基于Web of Science 的海岸生态修复研究发展态势分析

聂超辉，李雪飞，王 丹，魏 潇

（1.山东省海洋资源与环境研究院 山东省海洋生态修复重点实验室，山东 烟台 264006；2.上海海洋大学海洋科学学院，上海 201306；3.临沂市自然资源开发服务中心，山东 临沂 276001）

海岸带是陆海交接的过渡带，享有优越的资源与环境条件，与人类的生产活动、经济发展密切相关。然而，长期以来人类在对海岸带资源开发利用的同时，却忽视了对海岸带生态系统的保护，导致水体富营养化、岸线侵蚀、湿地退化、物种减少、抵御风暴潮能力减弱等问题突出[1-2]。为解决这些问题，海岸生态修复应运而生。国外在海岸生态修复的术语界定上略有差别，对于受损海岸有生态恢复（Restoration）[3]、生态修复（Rehabilitation）[4]、生态重建（Reconstruction）、生态重置（Replacement）等几种表述方式[5]，其差别主要与人类干预程度、修复目标和修复轨迹有关。国内对于海岸生态修复的定义则较为统一[5-7]，是指在海岸生态系统遭到退化、损害和破坏后，利用生态系统的自我修复能力，或通过适当的人工辅助措施，将海岸生态系统的结构和功能修复到健康、稳定和可持续利用状态的有益活动的总称。

根据地理地貌特征和开发利用情况，海岸可分为自然海岸与人工海岸，自然海岸包括河口、基岩海岸、沙砾质海岸、淤泥质海岸、滨海湿地、生物海岸等，人工海岸包括建设围堤、交通围堤、码头海岸、农田围堤、盐田围堤、养殖围堤等[8-9]。不同海岸类型具有不同的损坏特点或退化过程，因此海岸生态修复更倾向于因地制宜，针对不同修复对象采取恰当的技术手段，海岸生态修复适用范围包括红树林、盐沼、海草床、海藻场、珊瑚礁、牡蛎礁等典型生态系统和岸滩、海湾、河口、海岛等综合生态系统[7]。诸多学者对此开展大量研究，THAMPANYA U 等[10]研究发现泰国南部海岸受围海养殖影响海岸侵蚀加剧，而红树林可使岸段受侵蚀程度减轻；管博等[11]和于文胜等[12]在黄河三角洲重度退化滨海湿地开展碱蓬、柽柳修复工程，分析了修复工程对土壤肥力、植物群落结构和生物量的改善和提高作用；李元超等[13]初步评估了西沙赵述岛珊瑚礁生态修复效果，提出利用人工礁基作为造礁石珊瑚的培植基底有利于提高珊瑚礁三维结构的复杂性。

近年来，海岸生态修复研究日益受到国内外的高度重视，陆续有学者对海岸生态修复领域的研究进展进行总结。例如，张明慧等[6]总结了近20 年来海岸整治修复相关研究进展，包括海岸资源环境的损害问题、诊断措施、技术方法、修复效果及评估；POWELL E J 等[14]归纳了潮汐沼泽、海滩、生物礁和红树林等海岸作为自然基础设施分别在应对沿岸自然灾害时起到的重要作用；陈彬等[15]主要针对滨海湿地生态修复相关研究进行了总结与探讨，涉及生态退化诊断、修复目标、修复检测与措施、修复成效与评估等方面；SAPKOTA Y 等[16]介绍了红树林、盐沼、海草床等蕴含的蓝碳生态价值，并指出了适用于滨海湿地保护修复的碳汇方法及过程。

随着建设海洋强国的必然要求和海洋生态文明建设的持续推进，我国对海岸生态修复工作也愈加重视，2016 年国务院发布《湿地保护修复制度方案》，2021 年通过的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035 年远景目标纲要》中提出“积极开展海域海岛生态系统保护和修复”“开展海域生态系统修复成效监测与评估”等要求，2022 年国家标准《海洋生态修复技术指南》（GB/T 41339）正式发布，这些举措对我国海岸生态修复研究的稳步推进具有重要意义。为进一步了解当前海岸生态修复研究进展，本文基于Web of Science 核心合集数据库，采用文献计量学的方法，分析了海岸生态修复研究现状与演进历程，并进行前沿主题的探测，进而提出展望与建议，以期为海岸生态修复领域未来的研究方向提供参考。

1 数据与方法

1.1 数据来源

本文选取广泛应用于文献索引与计量分析的Web of Science 核心合集数据库[17]作为检索库。本文检索式设置为：“coastal ecological restoration”OR“marine ecological restoration”OR“coastal restoration”OR“marine restoration”OR“coastal renovation”OR“marine renovation”OR“coastal rehabilitation”OR“marine rehabilitation”。清洗重复数据后，最终得到7 194 条文献数据。这组数据收录了1995—2022 年的海岸生态修复相关研究型文献信息，包含每篇文献的标题、作者、机构、出版年份、刊物及卷期号、关键词和摘要等信息，可以有效准确地反映海岸生态修复研究内容及特征。本文数据检索及下载的时间为2022 年6 月9 日，并以此时间作为本文所用Web of Science 平台版本的参考。

1.2 方法与工具

文献计量学采用多种统计方法定量分析特定研究领域的文献特征、研究布局与发展态势[18]，现已被广泛应用于各种学科领域。本文采用的是陈超美教授基于Java 平台研发的文献计量工具CiteSpace[19]。

在对研究主题进行演进分析时，本文构建文献共被引时间线网络图谱，将时间跨度（Time Slicing）设置为1995 年1 月至2021 年12 月，节点类型（Node Type）设置为参考文献（Reference）。为评价图谱网络结构和聚类效果的优劣，CiteSpace 设定了模块值（Modularity，简称Q 值） 和平均轮廓值（Mean Silhouette，简称S 值） 两个指标。一般而言，Q ＞0.3 表示网络结构是显著的；S ＞0.4 表示聚类划分是合理的[20]。本文的文献共被引时间线图谱Q 值为0.863 9，S 值为0.955 0，表明聚类轮廓清晰，结果合理。

在对文献关键词进行前沿探测时，本文构建关键词共现时区图谱，将时间跨度设置为2013 年1月至2022 年6 月，节点类型设置为关键词。本文的关键词共现时区图谱共有250 个节点，298 条连接，网络结果表现合理。

2 结果与讨论

2.1 发文量及趋势

图1 展示了1995—2022 年海岸生态修复研究发文数量年度分布，1995—2021 年海岸生态修复研究发文数量整体呈现不断增长的趋势。图1 还给出了年度发文数量的拟合曲线，该曲线由指数函数（y = 34.206e0.1157x）拟合得出，其拟合优度（R2=0.977 8）大于95%，可以近似认为，海岸生态修复研究年度发文数量符合指数型增长趋势。同时，由该拟合曲线可以预测，2022 年的发文数量在900 篇左右。

图1 1995—2022 年海岸生态修复研究发文数量年度分布

若某研究的发文数量呈指数型增长趋势，一般认为该研究当前处于尚未饱和的发展状态，有很大发展空间，将在未来一段时期不断涌现更为丰硕的研究成果[21]。由此可见，海岸生态修复研究依然存在更大的发展空间和更广阔的研究前景。

2.2 学科分类与期刊来源

CiteSpace 学科共现结果表明，海岸生态修复领域共现频次在300 次以上的研究学科共计11 个（表1），最常涉及的三大学科是环境科学（Environmental Sciences）、生态学（Ecology） 和海洋与淡水生物学（Marine&Freshwater Biology）。

表1 共现频次超过300 次的研究学科

CiteSpace 期刊共被引结果表明，海岸生态修复领域共被引频次在1 400 次以上的期刊共计11 个（表2），发文量前五的期刊依次为Science、Ecology、Estuarine Coastal and Shelf Science、Marine Ecology Progress Series 和Nature，说明这些期刊普遍被研究者认同，可作为该领域潜在投稿期刊，并且这些期刊普遍涵盖环境科学、生态学或海洋学等学科，与海岸生态修复对应性较强。

表2 共被引频次超过1 400 次的期刊

2.3 较为关注该研究的机构

CiteSpace 机构合作网络结果（图2）中，圆圈节点越大代表共现频次越高[22]。表3 列出了该领域共现频次超过70 次的研究机构，共计16 个，排名前五的机构依次为路易斯安那州立大学、美国地质调查局、中国科学院、美国国家海洋和大气管理局、佛罗里达大学。16 个机构中，所属美国的占绝大多数，说明美国在海岸生态修复领域中具有较大影响力。同时也可以看出，中国的中国科学院、北京师范大学和中国科学院大学的研究成果在世界上也尤为突出，反映了中国在海岸生态修复领域也具有较强实力。

表3 共现频次超过70 次的研究机构

图2 机构合作网络图

2.4 研究发展阶段分析

本文构建时间线图谱对研究发展阶段进行分析，如图3 所示，横轴为发文年份，纵轴列出聚类主题的编号；图中每一圆圈节点都代表一篇文献，圆圈越大表示该文献被引频次越高[23]。本文在综合参考了聚类规模（Size）和轮廓值（Silhouette）两个指标后，选择了最具代表性的15 个聚类主题（表4） 在时间线图谱上予以呈现。其中，LLR （Log-Likelihood Ratio） 是指对数似然率，LLR 值越大，表明该主题词对所在聚类的代表性就越好[24]。

表4 文献共被引时间线图谱对应的聚类主题

图3 基于1995—2021 年被引频次前20 文献构建的共被引时间线图谱

根据年份跨度和持续时间，本文将各聚类主题分为3 个研究演进阶段。

（1）研究萌芽阶段（1988—1998 年）。通过时间线图谱可以看出，这个阶段主要包含的聚类为#5、#8 和#13。该阶段文献总量和高影响力文献数量相较其他阶段而言均偏少，各聚类间的联系也偏弱，结合阅读该阶段内的代表性文献，可判断出这一阶段所进行的研究大多是针对单一生境或单一物种，空间尺度上主要以小型区域的海岸修复项目为主。#5、#13 聚类中的研究主要涉及生态学理论在海岸修复领域的拓展，例如开发海岸景观的生态恢复方法，并建立基本的概念框架以适用于大尺度恢复问题[25]；将群落生态学、恢复生态学等理论应用于海岸问题以达到加快修复的目的[26]。#8 聚类中的研究着重于南加利福尼亚州区域的海岸，例如该海岸圣地亚哥湾人工盐沼和自然盐沼的土壤含氮量的区别研究[27]、修复该海岸现有湿地与新造湿地的策略对比研究[28]等。

（2）研究拓展阶段（1998—2007 年）。该阶段所包含的聚类为#3、#4、#6、#7、#9、#11、#12和#14，文献总量相较上一阶段有了显著的增加，影响力高的文献也很多，各聚类间的联系非常密切。该阶段研究在各方面都呈不断充实、不断丰富趋势，无论从修复区域还是修复的技术、方法和理论方面都在不断扩张发展。#6 和#7 两个聚类中，诸多学者对海岸生态破损原因进行分析，例如化石燃料的燃烧、肥料的滥用等人为因素导致海岸海水富营养化[29]；围塘养殖、填海造陆等人类活动的不合理开发导致自然湿地减少、红树林破坏[30]；过度捕捞活动造成鱼类种群减少，导致海洋系统生态退化[31]；入侵物种对海岸物种的负面影响及对当地生态的改变作用[32]。#3、#4 和#14 三个聚类中，有很多学者对海岸生态修复方法进行探索研究，例如建立或优化海岸生态系统定量分析模型，以实现精准化预测[33]；建立健全对海岸种群的观测体系，适当选取监测范围和对象，并将研究区域与其他典型区域进行对比[34]；尽量在人为干预下，让海岸通过其自身的生态恢复驱动力来实现修复目标[35]。#9、#11和#12 三个聚类中，有很多研究在积极地扩展和补充海岸生态修复理论，例如自然变异性的概念及其在生态修复中的应用[36]、可变状态理论与恢复生态学的结合[37]等，这些理论对实际的海岸修复项目提供了新的参考思路。

（3）研究深化阶段（2007—2021 年）。该阶段所包含的聚类为#1、#2 和#10，通过时间线图谱可以看出3 个聚类的文献总量很大，影响力高的文献也很多，各聚类间的联系也非常密切，这一时期的研究相较上一阶段又有了更深入的发展。越来越多的研究将关注点放在发掘海岸生态修复所能带来的深层价值上。生物海岸具有参与自然界营养循环的生态价值，对维护海岸物种多样性具有重要作用[38]，并且像牡蛎礁等海岸不仅可以防止自然岸线侵蚀，而且还对近岸鱼类和贝类群落具有很好的保护作用[39]。红树林、海草床和沼泽湿地等可以有效捕获近岸海域悬浮物和其中蕴含的碳元素，这一功能被称为“蓝碳”[40]，是将碳封存在海岸生态系统中以缓解温室效应、调节全球气候。海岸生态修复的经济效益评估研究也愈发受到重视，例如BARBIER E B 等[41]在对泰国红树林海岸保护项目进行价值评估中，发现海岸修复程度与土地利用总价值并不呈线性关系，而最优的土地利用方式是开发与修复一体化方案，基于生态系统的管理目标，以协调沿海栖息地的开发与修复的竞争关系。

2.5 研究前沿分析

关键词是对一篇文献研究主题的凝练与概括，对施引文献的关键词进行统计分析往往可以探索出该研究领域的前沿与热点[42]。本节利用2013—2022年的文献关键词构建关键词共现时区图谱（图4）对海岸生态修复研究前沿进行分析。

图4 2013—2022 年海岸生态修复研究关键词共现时区图谱及年度高频关键词

根据该时区图谱，从2013 年开始，restoration（修复）、management（管理）、impact（影响）、conservation（保护）等一直是热门关键词，并且与此后年份的联系都十分密切，这些也是承接了前期研究基础，为后来新兴主题做好铺垫，2014 年的resilience（恢复力）、system（系统） 出现频次很高，结合2015 年的fishery（渔业）、2016 年的framework（框架）、2019 年的nature-based solution（基于自然的解决方案）、2020 年的human impact（人类影响）和2021 年的strategy（策略），类似这些关键词的聚焦点在于海岸生态修复的管理、规划及策略。海岸生态修复属于一个较新的环境保护领域，在制度建设、统筹规划、技术策略及监督管理等方面亟需进一步完善和探索。

珊瑚礁、红树林等生物海岸在维持海岸生物多样性、稳固岸线、净化海岸水质、预防滨海地区洪水灾害中都发挥着重要作用[43]，结合2014 年的spartina alterniflora（互花米草），2015 年的coral reef（珊瑚礁），2016 年的phragmites australis（芦苇）、pollution（污染），2017 年的mangrove forest（红树林），2021 年的health（健康）和2022 年的artificial reef（人工渔礁）等关键词均说明越来越多的研究关注着各种海岸生态系统服务功能的监测评估等问题。对于生态系统的状态及其变化趋势的跟踪监测、监测区域与方法，修复效果的定量或半定量的评估方式[44-45]，均是当前海岸生态修复研究热点。

海岸生态修复若要取得成效，不仅需要考虑自然条件因素，更要统筹经济学、规划学、管理学等社科因素[46]，结合2017 年的marine protected area（海洋保护区）、2018 年的risk（风险）和2022 年的damage（损失），可以看出目前有很多研究围绕着海岸生态修复的成本效益展开[47]，也有很多研究关注修复模式的改变对效益成本比的影响，如同样的物种植被在不同的空间布局下会产生修复效果的差异[48]，也就是修复成本不变的情况下，对规划管理模式做出一些改变可提高修复效益[49]。

自2017 年的organic carbon（有机碳）、sequestration（封存）、storage（贮藏） 等关键词突现后，结合2019 年的emission（排放） 和2021 年的blue carbon（蓝碳），这些都表明了蓝碳也已成为海岸修复研究的前沿话题。蓝碳为调节全球气候起到了重要作用，对于滨海湿地碳储量估算[50]、固碳过程机制及影响因素[51-52]等相关研究也成为近年热点。

总的来说，当前海岸生态修复研究呈现出不断丰富、不断深化的多元趋势，在前期研究基础上，着重关注海岸生态修复的管理、规划及策略研究，海岸生态系统服务功能的监测评估研究，修复模式与成本效益研究，以及蓝碳等相关研究。

3 结论与展望

在全球海洋陆地环境演变和气候变化的背景下，海岸生态修复的重要性愈显突出。2015 年，第70 届联合国大会通过了《2030 年可持续发展议程》，提出保护和可持续利用海洋和海洋资源以促进可持续发展的目标。2022 年，第十四个“世界海洋日”将主题定为“保护海洋生态系统，人与自然和谐共生”，海岸生态修复逐渐成为全球共识[53]。我国在全面加强生态保护的基础上，不断加大生态修复力度，陆续开展了沿岸防护林、滨海湿地修复、“南红北柳”工程、珊瑚礁保育、岸线整治修复、海湾综合整治等工作，海岸生态修复取得积极成效[54]。但在生态方面我国仍存在历史欠账等问题[55]，生态保护压力依然较大，由于海岸资源类型多样，生态系统复杂，人类活动的干扰与破坏影响较显著，使得海岸资源环境问题复杂[6]。当前主要存在的问题有：①缺乏系统性的陆海一体化统筹规划。从沿海省、市层面看，很少有地区能够对管辖的海岸带和海域进行“一张图”管控修复，现有的修复方式还是根据当地经济社会发展需要对个别岸段进行申报，缺乏系统性和整体性的统筹规划[56]。②海岸生态修复项目效果评估机制尚不完善。当前海岸生态修复项目的评估工作，对于当地生态环境的恢复和改善仍缺少定量考核指标，较多采用定性描述[56]。并且，项目管理往往随着项目工期的结束而终止，缺乏生态修复项目的长效评估及管理。③海岸带资源环境损害问题长期监测与预测研究不足。例如，大规模围填海对局部海域水动力过程引起的长期累积影响等研究不足，会导致某些补沙养滩工程出现岸滩侵蚀问题[6]，因此亟待提高对于海岸带资源环境受损机制及演变过程的长期预测与灾害预警能力。

围绕全球海岸生态修复研究进展与前沿，结合我国海岸生态修复的实践经验，提出以下展望与建议。

（1）推进陆海统筹的海岸生态修复整体性与多尺度研究。科学辨识生态修复空间，增强整体修复观念[57]，结合生态安全格局构建、生态重要性和生态敏感性分析，以及海洋功能区划等影响因子[53]，构建海岸带生态修复分区技术框架，以更好地指导相关生态修复工程的实施。

（2）完善海岸生态修复项目效果评估。项目效果评估目的不仅是通过监测手段分析项目实际实施内容与考核指标的符合性，更要满足修复后中长期生态管理需求，因此根据修复的不同阶段，适时开展工程竣工评估、初期修复效果评估和中长期修复效果评估。

（3）开展海岸带自然资源与环境损害调查。掌握海岸带自然资源环境损害状况可为后续评估及修复工作的开展提供参考依据，同时将积累的材料数据归纳整合，建立持续更新的海岸生态环境信息数据库，更好地服务海岸综合管理与灾害预警工作。

（4）加强海岸带蓝碳科学研究。深入认识蓝碳形成过程、调控机制与对气候的响应，加强固碳减排增汇技术和蓝碳评估等工作，完善红树林、海草床和盐沼等蓝碳生态系统的监测平台布局，同时开展受损蓝碳生态系统恢复的案例研究。