞分析能夠反映研究時(shí)段內(nèi)研究主題的前沿?zé)狳c(diǎn)。借助CiteSpace可對(duì)研究期間文獻(xiàn)高頻關(guān)鍵詞進(jìn)行提取,進(jìn)一步對(duì)關(guān)鍵詞進(jìn)行聚類和突現(xiàn)性分析。聚類分析能夠揭示關(guān)鍵詞間的關(guān)聯(lián)和時(shí)間線視圖,反映研究期間的主要研究內(nèi)容[27],在一定程度上能揭示研究領(lǐng)域內(nèi)各知識(shí)的形成和發(fā)展[24]。關(guān)鍵詞突現(xiàn)性指一定時(shí)期內(nèi)關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻率的快速增加,反映該時(shí)段的研究熱點(diǎn)或新的研究趨勢[24],探索目前在濕地恢復(fù)研究熱點(diǎn)的演化趨勢[21]。

國外濕地恢復(fù)研究文獻(xiàn)的關(guān)鍵詞聚類見表3?？傮w看,幾個(gè)聚類主題的基礎(chǔ)關(guān)鍵詞在2000年之前均已出現(xiàn),表明早期探索階段濕地恢復(fù)研究的知識(shí)體系已經(jīng)基本形成,盡管之后大量濕地恢復(fù)文獻(xiàn)出現(xiàn),但并未脫離早期的知識(shí)基礎(chǔ)。從高頻關(guān)鍵詞分布分析(表3),1991—2020年間,濕地恢復(fù)研究已經(jīng)涵蓋了“l(fā)ake”、

表3 國外高頻關(guān)鍵詞聚類及時(shí)序演變

“river”、“everglade”、“salt marsh”、“constructed wetland”等眾多濕地類型,重點(diǎn)關(guān)注水文與水環(huán)境、植被恢復(fù)與植物群落演替、生物地化循環(huán)、生態(tài)系統(tǒng)管理、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能、生物多樣性、濕地生態(tài)系統(tǒng)管理等方面。從關(guān)鍵詞聚類分析,濕地恢復(fù)研究基礎(chǔ)方向主要有(1)濕地水文與水環(huán)境,(2)濕地植物群落與植被,(3)濕地生態(tài)系統(tǒng)管理與評(píng)價(jià)。同時(shí)氣候變化下濱海鹽沼濕地恢復(fù)單獨(dú)聚為一類,在2010年之后得到廣泛研究。因此濕地恢復(fù)研究領(lǐng)域的主要目標(biāo)是水、生物及生態(tài)的恢復(fù),這與崔保山等[20]在2000年初提出的觀點(diǎn)一致。

從不同時(shí)段高頻關(guān)鍵詞分布(表3)及關(guān)鍵詞突現(xiàn)性來看(表4),各方面研究內(nèi)容隨時(shí)間推移深度和廣度均不斷增加,同時(shí)新的研究熱點(diǎn)不斷涌現(xiàn)。1991年之前,并未出現(xiàn)高頻關(guān)鍵詞和關(guān)鍵詞突現(xiàn)。1991—2000年間,水體富營養(yǎng)化的診斷及氮、磷營養(yǎng)物去除研究,退化濕地植物群落演替過程研究,濕地生態(tài)系統(tǒng)管理、保護(hù)、緩沖等理論研究是最主要的內(nèi)容,“succession”、“mitigation”、“seed bank”、“macrophyte”、“spartinaalterniflora”等關(guān)鍵詞突現(xiàn)性較高,濕地退化過程中植物群落演替機(jī)制[69]、“濕地緩沖銀行”[70]、互花米草在濕地植被恢復(fù)中的應(yīng)用[71]是該階段的研究熱點(diǎn)。

2001—2009年,利用人工濕地進(jìn)行水質(zhì)凈化的研究開始得到廣泛研究[72]。隨著生態(tài)學(xué)原理的引入,種群動(dòng)態(tài)調(diào)控技術(shù)、群落結(jié)構(gòu)優(yōu)化配置與組建技術(shù)、群落演替控制與恢復(fù)技術(shù)、種群行為控制技術(shù)等濕地植被恢復(fù)技術(shù)不斷完善[15],同時(shí)適生植物篩選、植物生長、生理適應(yīng)等得到較多的研究[73—74]。生態(tài)系統(tǒng)管理方面開始注重生態(tài)系統(tǒng)原理在濕地恢復(fù)中的運(yùn)用,生態(tài)系統(tǒng)評(píng)價(jià)、生物多樣性評(píng)價(jià)得到一定發(fā)展。該階段突現(xiàn)性較高的關(guān)鍵詞有“constructed wetlands”、“assessment”、“organic matter”、“ecosystem service”、“establishment”、“groundwater”等,人工濕地、濕地恢復(fù)效果評(píng)估、種群形成、地下水、生態(tài)服務(wù)等濕地該階段的研究熱點(diǎn)。

2010—2020年,(1)濕地土壤、水體中碳、氮生物地化循環(huán)過程研究,(2)濕地恢復(fù)過程中水、生物、土壤要素與植被恢復(fù)的關(guān)系構(gòu)建[15, 51],(3)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)價(jià)等內(nèi)容受到越來越多的關(guān)注。濕地恢復(fù)研究不在關(guān)注單一要素變化,開始重視濕地生態(tài)系統(tǒng)各要素的演變關(guān)系[5, 75]。同時(shí),氣候變化、海平面升高影響下濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)退化與恢復(fù)研究成為該階段的重要研究主題。高突現(xiàn)的關(guān)鍵詞主要有“ecosystem service”、“climate change”、“sea level rise”、“l(fā)and use”、“coastal wetland”等,表明研究熱點(diǎn)集中于濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估、人類活動(dòng)與氣候變化雙重干擾下濱海濕地退化與恢復(fù)研究。綜合關(guān)鍵詞和熱點(diǎn)演變看,國外濕地恢復(fù)研究經(jīng)歷了從單一要素向綜合要素的研究發(fā)展,從重結(jié)構(gòu)恢復(fù)到功能恢復(fù)為主的發(fā)展,從問題診斷向生態(tài)系統(tǒng)功能響應(yīng)及系統(tǒng)評(píng)估研究發(fā)展,從以人類活動(dòng)為主導(dǎo)的退化濕地修復(fù)與重建向應(yīng)對(duì)人類活動(dòng)-氣候變化共同干擾的濕地修復(fù)發(fā)展等若干方面的進(jìn)步,研究體系仍在不斷擴(kuò)展和深化。

我國濕地恢復(fù)研究高頻關(guān)鍵詞聚類與突現(xiàn)性分析見表4、表5。我國研究者發(fā)表在外文期刊的文獻(xiàn)分析中,高頻關(guān)鍵詞主要有“coastal wetland”、“climate change”、“community”、“vegetation”、“constructed wetland”、“ecosystem service”、“management”、“biodiversity”、“dynamics”、“soil”、“nitrogen、phosphorus”“sediment”等。國內(nèi)發(fā)表的中文文獻(xiàn)關(guān)鍵詞分析結(jié)果大體一致,新增“景觀設(shè)計(jì)”、“濕地公園”、“城市濕地”、“可持續(xù)發(fā)展”等。與國外研究比較來看,國內(nèi)濕地恢復(fù)研究高頻關(guān)鍵詞的構(gòu)成及聚類與國外研究基本一致,表明我國濕地恢復(fù)研究起步較晚,但研究體系已經(jīng)基本形成。從我國學(xué)者發(fā)表的外文文獻(xiàn)的關(guān)鍵詞突現(xiàn)分析可見(表4),我國濕地恢復(fù)研究熱點(diǎn)在2010年前主要是水體富營養(yǎng)化控制及水污染治理,與國外1991—2000年的熱點(diǎn)相似；2010年之后生物地球化學(xué)、生物多樣性、有機(jī)碳、氣候變化等成為濕地恢復(fù)研究的熱點(diǎn),這與國外濕地恢復(fù)研究近10年的熱點(diǎn)保持同步。而中文文獻(xiàn)在2010年之前的研究熱點(diǎn)是濕地保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展對(duì)策研究,2010年之后研究熱點(diǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)樯鷳B(tài)系統(tǒng)評(píng)價(jià)、生物多樣性、人工濕地、植被恢復(fù)、濱海濕地、生態(tài)工程、海綿城市、濕地公園、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)等方面(表4)。

然而,濕地恢復(fù)受到濕地發(fā)育階段、自然地理環(huán)境以及人類活動(dòng)等多方面因素的影響[17],不同地區(qū)濕地恢復(fù)研究應(yīng)考慮時(shí)空差異。當(dāng)前,我國濕地恢復(fù)的研究對(duì)象涵蓋太湖、巢湖、洞庭湖、武漢東湖、滇池等湖泊,東北地區(qū)和若爾蓋地區(qū)的沼澤,松嫩平原、黃河三角洲、長江口等河口、海岸濕地,以及紅樹林濕地等多種類型[15],尤其在東北沼澤濕地、三江源濕地、黃河三角洲以及濱海濕地研究中取得了豐富的研究成果[76—80](表4)。

表4 1981—2020年國內(nèi)外濕地恢復(fù)文獻(xiàn)突現(xiàn)詞信息表

但本土濕地演變規(guī)律及濕地發(fā)育過程的基礎(chǔ)研究仍顯薄弱,尚未完全形成適應(yīng)我國地理特色的濕地恢復(fù)標(biāo)準(zhǔn)和理論框架。未來需要更廣泛的實(shí)驗(yàn)研究和定位觀測,在不同濕地植物群落演替及調(diào)控、水文調(diào)控模擬與預(yù)測、生態(tài)系統(tǒng)關(guān)鍵過程對(duì)濕地退化的響應(yīng)機(jī)制、人工恢復(fù)濕地發(fā)育過程等方面開展更深入和更長期的研究。

3 結(jié)論

本文借助CiteSpace軟件,對(duì)1981—2020年國內(nèi)外濕地恢復(fù)領(lǐng)域的文獻(xiàn)進(jìn)行計(jì)量學(xué)分析,從國內(nèi)外文獻(xiàn)發(fā)文量、發(fā)文團(tuán)隊(duì)、發(fā)文機(jī)構(gòu)、文獻(xiàn)共被引、關(guān)鍵詞聚類分析及演化趨勢分析得出以下結(jié)論:

(1)國外濕地恢復(fù)研究的發(fā)文量總體上呈現(xiàn)增長趨勢,2008年之后發(fā)文量均顯著提升,而國內(nèi)研究較國外晚了近10年,但發(fā)展迅速,國際影響力提升較快。

(2)國外濕地恢復(fù)研究主要機(jī)構(gòu)包括United States Geological Survey、Louisiana State University、University Florida、University Wisconsin等,均為美國機(jī)構(gòu),形成了以William JM-John WD、Zedler JB、Jos TA Verhoeven-Leon P M Lamers、Jeffrey WM等核心研究團(tuán)隊(duì)；中國科學(xué)院、北京師范大學(xué)、中國林業(yè)科學(xué)研究院是國內(nèi)濕地恢復(fù)研究的中堅(jiān)力量,形成了崔保山-白軍紅、呂憲國-姜明-佟守正-薛振山及李偉-崔麗娟-張曼胤等主要研究團(tuán)隊(duì)。

(3)濕地恢復(fù)研究主要經(jīng)歷了三個(gè)階段,2000年以前屬于以水環(huán)境治理為目的的初期探索階段,2001—2009年進(jìn)入以系統(tǒng)性和功能性恢復(fù)與評(píng)價(jià)為主的研究階段,2010—2020年是以應(yīng)對(duì)氣候變化和人類活動(dòng)為目的的濕地恢復(fù)研究階段。

(4)國外濕地恢復(fù)研究的基礎(chǔ)內(nèi)容包括水文與水環(huán)境修復(fù)、植被修復(fù)與植物群落演替、人工濕地對(duì)水污染治理、生態(tài)系統(tǒng)管理與評(píng)價(jià)、生物多樣性恢復(fù)等；近10年來,人類活動(dòng)與氣候變化雙重干擾下對(duì)濱海濕地的響應(yīng)及恢復(fù)研究、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)價(jià)是研究熱點(diǎn)。國內(nèi)濕地恢復(fù)研究主要內(nèi)容與國外基本一致,但在人工恢復(fù)濕地發(fā)育過程包括濕地植物群落演替、水文模型與預(yù)測、關(guān)鍵生態(tài)過程調(diào)控等方面研究仍較薄弱,需要更廣泛的恢復(fù)試驗(yàn)和長期觀測,盡快形成適應(yīng)我國地理特色的濕地恢復(fù)標(biāo)準(zhǔn)和理論框架。