国内湿地时空研究可视化分析

2021-12-17陈奕连海峰林夏莹陈双梅

赤峰学院学报·自然科学版 2021年11期

陈奕　连海峰　林夏莹　陈双梅

摘要：以1996-2020年中国知网（CNKI）数据库收录的1748篇文献为样本，借助CiteSpace可视化分析软件，利用共现词分析、聚类分析、突现词分析、时间线图谱等方法，系统梳理国内湿地时空研究的发展脉络及前沿热点。研究表明：（1）湿地时空研究发文数量呈“J”型增长趋势，分为萌芽探索、稳步发展和快速发展三个阶段，研究内容逐渐多元丰富。（2）研究热点集中在土地利用/土地覆盖、驱动因素、景观格局、生态系统服务价值方面。（3）GIS在湿地时空领域突现强度最大且时间最长，生态系统服务价值的研究是近期研究前沿热点。后续应关注湿地修复工程，加强湿地领域治理成效的研究。

关键词：湿地时空;前沿热点;CiteSpace;可视化分析

中图分类号：P951;G353 文献标识码：A 文章编号：1673-260X（2021）11-0034-06

1 引言

湿地（Wetlands）是重要的自然生产要素，不仅直接为人类的生产、生活提供原材料，而且具有调节气候、蓄洪调径、净化水质及维护物种多样性等功能。然而，受全球气候变化及人类活动的影响，湿地退化现象严重。据IPBES（The Intergovernmental Science-Policy Platform on Biodiversity and Ecosystem Services）发布的《全球土地退化现状与恢复评估》报告显示，在过去的约300年，全球湿地面积损失率达87%[1]。据《拉姆萨尔公约》（Convention on Wetlands of Importance Especially as Waterfowl Habitat），在1970年-2015年期间，全球内陆和滨海湿地面积都约有35%的损失，人工湿地（主要是水稻和水库）在这段时间几乎翻了一番，占湿地的12%，但这些增长并没有补偿自然湿地的损失。自1970年以来，依赖湿地的魚类、水鸟和海龟等物种正在严重减少，其中四分之一濒临灭绝，生态平衡遭受严重破坏，湿地保护迫在眉睫[2]。

了解和掌握湿地现状及其变化规律是湿地保护工作的重要一环，随着湿地研究的不断推进，产生了大量的时空数据，我们有必要对湿地时空研究成果做全面梳理，以展示目前的研究现状及发展态势，为后续湿地研究提供有益参考及启示。

2 研究方法与数据采集

2.1 研究方法

首先，分析文献类型、涉及学科、机构等数量特征，并梳理我国湿地时空研究阶段;进一步，利用CiteSpace知识图谱分析工具[3，4]通过关键词共现、关键词聚类、突现词和时间线等文献计量方法展现发展趋势与热点前沿;最后，对上述研究进行总结。

2.2 数据采集

以中国知网（CNKI）数据库收录的相关文献为数据来源，检索1995-2020年以“湿地”和“时空”为主题的文献共1748篇，作为最终研究的样本数据集（表1）。主要涉及环境科学与资源利用、生物学、自然地理学和测绘学等学科（图1）。从发文机构排序看（图2），湿地时空研究的主要力量大多集中在高校，华东师范大学居第一，共发表了92篇论文，其次为中国科学院大学（54篇）、吉林大学（42篇）。有336篇获国家自然科学基金资助，39篇获国家科技支撑计划资助。

3 国内湿地时空研究现状概述

通过研究文献的发布时间和发文量可以清晰的得知该研究领域在特定的时间内论文的产出数量，这是衡量该领域研究热点的重要指标。从文献的年度分布（图3），可以看出发文数量呈“J”型增长趋势，从2004年起发文数量快速增长，平均增长率达27.47%，湿地时空研究关注度持续上升。

根据文献数量特征可以发现，国内学者对湿地时空研究呈现出阶段性的特点，将湿地时空研究历程分为以下三个阶段：

萌芽探索（1995-2003年）。此阶段仅有6篇文献，学者开始关注湿地保护和合理利用问题。一是分析湿地甲烷的时空变化特征[5，6];二是基于遥感（Remote Sensing，RS）影像数据，对湿地景观的时空变化特征及湿地生态功能进行初步探索，如崔保山（2003）阐述了湿地生态系统健康的时空尺度内涵和特征，指出时空尺度在研究湿地生态系统健康中的重要性[7]。在此期间，国家林业局公布实施《中国湿地保护行动计划（2000）》，这是我国政府认真履行国际《湿地公约》，加强湿地保护工作的重大举措。

稳步发展（2004-2013年）。学者们重点关注不同地区湿地景观、湿地水土成分及动植物群落等[8-10]分布的变化特征，这为开展后续研究提供了有利支撑。还开始关注湿地生境状态、驱动机制和生态价值是湿地时空研究等领域[11-13]。随着湿地保护意识的加强，国务院2006年正式启动《全国湿地保护工程规划（2004-2030年）》，并陆续发布《关于加强湿地保护管理的通知（2008）》《湿地保护管理规定（2013）》等文件，健全湿地保护管理制度。

快速发展（2014年-至今）。发文数量较前两个阶段有一定增加，年发表量过百，研究内容更加多元化、方法更加丰富、模型更加复杂细化。如张猛采用景观格局指数、质心迁移探究了湿地景观格局层面的时空变化规律，并结合logistic回归研究导致湿地景观格局变化的驱动因素[14]，左丹丹（2019）等考虑空间邻近效应的景观指数评估湿地生态保护成效[15]。此期间，我国进一步加大滨海湿地保护力度，2016年国务院印发《国务院办公厅关于印发湿地保护修复制度方案的通知》[16]、2018年《国务院关于加强滨海湿地保护严格管控围填海的通知》[17]，中央财政投入98.7亿元，实施湿地保护与恢复项目2000多个。我国湿地保护和恢复工作也取得了实质性的进展，“十三五”期间我国新增湿地面积300多万亩，湿地保护率达到50%以上[18]。2021年，我国首个湿地保护法草案提请全国人大常委会会议审议，这将为我国湿地保护和修复提供有力支撑。

4 湿地时空研究热点与前沿分析

4.1 国内湿地时空热点分析

关键词是一篇文章内容的浓缩与提炼，通过关键词出现的频次和中心性大小可以明确湿地时空研究的热点内容（图4），共现频次最高的关键词是“时空演变”，达300次;“土地利用/土地覆盖”和“驱动因素”次之，分别达142和129次;“景观格局”“时空分布”“生态系统服务价值”领域的研究受到许多学者的青睐，共现频次分别为125、86、83。

结合关键词的中心性与频次，进一步梳理湿地时空研究方向（表2）。研究维度主要有湿地景观格局（如：“土地利用/土地覆盖”）、生物群落（如：“大型底栖动物”和“浮游植物”）、有害物质（如：重金属、CO2和CH4）三类;“滨海湿地”“人工湿地”“红树林”是湿地时空研究重点关注的湿地类型;研究涉及区的域广阔，其中，“三江平原”“黄河三角洲”“长江口”和“潘阳湖”是出现频次最高;许多学者通过“景观指数”“空间自相关”“InVEST模型”“CA-Markov模型”等方法分析湿地景观格局变化的机理。

“驱动因素”出现的频次达129，对驱动湿地变化的原因探究是许多学者所关注热点问题，“环境因子”和“人类活动”是重点考虑的指标方向，而“气候变化”和“城市化”是驱动湿地时空变化的热点因素;湿地“生态系统服务价值”“生态风险”和“生物多样性”的评价也是研究的主要领域。

4.2 关键词聚类分析

关键词共线网络可以识别湿地时空研究领域代表性知识群，不同数字代表不同聚类号，聚类模块值（Modularity Q）为0.870，聚类平均轮廓值（Weighted Mean Silhouette S）为0.964，Q≥0.3且S≥0.7，表示样本数据具有明显的聚类线性且组群结构可信度较高。从关键词聚类视图来看，形成了#0土地利用变化、#1时空分布、#2时空变化、#3景观格局、#4重金属、#5 GIS（Geographic Information System，地理信息系統）、#6土地利用、#7环境因子、#8 CLUS-S模型、#9 MODIS（Moderate-resolution Imaging Spectroradiomete，中分辨率成像光谱仪）的10个最大类团（图3，表2），并将类团关键词作为主题词检索各类团引用量最高的文献作为该领域的代表文献，总结主要研究成果（表4）[19-25]。

4.3 关键词突变前沿分析

突现词是指短时间内使用频率骤增的关键词，采用关键词突现的方法进行识别，能够回顾和预测我国湿地时空研究关键分支技术在不同时间段的变化趋势（图6）。“GIS”是该领域突现度最高且持续周期最长的关键词，2009-2014年，GIS迅速成为了湿地时空研究的重点与前沿，说明地理信息技术的发展完善与湿地时空研究的进展密切相关，而“驱动机制”的研究持续时间居第二。“崇明东滩湿地”和“长江口”在2009-2012年为湿地时空研究的热点地区。突发词具有延续性，故“生态系统服务价值”有能力在未来几年继续成为研究热点领域。

4.4 研究热点演化过程

时间线图谱是一种从时间维度上来表示湿地时空研究技术和学科历史演进的视图，也可以反映聚类关键词出现的时间分布和相互影响[26]，时间轴上显示该聚类团的关键词是首次出现的年份，线条代表关键词之间的联系。1995-2020年湿地时空领域的时间线图（图6），可以看出湿地时空领域的研究越来越关注对湿地生境质量方面的探究，2016年后，研究方法的更新偏向深度学习。

5 结论

本研究借助CiteSpace文献计量分析软件，以CNKI数据库核心文献为研究基础，对1995-2020年国内湿地时空领域相关研究成果进行梳理，从湿地时空研究成果的总体特征、发展脉络、热点主题及突现词等维度入手，得到如下结论：

从全局发展来看，湿地时空研究成果发文数量呈“J”型增长趋势，大致经历了萌芽探索、稳步发展和快速发展三个阶段，研究内容、方法模型逐渐多元化。其中，土地利用/土地覆盖、驱动因素、景观格局、生态系统服务价值等是湿地时空研究的热点领域。GIS是持续时间最长的突变热点，其作为分析地理信息数据的关键技术，为剖析湿地景观格局变化规律提供了技术支撑。对镉、铅、砷等重金属和CO2、CH4等气体时空分布探索起步早、成果多，反映了对湿地保护工作的关注。

随着绿色可持续发展观念加深，相关部门采取了一系列针对湿地的“抢救性保护”“全面保护”措施，湿地保护与修护工程取得一定成效。因此，湿地治理修复成效以及生态系统服务价值研究成为有关部门关注重点，这为湿地时空研究提供新的热点方向。然而，本研究还存在许多不足，在之后工作中，应着力完善湿地时空研究理论体系，深入挖掘研究内容的创新性。

参考文献：

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〔16〕国务院办公厅关于印发湿地保护修复制度方案的通知（国办发〔2016〕89号）[Z].2016：2021.