2006—2020年湿地领域国际研究态势分析*

赵婉雨 孙玉玲**， 吕璐成 田黔宁

（1.中国科学院文献情报中心，北京 100190；2.中国地质图书馆，北京 100083）

湿地是重要的自然生态系统和全球三大生态系统之一，是珍贵的自然资源。湿地具有涵养水源、净化水质、蓄洪防旱、控制土壤侵蚀、碳存储、调节气候和维护生物多样性等重要生态服务功能［1］。据估算，湿地生态系统大约提供了地球上47%的生态系统服务功能，在水文调节、气候调节、生物多样性维持以及维护生态安全等方面具有重要价值。

由于人类活动长期对湿地资源的长期不合理开发利用，大量湿地遭到严重破坏，湿地丧失与退化引起国际社会的普遍关注。近年来，国际上湿地科学研究热度持续升温，美国非常重视在湿地领域的研究。通过调研美国国家科学基金会近年来对湿地领域的项目资助内容可以看出，美国的湿地科研项目主要集中在“碳循环与碳储量变化”“湿地与环境气候变化的相互作用”方面。加拿大作为全球湿地面积最大的国家，对湿地领域的研究也十分重视。通过调研加拿大自然科学与工程研究理事会基金资助的项目可以看到，近年来加拿大对湿地领域的项目资助主要集中在“湿地生物多样性研究”与“生物地球化学”方面。澳大利亚是最早成为《拉姆萨尔公约》（又称《湿地公约》）缔约国的国家之一，通过对澳大利亚研究理事会基金进行的调研，发现近年来澳大利亚在湿地领域的资助项目主要集中在“湿地水文地质”与“湿地生态风险评估”等方面。

我国于1992年加入《湿地公约》，先后为开展湿地保护做出了一系列决策部署，国家“973”计划、国家重点研发计划、国家科技基础性工作专项等布局了一系列涉及湿地的重大科学研究计划，为湿地保护与恢复提供了强有力的科技支撑，湿地科学研究正越来越受到科学界、社会公众、非政府组织和政府管理部门的关注和重视［2］。此外，我国还建立了一批重点实验室，支撑湿地科学的研究，如中国科学院湿地生态与环境重点实验室（中科院东北地理与农业生态研究所）、滨海湿地生态系统教育部重点实验室（厦门大学）、国家环境保护湿地生态与植被恢复重点实验室（东北师范大学）、长白山湿地与生态吉林省联合重点实验室（中科院东北地理与农业生态研究所）和滨海湿地生物地质重点实验室（中国地质调查局）等。

为了能够更宏观地了解湿地领域的研究进展，以及不同维度下湿地领域的发展现状和研究态势，本文从论文的年度变化趋势、论文影响力、重点发文国家和研究机构以及研究主题等，对近十五年（2006—2020）湿地领域的研究论文进行了分析，以期对中国湿地未来研究发展提供有效参考。

1 数据与方法

1.1 数据来源

本文采用的分析数据来源于科睿唯安下的Web of Science平台核心合集的SCIE数据库（SCI-Expanded）和SSCI数据库（Social Sciences Citation Index），梳理湿地的不同类型和表达，并利用相关关键词设计检索策略为TI＝（（wetlands or wetland or＂wet land＂or＂wet lands＂ormarsh or swamp*or peatland*or＂peat land*＂or bog or bogs ormire ormires or fen or fens or everglade*or mangrove*））not TS＝（＂swamp crayfish*＂or＂marsh sandpiper＂or＂marsh mallow＂or＂marsh harbour＂），检索年代限制在2006—2020年，检索日期为2021年9月，选取文献类型为“Article”和“Review”的文章，共计检索得到湿地领域相关文献33742篇。

1.2 分析方法

本文采用的主要分析方法为文献计量法和主题聚类法，采用的主要分析工具包括，利用DDA对数据结果进行统计、一维和二维分析、分类清洗、汇总和计算，利用K-means进行文本挖掘与主题聚类。

2 湿地领域发文基本情况分析

2.1 研究论文年代分布情况分析

研究论文的发文量可以在一定程度上反映某个领域的科研热度和发展情况，从图1可以看出，全球湿地领域2006—2020年的发文数量总体呈上升态势，从2006年的1240篇增长到2020年的3632篇，增长率有所波动，2016年以来增长率稳定上升，近五年的发文占比达44.7%，说明国际上湿地领域研究近年来规模快速扩增，受到了较多科研人员的关注。

图1 2006—2020年全球湿地领域研究年度发文变化趋势Fig．1 Trends of Global Annual Published Papers in Wetland Field in 2006-2020

2.2 主要发文国家／地区分析

2.2.1 TOP10国家／地区分布

2006—2020年，全球共有180个国家和地区在湿地领域发表文章，图3展示了发文数量最多的前10个国家，这些国家基本都拥有丰富的湿地资源，其中发文量最多的是美国，共有9268篇论文发表，占整个领域发文量的20%，数量远远高于其他国家；发文量位列第二的是中国，共有6210篇相关研究的论文发表，占领域总发文量的14%；第三梯队为发文量超过1000篇的国家，包括英国、加拿大、澳大利亚、德国、巴西、印度、西班牙和法国等。TOP10国家的发文量占比约为63%，说明全球的湿地研究目前以这些国家为主。

图3 发文量TOP10国家2006—2020年年度发文量变化趋势Fig．3 Annual Publication Trends of Top 10 Countries，2006-2020

2.2.2 TOP10国家／地区论文产出年度变化趋势

从发文量前10位的国家年度发文变化趋势可以看到，2006—2020年，各国在该领域的发文数量都呈上升态势。中国近年来的发展势头强劲，十八大以来，习近平总书记从生态文明建设的宏观视野提出山水林田湖草是一个生命共同体的理念，学术界也开始加大对湿地领域的科学研究，中国在该领域发文量的增长率明显高于其他国家，并且2019年的发文量首次超过美国。

图2 2006—2020年湿地领域发文量TOP10国家／地区分布Fig．2 Top 10 Countries／Regions by the Number of Published Papers in Wetland Field in 2006-2020

2.2.3 TOP10国家／地区论文影响力

h指数（h Index）是一个混合量化指标，指某国家／机构／作者等至多有h篇论文被引用了至少h次；篇均被引频次代表每篇论文的被引次数，这两个指标可用于评估国家／机构／研究人员等学术产出数量与学术产出水平。从TOP10国家的论文影响力来看，美国的h指数为149，篇均被引频次为23.99次；中国的h指数为102，篇均被引频次为17.87次；英国的h指数为88，篇均被引频次为26.46次（图4）。美国和中国不仅发文数量全球领先，h指数也最高；另外篇均被引频次最高的为英国，说明英国的研究论文影响力也较高。

图4 发文量TOP10国家h指数和篇均被引频次情况Fig．4 The h Index and the Average Number of Citations for Each Item of TOP 10 Countries

2.3 主要研究机构分析

对湿地领域近十五年发文量排名前25名的机构进行分析（表1）。从发文量来看，排在第一位的是中国科学院，共发表1963篇论文，发文量远高于其他机构；排在第二位的是美国地质调查局，共发表950篇论文；佛罗里达大学紧随其后，以572篇位列第三。

表1 2006—2020年湿地领域TOP25机构分布情况Tab．1 TOP 25 Global Organizations by the Number of Published Papers in Wetland Field in 2006-2020

从机构类型来看，发文机构以大学为主，有20个；科研院所有2家，为中国科学院和俄罗斯科学院；政府机构有3家，均来自美国，分别是美国地质调查局、美国环保署和美国林业局。

从机构所属国家来看，发文量前25的机构中，美国的机构有10家；中国机构共5家，除了中国科学院，中山大学、北京师范大学、厦门大学和北京大学在该领域也有较多研究；加拿大有3家机构上榜，其余国家均只有1家机构上榜，包括芬兰、俄罗斯、澳大利亚、丹麦、荷兰、巴西和英国。

从近三年（2018—2020年）发文占比来看，发文量前25的机构近三年的研究热度均较为活跃。

3 湿地领域研究主题分析

3.1 ESI高被引论文分析

基本科学指标（Essential Science Indicators ESI）是Clarivate发布的关于论文引用的最新分析数据，每两个月发布一次。ESI高被引论文是从近10年的数据中，选出基于同一年同一个ESI学科中发表的所有论文按被引用次数由高到低进行排序，排在前1%的论文。引用率最高的论文有助于确定研究领域的突破性研究，并在Web of Science中用于识别和完善最具影响力的研究论文。从图5可以看出，截至到2021年5～6月，湿地领域ESI高被引论文共150篇，其中高被引论文数量占当年发文量的比例在0.39%～0.76%。

图5 湿地领域ESI高被引论文数量年度变化趋势与发文占比Fig．5 Annual Trends of the Number and Proportion of ESIHighly Cited Papers in Wetland Field

ESI高被引论文可以在一定程度上反映近年来的研究热点和趋势，截至2021年5～6月，选取湿地领域TOP10的ESI高被引论文进行分析（表2），研究内容主要集中在对红树林湿地生态系统的研究，如对红树林的分布勘察、红树林碳汇、红树林的灭绝风险等方面；另外还有湿地退化趋势、人工湿地废水处理、人类活动与海平面上升对滨海湿地的影响、滨海湿地富营养化、湿地生态系统（泥炭地等）中碳循环、碳储量变化的研究等，文献类型以研究型论文为主。

表2 2006—2020年湿地领域TOP10ESI高被引论文Tab．2 TOP 10 ESIHighly Cited Papers in Wetland Wetland Field in 2006-2020

3.2 研究主题聚类分析

通过对文献的标题和摘要进行主题词聚类分析可以反映该领域的研究热点和研究方向，图6对2006—2020年湿地领域的文献标题和摘要进行聚类分析，可以看出湿地领域的研究方向主要集中在人工湿地、生物多样性、碳循环与碳储量变化、湿地生态响应、生物地球化学过程、生态水文过程、湿地管理、湿地物种丰富度、物种入侵、微生物研究、湿地污染与修复、湿地地质演化、红树林物种组成与群落特征以及湿地地质调查、分类与评价等14个方面。表3展示了各主题聚类下的文献数量和主要关键词。

表3 2006—2020年湿地领域研究主题聚类结果Tab．3 Clustering Results of Research Topics in Wetland Field in 2006-2020

图6 2006—2020年湿地领域研究主题聚类Fig．6 Topic Distribution ofWetland Researches in 2006-2020

1）人工湿地研究

人工湿地在改善水质方面具有宽广的应用前景，作为一种环境友好的生态处理技术，人工湿地还具有明显的生态效益［3］。该类别下的论文共有3647篇，主要围绕人工湿地污水净化、人工湿地的脱氮除磷功能、人工湿地的微生物群落、微生物燃料电池型人工湿地和人工湿地模型等5个方面展开。在本领域中，被引频次最高的是来自杜克大学Vymazal Jan于2007年发表在Science of the Total Environment上的论文［4］，该论文对各种类型人工湿地对营养物质的去除过程和机制进行了综述。

2）生物多样性研究

湿地生态系统拥有高度丰富的生物多样性，被誉为“生物多样性摇篮”，以植物分布格局与形成机制和动物栖息地监测为核心的研究是该领域的关注重点。该类别下的论文共有2865篇，主要内容包括湿地生态系统中土壤动物、无脊椎动物、鸟类、水生生物、哺乳动物、红树林、其他湿地植物等的多样性研究和物种分布研究。在本领域中，被引频次最高的来自欧道明大学的Polidoro B A等［5］2010年在PLoSOne上发表的论文，该论文研究了红树林物种灭绝风险以及全球关注的地理区域。

3）碳循环与碳储量变化研究

湿地生态系统是全球陆地碳库的重要组分，对湿地生态系统中碳循环、碳储量变化的研究是理解湿地生态系统对气候变化的影响的重要途径。该类别下的论文共有2729篇，主要内容包括湿地生态系统甲烷通量的影响、湿地生态系统的碳分配与碳循环过程、泥炭地碳库研究、湿地碳储量以及对气候变化的影响等。在本领域中，被引频次最高的来自美国林业局的Donato D C等［6］2011年在Nature Geoscience上发表的文章，该论文通过测量印度-太平洋地区跨越北纬30°-西经73°范围内的25个红树林的树木和枯木生物量、土壤碳含量和土壤深度，从而量化了整个生态系统的碳储量，数据表明红树林是热带地区碳含量最高的森林之一。

4）湿地生态响应

湿地生态过程和生态功能响应的研究对整个生态系统的综合研究具有重要意义。该类别下共有2704篇论文，主要内容包括海平面上升、气候变化、人类活动、季节变化、城市化等对湿地的影响。在本领域中，被引频次最高的来自澳大利亚海洋科学研究所的Alongi D M［7］于2008年在Estuarine Coastal and Shelf Science上发表的一篇综述文章，该论文评估了红树林对大型、罕见干扰（海啸）的恢复力程度及其在海岸保护中的作用，对慢性干扰事件（气候变化）的恢复力程度以及在全球变化背景下的未来走向。

5）生物地球化学过程研究

湿地是典型的沉积环境，季节性干湿交替明显，其生态环境较为特殊，湿地中各元素的循环过程比较复杂，对湿地生态系统功能有一定影响，因此湿地生物地球化学过程的研究是目前国际上的研究前沿与热点。该类别下共有2639篇论文，主要内容包括湿地土壤中碳、氮、磷、硫等重要生源元素的迁移与循环模式，沉积物的化学特征和元素的分散与富集规律等。在本领域中，被引频次最高的来自俄勒冈州立大学的Bridgham SD［8］于2013年发表在Global Change Biology上的综述文章，该论文概述了分析湿地CH4排放量的主要生物地球物理控制方法，提出CH4生物地球化学研究的新前沿，探讨了CH4源性群落结构和原位CH4动力学之间的关系，并回顾了当前的CH4模型。

6）生态水文过程研究

湿地生态水文学核心是湿地生态水文过程的研究，通过研究湿地水文的物理化学过程和水文过程的生态效应，来揭示湿地水文、水质特性和湿地生物之间的相互作用和反馈机制［2］。该类别下共有2360篇论文，主要研究内容包括湿地水动力模型、湿地景观动态演变过程及影响、湿地水文过程在线监测、湿地水质评估与季节变化、生态水文的耦合过程与模拟、气候变化对湿地生态水文过程的影响等。在该研究方向中，被引频次最高的来自Kevin L.Erwin生态顾问公司的Erwin K L［9］于2009年发表在Wetlands Ecology and Management上的文章，该论文提出气候变化通过改变水文过程从而对湿地产生显著影响，因此必须认识到，具体的湿地恢复和湿地管理计划需要对湿地栖息地进行全面的勘察。

7）湿地管理

湿地资源面临着人类活动多强度和多方面的影响，科学有效的湿地管理十分必要。该类别下共有2205篇论文，主要研究内容包括湿地管理计划的评估、湿地生态风险评价、土地利用管理、地理空间评估、湿地生态系统服务评价、湿地管理策略、湿地管理模型、生态能值评价等。其中被引频次最高的来自澳大利亚查尔斯特大学的Davidson N C［10］于2014年 在Marine and Freshwater Research上的论文，该文章提出全球湿地流失率仍旧很高，有必要提高对全世界湿地地区变化的认识，尤其是对非洲、新热带和大洋洲的认识，并提高已发表论文和报告中湿地地区变化数据的一致性。

8）物种丰富度研究

湿地丰富的物种资源造就了湿地强大的生态系统服务功能，该类别下共有2180篇论文，主要研究内容包括湿地物种组成分布与变化、物种活动模式、栖息地异质性与种群动态研究、物种的动态生境选择等。其中被引频次最高的来自佛罗伦萨大学的Cannicci S等［11］2008年在Aquatic Botany上发表的论文，该文章综述了动物对红树林森林植被结构和生态系统功能的影响。

9）物种入侵研究

物种入侵是打破湿地生态平衡的重要因素，给湿地生态系统带来诸多负面效应，近年来针对湿地物种入侵的研究成为湿地领域研究的重点问题。该类别下共有2104篇论文，主要研究内容包括湿地生态环境中的物种竞争、动植物入侵对湿地生态系统的影响、生物学特性以及生态学特征等。其中被引频次最高的来自日本岐阜大学的Komiyama等［12］2008年在Aquatic Botany上发表的文章，该论文综述了红树林生物量分配和生产力的特点，并介绍了红树林异速生长研究以解决特定地点和物种问题的最新进展，包括测试一个通用的异速生长方程，该方程可能适用于世界各地的红树林。

10）湿地生态系统中的微生物研究

湿地微生物群落多样性及其影响因素等方面的探究可以为湿地环境综合治理与保护提供必要的借鉴和参考价值［13］。该类别下共有2013篇论文，主要研究内容包括湿地微生物群落特征研究、微生物多样性研究、微生物功能研究、湿地环境中微生物的分离与鉴定、湿地微生物的分子生物学研究等。其中被引频次最高的是印度安纳马莱大学的Kathiresan等［14］2009年在Colloids and Surfaces B-Biointerfaces上发表的文章，该论文通过从沿海红树林沉积物中分离的瘿青霉，以AgNO3为底物，实现了银纳米颗粒的体外生物合成，其工作强调了利用海洋真菌菌株Penicillium fellutanum快速合成纳米颗粒的可能性。

11）湿地污染与修复技术研究

受人类活动和自然因素的影响，湿地作为重要的国土资源和自然资源正面临着退化和污染的风险，对湿地污染机理和修复技术的研究尤为重要。该类别下共有1721篇论文，主要研究内容包括湿地土壤与沉积物的重金属分布与污染、湿地有机污染研究、湿地毒性评估、湿地生态风险评估、重金属污染的生物监测、生物修复技术、湿地生态系统的结构与功能恢复等。其中被引频次最高的是斯坦福大学的Polizzotto M L等［15］2008年发表在Nature上的文章，该论文利用水文和（生物）地球化学测量结果表明在受干扰最小的柬埔寨湄公河三角洲，砷从近地表河流沉积物中释放，并在百年时间尺度上通过下伏含水层输送回河流。

12）湿地地质演化研究

在全球变化、海平面上升和人类活动影响的背景下，对古环境的重建研究可以更好地理解湿地地质演变历史、规律以及湿地形成过程，从而为湿地保护与管理等实践活动提供科学导向［16］。该类别下共有1672篇论文，研究内容主要包括全新世环境演化历史与地层结构、湿地沉积过程、古气候研究、古水文与古地貌研究、气候变化和人类活动对湿地生态环境的影响等。其中被引频次最高的是理海大学的Yu ZC等［17］2010年在Geophysical Research Letters上发表的论文，该文章提供了一个新的数据综合，包括自末次冰期鼎盛期以来全球泥炭地年龄、面积变化和碳库变化，以及新的泥炭地地图和总碳库估算值。这些数据表明，不同地区对泥炭地扩张和碳积累的控制不同，这是第一次比较这些全球区域的泥炭地动态；不同时期的不同驱动因素通过泥炭地对大气CH4收支的贡献以及泥炭地与大气的CO2交换历史对全球碳循环产生了显著影响。

13）红树林物种组成与群落特征研究

红树林是重要的湿地类型之一，具有多方面的生态系统服务功能，红树林资源是国际上湿地保护和生物多样性保护的重要研究对象［18］，对红树林物种资源的调查监测和修复保护尤为重要。该类别下共有1568篇论文，研究内容主要包括红树林地区物种的种群特征、红树林生境中的微生物多样性以及分离鉴定、红树林类群研究、红树林的成分研究等方面。其中被引频次最高的是荷兰拉德堡德大学的Nagelkerken I等［19］2008年在Aquatic Botany上发表的文章，该论文综述了红树林生境对陆地和海洋动物栖息地的作用，通过回顾文献发现过去十年中关于红树林与邻近生境之间的相互联系程度的研究越来越受到关注。

14）湿地地质调查、分类与评价研究

湿地地质调查与监测是全面了解湿地资源的主要研究方法，对湿地的监测、分类与评价逐步形成体系，各国都针对该领域开展了相关研究。该类别下共有1404篇论文，研究内容主要包括利用遥感、地球观测卫星、地理信息系统（Geographic Information System，GIS）、激光雷达等手段对湿地生态系统进行监测、分类、地貌观测、制图、评估等。其中被引频次最高的是美国地质调查局和NASA的Giri C等［20］2011年发表在Global Ecology and Biogeography上的文章，该论文利用全球土地调查（Global Land Survey，GLS）数据和Landsat档案绘制了全球红树林的现状和分布图，并且使用混合监督和无监督数字图像分类技术，解释了大约1000个Landsat场景，并利用已有的GLS数据和已发表的文献对结果进行了验证，以绘制“真正的红树林”。

3.3 主要国家研究主题分析

选取发文量前10的国家作为研究对象，利用发文与主题方向计算共现矩阵，从而对比不同国家的研究侧重点。图7可以看出，美国在湿地生态响应、生物多样性、物种丰富度以及生态水文过程方面的研究占比较多；中国在人工湿地、微生物群落以及生物地球化学方面开展较多研究；英国和加拿大比较关注碳循环与碳储量变化的研究；澳大利亚多以湿地生态响应和湿地管理领域为研究主题；德国在碳循环与碳储量的变化、生物地球化学和地质演化方面着力研究；巴西因有大量红树林分布，因此在红树林物种组成和群落特征领域有所侧重；印度主要围绕湿地微生物群落领域进行研究；西班牙和法国的研究侧重于人工湿地、地质演化和生物地球化学领域。

图7 TOP10国家研究主题分析Fig．7 Research Topics Analysis of Top 10 Countries

3.4 研究热点与发展趋势分析

利用VOSviewer对近15年湿地领域论文的关键词聚类，节点大小代表关键词出现的频次高低；颜色代表研究时间，蓝色到黄色依次表示时间的远近，黄色区域代表近5年的研究热点（图8）。气候变化、极端天气和人类活动正在影响着湿地生物多样性和生态系统功能，湿地的属性与格局开始改变；此外，全球气候变暖导致了海平面上升，海水入侵改变了湿地原有的水盐交互，滨海湿地资源受到严重威胁。围绕当前生态形势，学者们针对蓝碳的监测和评估开展研究，挖掘其碳汇潜力，寻求其在湿地生态系统恢复和重建中的重要作用；为全面了解湿地资源的变化，湿地监测的研究也在深度和广度上得到迅速发展，高空间分辨率和高光谱分辨率将是卫星遥感监测的总体发展趋势［16］；针对滨海湿地，近年来各国学者主要围绕生态格局优化调控、生态修复技术、水质水量调控技术、生态过程模拟与预警、生物多样性保育等展开；此外，不同类型人工湿地的构建、人工湿地污染物控制及微生物群落多样性变化等方面也是未来的关注重点。

图8 2006—2020年湿地领域研究主题年度变化趋势Fig．8 Annual Trends ofWetland Research Topics in 2006-2020

4 结论

本文以SCIE和SSCI论文为数据来源，通过对2006—2020年国际湿地研究论文进行文献计量和主题聚类分析发现，近十五年湿地领域的科研产出规模不断扩大，美国在湿地领域的研究占主导地位，论文发文数量和高被引论文数量均位居全球首位；中国研究体量后来居上，近年来的发文增长率远高于其他国家，但学术影响力有待提升。湿地领域的发文机构以高校为主，发文量较多的机构主要来自美国和中国，其中中国科学院在发文量上占据一定优势，其次是美国地质调查局。

湿地研究内容涉及生态、环境、水文、地理、地质等多个领域，是典型的跨学科和交叉研究领域。经K-means聚类得到湿地领域的研究主题主要集中在14个方面，包括人工湿地、生物多样性、碳循环与碳储量变化、湿地的生态响应、生物地球化学过程、生态水文过程、湿地管理、湿地物种丰富度、湿地物种入侵、湿地生态系统中的微生物群落、湿地污染与修复、湿地地质演化、红树林物种组成与群落特征、湿地地质调查分类及评价等。其中近几年在人工湿地领域、湿地管理领域、生物地球化学过程领域以及湿地地质调查分类与评价领域的研究较为活跃。

目前正是我国生态文明建设的关键时期，随着山水林田湖草生态保护修复工程的开展，结合我国目前湿地领域研究布局来看，未来可以在生物多样性保育、生态重建与生态补偿机制研究、湿地修复与保护以及湿地地质演化与监测等方向加强研究，同时加强国际交流合作，为湿地生态系统健康发展提供支撑。

致谢中国科学院生态环境研究中心王为东研究员对本文提出了宝贵的意见与建议，谨致谢忱！