基于CiteSpace的三峡库区消落带研究热点与进展

王晓锋, 李贤祥, 刘婷婷, 王继龙, 吴胜男, 袁兴中,4,*

基于CiteSpace的三峡库区消落带研究热点与进展

王晓锋1,2,3, 李贤祥1,2,3, 刘婷婷1,3, 王继龙1,3, 吴胜男1,3, 袁兴中1,2,3,4,*

1. 长江上游湿地科学研究重庆市重点实验室, 重庆 401331 2. 三峡库区地表生态过程野外科学观测研究站, 重庆 401331 3. 重庆师范大学地理与旅游学院, 重庆 401331 4. 重庆大学建筑城规学院, 重庆 400030

基于CiteSpace软件对CNKI和Web of science 数据库中关于三峡库区消落带的已发表文献进行可视化分析, 从文献计量视角探讨了三峡库区消落带研究的现状、进展及热点演变。结果表明, (1)截止2019年底，检索到相关中文文献936篇, 英文文献225篇; 国内外三峡消落带研究论文数量均存在缓慢增长-快速增长-波动稳定的发展过程, 中文文献年发文量近两年有降低趋势; (2)研究团队主要集中在重庆、湖北地区的高校和研究所, 以西南大学、重庆大学、中国地质大学、中国科学院等为主, 形成了较为稳定的研究团队, 但各机构及团队之间合作交流较薄弱; (3)发文期刊, 中文以《生态学报》、《环境科学》、《长江流域资源与环境》为主, 外文以《Environmental Science and Pollution Research》《Ecological Engineering》《PLoS One》发文较多，外文高水平期刊发文较少; (4)研究热点主要以植物、土壤两大生态要素为轴心, 高频关键词有“水位变化”“水淹”“土壤”“重金属”“狗牙根”“riparian zone”“vegetation”“sediment”等; 分析表明三峡水库消落带研究内容主要包括水位波动下植物群落逆向演替与格局变化、植物对水淹胁迫的生理生态响应、植被恢复技术研发、消落带微生物群落演变、土壤养分或重金属的赋存与迁移过程以及溶解性有机质特征等, 近年来消落带重金属环境行为、消落带生境异质性的生态效应、生态格局与水库安全的关系等问题成为研究热点。然而, 单一要素和单一过程研究限制了消落带研究的系统性, 相关研究陷入瓶颈; 新技术方法的运用以及生态系统观的引入是未来三峡消落带研究突破的关键, 应开展消落带生境异质性带来的生态过程的复杂性研究, 同时加强消落带植物-土壤-水耦合长期观测, 探索消落带生态恢复技术及其持续的生态影响。

CiteSpace; 三峡库区; 消落带; 知识图谱; 研究热点

0 前言

三峡大坝是世界上最大的水利工程, 控制流域面积超过100万km2, 高水位期水域面积可达1084 km2,发挥着发电、防洪、航运、水源供给等多种生态服务功能[1]。同时, 三峡水库的形成也带来了一系列生态环境问题, 包括水环境安全、库岸失稳、水土流失加剧、河岸生态系统退化等[1, 2], 严重影响三峡水库生态功能的发挥。为了延长水库运行寿命, 三峡大坝采用“蓄清排浑”的运行方案, 冬季175 m运行, 夏季145 m运行, 在河岸两侧形成了面积达348 km2的反季节水淹的水库消落带, 其生态环境演变受到广泛的关注。三峡库区消落带也被研究者作为一个巨大的生态试验场, 对反季节水位波动下土壤、植物、微生物以及生物地球化学过程等开展了不同尺度的研究[3-6]。随着时间推移, 人们开始关注消落带生态系统的恢复和生态服务功能的优化, 消落带湿地生态工程、生态可持续利用等被提出并实践[6-8]。由于生态系统演变的长期性和不确定性, 三峡库区消落带生态环境特征研究仍是国内外关注的热点, 长期研究仍是水库消落带生态演变规律探究的重要途径。目前, 从三峡建设论证至今已有20多年时间, 三峡消落带研究从蓄水前预测和蓄水后的实证研究已经很多, 因此, 对三峡消落带研究成果展开阶段性研究梳理, 识别消落带研究的理论和知识聚类, 探究国内外研究前沿热点与变化过程, 有利于明晰消落带研究的现状和框架, 为消落带生态环境的持续研究及新的研究方向的开拓提供借鉴或思考。

文献计量学是一种基于文献数量、作者、主题、关键词、共被引等, 利用统计学方法对学科发展脉络进行定量分析的方法, 近年来被广泛用于多种学科进展研究[9-12]。本文基于1990—2019年中国知网数据库(CNKI)和Web of Science核心数据库(WOS)中的文献源, 运用文献数据可视化软件Citespace II, 结合计量学引文、共线分析等方法, 以可视化图谱方式统计并展示了三峡库区消落带生态环境研究的发展历程及热点演变, 基于动态视角, 对相关研究的学科基础、研究热点、机构团队、前沿问题等进行了归纳总结, 以期阐明三峡库区消落带研究的演化路径和发展态势。

1 研究方法与数据来源

1.1 研究方法

本文运用美国德雷塞尔大学信息科学与技术学院Chen Mei-chao博士开发的Citespace软件[13], 对三峡库区消落带研究的中外文文献进行文献数量年际变化、学科分布、作者群体、发文机构、关键词、共被引等进行分析。Citespace软件在国内已经被应用于管理学、文献信息科学等领域, 近年来在工业、环保领域也有少量应用, 被认为是目前探析学科研究的主题演变趋势、研究热点及其相关理论之间关系, 以及不同时期研究热点之间的演变关系等的有效工具[9, 12, 14, 15]。本研究数据处理采用Citespace版本为5.3.R4.8.31.2018版本(http://cluster.ischool. drexel.edu/～cchen/citespace/download/), 引文分析模块由大连理工大学WISE团队开发。

1.2 数据来源

本文样本选取于CNKI期刊库、硕博士论文库和WOS数据库(SCI-Expanded, SSCI, A&HCI库), 数据采集于2019年12月17日。利用CNKI数据库的专业检索功能, 设置检索条件为“SU(主题)='三峡' AND KY(关键词)='消落带'+'涨落带'+'消落区'+'涨落区'+'消涨带'+'消涨区'+'河岸带'+'水淹'+'水位波动'+'水位变化'”, WOS中的检索条件设置为“TS=(Three Gorges) AND TS=(fluctuating belt OR drawdown Zoneriparian zonedrawdown areaLittoral Zonefluctuating beltHydro-Fluctuation Beltwater-level-fluctuating zone)”, 检索时间区间均为1990-2019年。检所完成后, 人工剔除检索结果中新闻报道、报纸、会议征稿、个人学术介绍、宣传词、卷首语等, 对重复性文文献进行筛选, 最终确定中文论文936篇, 外文论文225篇。利用CNKI和WOS的文献导出功能, 分别导出Citespace软件的可读取格式, 进行可视化分析。

1.3 数据分析

启动Citespace, 建立CNKI和WOS两个工程文件, 选择1990-2019年, 时间分区设置为1a, 选择各时间分区中出现频率最高的20个样本, 基于“Author”、“Institution”、“Keyword”、“Reference”、“Journal”等一次进行知识图谱分析, 输出相关图谱。

2 结果与讨论

2.1 发文量与学科分布

三峡库区消落带研究发文年度数量情况如图1所示。三峡库区消落带研究基本分为1990—2003年、2003—2010年、2010年之后三个阶段, 这与水库建设、运行过程相吻合。建坝之前开展了少量环境影响预测研究, 2003年之后研究热点关注库岸稳定、地质灾害以及耐淹植物响应等, 相关研究迅速增长。2009年三峡首次170 m高水位蓄水, 次年消落带研究成倍增长, 随着水库消落带生态环境问题凸显, 2010年之后开始关注生态系统结构功能演变, 文献数量较高但波动明显, 且2017年之后出现明显降低趋势。

总体上, 中文文献占比较大, 外文文献2001年始现, 随后缓慢增长, 在2015年后出现明显增长, 占比也迅速增长。随着研究的不断深入, 三峡消落带研究的成果在国际影响力不断攀升, 特别是近3年国际发文数量基本稳定。随着淹水时间的延长, 消落带土壤[16, 17]、植物[18-20]、微生物[21]、地化循环[22, 23]等演变规律越来越明显, 这种“人工-自然”二元干扰的生态系统演变受到全球的广泛关注, 相关研究结果对世界上超大型人工水库的生态效应评估提供有力支撑[6]。

图1 CNKI与WOS数据库中三峡库区消落带研究发文量

Figure 1 The number of published papers on the drawdown zone of Three Gorges Reservoir (TGR) from CNKI and Web of Science (WOS)

基于已有文献, 对国内外所发表研究的学科属性进行聚类分析, 结果如表1所示。国内文献中, 环境科学占比重最高, 达35%; 生物科学次之, 占17%; 水利工程、农业资源与环境、林学的频率分别为9.1%、8.6%、5.4%, 其余学科占比均在5%以下。由于大幅反季节水淹, 消落带污染物的“汇-源”转变受到广泛关注, 特别是水淹后的二次污染问题一直被认为是库区水环境安全的重要威胁[24]。因此环境科学研究者从土壤氮、磷、重金属、农残等环境行为、植物残体腐烂分解过程、农业面源污染等方面展开了系列研究[25-28]。自2006年三峡156 m蓄水开始, 消落带原生植物大量死亡, 次生植物群落出现快速更替[18, 29, 30], 最终仅少量适生草本植物成为优势, 导致生态系统结构单一, 功能退化[19], 因此适生植物筛选和耐淹生理机制研究涌现[31-33], 出现了一大批生物科学领域的成果。此外, 消落带研究还涉及水利、地质灾害、农业生产等, 形成了多学科综合的消落带研究体系。

对比中文文献学科分布, 外文文献学科分布主要集中于Environmental Sciences & Ecology和Engineering方面, 二者占比超过46%。Geology、Geosciences multidisciplinary、Water resources以及Ecology等占比在7%以上。学科中心度分析表明, 环境科学&生态、工程学中心度较高, 与各学科交叉性较强, 有助于补充单一学科研究的局限性, 这也标志着消落带研究体系越来越成熟。

2.2 主要团队与研究结构分析

2.2.1 中文文献发文团队分析

对中文文献发文作者团队进行分析(图3), 图谱共有342个节点, 611条关联, 网络密度0.0105, 图中节点大小反应了作者的发文频次, 连接线条的粗细和颜色分别表示发文作者之间的合作强度以及合作时间。图中可以看出, 研究团队基本可分为袁兴中-刘红团队、万成炎-刘正学团队、李昌晓团队、魏世强-王定勇团队、郭劲松团队以及肖文发-程瑞梅-郭泉水团队, 其他有贺秀斌-鲍玉海团队和陈芳清团队。从时间圈层看, 王定勇、李昌晓、肖文发团队是近3年消落带研究的主要力量, 袁兴中、郭劲松、王图锦等是2010年前后研究主要力量。这些团队呈现明显的“大分散、小集中”状态, 各个团队均有几个固定人员组成, 内部联系密切, 但不同团队之间相关交流较少。这种团队间分散导致消落带部分研究工作存在重复和创新性不足的问题; 同时大多数研究持续性较弱, 出现明显的时间断层(图3), 短期和临时性研究较多。有必要围绕三峡库区消落带研究开展学术交流, 增强团队间联系和学科交叉, 推动消落带科学研究的发展。

表1 CNKI与WOS数据库中三峡消落带研究的学科频次分布特征

图2 WOS数据库中三峡库区消落带研究的学科分布图

Figure 2 The subject distribution of research on drawdown zone of TGR in WOS database

从发文数量看(表2), 发文量超过10篇的作者有18位, 这些作者贡献了三峡消落带研究中文文献发文量的35%左右, 其中重庆大学袁兴中、西南大学李昌晓、王定勇发文量均在20篇以上, 肯定了我国三峡库区消落带研究集中于少数几个研究团队。袁兴中团队在三峡库区消落带生物多样性演变研究[29, 34, 35]、李昌晓团队在水下胁迫下植物生理生态响应及人工恢复下土壤生态方面研究[27, 36, 37]、肖文发团队在消落带土壤演变等方面研究[38-40]具有较好的持续性。

2.2.2 英文文献发文团队分析

进一步对外文文献发文作者团队进行聚类分析发现, 图谱共75个节点, 130个条关联, 网络密度0.0468, 高于中文文献。节点较大的是Yuan XZ(袁兴中)和He XB(贺秀斌), 分别出现17次和11次。Yuan XZ是较早关注三峡消落带生态问题的研究者, 2008年提出“优化三峡库区消落带生态服务功能”[41], 一直致力于三峡库区消落带植物群落演变及生态系统恢复研究; He XB则是消落带水土流失研究的主要力量。此外, Zhang QF、Chen FQ等出现频次也较高。外文文献的研究力量主要是中国人, 仅Willison JHM(国际生态工程学会主席William J. Mitsch)与Yuan XZ团队围绕三峡消落带湿地生态工程开展了一系列合作[42]。可见, 尽管消落带受到世界关注, 但国际合作研究方面仍然较为落后。与中文文献相似, 外文文献研究团队之间联系较少, 以Yuan XZ-Liu H-William J. Mitsch为中心形成了较大的团队, 其他Bao YH-He XB团队、Zhang QF团队、Wang DY-Li CX团队、Guo JS-Li Z-Zhang B团队等均表现相互较为孤立, Bing HJ-Wang XX在消落带沉积物重金属生态风险方面形成了近年来的一个新生力量[43, 44]。

图3 CNKI数据库中三峡库区消落带研究的作者群体分析

Figure 3 The mapping knowledge domains of authors in TGR drawdown zone research in CNKI database

表2 CNKI与WOS数据库中三峡消落带研究的高频作者发文数量

图4 三峡库区消落带研究的团队分析

Figure 4 Team analysis for the research on drawdown zone of TGR in WOS database

英文文献作者的半衰期均较低(表2), 反映出大部分研究者关于三峡消落带的研究多属短期关注, 也表现出对三峡库区消落带研究目前并没有成熟的理论体系, 仍处于探索阶段。三峡库区消落带是一个持续变化的生态系统, 其演变方向具有较大的不确定性和多样性, 因此稳定的团队对长期、连续的监测有积极意义。

2.2.3 发文机构分析

整合并提取所有文献的发文机构如图5、6所示。中文文献发文机构图谱中共有105个节点, 94条连接, 网络密度仅为0.0154, 表明三峡水库消落带研究中文文献发文机构之间的交流与合作有待加强。西南大学、中国科学院、中国地质大学、重庆大学、重庆三峡学院等发文量居前五, 因地域优势, 重庆、湖北的高校、科研院所发文量占75%以上。西南大学是中文发文量最多的单位, 其资源环境学院、生命科学学院是主要的研究力量。中国地质大学在早期三峡消落带地质灾害研究方面贡献较大, 近年来则明显弱化。英文文献发文机构与中文文献相似, 中科院发文量最大, 其次是重庆大学、西南大学、三峡大学。从研究机构看, 三峡库区消落带的研究力量较为集中, 地域优势明显, 缺乏国外团队的合作。

图5 CNKI数据库中三峡库区消落带研究的主要机构分析

Figure 5 Institutions analysis of for the research on drawdown zone of TGR in CNKI database

图6 WOS数据库中三峡库区消落带研究的主要机构分析

Figure 6 Institutions analysis of the research on drawdown zone of TGR in WOS database

2.3 研究热点与趋势

2.3.1 文献来源分析

通过Citespace 软件统计CNKI和WOS数据库中关于三峡库区消落带研究的载文期刊, 表3列出了两个数据库中1990-2018年期间载文数量排在前列的期刊。其中中文期刊载文数量最多的是《环境科学》和《生态学报》, 这两个期刊载文总数占全部发文量的10.6%, 前者报道以消落带污染物迁移、转化及其环境风险等[25, 26, 45], 后者更多关注消落带植物群落特征、植物生理生态响应以及生态恢复等[10, 11, 30, 36, 37, 40]。此外, 载文量较多的还有《长江流域资源与环境》《重庆师范大学学报》《水土保持学报》等, 载文领域均较综合。外文期刊载文量最多的期刊是、、等(表3), 2018年影响因子分别为2.7、2.9、2.8, 与环境科学、生态学以及地球科学等领域密切相关, 但外文高水平期刊较少。消落带形成后其生态环境研究带来了一些研究热点, 但由于环境的不稳定性和缺乏长期观测等, 对库区消落带演变研究仍缺乏高水平的理论突破。

2.3.2 文献共被引分析

文献被引是反映文献在某研究领域的重要性, 高被引作者或文献通常被认为是该学科的引领性或基础性研究来源, 其研究成果对该学科领域的发展具有较大作用和贡献。本研究分别对WOS和CNKI发表的中英文文献进行共被引分析, 列出了共被引次数和突显性最高的论文如表4、5所示。

中文共被引较多的文献大部分为2008年之前的研究, 被引最多的是苏维词(2004)年关于消落带生态环境问题总结与展望[2], 其他高被引文献主要包括消落带植物存活和恢复、植被重建、典型植物生理生态响应、土壤养分释放风险等研究方向(表5), 基本上代表了2006年156m蓄水前后消落带研究的关注热点。可见, 从一开始, 消落带生态系统演变研究体系基本形成, 以植物和土壤两大要素为轴心的生态环境问题研究受到了广泛关注。

表3 1990-2018年关于三峡库区消落带研究文献来源分析

注: 表中西南大学、“重庆大学”、“西南大学”分别表示学位论文的来源, 其他表示期刊论文来源。

英文被引频次最高的是Wu等在2004年发表在《Frontiers in Ecology and the Environment》上题为“The Three Gorges Dam: An Ecological Perspective”的论文, 文章提出三峡水库的生态风险和生态机遇并存, 蓄水带来的生境的片段化、库湾岛屿以及消落带等均成为生态学研究的理想试验场, 从生态学视角探讨了消落带可能的生态影响和生态学研究机遇[1]。该篇论文被引半衰期和中心度均最高, 是库区消落带研究的最重要的文章。同时Wu等2003年发表在《Science》的政策论坛文章《Three Gorges Dam—Experiment in Habitat Fragmentation? 》, 首次提出三峡大坝将成为生境破碎化的大型生态试验场[46], 也被广泛引用。被引较高的还有Ye C(2011)和Tang Q(2014)分别发表在《Journal of Hazardous Materials》和《Sci. Total Environ》的文章, 均指出三峡蓄水期的沉积过程导致消落带重金属的富集, 特别强调航运、沿岸工业污染以及上游污染物输入等是消落带土壤重金属的重要来源[47, 48]; New T(2008)和Lu ZJ(2010)在Biodiversity and Conserva­tion和Plant Ecology的文章提出, 消落带季节性水淹导致原生物种的丧失、新物种定植和竞争以及水文过程的差异等导致水库植被和景观格局改变, 提出从水库管理来促进消落带植被的恢复和保护[19, 20], 成为高被引排名前五的论文。其他高被引论文还有也多围绕土壤重金属、养分释放风险和植被恢复等方面开展研究或综述[6, 49]。Fu等[50]2010年对三峡工程的环境挑战进行系统综述, 重点指出河岸和水体生物多样性丧失是未来库区生态安全的最重要的威胁。Bao YH等将三峡水库消落带作为一种独特的地貌单元, 其发展与演变具有独特物理、生物、化学过程, 从地理学视角为消落带研究提供新的思路[51]。

总体上, 消落带研究已经出现生态学、地理学、生物学、环境科学等多学科的理论与方法的应用, 基本形成了植物群落演变过程及土壤环境变化两个持续的关注热点。前十的高被引文文献均未出现地质灾害研究, 表明三峡蓄水后水土流失和库岸失稳基础研究并未受到重视, 而随着淹水时间不断延长, 库岸侵蚀进一步加剧, 存在较大的地质灾害风险[3, 50], 需要更多关注。此外, 消落带研究对动物(昆虫、鸟类等)、微生物等生态系统要素的演变特征关注较少[21], 应尽快建立水库消落带各种生态要素的监测, 为水库生态学研究提供支撑。

表4 CNKI数据库中高被引文献

表5 英文高被引文献统计

2.3.3 热门关键词分析

热门关键词分析能够进一步反映消落带研究的热点。CiteSpace中节点类型(Node Types)选择关键词(Keyword), 绘制出由181个节点、455条连线组成, 网络密度为0.0279的“三峡库区消落带”文献的关键词共现可视化图谱(排除检索主题词), 进一步利用主题聚类和时间序列排序得到关键词与主题的演变过程(图7)。从图谱看, 高频的关键词(频次>30)主要有水位变化、土壤、水淹、重金属、狗牙根, 其他节点较大的关键词有三峡建坝、三峡工程、开县、植物群落、洞庭湖、植被恢复、磷形态、沉积物、溶解性有机质等。根据高频词汇聚类特征, 当前研究热点主要集中在(1)三峡工程建设的综合生态影响, 包括生态环境、植物群落、土壤理化性质、水位-流量关系等; (2)水淹胁迫下消落带植物, 如野古草、狗牙根、秋华柳等河岸带植物的存活、生长、适应及生态影响, 近年来水杉、落羽杉、水桦、桑树等对水淹胁迫的响应特征及其在消落带生态恢复中的应用受到了广泛关注[36, 37]; (3)消落带土壤重金属、溶解性有机质、磷等污染物迁移、转化、释放等环境行为, 污染物的来源解析是当前研究的关键问题; (4)消落带生态安全、生态模拟、原位试验等; 其他聚类中干湿交替、植被恢复、土壤养分等在2010年之前研究中关注较多, 近年来相关研究较少。从当前高频关键词分布特征看, 消落带植被恢复与土壤环境演变仍是研究热点, 同时也反映消落带研究格局的限制性, 缺乏从生态系统功能和不同空间尺度的探讨。

英文高频关键词共现可视化图谱如8所示, 共129个节点和680条连线, 网络密度为0.0824, 表明英文研究热点更加集中。其中, 除检索主题词外, 节点较大的关键词有Yangtze river、riparian zone、soil、water、vegetation、sedimentation、sediment、nitrogen等。关键词聚类结果显示, 英文研究热点与中文有所不同, 更多关注岸坡稳定性、重金属富集、河岸带植物等, 但岸坡稳定性研究近年来明显弱化, 而重金属环境行为、氮磷赋存形态及吸附-解吸规律(sorption)、甲基汞污染以及生态恢复力等成为研究的前沿。从图5-b明显看出, 关键词之间的关联性密切, 研究热点变化相对较小, 在中文文献中分析结果也有相似现象, 可见, 三峡水库消落带研究当前进入了瓶颈期和饱和期, 对生态系统要素的研究较为集中, 消落带生态环境演变规律的研究仍然需要长期持续监测, 也需要另辟蹊径, 开展多尺度多过程耦合规律的探索。

2.3.4 热门关键词突现特征分析

热门关键词突现能够较好的反应研究热点演变过程。分析中英文文献关键词突变发现, 突现性较高的关键词及演变过程基本一致, 2001年之后, 消落带一词出现并成为热点, 随后wetland、diversity、回水区等成为关注度较高的关键词, 2010年之后, 植物群落、plant、有机质(organic matter)、溶解性有机质、heavy metal、restoration(生态修复)等成为消落带研究的新的热点, 这与热门关键词时序分析结果一致。总体看, 早期研究以水库工程安全问题为主, 随后消落带生态系统结构与功能演变机制受到广泛关注, 植物、土壤演变成为轴心, 消落带植物群落逆向演替及格局变化、消落带水-土互馈影响关系、元素循环等备受关注, 特别是土壤重金属富集与释放、养分释放与调控等研究较多且深入。同时, 消落带研究是一项长期持续性的生态历程, 需要长期定位观测研究。目前, 三峡大学、中科院山地所、重庆师范大学等在三峡腹心区建立了一些研究站点, 未来可联合各站点共同建立三峡库区消落带研究联盟, 加强合作, 实现全库区布点观测。

图7 CNKI中文献的高频关键词聚类及时序演变

Figure 7 The clustering and temporal evolution of the high frequency keywords in CNKI

图8 WOS中文献的高频关键词聚类及时序演变

Figure 8 The clustering and temporal evolution of the high frequency keywords in WOS

3 结论与展望

本文利用Citespace对1990—2019年CNKI和WOS的三峡库区消落带相关文献信息进行可视化分析, 探讨了三峡库区消落带研究发展历程、研究基础、热点以及趋势, 并从研究力量、机构合作等视角分析了目前消落带研究的不足。得出以下结论:

(1)三峡库区消落带研究发文量呈缓慢增长-快速增长-平稳波动3个阶段, 中文文献快速增长期(2007—2011)早于外文文献(2013—2016), 前者与三峡水位波动试运行阶段基本一致; 中文文献年发文了在2018—2019年出现明显的降低趋势, 而英文文献保持稳定, 预示着研究的国际影响力提高, 国内研究热度稍有减弱。研究以环境科学、植物科学、Environmental Sciences & Ecology等领域占主导, 其他研究方向较少。

(2)研究队伍主要以国内团队为主, 国外研究人员对三峡库区消落带的研究极少。目前基本形成了稳定的研究团队, 但不同团队间合作较少, 导致研究的交叉性较弱, 甚至出现不同团队间研究方向重叠的现象; 研究机构上以重庆、湖北的高校为主, 西南大学是最主要的研究队伍, 其次是中科院、重庆大学、中国地质大学等。研究结构间联系相对较弱。

表6 CNKI数据库中三峡库区消落带研究的关键词突现特征分析

表7 WOS数据库中三峡库区消落带研究的关键词突现特征分析

(3)研究热点主要集中在消落带植物、土壤两个关键要素, 植物要素关注水淹胁迫下植物群落演变、植被重建、典型植物生理生态响应、植物适生机制等, 土壤要素关注土壤养分释放、水土流失、土壤微量重金属的污染风险等。而植物群落改变带来的生境变化可能进一步促使地表昆虫、节肢动物、鸟类、微生物等多样性发生改变, 因此植物群落演变带来的其他物种多样性改变是消落带生态系统过程研究的重点。进一步，消落带生物多样性演变对消落带生态系统功能的影响研究应得到更多关注。

(4)近年来的研究方向上, 消落带重金属污染、土壤碳氮耦合变化、溶解性有机质特征等成为研究热点, 植被恢复和植物群落演变机制研究也是持续关注的方向。消落带生态系统研究仍以单一要素演变过程为主, 对生态系统水-土-生耦合关系研究不足, 造成消落带生态学研究的瓶颈。

综上, 单一要素和单一过程的研究限制了三峡库区消落带植物-土壤-水复合系统演化机制的耦合, 缺乏系统观和尺度观, 未来应注重先进技术手段的应用, 例如光谱、色谱技术、分子生物学技术、高光谱空间技术、激光雷达技术等, 结合微观响应和宏观过程进行消落带生态环境要素演变的综合研究。进一步完善消落带生态观测体系, 构建消落带生态系统要素演变数据库。此外, 消落带生态系统功能退化已经是事实, 利用先进的生态工程技术以及人工干预, 提高生态系统服务功能是未来研究的重要内容。最后, 需要从库区尺度识别植物群落及养分特征与土壤环境的关系, 加强不同研究团队间的交流和合作, 提高消落带研究的理论与实践价值。

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Trends and hotspots analysis of the researches on the drawdown zone of Three Gorges Reservoir based on CiteSpace

WANG Xiaofeng1,2,3, LI Xianxiang1,2,3, LIU Tingting1,3, WANG Jilong1,3, WU Shengnan1,3, YUAN Xingzhong1,2,3,4,*

1. Chongqing Key Laboratory of Wetland Science Research in the Upper Reaches of the Yangtze River, Chongqing 401331, China 2. The Earth Surface Ecological Processes Observatory for Three Gorges Reservoir Area, Chongqing 401331, China 2. College of Geography and Tourism, Chongqing Normal University, Chongqing 401331, China 3. Faculty of Architecture and Urban Planning, Chongqing University, Chongqing 400030, China

Three Gorges Reservoir (TGR), as the largest hydraulic engineering in the world, has an anti-seasonal water level fluctuating zone of 348 km2as the result of its unique water level scheduling scheme of “impounding clear waters and drain turbid water”. As unique land-water interlacing zone, the drawdown zone of TGR with dynamic and vulnerable ecological environment has important impacts on the ecological security of the whole reservoir area. Despite a mass of investigations on the fluctuation belt of TGR have been performed in the past two decades, there were less systematic combings of the development process and hotspots of such publications applying a bibliometrics-based perspective. Based on CiteSpace software, this study performed a visualized analysis of the published literatures on the fluctuation belt of TGR from CNKI and Web of Science databases, and then discussed the status, progress and hotspots evolution of the researches on the drawdown zone of TGR. The results showed that: 1) until the end of 2019, there were 936 Chinese literatures and 225 English literatures retrieved. The quantity of annual articles about the drawdown zone of TGRpresented a slow-growth period over the years of 1990-2007, then impulse growth from 2007 to 2011 (while the impulse stage for English literatures was of 2015 to 2017), and finally entering the fluctuating-steadily period. It presented a decreasing tendency of quantity of Chinese articles in recent two years. 2) The main research institutions and research teams distributed in Chongqing and Hubei Province, including Southwest university, Chongqing university and Wuhan botanical garden of Chinese Academy of Sciences. It had formed relatively stable teams studying the drawdown zone of TGR. However, there was lack of cohesive corporation among disparate teams, limiting the interdisciplinary researches in fluctuation zone of TGR. (3) The Chinese literatures on the drawdown zone of TGR were mainly published in the journals including,and, while the articles in English were mainly published in,andand so on. (4)Plant and soil, as key elements of the drawdown zone ecosystem, were two axis of most of the researches. We extract the high frequency keywords of “the water level change”, “water”, “soil” and “heavy metal”, “bermudagrass”, “the riparian zone”, “vegetation” and "sediment". The existing researches on the drawdown zone of TGR mainly focused the reverse successions and pattern changes of plant community under fluctuation of water level, the plant physiological and ecologic response to waterlogging stress, the vegetation restoration technology based on the environmental benefits, the occurrence state and migration process of soil nutrients and heavy metals (such as mercury pollution), and the dissolved organic matter in water and soil. In recent years, the environmental behavior of heavy metals, the ecological effect of habitat heterogeneity, and the relationship between ecological pattern and reservoir safety have become research hot topics in the water-level-fluctuation zone of TGR. However, most of the available researches only focused on single factor or single process of the drawdown zone of TGR, severely limiting the systematicness of the research and leading a bottleneck. Therefore, the introduction of new technology and methods and the ecological system perspective are critical for the breakthroughs of research on the drawdown zone of TGR. Meanwhile, the complexity of ecological processes caused by the habitat heterogeneity of the drawdown zone in TGR should be paid more attentions, and, long-term observation of plant-soil-water coupling in the drawdown zone should be strengthened to explore the sustainable ecological impacts of different ecological restoration techniques.

CiteSpace; Three Gorges Reservoir; the drawdown zone; mapping knowledge domain; research hotspots

10.14108/j.cnki.1008-8873.2022.01.029

王晓锋, 李贤祥, 刘婷婷, 等. 基于CiteSpace的三峡库区消落带研究热点与进展[J]. 生态科学, 2022, 41(1): 249–261.

WANG Xiaofeng, LI Xianxiang, LIU Tingting, et al. Trends and hot spots analysis of the research on the drawdown zone of Three Gorges Reservoir based on CiteSpace[J]. Ecological Science, 2022, 41(1): 249–261.

Q194

A

1008-8873(2022)01-249-13

2020-05-27;

2020-06-15

国家自然科学基金项目(41807321); 重庆市科委基础研究与前沿探索(cstc2018jcyjAX0672); 重庆市科委基础研究与前沿探索(cstc2016jcyjA0921); 重庆市教委科学技术研究项目(KJZD-K202000502)

王晓锋(1987—), 男, 河南三门峡人, 博士, 副教授, 主要从事湿地生态学研究, E-mail:xiaofeng6540@163.com

袁兴中, E-mail: 1072000659@qq.com