国内外土地利用碳排放研究进展与挑战——基于 CiteSpace 知识图谱分析

文/王瑶

一、引言

土地是支撑经济社会活动和维护生态环境质量的重要载体[1]。土地利用及其变化（LUCC）在全球环境变化和可持续发展中占有重要的地位，是地理学、生态学和土地科学等相关学科研究的重点领域，其中土地利用及其生态环境效应为研究的热点问题。国际相关研究成果显示，土地利用结构是权衡经济发展和碳排放的有效工具，土地利用效率和碳排放之间具有互馈作用[2-3]。

根据世界资源组织的碳排放计算器测算和碳循环研究专家估算，土地利用变化引起的碳排放量约占人类活动影响碳排放总量的 1/3［4］。最近，政府间气候变化专门委员会（IPCC）发布的《气候变化与土地特别报告》也指出，土地利用过程中产生的二氧化碳是仅次于化石燃料的第二大排放源。土地利用碳排放问题引起了越来越多学者的关注。

为了厘清国内外有关土地利用碳排放的研究在不同时间段的主题、主题之间的相互关联以及热点与前沿，本研究采用文献计量分析法，对国内外近 20 年以“土地利用”和“碳排放”为主题的文献进行了关键词提取分析与比较，总结了国内外有关土地利用碳排放研究的主题演化进展，以期更好地指导未来我国土地利用碳排放的科学研究。

二、数据与方法

（一）数据收集

WOS被认为是测绘科技知识最全面、最准确的引文数据库，是世界范围内文献计量学调查数据收集最真实的文献标引工具。中国知网是我国学者使用最为广泛的学术文献检索与下载系统。本次研究选用WOS核心馆藏数据库、中国知网数据库（SCI来源、EI来源、北大核心、CSSCI、CSCD），构建最精确和高级的搜索词，检索所选数据库中几乎所有与土地利用碳排放相关的文献。搜索词是土地利用、碳排放。在标题、摘要或关键词中包含这些词的文章和评论会被提取出来。数据的时间跨度为2000年1月至2021年12月。WOS核心馆藏数据库的检索结果为2539篇，中国知网的检索结果为228篇。只有经过同行评审的原创研究文章和代表原创科学发展的评论会被选中，其他的则会被剔除。

（二）分析软件

CiteSpace是一款在科学计量学、数据和信息可视化背景下逐渐发展起来的一款多元、分时、动态的引文可视化分析软件，着眼于分析科学文献中蕴含的知识[5]。它通过可视化的手段来呈现科学知识的结构、规律和分布情况，因此将通过此类方法分析得到的可视化图形称为“科学知识图谱”。本文使用CiteSpace开展文献计量分析，以厘清国内外有关土地利用碳排放在不同时间段的研究主题、研究主题之间的相互关联以及研究热点、前沿。

三、文献计量分析

（一）文献发表数量演化趋势分析与对比

将国内外关于土地利用碳排放的文献发表情况进行对比，2000—2021年国外文献数量呈增长趋势，表明土地利用碳排放研究正逐步成为行业研究热点。国内相关文献发表情况则出现了明显的断层：2000—2010年间，分年度相关文献发表数量不足10篇；自2017年起，在国家重大战略的指引下，相关核心期刊相关文献的发表数量激增至60—80篇/年。

2000—2021年间，国际合作网络最为活跃的四个国家分别是美国、中国、英国和德国，关键节点国家（中心度大于0.1）仅有美国（0.67）、法国（0.13）和西班牙（0.13）。由此可见，美国为中心度最大、合作网络最为活跃的国家，尽管中国的合作网络较为活跃，但在该领域尚不属于关键节点，话语权有待提升。

图1 国内外土地利用碳排放相关文献数量时间分布

（二）研究主题演化趋势分析与对比

本研究通过关键词共现分析来鉴别国内外土地利用碳排放研究领域的主要研究方向和热点，并对该研究领域不同时序内的热点领域、分析视角、研究方法的变化作出判断。具体的分析方法如下：时间切割设置为1年，节点类型选择关键词，以TOP30为阈值，运行CiteSpaceⅢ软件得到关键词共现网络图谱，然后通过 PathFinder 算法对网络进行修剪与合并，得出关键词共现的关键路径，并进一步获得关键词分布。表1为基于WoS数据库的文献引用突显最强的关键词，表2为基于中国知网数据库的文献引用突显最强的关键词。

表1 基于WoS数据库的文献引用突显最强的关键词（以引用突显起始年份排序）

表2 基于中国知网数据库的文献引用突显最强的关键词（以引用突显起始年份排序）

（三）当前研究热点剖析

国际研究热点的演进依次是“自然生态系统的碳排放评估——生命周期视角下的碳足迹、碳循环与固碳机理——城市可持续发展维度的经济增长、消费与碳排放驱动机制与仿真模拟”[6-8]。总体而言，国际研究热点更聚焦于通过创建区域尺度数据库、仿真模拟工具箱，开展自然生态系统以及人类活动下碳排放、碳循环与碳固定机理与机制的研究。

国内研究热点的演进依次是“土地利用碳排放的空间分异——土地利用结果转变的碳汇碳源空间规律——国土空间规划体系结合”。具体研究内容如下：其一，关注土地利用碳排放核算及机理，土地利用变化与碳排放强度、经济增长的关系[9]。其二，评估宏观区域视角下土地利用结构变化可能带来的不同地类的碳源、碳汇功能变化，以探索低碳城市发展路径[10]。其三，突破传统土地利用碳排放评估与城市规划的反馈、互动与支撑不足这一局限性，探索为国土空间规划顶层设计、土地管理具体实施提供重要支撑。黄贤金等[11]提出，应从空间规律、空间选择以及空间（功能）支撑等方面将碳治理目标嵌入国土空间规划中，科学开展主要碳源空间管治、碳汇保护空间选择，推动土地碳排放与国土空间总体规划要素有机结合，构建面向碳中和的国土空间格局体系。徐一剑等[12]创新性地基于“空间布局—用地类型—部门划分—模型方法”的框架，首次构建了国土空间总体规划温室气体核算模型，并提出了国土空间总体规划低碳发展水平的核心指标与参考指标。徐影等[13]在分析县域土地利用碳排放量及空间分异特征评估的基础上，基于碳中和目标,结合碳排放经济贡献率、碳吸收生态承载系数和主体功能区划进行福建省国土空间分区划分,并提出差别化国土空间低碳优化策略。

四、结论与挑战

本文采用文献计量分析法，对国内外近 20年有关“土地利用”和“碳排放”的文献的研究主题开展对比分析。文献的描述性统计分析表明，国内外学者対“土地利用”和“碳排放”的关注度呈逐年加强趋势。国外研究起步早，所以文献数量和增长速度明显优于国内，研究多基于自然生态系统的碳排放应用研究，探讨土地利用碳排放机理、土壤有机碳核算模型开发以及碳排放的仿真模拟等。国内的土地利用碳排放研究也形成了一定的理论基础和研究框架，更加关注土地上承载的人类活动所引起的碳排放变化，尤其是开创性地提出了将碳治理目标嵌入国土空间规划中，为我国“双碳”目标的实现提供决策支持。总体上看，国内外土地利用碳排放研究尽管在研究热点上存在较大差异，但都丰富了土地利用科学，并形成了一定的互补关系。

鉴于当前我国土地利用碳排放相关文章中対陆地生态系统碳汇能力系统评估的缺失，建议国内学者紧跟国际热点前沿，结合我国国土空间生态修复的战略需求，量化气候变化和人为活动各分量对生态系统增汇潜力的贡献，并以此为基，探索生态系统固碳与人类活动碳排放耦合活动下的净碳排放过程机制，为碳治理目标下国土空间生态修复的技术路径设计提供支撑。