中国自然生态空间研究的知识图谱分析

张 坤, 李 恒, 张雅宁, LAOXY KHAMDY， 周嘉驰

(湖南农业大学 资源环境学院，湖南 长沙 410128)

任何生物维持自身生存与繁衍都需要一定的环境条件，一般把处于宏观稳定状态的某物种所需要或占据的环境总和称为“生态空间”[1]，生态空间进一步可划分为城市生态空间和自然生态空间[2]。城市生态空间是指为城市区域提供生态系统服务的空间，包括行政生态空间和自然生态空间[3-5]；自然生态空间是指以提供生态产品和生态服务为主导功能的自然与人工生态单元[6,7]，可见，城市生态空间和自然生态空间并非是截然分开的，二者之间既有区别又有联系[1]。目前，学者们对城市生态空间展开了大量的研究，并且取得了较多研究成果，而关于自然生态空间研究较少，且主要围绕自然生态空间的概念内涵、利用与保护、景观格局、生态系统服务功能等方面开展研究，缺乏基于计量方法对文献归纳与总结。因此，通过CiteSpace软件生成可视化知识图谱，对1992—2018年中国自然生态空间的研究成果进行关键词、发文作者和发文机构共现分析，对从总体上把握中国自然生态空间研究的动态变化具有重大意义。

一 数据来源与研究方法

(一)数据来源

本文数据主要来源于中国知网数据库中的核心期刊和CSSCI来源期刊。通过检索主题词自然生态空间、生态用地、重点生态功能区、禁止开发区、自然保护区、风景区和公园，共检索出文献2 889篇，在经过整理和去除会议征稿、卷首语、重复文献等，共筛选出重点文献583篇，年份主要分布在1992—2018年之间。

(二)研究方法

CiteSpace是美国德雷塞尔大学陈超美博士与大连理工大学WISE实验室联合开发的可视化分析软件[8-9]，其主要用于识别和显示一个学科或知识领域的发展新趋势与新动态[10]。本文主要借助于CiteSpace软件的关键词共现分析、作者分析、机构分析和强大的可视化与统计功能，来揭示中国自然生态空间研究的主要内容和发展前沿。具体操作流程为：在CiteSpace软件中将时间跨度设为1992—2018年，年份切片设为1年，每个时间分区选择出现频率最高的前50个数据，节点类型分别选择关键词、作者、机构，最后分别生成可视化知图谱。

二 结果分析

(一)基于关键词共现的研究热点分析

关键词是一篇文章核心内容的提炼，其能体现一个研究领域的研究热点[11]。为此利用CiteSpace对样本文献的关键词进行共现分析，生成可视化知识图谱，图 1中共有节点98个，连接125个，网络密度为0.026 3。其中节点越大代表关键词出现的频次越高[12]，根据普莱斯定律，提取出20个频次不小于5的关键词作为高频关键词[13](表1)，除去代表自然生态空间的关键词，可以发现“生态旅游”“景观格局”“生物多样性”“生态系统服务”“可持续发展”“保护成效”等是该领域的研究热点。

与此同时，通过进一步对知识图谱中出现的高频关键词所对应的相关文献进行梳理，发现中国自然生态空间研究呈现以下特征：在研究对象上，“自然保护区”“生态用地”“湿地”“城市公园”“森林公园”“国家公园”等都是中国自然生态空间研究的重要对象，目前相关研究主要是围绕这些自然生态空间展开的；在研究内容上，自然生态空间的利用与生态环境保护、景观格局、生态系统服务功能价值评估等是主要关注内容；在研究方法上，遥感、GIS技术和数学模型广泛应用于定量化研究中；在研究视角上，自然生态空间研究主要是围绕生态学、景观生态学以及地理学等视角展开的。

图1 1992—2018年中国自然生态空间研究关键词图谱

表1 1992—2018年中国自然生态空间研究核心关键词概况

(二)基于关键词共现的研究内容分析

为了全面把握当前中国自然生态空间研究的发展动态、存在的不足和发展趋势，本文在对相关研究的主要特征进行归纳总结的基础之上，进一步剖析了中国自然生态空间研究的成果。发现，中国学者对自然生态空间的研究主要集中在以下几个方面:

一是自然生态空间的概念内涵研究。准确把握自然生态空间的内涵是深化中国自然生态空间研究的基础与前提。目前，学术界关于自然生态空间的概念界定还未统一，主要有广义和狭义之分。狭义说的观点认为自然生态空间是指具有自然属性、以提供生态产品或生态服务为主导功能的国土空间，主要涵盖森林、草原、湿地、河流、湖泊、滩涂、岸线、海洋、荒地、荒漠、戈壁、冰川、高山冻原、无居民海岛等各类自然生态系统[14]；广义说的观点认为自然生态空间不仅包括森林、湿地、草原、海洋、滩涂等天然形成的生态空间，也会存在一些人类加以改造后的生态空间，其中学者乔朝飞指出广义的自然生态空间是由各类狭义的自然生态空间构成的国土空间，主要包括重点生态功能区和禁止开发区域[1]。可见，以上两种观点的分歧主要在于自然生态空间范围上的界定。

二是自然生态空间景观格局研究。研究自然生态空间景观格局有助于人们客观、全面地把握自然生态空间生态系统格局的完整性和生态健康状况[15]。而现阶段，国内学者对于自然生态空间景观格局的研究主要是从自然生态空间景观格局的空间异质性和时间异质性两个方面展开的。空间异质性是静态分析，主要表现为对自然生态空间景观的空间分异特征的研究[16]；时间分异性属于典型的动态研究，其在于揭示自然生态空间景观格局的演变规律。目前国内学者在对自然生态空间景观格局时空演变进行了大量研究，发现自然生态空间景观格局变化会对自然生态空间生态系统的物质循环与能量流动产生影响，制约多种生态过程[17]。基于此，学者们在自然生态空间景观动态变化研究的基础上，对自然生态空间景观格局的驱动因素和预测机制展开了分析，以期通过揭示景观变化的原因和预测未来变化方向、过程，来达到保护自然生态空间生态环境的目的。

三是自然生态空间利用与保护研究。自然生态空间是人类赖以生存的物质基础和空间载体[18],是保障和维护国家生态安全的底线和生命线[19]。然而，源于自然生态空间固有的生态脆弱性和生态敏感性，使得自然生态空间易受社会经济活动和人为无序干扰的影响。赵广华等从宏观角度，借助地理信息系统手段对中国自然保护区人类活动强度与自然环境的关系进行了分析，结果表明人类活动越剧烈、生态受威胁程度越严峻[20]。尤其是现阶段，随着经济社会的快速发展，旅游业也快速兴起，自然生态空间开发利用程度较高，人类活动频繁,自然生态系统正在日趋退化,加强自然生态空间生态保护和环境的治理刻不容缓[21]。为此怎样在享受自然生态空间提供的旅游产品和服务的同时保持自然生态环境的良性循环，做到生态旅游，成为学者们重点关注主题之一，其中学者王媛媛等指出在对自然景观资源进行开发时，需辅以相应的保护措施，以实现自然生态景观的可持续发展[22]。

四是自然生态空间的生态系统服务功能价值评估研究。自然生态空间的生态系统服务价值功能是指自然生态空间生态系统形成的人类赖以生存与发展的自然环境条件、产品和服务[23]，主要包括文化服务功能、产品提供功能和调节功能[24]。自然生态空间生态系统服务功能价值评估研究是自然生态空间研究的主要内容，对其定量分析与评价能够把自然生态空间生态系统对人类的贡献以直观的经济数字的形式表现出来[25]，有利于唤醒和增强人们对自然生态空间的保护意识，这对于自然生态空间维护和生态系统服务功能强化具有重要意义[26]。而为了定量把握我国自然生态空间生态系统服务功能的价值，我国一大批学者如赵同谦、鲁绍伟、李哲等利用不同方法、针对不同地域展开了大量实证研究[27-29]。但早期的研究主要侧重于中国自然生态空间生态系统服务功能价值的静态分析，后期随着研究的不断深入，学者们开始进行长时序的生态服务功能价值的动态变化研究以及影响因素分析。

(三)突现关键词分析

突现词是在一定时期内剧增的关键词，对于识别某一研究领域的前沿趋势具有突出的作用[30]，因此本研究基于CiteSpace的突现词探测功能，对国内自然生态空间研究的突现词进行了分析，突现词分析结果如图 2所示:1992—2011年期间突现关键词包括风景区、自然保护区、生态旅游、可持续发展和湿地，从突现词呈现结果来看，风景区、自然保护区和湿地是这一阶段自然生态空间研究的重点对象，改革开放以来，我国经济迅速发展，人们在物质生活得到改善的同时，开始不断丰富自己的精神生活，为此以这一类自然生态空间为依托的生态旅游在我国迅速兴起，而生态旅游的发展所带来的是这一类自然生态空间内人类活动的加剧，这在一定程度上对自然生态空间的生态系统造成干扰，使得学者们针对这一类自然生态空间开展了生态旅游与可持续发展研究，从深层次来讲生态旅游与可持续发展的关系是自然生态空间开发利用与保护的反映。2012—2014年间呈现的突现关键词为城市公园，2012年中央经济会议明确提出要把生态文明理念融入到城镇化建设进展中[31]，旨在打造以城乡统筹、生态宜居、和谐发展等为基本特征的城镇化，而城市公园在新型城镇化建设中发挥着重要的作用，从而引起了学者们的关注。2015—2018年在进一步深入研究的基础上，出现的突现关键词为生态用地和国家公园，这主要得益于2015年审议通过的《生态文明体制改革总体方案》要求保护森林、草原、河流、湖泊、湿地、海洋等自然生态用地；其次2017年国家印发了《建立国家公园体制总体方案》要求建设国家公园体制，以此达到保护自然生态系统的目的，这一系列的政策极大地推动了学者们对与生态用地与国家公园这类自然生态空间的研究。

图2 1992—2018年中国自然生态空间研究突现词图谱

(四)发文量分析

从图 3看，中国自然生态空间研究从1992—2018年的发文量总体呈上升趋势，这表明随着工业化与城镇化的快速推进，自然生态空间被挤占和生态功能弱化问题引起了国内学者的广泛关注。根据增长速度的不同，我国自然生态空间研究的发文量又可细分为3个阶段：缓慢增长期、急剧增长期、波动增长期。

一是缓慢增长期(1992—2002年)，1992年我国生态文明建设进入可持续发展阶段，要求自然资源的开发利用和生态环境自身的更新之间取得平衡。1994年国务院发布《中华人民共和国自然保护区条例》，1998年我国又对西部采取退耕还林、还草、还湖的“一退三还”措施。这极大地引起了国内学者们对自然生态空间的关注，在此之后相关研究有所增加，但总体来说，1992—2002年文献数量较少，我国自然生态空间研究还处于探索阶段。

二是急剧增长期(2003—2009年)，2003年《退耕还林条例》正式施行，林地面积增加，在很大程度上保护了我国的自然生空间，并且随着3S技术的广泛应用，为自然生态空间研究提供了技术支持，使得这一时期我国自然生态空间研究成果迅猛增加，发文总量达153篇。

三是波动增长期(2010—2018年)，2010—2018年源于生态文明体制改革力度加大[32]，我国自然生态空间研究出现波动周期，但发文数量整体仍呈上升趋势。2013年11月《中共中央关于全面深化改革若干重大问题的决定》首次提出“对水流、森林、山岭、草原、荒地、滩涂等自然生态空间进行统一确权登记”[33]，从一定意义上来说自然生态空间产权的落实，有利于明确自然生态空间监管与保护的责任。2017年3月国土资源部(现为自然资源部)发布了《自然生态空间用途管制办法(试行)》，该办法中首次对自然生态空间的内涵进行了界定，这为深化自然生态空间研究奠定了坚实的基础。

图3 1992—2018年中国自然生态空间研究发文量

(五)发文作者分析

通过CiteSpace软件对583篇文献的研究作者进行共现分析，得到可视化知识图谱如图 4，图中共有95个节点，连接100个，网络密度为0.022 4。图中节点代表作者的发文数量，节点间的连接反映作者的合作关系[34]。从研究作者发文量来看(表2)，王伟和李俊生发表文献数量最多，分别达到7篇与5篇，其次是王昌海、陈利顶、徐卫华、刘方正、欧阳志云、钟林生，均超过4篇，其中发文量3篇以上的有13位，占所有作者发文总量的2.23%，这表明中国自然生态空间研究作者集中度较低，各作者群之间较为独立，不同研究团队、不同作者之间学术联系较弱，呈现出“整体分散，部分集中”的特点。当前，相对集中的作者群主要有王伟、李俊生、刘方正等组成的研究团队和王昌海、温利亚、司开创等组成的研究团队。这些核心研究团队在该项研究领域中处于中坚力量，他们的研究成果为中国自然生态空间研究奠定了发展基础，并在一定程度上影响着未来中国自然生态空间研究的发展方向。

图4 1992—2018年中国自然生态空间研究发文作者图谱

表2 1992—2018年中国自然生态空间研究核心作者概况

(六)发文机构分析

发文机构知识图谱如图 5所示，图中节点60个，连接36个，网络密度为0.020 3，表明各研究机构之间存在一定的联系。目前，已形成了以中国科学院地理科学与资源研究所为核心的合作网络和以北京林业大学为核心的合作网络，但是联系程度较低，因此各研究机构之间应不断开展学术交流活动，以促进各科研机构的交流与协作。从研究机构发文频次来看(表3)，发文量排名前10的研究机构发文数量共有121篇，占所有研究机构总发文量的20.75%。其中中国科学院地理科学与资源研究所是发文量最多的机构，达到了30篇，占比5.15%；其次是中国科学院大学，为21篇，占比3.60%。由此可见，进行中国自然生态空间研究的科研机构较为集中，但是不同机构之间成果产出存在一定的差异。从空间分布来看，中国自然生态空间研究的多产机构主要分布在华北和西北区域。华北区域以北京为聚集点，这里作为中国的政治与文化中心，集聚了大量的优秀科研人才，这使得该地区在自然生态空间研究方面的科研工作发展最为快速；其次西北区域以新疆乌鲁木齐为中心向西安扩散，该地区是典型的生态环境脆弱区，生态环境的高要求极大地推动了该地区自然生态空间研究的发展。

图5 1992—2018年中国自然生态空间研究发文机构图谱

表3 1992—2018年中国自然生态空间研究核心机构概况

三 结论与讨论

(一)结论

本研究基于CiteSpace 对 1992—2018年间中国自然生态空间研究的583篇相关文献进行计量统计与可视化分析，研究结果表明：

从发文量的时间特征来看，我国自然生态空间研究近30年来经历了缓慢增长期(1992—2002年)、快速发展期(2003—2009年)、波动增长期(2010—2018年) 3个阶段，总体呈波动上升趋势，其中自然生态空间研究的发文量与国家政策措施呈正相关性。

从发文作者来看，呈现出“整体分散，部分集中”的特征，各学术团队之间较为独立，学者间联系较弱，只有部分学者形成了分别以王伟和王昌海为代表的的学术团队，因此不同学术团队、不同学者之间还需进一步加强学术交流。

从发文机构来看，位于华北与西北两个地区的研究机构的研究成果较多，整体上以这两个区域为核心，向周边扩散，并初步形成了交流与合作网络，但各研究机构之间联系还较弱，发文数量在全国各机构之间的差异较为悬殊，这主要受地区的科研能力和生态环境保护要求的影响。

从关键词共现分析来看，“生态旅游”“景观格局”“生物多样性”“可达性”“保护成效”“价值评估”“生态系统服务”“生态系统服务价值”是近30年来中国自然生态空间研究的热点主题，同时通过对各个热点主题进行深入剖析，发现中国自然生态空间的利用与生态环境保护、景观格局、生态系统服务功能价值评估等是中国自然生态空间研究的重要内容。

从突现关键词分析来看，随着时间的推移与国家政策的推进，学者们自然生态空间研究的对象也在改变，1992—2011年期间自然生态空间研究主要对象为风景区、自然保护区和湿地，2012—2014年时期为城市公园，2015—2018年为生态用地和国家公园。

(二)讨论

近年来，中国学者基于生态文明理论和可持续发展理论对典型自然生态空间进行了研究。尤其是自然生态空间的概念内涵、自然生态空间的景观格局、自然生态空间利用与保护及自然生态空间的生态系统服务功能价值评估等成为学者们的主要研究内容，并且取得了丰硕的研究成果。

但总体来说，中国自然生态空间研究也存在一些不足之处。从研究内容看，现有研究主要致力于自然生态空间概念的探讨，对自然生态空间范围划定、分类体系和识别方法研究不够；更多的是对自然生态空间的实证分析，对空间占用、转用和退出等行为的管制策略研究明显不足。从技术层面看，中国自然生态空间现有研究中主要侧重于遥感和GIS技术方法和传统定量评价方法的单项运用。

目前，我国正处在生态文明体制改革的关键时期，中国自然生态空间研究对于我国生态环境保护和生态文明建设具有重要意义。未来时期内中国自然生态空间研究，一是明确自然生态空间范围，并在此基础之上，加强对自然生态空间的分类体系、识别方法的探讨；二是加强对自然生态空间用途管制研究，通过划定生态保护红线、分区管制和区域准入等[19]，来维持自然生态空间的稳定，同时对生态系统结构和功能弱化的自然生态空间进行生态修复与治理研究。三是开展3S技术与数理模型相结合的应用研究，为生态系统服务功能价值测算、景观格局的时空动态变化及发展预测提供科学依据。