基于Web of Science数据库的湿地修复研究发展态势分析

袁洁 ，赵晏强 *

1. 中国科学院武汉文献情报中心，湖北 武汉 430071；2. 科技大数据湖北省重点实验室，湖北 武汉 430071

作为自然界中最重要的一个生态系统，湿地具有无法被替代的功能，而且能为各种生命提供必需的生存条件和资源。被誉为“自然之肾”的湿地具有调节气候、改善水质、保护生物多样性、降解污染、控制侵蚀等多种重要功能，并且在维持区域生态平衡和促进经济发展中发挥着重要的作用（Zhou et al.，2020）。然而，社会经济的急剧增长也带来了湿地数量和质量下降的问题，对湿地缺乏有效的保护和管理，导致全球环境的不断恶化，自然灾害频发，气候逐渐变暖，湿地的重要性也逐渐彰显，保护和修复湿地刻不容缓（Gomez-Baggethum et al.，2019）。当前国际上十分重视湿地生态修复工作，已经建立了各种类型的湿地保护体系，从而帮助加快推进湿地修复的各项工作进程（Zhou et al.，2020；王学雷等，2020）。同时，各研究学者也将湿地生态修复列为了研究的重点。

中国“十四五”规划中提出，坚持绿色发展、生态优先的发展战略，加强大江大河和重要湖泊湿地生态保护治理，切实把生态环境修复保护摆在压倒性位置。基于中国国民经济和社会发展的远景目标，需要对当前领域发展态势有相对系统的了解，并对未来的发展趋势进行有效预测。目前已有大量文献对湿地生态修复进行了全面分析，但都主要基于综述的形式，而文献计量的方法则可用多指标综合分析领域的发展态势，在提高分析效率、可视化分析效果以及丰富分析维度方面有明显的优势，更加客观和直观地展示分析结果（陈晶等，2014）。本研究采用文献计量学的原理和方法，统计 1990—2020年全球湿地修复领域的发文量，主要发文国家、机构等，基于高被引论文信息分析当前湿地修复领域的热点和发展趋势，为相关领域的科研工作者提供新的研究参考。

1 数据来源和研究方法

1.1 数据来源与搜集

WOS（Web of Science）是一个由科瑞唯安公司独立运行的大型综合性多学科科学引文索引数据库，包含具有全球影响力的高质量同行评议期刊文献，是国内外学者获取文献信息最常用的数据平台。本文的文献信息来源于WOS的SCIE数据库，检索策略为：“TS=(wetland* restoration)”，时间跨度为 1990—2020年，文献类型为“Article”和“Review”，共检索得到5726条有效数据。检索时间为2020年12月21日。

1.2 研究方法

DDA（Derwent Data Analyzer）是美国 Thomson公司开发的一款具备相对完善的分析功能的文本挖掘软件，能够对文本数据进行多角度的数据挖掘和可视化的全景分析。利用DDA软件对文献数据进行分析，借助DDA分析软件的数据清洗功能，采用软件自带的叙词表和计算公式，对作者、机构、国家、关键词等字段进行清洗，最终获取归类汇总的待分析数据。VOSviewer是由荷兰莱顿大学科学技术研究中心的Nees Jan van Eck和Ludo Waltman博士在 2010年联合开发的一款文献分析和知识可视化软件，分析功能较为全面，如共词分析、共被引分析和文献耦合分析等，并可将其结果进行聚类可视化展示（Van Eck，2010；李晓曼等，2015）。将清洗后的文献数据导入到VOSviewer软件中，聚类分析出待分析领域的研究方向和研究热点。

利用h指数（h-index）分析各国家和机构的科研影响力。h指数是一个混合量化指标，指的是在发表的N篇论文中有h篇至少被引用了h次，其余的（N-h）篇被引均小于或等于h次，h指数越高，表明其学术影响力越大。每个国家、机构及作者的h指数在WOS网站的“创建引文报告”中获取。

2 结果与分析

2.1 发文量总体趋势

对一个研究领域的发文量进行统计，可以反映该领域在特定时间内的研究热度以及未来的发展变化趋势。全球的湿地修复研究大约从 1983年开始，但初始阶段发表的论文较少，1991年的发文量为8篇，之后SCI论文的年发文量保持稳步上升态势。主要是因为美国在 1975—1985年期间有多个受损湿地恢复和重建方面的项目得到了资助。1990—1991年，联邦政府环境保护局（EPA）、国家研究委员会（NRC）、水科学技术部的水域生态恢复委员会（CRAM）和农业部提出了庞大的湿地修复计划，旨在保护和恢复湿地生态系统的物理、化学和生物完整性。从而带动了全球湿地修复领域的科技发展。

SCI论文发文量曲线显示（图1），1990—2000年增长较为平缓，2001—2015年发文量大幅度增加，2016年后发文量再次急剧增加，可能的主要原因是2010年美国环境保护署（EPA）启动五大湖恢复行动计划（GLRI），其中安排部分资金用于湿地恢复项目。2015年1月全球环境基金拨款2.1亿美元资助城市低排放示范项目，其中将“天然湿地净损失”纳入关键绩效指标。这一举措有效推动了湿地保护与恢复工作的进行。

图1 1990—2020年湿地修复领域年发文量Fig. 1 Number of published literatures on wetland restoration in 1990-2020

2.2 SCI论文主要贡献国家分析

SCI论文主要的发文国家有109个，其中美国的发文量遥遥领先（3031篇），占总发文量的52.93%，体现了美国在湿地修复研究领域的绝对优势。这主要是因为美国是湿地修复方面开展研究最早的国家。中国在湿地修复领域的工作起步较晚，发文量虽位居第 2，但远低于美国，表明中国在该领域的研究还要继续加强。澳大利亚、加拿大、英国、荷兰、德国、西班牙、法国、瑞典、意大利的发文量分别排名前10，且发文量均相差不大（图2）。

图2 湿地修复领域发文量TOP20国家Fig. 2 The top 20 countries of published papers on wetland restoration

从论文主要贡献国家的论文被引用情况来看（表1），美国的总被引频次和h指数显著高于其他国家，约为中国的8倍，这不仅是因为其发文量高，也反映了其文章较高的影响力。虽然澳大利亚、加拿大、英国、荷兰、德国、西班牙、法国、瑞典等国家的总发文数量显著低于中国和美国，但论文的篇均被引频次均在20以上，显著高于中国（11.98），且与美国相当或甚至高于美国。以上国家的发文体量虽然较小，但单篇文章的影响力较高，表明这几个国家的文章水平较高，这些国家可能在湿地修复领域的某些特定研究方向占据领先地位，尤其是瑞典、澳大利亚以及荷兰。总体上湿地修复研究在欧美国家发展较成熟。

表1 湿地修复领域主要国家发文情况Table 1 The published papers of most productive countries on wetland restoration

2.3 研究机构分析

2.3.1 机构发文量分析

对全球湿地修复领域的发文机构进行分析（图3），美国地质调查局（US Geol Survey）、中国科学院（Chinese Acad Sci）和路易斯安那州立大学（Louisiana State Univ）的发文量排名前三。发文量前10的研究机构中，有2个是中国机构，分别为中国科学院（252篇）和北京师范大学（82篇），其他均为美国下属机构，表明了美国在该领域绝对的优势和领先的地位。中国虽然排名第二，但与美国差距悬殊，中国在该领域可以借鉴美国的研究经验和科研投入，加强科学研究。

图3 湿地修复领域发文量TOP10机构Fig. 3 The top 10 institutions of publication on wetland restoration

2.3.2 机构合作分析

机构的合作情况从一定程度上反映了某个领域的研究力量分布。由图4可以看出，美国地质调查局、中国科学院、路易斯安那州立大学等机构处于研究领域的核心地位，研究活跃且与其他机构的合作较密切。与中国科学院合作较密切的机构主要有北京师范大学、北京林业大学、水资源管理局等，后期应加强国际合作，扩大交流，充分学习和借鉴其他国家和机构先进的技术和研究方法。

图4 湿地修复领域研究机构合作共现图谱Fig. 4 The co-occurrence map of research institutions on wetland restoration

2.4 发文作者分析

对该领域发文量前十的作者进行分析发现（表2），发文量和h指数最高的作者均来自美国下属研究机构。发文量前十的作者中，有8名来自美国，2名来自中国，且中国的两位作者的发文量和h指数均与美国的作者存在一定差距，在发文数量和质量上均有待提高。

表2 湿地修复领域排名前10发文作者分析Table 2 The top 10 authors on wetland restoration

2.5 高被引论文分析

高被引论文表明论文具有一定的重要性和创新性，能解决相对重要的科学问题，其研究内容可反映出当前研究领域内的新兴研究方向（李晓曼等，2015）。因此，本研究对湿地修复领域内的高被引论文进行分析以了解当前的优势方向。共遴选出23篇高被引论文，其中对被引频次排名TOP 10的论文进行解读和分析（表3）。

表3 湿地修复领域高被引论文排名Table 3 The rank of highly cited papers on wetland restoration

以上10篇论文中共有5篇综述和5篇研究论文。发文作者主要来自美国、澳大利亚、加拿大、英国、德国等国家，没有中国的作者。10篇高被引论文主要发表在JCR分区的Q1，且影响因子均较高，表明这几篇综述及研究论文的内容能代表当前湿地修复领域的研究热点。

主要研究内容包含以下3个方面，（1）生物多样性保护。中国湿地类型分布于多种地域，跨越多种气候带，生境类型多样，生物资源丰富。湿地是生物多样性最为富有的生态系统，包含类型多样的湿地植物和动物，其复杂的植物群落结构能为各种野生动物提供良好的栖息场所。处于特殊地理位置的湿地，能为自然界提供天然的基因库，而且对于维持生物多样性具有重要意义。保护湿地就要保护生物多样性（张明祥，2017；孙工棋等，2020；钟胜财等，2020）。（2）生态系统的结构和功能变化。湿地生态系统由各种生物因子与非生物因子组成，各组成部分之间进行通过物质循环和能量流动，这也组成了湿地的功能特征（周天元等，2020；朱金峰等，2020）。湿地是独特的生态系统，不仅表现在结构上，还有功能上的多样性，湿地具有调节气候、美化环境、防洪抗旱、为动植物提供栖息地、提供丰富的生物资源、提供宝贵的土地资源和矿产资源等功能，同时具有较高的科研和教育价值（Ghosh et al.，2020；Nayana et al.，2020；Rapinel et al.，2020；Zhou et al.，2020）。所以对湿地修复中生态系统结构和功能的变化研究有重要的意义。（3）自然气候解决方案应用于湿地恢复。基于自然解决方案是指“受到自然的启发和支持，持续地管理和利用自然或改造的生态系统，以有效和适应性地应对社会-环境挑战，同时益于人类福祉和生物多样性”（徐爱霞等，2019；安岩等，2021)。国际上日益重视基于自然解决方案，且中国在海绵城市建设和生态修复等领域中得到了广泛地应用（Nesshover et al.，2017；王旭豪等，2020）。

2.6 研究热点与未来研究方向分析

对关键词进行聚类分析可直观地反映出该研究领域的主要研究方向和研究热点。本研究运用VOSViewer中的关键词共现功能，得到以下知识图谱（图 5）。可以看到，出现频次较高的是“管理（management）”、“植被（vegetation）”、“生物多样性（biodiversity）”、“保护（conservation）”、“生态系统服务（ecosystem services）”等。这一结果与上节中的“高被引论文分析”结果有较好的相关性，表明国际上对湿地修复领域的研究主要关注于生物多样性保护、植被管理、生态系统服务功能等方面，相关领域的研究也日趋完善。在 2016年第十届国际湿地大会上，重点围绕“全球气候变化下生物多样性和生态系统的湿地相关热点问题”开展了专题讨论，当前的湿地保护恢复（尤其是中国）还存在一些问题，进一步深入探讨湿地保护修复研究未来的发展方向，对共同促进湿地保护和生态文明建设非常必要。

图5 湿地修复领域高频词共现主题聚类可视化结果Fig. 5 Topic clustering results of high frequency word co-occurrence on wetland restoration

（1）关注小微湿地。中国有大量的小微型湿地，它们也有着湿地共同普遍的生态功能。但是由于前期主要注重对大型湿地的保护和修复，而对于城市及农村的小微湿地生态状况有所忽视。未来应加强探索小微湿地的修复模式，这也是对于扩大湿地面积和全面开展湿地修复工作有着重要意义（崔丽娟等，2021）。

（2）应用中度干扰假说。1978年Connell等人提出“中度干扰假说”，认为受到中等程度的干扰的群落其物种丰富度最高。因此，在湿地修复过程中，充分评估湿地的生态状况，把握好人工干扰的时机和程度，对湿地进行适度适时的干扰，从而促进湿地生态系统的修复和稳定。

（3）开展全面性保护湿地。中国于 2003年和2013年开展了两次全国性的湿地资源调查。2016年中国印发了《全国湿地保护“十三五”实施规划》，表明中国已进入了“全面性保护”阶段。未来的湿地保护工作应从改善气候环境、控制外来物种入侵、限制旅游开发等方面入手，全方位开展湿地保护恢复工作。

3 讨论

湿地资源与人类的生存息息相关，开展湿地生态环境保护与生态功能修复，对于维护湿地生物多样性保护、增强湿地生态功能，进而维持区域生态平衡和促进社会经济发展具有重要意义（RCW，2018）。通过对湿地修复领域1990—2020年间SCI论文进行计量分析，发现全球在湿地修复领域的发文量呈稳步增长态势，且近5年处于快速增长阶段。美国是湿地修复领域发文量最多的国家，且总被引频次远高于其他国家。中国虽然发文量仅低于美国，但篇均被引次数较低，在论文的水平和影响力上与其他国家还有很大差距。瑞典、澳大利亚以及荷兰虽然发文量较低，但它们可能在湿地修复领域的某些特定研究方向占据领先地位，论文的篇均被引频次较高。因此，中国学者在后期的学术研究中，不仅要关注发文量，更应提升论文质量，从而提高中国研究成果在国际上的影响力。

在研究布局上，中国以及世界上其他国家主要关注湿地生物多样性保护、生态系统结构与功能以及气候变化等方向。在生物多样性方面，主要关注鱼类、植被、物种丰富度、生物量、植物群落等；在生态系统结构与功能的恢复方面，应恢复河湖连通性，开展河湖水系间生态连通规划关键技术研究，构建河湖湿地水系间生态连通规划技术体系；气候变化方面，主要研究湿地生态系统的碳储量，以及湿地与气候变化之间的反馈作用。未来应充分认识并发掘湿地在气候变化中的作用，加强湿地保护，发挥湿地的碳汇功能，有助于实现2030年前碳达峰、2060年前碳中和的目标。

湿地生态修复要根据生态系统自身的演替规律，基于自然解决方案，逐步恢复湿地生物多样性，以及湿地生态系统结构和功能，最终实现生态系统的自我平衡（Suding，2011）。同时，保持人与自然和谐共存的理念，达到生态效益、社会效益、经济效益协调发展的目的。

4 结论

本研究对 Web of Science中的 SCI数据库的5726篇文献进行分析，分别从发文量变化趋势、发文国家、研究机构及合作、关键词聚类等方面分析了国内外湿地修复领域的研究状态，得出以下结论，（1）自1990年以来，湿地修复领域的SCI论文呈稳步增长趋势，表明湿地修复领域的研究较活跃。（2）美国的发文量遥遥领先，且远高于其他国家，中国在该领域的科研产出有待提高。瑞典和澳大利亚的论文影响力较高。（3）美国地质调查局、中国科学院和路易斯安那州立大学的发文量排名前三，且处于国际合作网络的中心。中国在该领域的研究与美国的实力悬殊，今后可以在该领域与以上研究机构开展合作。（4）该领域的研究热点主要集中在生物多样性保护、生态系统结构和功能以及基于自然解决方案等方面，这些也是湿地修复工程中考虑的关键内容，未来应加强小微湿地的保护与恢复，应用中度干扰假说于湿地修复中，开展全面性的湿地保护工作。