基于CiteSpace 生物入侵研究的知識(shí)圖譜分析

喻金明 胡淑恒

（合肥工業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，安徽合肥 230009）

1 引言

伴隨著經(jīng)濟(jì)全球化進(jìn)程，科技、交通和貿(mào)易等方面的進(jìn)步和發(fā)展在對(duì)當(dāng)今政治與經(jīng)濟(jì)格局產(chǎn)生影響的同時(shí)，也對(duì)生物的空間分布格局產(chǎn)生了深刻的影響。由于生物空間格局的改變，隨之而來的物種入侵現(xiàn)象越來越嚴(yán)重［1］，生物入侵成為一個(gè)當(dāng)今社會(huì)和學(xué)術(shù)界有極高關(guān)注度的全球性環(huán)境問題［2］。從2013年在青島舉辦的“第二屆國際生物入侵大會(huì)”數(shù)據(jù)來看，2013 年之前已有544 種的外來物種入侵我國，其中有100 多種外來入侵物種大面積暴發(fā)，造成嚴(yán)重影響。就當(dāng)前形勢(shì)看，我國遭受外來生物入侵的情況較為嚴(yán)重［3］。這些物種主要通過自然傳播、人為途徑、有意引進(jìn)等途徑完成入侵過程［4］。入侵的物種通常繁殖能力極強(qiáng)、對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性好，再加上新地域缺乏天敵，首先是對(duì)生物的多樣性造成破壞，改變當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)平衡穩(wěn)定的狀態(tài)，例如名為紫莖澤蘭的入侵植物就對(duì)我國西部和南方地區(qū)許多草、林場(chǎng)造成破壞，導(dǎo)致一些生物不能正常生存。其次是影響人體健康。在很多外來物種入侵的同時(shí)，隨之而來的可能還有各種病菌。再次是經(jīng)濟(jì)危害。據(jù)估計(jì)，我國每年因外來物種入侵造成的直接加間接經(jīng)濟(jì)損失之和可能高達(dá)2 000 億元［5］。2001 年我國首次進(jìn)行全國外來生物入侵物種調(diào)查，而直到近10 年，我國才真正開始重視并逐步開展外來生物入侵的預(yù)防控制工作。由此可見，我國對(duì)外來入侵物種的防控任務(wù)艱巨，歷史遺留的任務(wù)較多，目前防治體系的完善還面臨相關(guān)立法滯后、評(píng)估體系缺乏、防范意識(shí)不強(qiáng)等困難和問題。

本文基于CiteSpace 可視化分析軟件，通過生成的知識(shí)圖譜可以直觀形象地展現(xiàn)該學(xué)科領(lǐng)域知識(shí)的演化歷程、核心內(nèi)容、相互之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系［6-7］，從宏觀上展示該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀、研究熱點(diǎn)及未來可能的發(fā)展態(tài)勢(shì)，以期為防治生物入侵研究提供思路。

2 數(shù)據(jù)來源和分析方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

研究數(shù)據(jù)來源于中國知網(wǎng)（CNKI）1996—2021年有關(guān)生物入侵研究的文獻(xiàn)，主要為了揭示當(dāng)前生物入侵領(lǐng)域的研究狀況。本文選取主題詞“生物入侵”或含“外來物種”作為檢索條件進(jìn)行高級(jí)檢索，共檢索出與生物入侵研究有關(guān)的文獻(xiàn)3 535 篇。對(duì)檢索得到的全部文獻(xiàn)進(jìn)行挑選，去除其中包含的會(huì)議總結(jié)、報(bào)紙、報(bào)道等文獻(xiàn)條目后，利用最后剩下的2 913篇相關(guān)文獻(xiàn)，運(yùn)用CiteSpace 軟件工具生成知識(shí)圖譜，通過對(duì)知識(shí)圖譜的解讀和分析，揭示生物入侵研究的歷史演進(jìn)歷程，并預(yù)測(cè)未來研究熱點(diǎn)［8］。

2.2 分析方法

本文主要使用的分析軟件工具是由陳超美教授開發(fā)的CiteSpace 軟件。CiteSpace 軟件從計(jì)量分析角度處理文獻(xiàn)數(shù)據(jù)，以此揭示該領(lǐng)域發(fā)展的新動(dòng)態(tài)和前景，在進(jìn)行文獻(xiàn)數(shù)據(jù)分析時(shí)，該軟件操作簡單便利、處理速度快且結(jié)果準(zhǔn)確［9］。本文利用該工具對(duì)論文關(guān)鍵詞、發(fā)文作者和科研機(jī)構(gòu)等進(jìn)行分析，并對(duì)數(shù)據(jù)分析處理后的結(jié)果進(jìn)行綜合分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 發(fā)文量

從文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)的角度出發(fā)，在下載的文獻(xiàn)中準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)每年論文發(fā)表的數(shù)量，再利用Origin 軟件根據(jù)生物入侵研究領(lǐng)域的年發(fā)文量繪制論文增長曲線，如圖1 所示。生成的圖形曲線變化清晰直觀地展示了生物入侵領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀及最近一段時(shí)間的變化趨勢(shì)。

圖1 1996—2021 年生物入侵研究領(lǐng)域發(fā)文量年度分布

某個(gè)研究領(lǐng)域的發(fā)文數(shù)量可以說明該學(xué)術(shù)研究的熱點(diǎn)。圖1 顯示，生物入侵研究領(lǐng)域發(fā)文量在整體上先呈上升趨勢(shì)且增長速度較快，在2006 年達(dá)到最大值（206 篇），除在2012 年（179 篇）和2014 年（144篇）略有波動(dòng)外，然后呈現(xiàn)下滑趨勢(shì)，近幾年又逐漸回升，說明生物入侵的研究開始由快速發(fā)展向穩(wěn)定發(fā)展轉(zhuǎn)變。推測(cè)其原因，第一可能是隨著該研究領(lǐng)域的切分、細(xì)化，研究朝著更深入、具體的方向發(fā)展；第二可能是文章發(fā)表后由數(shù)據(jù)庫收錄通常具有一定的滯后性；第三可能是與政府在防治生物入侵方面出臺(tái)和采取的一些政策及措施有關(guān)。

3.2 論文高產(chǎn)作者

論文是研究者學(xué)術(shù)成果的有效證明，作者主導(dǎo)論文的產(chǎn)出與發(fā)表，眾多作者構(gòu)成研究領(lǐng)域的主體。學(xué)術(shù)觀點(diǎn)的表達(dá)依托于論文作者，論文產(chǎn)出者的發(fā)展?fàn)顩r及其之間的合作，影響該領(lǐng)域的學(xué)術(shù)研究發(fā)展方向和趨勢(shì)。以論文產(chǎn)出者作為基本單元建立起網(wǎng)絡(luò)，使達(dá)到一定數(shù)量的論文作者按照其合作關(guān)系聯(lián)系在一起成為一些學(xué)科群體，構(gòu)筑成一個(gè)巨大的學(xué)科研究群體網(wǎng)絡(luò)，將該領(lǐng)域研究者之間存在的聯(lián)系和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)展示出來［10］，同時(shí)可以直觀地識(shí)別該領(lǐng)域的代表人物和核心作者群［11］，這些專家學(xué)者對(duì)生物入侵領(lǐng)域的研究發(fā)展有比較大的影響，為推動(dòng)生物入侵領(lǐng)域研究的發(fā)展作出重要貢獻(xiàn)。

本文利用CiteSpace 軟件對(duì)生物入侵研究的論文進(jìn)行分析，參數(shù)設(shè)置如下：時(shí)間段為1996—2021年，時(shí)間分區(qū)（Years Per Slice）值為1 年，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)（Node Types）為Author（作者），然后運(yùn)行軟件進(jìn)行圖譜繪制，即得到生物入侵領(lǐng)域高產(chǎn)學(xué)術(shù)專家的合作網(wǎng)絡(luò)圖譜。在圖譜中，每個(gè)圓形節(jié)點(diǎn)代表一個(gè)作者，節(jié)點(diǎn)的大小與該作者發(fā)表相關(guān)文獻(xiàn)的數(shù)量成正比，作者之間的直線越粗表示相互之間合作越密切［12］，結(jié)果見圖2。

圖2 1996—2021 年生物入侵研究領(lǐng)域作者網(wǎng)絡(luò)合作圖譜

圖2 顯示出以萬方浩、李博等學(xué)者為核心的論文作者交流群體。在導(dǎo)出的有關(guān)生物入侵研究的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)中，依據(jù)發(fā)文數(shù)量從高到低排列出前10 名的學(xué)者，見表1。由表1 可知，1996—2021 年生物入侵研究領(lǐng)域的發(fā)文數(shù)量位居榜首的是萬方浩，共計(jì)發(fā)表了32 篇關(guān)于生物入侵的學(xué)術(shù)文章，緊隨其后的有李博、習(xí)金根、吳偉懷、易克賢等學(xué)者，發(fā)文量都達(dá)到了13 篇。具體來說，萬方浩是發(fā)文頻次最高的作者，由此可以推斷萬方浩為生物入侵研究領(lǐng)域的領(lǐng)軍人物，他和王瑞、謝丙炎、黃成等學(xué)者均存在一定程度的合作關(guān)系；在該領(lǐng)域內(nèi)駱有慶與溫俊寶之間也存在著合作關(guān)系。從研究作者的合作圖譜中還可以得到，聚類團(tuán)體之間的連線較少，聚類節(jié)點(diǎn)呈現(xiàn)較為分散的狀態(tài)，反映出研究生物入侵的學(xué)者團(tuán)體比較多，但是相互之間在學(xué)術(shù)研究上交流比較少，合作范圍也不廣。

表1 1996—2021 年生物入侵研究領(lǐng)域高產(chǎn)作者排名 篇

3.3 研究機(jī)構(gòu)

科研機(jī)構(gòu)是學(xué)者們不斷成長和發(fā)展的平臺(tái)，是研究領(lǐng)域?qū)I(yè)人才的培育基地［13］。在對(duì)研究作者進(jìn)行圖譜分析之后，再進(jìn)行論文來源機(jī)構(gòu)的共現(xiàn)分析，可以確定該研究領(lǐng)域的核心研究機(jī)構(gòu)，它們是本領(lǐng)域研究發(fā)展的重要推動(dòng)者，進(jìn)而可了解不同科研機(jī)構(gòu)對(duì)生物入侵研究所作貢獻(xiàn)的情況及其影響力，能為更加深入地確定該領(lǐng)域的研究狀況提供一定參考，因此對(duì)機(jī)構(gòu)的分析有助于推動(dòng)研究發(fā)展的進(jìn)步。

在CiteSpace 中，參數(shù)設(shè)置為：時(shí)間段設(shè)為1996—2021 年，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)類型設(shè)置為機(jī)構(gòu)（Institution），其余設(shè)置為默認(rèn)值，以可視化的方式繪制生物入侵的文獻(xiàn)來源機(jī)構(gòu)共現(xiàn)圖譜，如圖3 所示。

圖3 1996—2021 年生物入侵研究領(lǐng)域的文獻(xiàn)來源機(jī)構(gòu)分析圖譜

圖3 顯示除了主要類聚部分外，有較多孤立的節(jié)點(diǎn)，反映出生物入侵的研究機(jī)構(gòu)較多，同時(shí)也表明生物入侵領(lǐng)域的科研機(jī)構(gòu)比較分散，這些分散的機(jī)構(gòu)彼此之間合作交流很少。

按照發(fā)文頻次高低，將發(fā)文數(shù)量排名前10 位的機(jī)構(gòu)依次列出，見表2。

表2 1996—2021 年生物入侵研究領(lǐng)域高產(chǎn)機(jī)構(gòu)排名 篇

根據(jù)統(tǒng)計(jì)后可以發(fā)現(xiàn)，發(fā)文總數(shù)排在前3 位的一級(jí)機(jī)構(gòu)為海南大學(xué)環(huán)境與植物保護(hù)學(xué)院、中國科學(xué)院研究生院和中國科學(xué)院動(dòng)物研究所，可以看出其在生物入侵研究中占有相當(dāng)重要的地位，是生物入侵研究領(lǐng)域的主要力量，其次是中國科學(xué)院大學(xué)、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所和南京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院等，由此可見這些機(jī)構(gòu)是生物入侵研究領(lǐng)域的主要陣地，對(duì)該領(lǐng)域的研究發(fā)展產(chǎn)生了一定的影響和推動(dòng)作用。從具體來看，位于北京和南京地區(qū)的研究機(jī)構(gòu)之間交流合作比較頻繁，主要表現(xiàn)為南京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院與中國科學(xué)院機(jī)構(gòu)的聯(lián)系，這些機(jī)構(gòu)在農(nóng)林業(yè)方面享有一定的知名度，其與其他機(jī)構(gòu)之間的合作擴(kuò)大了研究的覆蓋面，除上述機(jī)構(gòu)外，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院體系內(nèi)也有一些合作。綜合分析可知，在相似度較高的機(jī)構(gòu)之間交流合作更利于進(jìn)行，但是由于地域性差異，不同地域的機(jī)構(gòu)與機(jī)構(gòu)之間的合作交流會(huì)比較少。

3.4 研究熱點(diǎn)

論文的關(guān)鍵詞可以在很大程度上表達(dá)論文的主題，通常代表著一篇論文的中心觀點(diǎn)和核心內(nèi)容。對(duì)某個(gè)學(xué)科或領(lǐng)域論文關(guān)鍵詞的出現(xiàn)次數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)發(fā)掘該學(xué)科范疇研究熱點(diǎn)有重要的引導(dǎo)作用。將下載轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)導(dǎo)入CiteSpace 中，運(yùn)用CiteSpace 可視化軟件進(jìn)行關(guān)鍵詞分析，軟件采取如下參數(shù)：設(shè)置關(guān)鍵詞（Keyword）為CiteSpace 軟件中的節(jié)點(diǎn)類型；調(diào)整時(shí)間為1996—2021 年，選取單個(gè)時(shí)間分區(qū)跨度為1 年；其余參數(shù)保持為默認(rèn)狀態(tài)，生成的生物入侵研究的關(guān)鍵詞貢獻(xiàn)圖譜見圖4。根據(jù)得到的圖譜結(jié)構(gòu)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都代表一個(gè)關(guān)鍵詞，圖4顯示的節(jié)點(diǎn)大小與關(guān)鍵詞的頻數(shù)大小成正比，將節(jié)點(diǎn)連接起來的連線的粗細(xì)代表2 個(gè)關(guān)鍵詞之間的聯(lián)系強(qiáng)度，連線越粗，表示聯(lián)系越緊密，中心度也就越高。本次研究關(guān)鍵詞分析運(yùn)行CiteSpace 后得到678個(gè)節(jié)點(diǎn)，2 034 條連線，網(wǎng)絡(luò)密度為0.008 9，其中出現(xiàn)頻次越高的關(guān)鍵詞在得到的圖中展現(xiàn)的節(jié)點(diǎn)越大。圖4 直觀展示了在這期間生物入侵研究熱點(diǎn)高頻關(guān)鍵詞及相互的連接關(guān)系。

圖4 1996—2021 年生物入侵研究領(lǐng)域關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜

研究文獻(xiàn)高頻關(guān)鍵詞排名見表3。

表3 1996—2021 年生物入侵研究領(lǐng)域相關(guān)文獻(xiàn)高頻關(guān)鍵詞排名 次

由圖4 和表3 分析可得，目前生物入侵研究領(lǐng)域存在由熱點(diǎn)問題組成的一個(gè)主流知識(shí)系列。從圖4 中能比較直觀的得到，最大的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)是“生物入侵”，且沿著各個(gè)方向呈枝狀展開，其他重要節(jié)點(diǎn)有“外來物種”“對(duì)策”“危害”“有害生物”“入侵”等。為了更加清楚明確地顯示研究主題，在表3 中除了“生物入侵”和“外來物種”2 個(gè)基礎(chǔ)關(guān)鍵詞外，可以看出，從“對(duì)策”的144 次到“生態(tài)環(huán)境”的61 次，表3中列出的關(guān)鍵詞的頻次數(shù)值差別仍然較大。結(jié)合以上出現(xiàn)的重要關(guān)鍵詞分析可知，外來生物入侵的危害及防治是該領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)主題，且在該主題內(nèi)有所切分、細(xì)化，而且朝著具體和深入的方向發(fā)展。外來物種能成功擴(kuò)張與暴發(fā)的特征、生態(tài)系統(tǒng)能抵御入侵的結(jié)構(gòu)與功能、如何預(yù)防生物入侵的研究等方面，可能是未來生物入侵研究領(lǐng)域的主要方向。

4 結(jié)論與討論

（1）在2001 年之前，生物入侵研究領(lǐng)域相關(guān)研究論文極少；2001—2006 年是發(fā)文量快速增長階段，表明我國對(duì)生物入侵防范意識(shí)不斷加強(qiáng)；2006年后除個(gè)別震蕩年份外整體趨于下滑趨勢(shì)，近幾年又逐漸回升，說明該領(lǐng)域的研究開始由快速發(fā)展向穩(wěn)定發(fā)展轉(zhuǎn)變，同時(shí)與研究領(lǐng)域的切分、細(xì)化以及政府在防治生物入侵方面出臺(tái)和采取的一些政策及措施有關(guān)。

（2）我國生物入侵研究領(lǐng)域相關(guān)學(xué)者較多，主要研究團(tuán)隊(duì)的內(nèi)部聯(lián)系較為緊密，從整體而言，研究作者呈現(xiàn)較為分散的狀態(tài)，各團(tuán)隊(duì)之間尚未建立廣泛的合作關(guān)系，由于地域性差異，不同地域的研究機(jī)構(gòu)之間的合作交流比較少，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)術(shù)交流。

（3）目前該領(lǐng)域偏重于研究我國外來生物入侵的現(xiàn)狀，以及某區(qū)域由于遭受某物種入侵產(chǎn)生的影響、危害及提出防治措施，并在該領(lǐng)域不斷深入和具體化。而對(duì)防治生物入侵要達(dá)到未雨綢繆的效果、外來物種能成功擴(kuò)張與暴發(fā)的特征、生態(tài)系統(tǒng)能抵御入侵的結(jié)構(gòu)與功能、如何預(yù)防生物入侵的研究等方面還需要更多學(xué)者去發(fā)掘，這可能是未來生物入侵研究領(lǐng)域的主要方向。