中国五大淡水湖研究态势：基于WOS的文献计量分析

万洪秀, 薛 滨， 郭 娅， 吴 昊

(1.中国科学院南京地理与湖泊研究所，湖泊与环境国家重点实验室， 江苏 南京210008; 2.南京大学 国际地球系统科学研究所， 江苏 南京 210093;3.信阳师范学院 生命科学学院，河南 信阳 464000;4.中国科学院武汉文献情报中心， 湖北 武汉 430071)

1 研究背景

湖泊作为内陆水体，是一种重要的国土资源，在国民经济建设和发展中发挥着巨大的环境、经济和社会效益。东部湖区是我国湖泊分布密度最大的地区，其中位于长江和淮河中下游的五大淡水湖——鄱阳湖、洞庭湖、太湖、洪泽湖和巢湖的合计面积达10 349.5 km2，占同级别全国淡水湖面积总和的37.2%[1]，在调节河川径流、发展农业灌溉、繁衍水生生物、减轻洪涝灾害、沟通航运和改善区域生态环境等方面发挥着巨大的经济效益和环境效益，同时丰富的入湖径流、贮蓄的大量水体，使湖泊具有丰富的生物多样性，并提供了工农业生产和城镇饮用水等水源[1-2]。

近几十年来，由于人们对湖泊的自然特性及其资源认识的片面性，开发不合理，在资源利用方面, 出现水利与水产、水利与围垦、水产与围垦、污染与卫生、水产与污染等多方面的矛盾，加之环境保护措施不利，导致湖泊污染和富营养化、泥沙淤积、沼泽化、水质下降以及洪水灾害等问题，如太湖出现重富营养化状态，发生藻类水华爆发，严重影响饮用水供给，给社会经济和人民身体健康造成极大危害，而在洞庭湖，泥沙沉淤于入湖河流三角洲，使湖泊迅速萎缩，湖泊沼泽化加剧，削弱了湖泊调蓄功能，诱发了湖泊湿地大规模垦殖，导致了区域水环境和水生态的恶化。这些问题严重制约着国民经济的可持续发展，威胁着人类赖以生存和发展的环境需求，因而得到了广泛的重视[3-15]，相关的湖泊科学研究也日趋活跃，其文献数量不断增加。

文献计量分析方法基于文献事实，通过分析论文的各项数量特征，研究文献信息的结构分布、数量关系、变化规律等，可以有效确定不同时期内某一领域的研究动态，评价和预测学科发展趋势，具有全面、客观和定量的优势，已被广泛应用于多个领域[16-23]。目前，对湖泊科学领域的研究进展多采用传统的文献综述法[24-26]，基于文献计量视角的分析报道较少。鉴于此，本文运用文献计量分析法，基于Web of Science平台中的SCI-E数据库中的文献，从文献数量、研究机构、国际合作、发文期刊、核心作者、高被引文献、热点关键词等层面，对中国五大淡水湖泊研究进行定量化分析与评价，多角度分析1989-2017年的五大淡水湖泊研究态势，展示近30年来关于中国五大淡水湖泊研究的现状、热点问题和发展趋势，为相关研究人员提供湖泊学领域的学术动态，也为相关湖泊保护研究提供情报参考。

2 数据来源和分析方法

本文研究数据来源于美国科学信息研究所(Institute for Scientific Information, ISI)的引文索引数据库Web of Science(WOS)中的科学引文索引扩展版(Science Citation Index Expanded，SCI-E，简称SCI)，分别以主题词:Poyang Lake、Dongting Lake、Taihu Lake、Hongze Lake和Chaohu Lake，对SCI-E数据库时间范围1900-2017年的文献进行检索。SCI作为世界范围内最具学术影响力的数据库，收录了世界各学科领域发表在比较有影响力期刊上的论文，是反映一个国家科技实力的重要指标；SCI-E数据库是SCI的扩展板，它具有学科全面、学术影响大、覆盖国家广泛等特点，被收录的期刊多为国际主流期刊，被收录的论文代表了国际主流科学的研究成果[20-23]。

通过对WOS数据库查找发现关于五大淡水湖的文献最早时间为1989年，因此将检索时段定为1989-2017年，检索时间为2018年1月12日，检索文献类型界定为“Article(论文)”和“Review(综述)”，不包括会议录文献、会议摘要、书评、信函、社论材料等，共检索到文献3 831篇，其中鄱阳湖724篇、洞庭湖459篇、太湖2 284篇、洪泽湖59篇和巢湖305篇。以检索的文献为研究对象，使用数据库平台中的分析功能、DDA软件的清洗功能以及Excel软件的绘图和统计功能等，结合文献阅读和湖泊科学领域专家建议，对检索结果进行数据合并、去重等清洗后进行各指标定量分析，研究内容包括发表年代、国际合作、研究机构、核心研究人员、期刊分布、高被引文献、热点关键词等，旨在了解1989-2017年中国五大淡水湖泊研究的现状和研究热点，从文献研究的角度揭示淡水湖泊研究领域的发展态势。

3 结果与分析

3.1 发文量年度变化趋势

对1989-2017年SCI-E收录的中国五大淡水湖研究的3 831篇文献发文量进行回归拟合分析(图1)。结果表明，平均每年发文132篇，年均增长量达18.35篇，其相关系数达0.851，在0.001水平上显著，表明该文献增长分析具有实际参考意义。

图1 1989-2017年中国五大淡水湖研究总发文量变化趋势

根据普赖斯的文献增长“四阶段理论”，参考图1的数据，将我国五大淡水湖研究文献分为3个不同年代的发展阶段，即20世纪90年代的研究萌芽期、21世纪前10年的成长发展阶段和2010年以来最近几年的高速(成熟)发展阶段。从1989年的2篇到1999年的11篇，年均递增0.9篇，属于湖泊研究的萌芽阶段；2000年的18篇到2009年的137篇，年均递增13.2篇，属于湖泊研究的成长发展阶段；2010年的163篇到2017年的540篇，年均递增53.9篇，属于湖泊研究的高速发展阶段。

分别对1989-2017年鄱阳湖、洞庭湖、太湖、洪泽湖和巢湖的研究文献量进行回归拟合(图2)，发文年均增长量分别为7.19篇、3.04篇、20.34篇、0.52篇和2.88篇，相关系数均在0.001水平达到显著，可以看出近30年太湖发文量在五大淡水湖研究中增长最快，洪泽湖文献增长最慢。

图2 1989-2017年鄱阳湖、洞庭湖、太湖、洪泽湖和巢湖研究发文量时间过程

根据湖泊发文量的实际情况，分别对五大淡水湖的研究发展阶段进行划分(表1)。由表1可知，鄱阳湖、洞庭湖、太湖、洪泽湖和巢湖发文最早的文献分别在1989年、1991年、1989年、1993年和1992年，查找文献作者分别为：Chen Jinsheng(北京大学)、Li Yuesheng(湖南省血吸虫病防治研究所)、Sun Shuncai(中国科学院南京地理与湖泊研究所)、Yang Liufa(上海师范大学)、Yin Chenqing(中科院生态环境研究中心)。

五大淡水湖研究文献在萌芽期增长量都相差不大，随着研究的不断深入，近年来发文数量不断提高，尤其太湖研究的发文量在成长期和成熟期增长最快，2006年就进入成熟期，鄱阳湖次之。洪泽湖和巢湖研究相对比较缓慢，目前还处于成长期。

3.2 湖泊研究的国际合作分析

统计中国五大淡水湖泊研究的3 831篇文献整体情况，共有来自50个国家和地区。由于研究区属于中国，中国学者具有地域研究优势，因此研究文献也主要来自中国，占总量的95.43%，排名前十的国家分别为：中国(3 656篇)、美国(518篇)、澳大利亚(157篇)、加拿大(77篇)、日本(76篇)、德国(68篇)、英国(60篇)、荷兰(54篇)、丹麦(47篇)、意大利(40篇)、瑞士(31篇)。其中有175篇是国外学者独立完成的，1 222篇是中国学者与其他国家学者合作完成，占总体文献量的31.9%，显示了中国湖泊研究的开放度和国际化水平在日益提高。

对鄱阳湖、洞庭湖、太湖、洪泽湖和巢湖国际合作研究文献的情况进行分析(见表2)。从表2可以看出，太湖是各国家/地区最关注的湖泊，共有42个国家进行研究；巢湖研究国内学者关注较多，文献量占99.67%，而国际合作研究较少，占21.64%；鄱阳湖国际合作文献占鄱阳湖文献总量的50%，显示了鄱阳湖研究的国际化水平；太湖、洪泽湖和巢湖研究排名前5的国家是中国、美国、澳大利亚、加拿大和日本，而鄱阳湖TOP5的国家是中国、美国、澳大利亚、德国和日本，洞庭湖TOP5的国家是中国、澳大利亚、美国、日本和瑞士。

3.3 发文期刊分布情况

通过对论文的出版刊物进行统计，可以确定研究领域的核心期刊，有助于科研人员选择该领域的重点期刊进行阅读与投稿。在进行期刊层面分析时，基于目前各高校、科研院所等机构采用的指标体系，期刊影响因子IF(impact factor)按照最新的2016年JCR报告发布的进行统计，分区参照中国科学院文献情报中心发布的2016年最新SCI期刊大类分区表。

SCIE检索的3 831篇中国五大淡水湖泊研究的文献发表在740种国际期刊上，每种期刊平均载文量为5.18篇，排名前十的期刊见表3。由表3可知，五大淡水湖泊研究文献在《ENVIRONMENTAL SCIENCE AND POLLUTION RESEARCH》上刊文量最高，SCI 2016年影响因子为2.741，该期刊由德国出版，主要关注环境科学领域，强调相关学科化学化合物，跨学科观点较广泛；影响因子最高的期刊是荷兰的《SCIENCE OF THE TOTAL ENVIRONMENT》，影响因子达4.9。TOP10期刊发文量共835篇，占全部文献的21.8%，平均每种期刊载文量为83.5篇，平均影响因子为2.617；其中刊物出版地荷兰占40%，美国、德国各占20%，中国、英国各占10%；属于中科院大类2区的期刊占20%、3区的占50%、4区占30%，且研究领域比较集中，环境科学与生态学占80%，生物学占20%。

表1 中国五大湖泊研究不同阶段划分及年增长率

注：*为0.05水平上显著，**为0.01水平上显著。

表2 中国五大湖泊研究国家/地区、国际合作及TOP5国家情况

表3 中国五大湖泊研究论文排名前十的国际主要期刊及影响力

表4 各湖泊论文刊载TOP5的主要国际期刊及分区情况

对鄱阳湖、洞庭湖、太湖、洪泽湖和巢湖刊载论文的出版物进行统计，刊载的期刊数量分别是：262、217、405、48和127种。选取刊文数量TOP5的期刊进行分析(表4)，鄱阳湖、洞庭湖、太湖、洪泽湖和巢湖刊载论文最多的出版物分别是：Remote sensing(瑞士)、Acta tropica(荷兰)、Environmental Science and Pollution Research(德国)、Environmental Monitoring and Assessment/science of the Total Environment(荷兰)、Environmental Science and Pollution Research(德国)。鄱阳湖排名前5的期刊分布在工程技术、环境科学与生态学及地学3个领域；洞庭湖排名前5的期刊分布在医学、环境科学、综合性、生物、地学5个不同领域；太湖排名前5的期刊有一个在生物学领域，其余都在环境科学与生态学领域；洪泽湖和巢湖排名前5的期刊都分布在环境科学与生态学领域。据报道五大淡水湖中太湖、巢湖、洪泽湖都有水华蓝藻出现，太湖、洪泽湖和巢湖论文分布的TOP期刊主要也都在环境科学与生态学领域，表明各湖泊论文分布的期刊与湖泊的环境生态问题密切相关。

3.4 湖泊主要研究机构

机构检索是进行学术评价的重要手段，反映整个学术团体的研究水平，尤其是基础研究的水平。SCI-E检索的中国五大淡水湖泊研究文献共有642个机构参与，平均每个机构发文5.97篇，其中来自中国科学院各研究所的机构有33个，发文量却占到总量的46.41%，表明中国科学院在中国五大淡水湖泊研究中占有重要的地位。排名前15名的机构见图3，中国科学院南京地理与湖泊研究所是发文量最多的机构，发文量为884篇，占发文总量的23%，远高于其他机构，说明其在中国五大淡水湖泊研究领域占据优势地位，具有重要的学术影响力和科研实力。此外排名前5的国外机构为佛罗里达州立大学(62篇)、昆士兰大学(52篇)、昆士兰医学研究所(50篇)、加利佛尼亚大学与北卡罗来纳大学(各30篇)、奥胡斯大学(27篇)。

图3 中国五大淡水湖泊研究发文量前15名机构

对鄱阳湖、洞庭湖、太湖、洪泽湖和巢湖发文研究机构的情况进行统计，参与机构数分别为：246、143、454、20和76个，可以看出各研究机构对太湖更加关注。对各湖泊研究排名前10的机构进行分析(表5)，从表5可以看出，鄱阳湖、太湖和巢湖研究发文量最多的机构是中国科学院南京地理与湖泊研究所，洞庭湖研究发文最多的机构是中国科学院大学，洪泽湖发文最多的机构是河海大学，表明这些机构在不同湖泊研究中的优势地位和科研实力。此外，还可以看出每个湖泊研究具有地方特色，受当地高校、科研院所和研究机构的关注较多，这与湖泊的地域特性有关。

表5 各湖泊研究机构TOP10情况

3.5 湖泊研究核心作者分析

核心作者是对本学科研究的发展具有较大贡献的科研人员，同时也是期刊学术影响力、竞争力的重要贡献者。统计1989-2017年3 831篇中国5大淡水湖泊研究论文的第1作者共2 172人，人均发文量1.76篇，其中研究2个湖泊及以上的作者有254人，约占11.69%，通过查找文献发现蔡永久(中国科学院南京地理与湖泊研究所)、马宗伟(南京大学)、王圣瑞(中国环境科学研究院)3位作者对中国5大淡水湖泊均进行了研究。根据普赖斯定律，核心著者至少发表论文数为Mp篇，计算公式为:

Mp=0.749(Npmax)1/2

(1)

式中:Npmax为统计时段内发表论文最多的作者发表的论文数，只有当发文量在Mp篇以上的作者，才能称为核心作者。该领域研究发文最多的作者为中国科学院南京地理与湖泊研究所的张运林研究员，共27篇(均为太湖研究文献)，这里Npmax=27，代入公式(1)得Mp=3.892，按照取整原则，Mp整数值为4，因此中国5大淡水湖泊研究发文量在4篇及以上的作者，才可以被看作该领域的核心作者。5大淡水湖研究共198名核心作者，占作者总量的9.11%。表6是发文量10篇以上的16位核心作者情况，由表6可以看出，16位核心作者共发表论文232篇，约占总发文量的6%；发文量最多的核心作者中，张运林、黄佳聪、蔡永久、张民、施坤、秦伯强、段洪涛、李相虎、刘霞9位作者均来自中国科学院南京地理与湖泊研究所，占前16位核心作者数的56.25%，说明中国5大淡水湖泊的研究形成了相对集中的研究群；总被引频次和篇均被引频次最高的是中国科学院南京地理与湖泊研究所的秦伯强研究员，篇均被引频次达98.3，且发表的10篇论文均属于太湖研究，表明秦伯强研究员在太湖研究领域具有重要的学术影响力。此外，这16位核心作者中，有6位作者关注鄱阳湖研究(33篇文献)，有5位作者关注洞庭湖研究(17篇文献)，有13位作者关注太湖研究(150篇文献)，有9位作者关注巢湖研究(29篇文献)，仅有2位作者关注洪泽湖研究(3篇文献)，表明无论从核心作者分布还是论文数量，太湖是五大淡水湖研究的热点湖泊，而目前关注洪泽湖的研究人员较少。

表6 中国五大湖泊研究论文核心作者

统计1989-2017年鄱阳湖、洞庭湖、太湖、洪泽湖和巢湖研究论文的作者情况(表7)。由表可知，鄱阳湖、洞庭湖和巢湖研究发文量在3篇以上作者、洪泽湖发文量在2篇以上作者、太湖发文量在4篇以上的作者，才能被看作该湖泊研究的核心作者。鄱阳湖、洞庭湖、太湖、洪泽湖和巢湖的核心作者分别为47、23、109、6和30人，占第一作者的比例分别为9.5%、6.9%、7.8%、11.8%和15.8%。鄱阳湖研究发文最多的核心作者是Li Xianghu、Wu Guofeng、Zhang Qiang各9篇，洞庭湖研究发文最多的作者是Li Yuesheng 11篇，太湖研究发文最多的作者是Zhang Yunlin 27篇，洪泽湖研究发文最多的核心作者是Huang Lei和Lu Yan各3篇，巢湖研究发文最多的核心作者是Kong Xiangzhen 8篇。

3.6 高被引文献分析

基于SCI-E热点文献的相关概念，在发表后2年内得到大量引用的论文即为热点论文，其往往反映了相关领域最新的科学发现和研究动态，是科学研究前沿的风向标，在未来更长时间内会产生广泛的学术影响。表8是1989-2017年中国五大淡水湖泊研究总被引次数前10名的论文，排名前10的热点文献总被引频次均超过200次，出版年份在2001-2011年之间，研究方向主要集中在环境科学与生态学领域。

表8 中国五大湖泊TOP10高被引论文

由表8可知，SCI-E检索的中国五大淡水湖泊研究的文献中，由昆士兰医学研究所的Ross AGP(通讯作者为McManus DP)等人2002年发表在《NEW ENGLAND JOURNAL OF MEDICINE》上的关于洞庭湖血吸虫病的文章总被引次数居于首位，共515次；总被引次数前2-10名的均为关于太湖研究的文献，其中北卡罗来纳大学的Paerl H W有3篇(篇均被引285次)，中国科学院南京地理与湖泊研究所的Qin Boqiang有2篇(篇均被引350次)， 北京大学的Zhu Tong有2篇(篇均被引305次)，中国科学院南京地理与湖泊研究所的Chen Yuwei有1篇(被引312次)，中国科学院生态环境研究中心的Wang Chunxia有1篇(被引226次)，主要内容围绕太湖的环境问题、富营养化湖泊蓝藻水华、浮游植物、藻类、沉积物以及饮用水等方面，此外还有华东师范大学的Chen Zhongyuan(被引226次)关于通江湖泊洞庭湖的流量变化和泥沙通量问题。从中国五大淡水湖的高被引论文可以看出，太湖是中国五大淡水湖泊研究的热点湖泊，这与太湖所处的地理位置和区域社会经济发展需求密切相关。太湖位于长江三角洲南侧,不仅是享誉国内外的旅游胜地，而且还是太湖地区的主要水源, 兼有航运、灌溉和渔业等多种功能，是我国经济最发达的地区。近20多年来，由于人们对太湖的不合理利用，破坏了太湖地区的生态环境，引起了国家、社会和地方政府部门的广泛关注，因此投入大量的人力、物力治理太湖并开展研究，其研究内容的广度、深度、强度在全国各大湖中也遥遥领先。

3.7 热点关键词分析

关键词是对文献的研究内容、方法、对象等的高度概括，通过对关键词的统计分析可以发现某一学科研究的重点和热点，某个关键词在文献计量学研究的一定时期内高频出现，表明该关键词可能是当时的热点、发展趋势或重点研究领域。根据文献计量学研究学科热点的途径，本文结合高被引文献和关键词两个指标，基于1989-2017年3 831篇中国五大淡水湖研究的文献，选择高被引频次大于20次的文献(共713篇)的关键词(共2 303个)，经整理、补充、合并清理后进行统计分析。

高被引文献中频次较高的关键词显示以湖泊(总频次233)、河流(总频次62)为主要研究对象。统计频次较高的热点内容关键词(表9)显示目前中国五大淡水湖的研究热点主要集中在：(1)湖泊环境与生态领域，以沉积物、富营养化、蓝藻水华、磷、氮、重金属、营养物等为热点关键词；(2)湖泊-流域相互作用与调控领域，以水文水动力、江湖关系、三峡等为热点关键词；(3)湖泊生物研究领域，以微囊藻、蓝藻、血吸虫、鱼、叶绿素等为热点关键词；(4)以遥感作为热点关键词的湖泊水环境遥感研究领域。

表9 五大淡水湖泊研究Top15热点关键词

4 结论与讨论

本文基于Web of Science平台的SCI-E数据库，利用文献计量学客观分析了中国五大淡水湖研究过程与现状，总结分析学科研究热点，并结合学科背景预测发展趋势。

中国五大淡水湖研究发展态势较好。(1)从发文总量来看，1989-2017年文献发文量增长显著，经历了萌芽期、成长期和成熟期3个不同年代的发展阶段，太湖研究的发文量增长最快，鄱阳湖次之，巢湖和洪泽湖研究相对比较缓慢；(2)研究文献分布在740种国际期刊上,其中发文60篇及以上的期刊共10种，刊物出版地荷兰占40%，研究领域主要集中在环境科学与生态学；(3)研究机构共642个单位，来自中国科学院各研究所的33个单位发文量占总量的46.41%，其中中国科学院南京地理与湖泊研究所发文量占发文总量的23%，在五大淡水湖泊研究领域占据优势地位，湖泊研究具有地方特色；(4)研究文献主要来自中国，但与其他国家合作完成的文献占总体量的31.9%，显示了中国湖泊研究的国际化程度。

中国五大淡水湖研究主题比较集中，研究热点紧跟时代发展，顺应国家和社会需求。(1)发文10篇以上的16位核心作者发表论文占总发文量的6%，中国科学院南京地理与湖泊研究所研究人员在5大淡水湖泊的研究中贡献突出，16位核心作者中有13位作者关注了太湖研究；(2)总被引频次超过200次的热点文献研究方向主要集中在环境科学与生态学领域，且90%都是与太湖研究相关，体现了区域经济与社会发展的影响和研究需求；(3)高被引文献高频关键词显示以湖泊资源、环境和生态为主要研究对象，目前研究热点主要集中在：以沉积物、富营养化、水华、磷、氮、重金属等为热点关键词的湖泊环境与生态研究领域，以微囊藻、蓝藻、血吸虫、叶绿素、鱼等为热点关键词的湖泊生物研究领域，以及湖泊-流域相互作用与调控、湖泊水环境遥感等研究领域。

中国湖泊数量多、类型全、分布广、变化复杂。近几十年来，随着区域气候环境变化和人类活动干扰加剧，湖泊水量、水质和水生生物种群与数量变化加剧。从五大淡水湖泊的研究看，湖泊生态系统退化、水体富营养化、洪水调蓄能力降低等是湖泊面临的重大问题[5-7]；在资源开发和气候变化影响下，湖泊水体的富营养化依然是目前以及今后相当长一段时期内的重点问题[27-28]。湖泊研究热点的变化体现了由对湖泊资源利用的关注逐步向湖泊环境敏感要素以及湖泊蓝藻水华发生机制等湖泊生态和环境保护方向的转变[29-33]。遥感作为一种技术手段，在湖泊资源环境研究中发挥了重要作用，湖泊水色遥感模型与湖泊水生态模型、湖泊水动力模型相结合对湖泊环境变化的预测预警成为未来重要的研究方向[14,32]。