基于文献计量分析比较中国与澳大利亚外来生物入侵的研究
2017-06-05杨一帆
万 静,杨一帆,彭 露*,王 瑞
(1.中国农业科学院农产品加工研究所,北京 100193;2. 福建农林大学应用生态研究所,福州 350002;3. 中国农业科学院植物保护研究所,植物病虫害生物学国家重点实验室,北京 100193;4. 中澳外来入侵物种预防与控制联合中心,北京 100193)
基于文献计量分析比较中国与澳大利亚外来生物入侵的研究
万 静1,4,杨一帆2,彭 露2*,王 瑞3*
(1.中国农业科学院农产品加工研究所,北京 100193;2. 福建农林大学应用生态研究所,福州 350002;3. 中国农业科学院植物保护研究所,植物病虫害生物学国家重点实验室,北京 100193;4. 中澳外来入侵物种预防与控制联合中心,北京 100193)
随着我国与澳大利亚之间国际贸易关系日趋紧密,生物入侵已成为与两国经济发展、生态安全、国际贸易、政治利益等紧密相关的重大科学问题。本文基于2002-2016年Web of Science的引文数据,以生物入侵、入侵生态学、入侵生物学、入侵物种、外来或者非本地物种等为特定关键词,采用Histcite统计软件对我国与澳大利亚在生物入侵领域的发文量、期刊分布、国际影响力、研究热点以及引文关系进行了文献计量分析、比较。结果表明,我国与澳大利亚在外来生物入侵领域的研究总发文量分别为1673与3427篇,澳大利亚发文量明显较高,且总被引用数、篇均被引次数以及高被引文献数均明显高于我国;对科研机构分析发现我国中国科学院、复旦大学仍然具有很强的国际竞争力。另外,从两国的核心期刊分布、研究热点以及引文关系看出,两国在生物入侵研究方面的相似性以及国情特色。本研究结果较为客观地反映了我国与澳大利亚在生物入侵研究领域的科学能力和影响力,为准确掌握两国该领域研究发展状况和前沿动态、明确科学研究发展方向、制定管理策略等提供了依据。
中国;澳大利亚;生物入侵;Web of Science;引文分析
全球经济一体化的飞速发展,国家、地区间经济、文化交往的日益频繁密切,为外来物种的入侵、传播与扩散创造了有利条件(Hulmeetal., 2009; Turbelinetal., 2017)。因其对当地物种、生态环境、人类健康、社会经济产生的巨大影响,外来物种入侵被看作是仅次于栖息地丧失而位居世界第二的重要的环境问题(Level, 1997; Kerryetal., 2009)。生物入侵(biological invasion)已成为与一个国家的经济发展、生态安全、国际贸易与政治利益紧密关联的重大科学问题,也是国际社会、各国政府、科学家与民众共同关心的社会热点(丁晖等,2011;万方浩等,2015)。
作为一个农业大国,也是一个自然与生物灾害频繁多变的国家,我国是遭受生物入侵危害最严重的国家之一,几乎所有类型的生态系统中均存在外来有害生物。据统计,截至2013年10月,入侵我国大陆的外来种已有544种,其中发生面积较大、产生明显危害的达100多种。在世界自然保护联盟(International Union for Conservation of Nature and Natural Resource,IUCN)所列的全球100种最具威胁的外来入侵种中,入侵到我国的已达50种。而且,我国生物入侵呈现蔓延速度快、危害面广、新入侵种不断增加的特点,并且对农林渔牧业造成巨大经济损失(万方浩等,2009)。
澳大利亚地多人少,资源丰富,每年因外来物种入侵导致的损失巨大,不仅包括经济损失,更重要是给生态环境及生物物种多样性造成的损失(战晓薇,2015)。18世纪以来,随着澳大利亚经济文化发展的加速,有意的外来物种引进大量增加,但由于缺乏制约因子,外来种往往大量繁殖、迅速扩散,很快泛滥成灾,成为危害农业和自然的入侵物种(李浩等,2006)。例如,在被澳大利亚定义为有害杂草的220余种外来植物中,46%是作为有用物种而引进,31%是作为观赏植物而引进,最后却演化成为对生态系统结构和功能产生危害的杂草(李浩等,2006)。另外,作为典型性的四面环水的国家,压舱水携带也是澳大利亚主要的入侵途径之一(Doblinetal., 2010; Copeetal., 2015)。
我国农业与澳大利亚农业具有明显的互补性,并建立了密切的国际贸易关系。自2011年,中国已成为澳大利亚农产品出口的第一大目标市场,该国的小麦、大麦、燕麦、羊毛、棉花、油菜籽、木材等农林产品是中国主要进口来源之一(司伟和周章跃,2007;周海燕,2014)。了解我国与澳大利亚的生物入侵研究情况,对保障两国的生物生态安全,建立稳定的贸易关系,提升两国社会经济发展水平具有重要意义。科学计量是测度基础科学活动、学科布局以及科技政策与学科发展的重要方法之一(高俊宽,2007;谭宗颖等,2007;赵文武和王亚萍,2016)。通过对科研产出进行科学计量分析和比较,有助于从一个侧面了解相关国家的整体科研实力和学科优势(谭宗颖和龚旭,2006)。近年来,关于全球生物入侵相关文献的计量研究已有一些(贺萍等,2009;万方浩等,2010;朱芳和杜道林,2013;陈宝明,2016),但是针对我国与澳大利亚生物入侵研究的比较分析仍属空白。本文基于Web of Science(WOS)核心合集数据库,从发文量、发文期刊分布、文献所属机构、文献关键词、文献影响力以及研究热点等6个方面比较分析了我国与澳大利亚生物入侵研究的发展历程及现状,以期为了解和把握两国生物入侵研究的发展趋势等提供依据。
1 材料与方法
Web of Science是美国Thomson Scientific(汤姆森科技信息集团)基于WEB开发的产品,是大型综合性及多学科的核心期刊引文索引数据库。本文以主题+国家+文献类型+年份的总检索式进行检索,其中主题由生物入侵领域的相关主要关键词组成,以“或”的方式连接成子检索式,对2002-2016年我国与澳大利亚生物入侵方面发表的相关文献进行计量分析。检索式1:ts=(bioinvasion* OR "biological invasion" OR "invasion ecology" OR "invasion biology" OR "invasive species" OR alien OR non-indigenous OR non-native* OR naturalize* OR "exotic species" OR "introduced species") and cu=China and dt=article and PY=2002-2016;检索式2:ts=(bioinvasion* OR "biological invasion" OR "invasion ecology" OR "invasion biology" OR "invasive species" OR alien OR non-indigenous OR non-native* OR naturalize* OR "exotic species" OR "introduced species") and cu=Australia and dt=article and PY=2002-2016。以全记录(包含引用的参考文献)格式将检索结果保存为文本文件,将文本文件导入Histcite信息可视化软件,统计文献各方面的数据,并利用Histcite软件的Graph maker功能选择本地引用次数(Local citation scores,LCS)TOP 40的文献绘制引用关系拓扑图。
Histcite全称为History of cite,翻译为引文历史,或者叫引文图谱分析软件,系SCI的发明人加菲尔德开发,能够用图示的方式展示某一领域不同文献之间的关系,可以快速帮助我们绘制出一个领域的发展历史与发展水平,定位出该领域的重要文献以及最新的重要文献(田军,2014)。
2 结果与分析
2.1 发文量分析
2.1.1 发文量和引用量的动态变化
共检索到我国和澳大利亚生物入侵研究方面的文献1673篇、3427篇,澳大利亚发表的SCI源论文总数明显多于我国。文献数量的年代分布可以从客观上反映该国在生物入侵领域的发展历史与研究动态。2002-2016年两国发文量均呈逐年增加趋势,但各年度澳大利亚的发文量均明显高于我国。随着全球贸易化的加剧,生物入侵发生日趋严重,两国对生物入侵研究的重视程度也越来越高。2002-2007年澳大利亚的发文量总体呈现稳步上升,2007-2010年文献数量从146篇急剧增加至312篇,进入快速发展期,但2010以后发文量增加速率明显减缓,尤其在2011与2014两年表现出下降趋势,可能说明随着科学技术的发展与政府控制力度的加强,生物入侵逐渐受到比较有效的控制。然而我国在生物入侵方面的发文量至2002年开始一致保持稳步上升,说明我国在2002年以后生物入侵研究进入稳定发展期(图1)。
2002-2016年间,我国与澳大利亚在文献被引用量方面表现出相似的变化趋势,总体来看呈现先上升后下降的趋势,均在2010年时达到引用数高峰,其值分别为2526与7843。可能有两个原因,一是随着年份增加,各国经济文化日益发展,研究条件、研究环境以及科研人员的科研素养明显改善,促进了科研成果质量的提升,二是2010年以后由于时间过短,文献引用量的积累可能不足(图1)。近15年澳大利亚所发表文献的总引用数均明显高于我国,反映出我国在生物入侵研究领域的研究成果的国际影响力还有待提高(图1)。
图1 2002-2016年中国与澳大利亚生物入侵研究的逐年发文量及被引数Fig.1 The number of papers and citations on biological invasions in China and Australia during 2002-2016注:折线图表示发文量,柱形图表示被引数。Note: Number of papers showed with line chart, and citations showed with histogram.
2.1.2 发文量的期刊分布
学术期刊是展示研究成果的有效途径,通过统计分析某领域发文量的期刊分布,可以为确定该领域的核心期刊,以及为研究者收集与管理相关文献提供数据基础。从结果可以看出,我国与澳大利亚在生物入侵方面发文量前两名的期刊相一致,但次序不同,我国在PLoS ONE上发表的文献数量最多,占TOP 10期刊发文总量的32.9%(图2A);而澳大利亚在Biological Invasions上的刊文量位居第一,占TOP 10期刊发文总量的22.2%(图2B)。从发文百分比来看,澳大利亚可能在期刊选择上更加多元化。另外,我们也可看出,澳大利亚在发文期刊的选择上具一定国家特色,例如TOP 10期刊中有两个与海洋生物研究相关(图2B)。作为四面环水的国家,船舶运输是澳大利亚与其他国家地区进行贸易往来的主要方式,因此其船舶运输业非常发达,然而随着船舶往来的频繁致使海洋外来物种入侵成为该国十分严重的入侵现象。并且,从期刊选择还可看出,澳大利亚在生物入侵领域的研究具有一定侧重点,TOP 10期刊中有6个期刊都与生态学以及生物多样性密切相关(图2B),说明其研究可能偏重外来入侵物种对生态系统的影响,以及生态系统的抵御机制方面。
图2 2002-2016年间中国与澳大利亚生物入侵研究发文TOP10期刊的发文量Fig.2 The top 10 journals for published papers of biological invasions in China and Australia during 2002- 2016
2.2 研究力量分析
2.2.1 国家的研究力量
对2002-2016年我国与澳大利亚在生物入侵研究领域发表文献的被引总数与高被引文章数量进行统计分析,可反映出两国对生物入侵研究的关注度、研究实力以及国际影响力。结果表明,我国与澳大利亚在生物入侵领域所发文献的总引用次数分别为15891与49200,高被引(≥10)文章数量分别为465与1345。结合两国的发文总量分析表明我国在生物入侵领域发表文章的篇均被引次数、高被引文章比例也明显低于澳大利亚。说明我国在生物入侵研究领域的研究实力以及国际影响力与澳大利亚相比仍然存在差异。结合图1逐年发文量及被引数的结果分析可以看出我国在生物入侵领域的研究起步较晚,面对严峻的生物入侵形势,今后我国要加大这方面的研究投入,着重增强科研实力,提高国际影响力。
表1 2002-2016年我国与澳大利亚在外来生物入侵方面的发文影响力
2.2.2 科研机构的研究力量
对2002-2016年我国与澳大利亚在生物入侵研究领域发文量TOP 5的科研机构的发表文献总量、被引总数以及高被引文章数量分别进行了统计分析,结果表明,我国发文量TOP 5的科研机构分别为中国科学院(457篇)、中国农业科学院(94篇)、复旦大学(68篇)、南京农业大学(68篇)与中山大学(65篇),其总被引数分别为4982、965、1304、627与474次(表2)。澳大利亚发文量TOP 5的科研机构分别为悉尼大学(354篇)、昆士兰大学(328篇)、墨尔本大学(302篇)、西澳大利亚大学(233篇)与阿德莱德大学(206篇),其总被引数分别为5652、5716、4081、3675与2692次(表3)。总体来看,澳大利亚发文量TOP 5的科研机构在生物入侵领域的总体影响力仍然超过我国。但中国科学院的发文量已超过澳大利亚TOP5的科研机构,总被引用数与它们接近(表2、表3),再次肯定了中国科学院在基础科学研究方面的科研实力,以及其在生物入侵领域的关注度,但仍需提高其高被引文章的数量,增加其在生物入侵领域的国际影响力。除此之外,特别值得一提的是复旦大学,其发文量虽不算多,但其篇均被引次数明显高于澳大利亚TOP5的科研机构,而高被(≥10)引文章数量仅次于悉尼大学与阿德莱德大学(表2、表3),说明复旦大学在生物入侵研究方面的高质量文章较多,科研实力较强,国际影响力较大,以后可进一步提高对生物入侵的关注度。
表2 2002-2016年外来生物入侵研究发文量TOP5的中国研究机构及其影响力
表3 2002-2016年间外来生物入侵研究发文量TOP5的澳大利亚研究机构及其影响力
2.3 研究热点分析
2.3.1 研究方向分析
从结果可以看出,我国与澳大利亚在生物入侵领域的主要研究方向具有一定相似性,两国都涉及生态学、植物科学、环境科学、生物多样性保护、海洋与淡水生物学以及交叉学科,且两国发文量最多的研究方向均为生态学,我国共发表338篇文章,占总发文量的20.2%,澳大利共发表1188篇文章,占总发文量的34.4%,说明两国在生物入侵领域都比较关注入侵生态学方面的研究。另外,我国与澳大利亚还具有一些特有的重点研究方向,比如我国特有的TOP10研究方向包括农业学、生物化学与分子生物学、遗传学、昆虫学,而澳大利亚特有的TOP10研究方向包括公共环境健康、动物学、进化生物学以及海洋学。这些学科可能具有一定的国情特色,如我国是一个农业大国,农业生物入侵是主要的入侵现象,因此农学方面的研究一致备受关注。而澳大利亚四面环海,依靠船舶压舱水的生物入侵是一个重要途径,因此对海洋生物入侵的研究更加重要。
图3 2002-2016年间中国与澳大利亚在生物入侵研究方向TOP 10的发文量Fig.3 The number of papers published in top10 research fields of biological invasions in China and Australia
2.3.2 引文图谱构建
引文分析除了基于统计数量关系外,还有一种基于引文之间引用关系。论文间存在着“引文链”,如文献A被文献B引用,B被文献C引用,C又被文献D引用。一条引文链和另一条引文链之间还可能存在交叉关系,因此引文链之间相互交错相连,构成复杂的网络关系。引入计算机图形学和图像处理技术,可以将引文网络表示成知识图谱,简洁、直接地显示各文献之间的关系,便于揭示科学的发展过程,明晰研究热点。目前,知识图谱已被广泛应用于自然科学、技术科学、管理学、情报学和心理学等各个领域,以期刊论文为研究对象进行学科结构、学术群体和动态热点演变的探究。
拓扑图中每个圆圈表示一篇文章,中间数字表示该文章在当前数据集的编号。圆圈大小表示引用次数的多少。圆圈越大表示受关注越多。连接不同圆圈的箭头表示文献引用关系。从图4、图5可以看出,我国在生物入侵研究方面LCS TOP 40的文献引文关系没有澳大利亚密切,可能有两个原因,一是澳大利亚的发文量明显高于我国,能够更加充分的展示其引用关系,二是澳大利亚在生物入侵方面关注的领域比较集中。另外,在我国生物入侵研究领域受关注度最高的3篇文献分别为Lietal. (2009)Spartinaalterniflorainvasions in the Yangtze River estuary, China: An overview of current status and ecosystem effects. Weberetal. (2008) Invasive alien plants in China: Diversity and ecological insights,以及Liuetal. (2009) Invasive alien plants in China: Role of clonality and geographical origin(图4)。而在澳大利亚生物入侵研究领域受关注度最高的3篇文献分别为Urbanetal. (2007) The cane toad's (Chaunus[Bufo]marinus) increasing ability to invade Australia is revealed by a dynamically updated range model.Letnicetal. (2008) Invasive cane toads (Bufomarinus) cause mass mortality of freshwater crocodiles (Crocodylusjohnstoni) in tropical Australia.以及Phillips & Shine (2006) An invasive species induces rapid adaptive change in a native predator: Cane toads and black snakes in Australia(图5)。
图4 中国生物入侵研究引文图谱Fig.4 Citation graph in the study on biological invasions in China
图5 澳大利亚生物入侵研究引文图谱Fig.5 Citation graph in the study on biological invasions in Australia
3 结论与讨论
在21世纪全球变化趋势加剧的新形势下,随着全球国际贸易、旅游和交通的迅速发展,为外来物种远距离的迁移与入侵、传播与扩散到新的生境中创造了条件,大陆间外来物种的交换与迁移随之加快,外来有害生物入侵的危险性也日益增加,从而使得外来有害生物的入侵成为不同大陆生态系统间生物与生态安全的严重威胁。同时,现代大农业生产(农业、林业、畜牧业、水产养殖等)部分依赖于物种资源的引进与交换,这种有目的地共享生物多样性资源使得特定生态系统或特定区域得到巨大经济效益的同时,也增加了外来有害生物伴随入侵的危险性。因而,防范外来生物入侵就成为全球21世纪农业可持续发展面临的共同问题(万方浩等,2009)。
面对全球变化下严峻的外来生物入侵形式,世界各地对生物入侵研究的关注度越来越高,各国围绕生物入侵领域的三大科学问题:入侵性、可入侵与控制力进行了深入研究,并取得了显著成果,而科学文献的数量和质量无疑是量度科学发展的重要指标(邱均平,2001),因此文献计量分析也逐步融入到科学研究系统之中。贺萍等(2009)与万方浩等(2010)分别对1991-2006年与1945-2009年全球生物入侵相关文献进行统计分析,展现了各国在生物入侵领域的关注度与科研实力,文中主要分析了发文量位居第一的美国的研究状况,而对其他国家的深入分析涉及较少,且均为6年前的数据。近年来,也有一些学者对生物入侵领域的相关文献进行了统计分析,但大多针对具体的研究方向,如入侵危害、风险评估等(朱芳和杜道林,2013;陈宝明等,2016)。因此,当前各国对最新的生物入侵领域的文献统计仍然不足,针对两个国家之间的比较分析还很欠缺。
一直以来,我国与澳大利亚具有深厚的国际贸易关系。自2011 年起,我国已成为澳大利亚农产品出口的第一大目标市场(司伟和周章跃,2007;周海燕,2014)。因此,比较分析我国与澳大利亚的生物入侵研究情况,对保障两国的生物生态安全,建立稳定的贸易关系,提升两国经济文化水平具有重要意义。综上所述,本文对2002-2016年我国与澳大利亚生物入侵方面的研究进行了统计分析。结果表明,虽然我国与澳大利亚一样,发文量呈逐年上升的趋势,但近15年间,澳大利亚总的发文量、文献总引用数、篇均被引次数以及高被引文献数均高于我国(图1,表1)。本研究只收集了SCI论文的数据,对我国国内核心期刊的发文量并未统计,通过CNKI数据库初步搜索发现,2002-2016年间生物入侵相关的中文文献量已到达2616篇,综合分析说明,我国对生物入侵的关注度已到达到较高水平,但国际影响力还有待提高。值得一提的是,在对科研机构的对比分析发现,中国科学院的发文量已超过澳大利亚TOP5的科研机构,总被引用数与它们接近(表2,3),除此之外,复旦大学发文量虽不算多,但其篇均被引次数明显高于澳大利亚TOP5的科研机构,而高被(≥10)引文章数量仅次于悉尼大学与阿德莱德大学(表2,3),说明我国科研机构在生物入侵研究方面已具有较高的提升潜力。研究方向分析表明,我国与澳大利亚在生物入侵领域的主要研究方向具有一定相似相似性,但也具有国情特色,例如我国对于农学的关注正好体现了我国作为农业大国的科研特色,而澳大利亚在海洋学方面的研究聚焦,也显示了其四面环海的特性。
总体来说,与澳大利亚,以及其他发达国家相比,我国在生物入侵领域的发展还有一条很长的道路,本文旨在为准确掌握我国与澳大利亚生物入侵研究的发展状况和前沿动态,客观反映两国在该领域的科学能力和影响力,以及为学者明确发展方向,为管理者制定管理策略提供依据。
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期
2016-12-26; 接受日期Accepted: 2017-02-24
A bibliometric analysis of research on biological invasions of China and Australia
WAN Jing1,4, YANG Yi-Fan2, PENG Lu2*, WANG Rui3*
(1. Institute of Food Science and Technology,Chinese Academy of Agriculture, Beijing 100193, China; 2. Institute of Applied Ecology, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002, China; 3. State Key Laboratory for Biology of Plant Diseases and Insect Pests, Institute of Plant Protection, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100193, China; 4. CAAS-Australia Joint Center for the Prevention and Management of Exotic Invasive Species, Beijing 100193, China)
Along with the trade relations between China and Australia being closer, biological invasions has become a major scientific issue which is closely related to the economic development, ecological safety, international trade and political interests between both countries. Based on the literatures indexed by the Web of Science during 2002-2016, we separately analysised the number of papers, journal distribution, citations, research focus and citation map of China and Australia at the field of biological invasions using Histcite software. The results showed that the number of papers published by China and Australia were 1673 and 3427 during 2002-2016, respectively. The paper quantity of Australia was obvious larger than that of our country, as well as the international influence of papers published by Australia were higher than that of our country. However, by comparing the research institutions between both countries, we found Chinese Academy of Sciences and Fudan University still had very strong competitiveness. In addition, there were both similarity and specific national features in research of biological invasions of China and Australia showing with journal distribution, research focus and citation map. Our findings offered valuable insights into grasping the trend in biological invasion research and reflecting the scientific advances and influences of both countries.
China; Australia; biological invasions; Web of Science; bibliometric analysis
国家重点研发计划项目(2016YFC1202104)
万静,女,1985年生,硕士,研究方向为入侵生物风险评估,E-mail: 136713180@qq.com
*通讯作者Author for correspondence,E-mail: PL526520@163.com; wangrcaas@163.com
Q968;S433
A
1674-0858(2017)02-0472-09
万静,杨一帆,彭露,等.基于文献计量分析比较中国与澳大利亚外来生物入侵的研究[J].环境昆虫学报,2017,39(2):472-479.