贵州花江喀斯特研究进展

赵宇鸾，赵 佳，李 渊，薛启玉

(1.贵州师范大学 地理与环境科学学院/喀斯特研究院，贵州 贵阳 550025；2.贵州省喀斯特山地生态环境国家重点实验室培育基地，贵州 贵阳 550001;3.贵州师范大学 关岭喀斯特生态系统观测研究站，贵州 关岭 561301)

0 引言

贵州省是中国喀斯特地貌最典型、石漠化面积最大的省份。《国务院关于支持贵州在新时代西部大开发上闯新路的意见》(国发〔2022〕2号)文件提出加快贵州生态文明建设，科学推进石漠化综合治理，巩固拓展脱贫攻坚成果，有效衔接乡村振兴。石漠化问题始终是关系贵州发展的重大问题，解决石漠化问题是新时代西部大开发最为紧迫的任务之一。

贵州省花江峡谷长约80 km，宽3 km，总面积约300 km2，是中国最长的岩溶峡谷，是全省石漠化、生态环境脆弱的典型地带[1]。20世纪90年代初期，学界开始系统研究花江喀斯特峡谷石漠化。本文总结20世纪90年代以来花江喀斯特研究成果、发展阶段及研究特点，对持续开展花江喀斯特研究、科学推进石漠化综合治理实践有重要意义。

文献计量学是以文献体系和文献计量特征为研究对象，采用数学和统计学的方法，定量地分析文献的交叉科学。文献计量学被借助于分析文献的数量、分布的动态变化特征及规律[2-3]。本研究采用文献计量软件CiteSpaceV.5.8.R3分析和挖掘研究领域的前沿与热点[4-8]，进而对研究进展做出评价。已有文献大多集中于专业领域的进展研究和热点分析，如国内外乡村旅游研究[9-10]、城镇化的进展研究[11]、学科教育研究等[12]，基于地域视角对某区域的相关研究进行统计分析的文献相对较少，多侧重于对长江经济带[13]、京津冀[14]、粤港澳大湾区[15]和城市群[16]等大范围区域进行研究，小范围地域的研究较匮乏。选取西南典型喀斯特生态脆弱区花江峡谷作为研究区，采用CiteSpace软件对1993—2021年以来与花江相关的研究文献进行分析，揭示研究主题演变的过程，根据研究主题和内容特征进行研究阶段的划分，并通过对关键文献的解读，挖掘研究的演变特征和规律，旨在为该区域喀斯特科学研究发展和贵州乃至西南喀斯特生态脆弱区保护利用提供参考。

1 研究方法和数据来源

1.1 数据收集和整理

以中国知网(CNKI)数据库为数据源[17]，利用高级检索功能，设置主题=“花江” OR 摘要=“花江示范区” OR 关键词=“花江” OR 全文=“花江大峡谷” OR 篇名=“花江”为检索词，文献类型选择“学术期刊”和“学位论文”，检索时间跨度为1993—2021年，对检索结果中与研究主题不相关的非学术性文献逐条筛选后，得到英文文献14篇、中文文献484篇。将文献以Refworks文件格式导出，作为分析数据样本[18]。

1.2 研究方法

美国德雷塞尔大学陈超美博士研发的可视化分析软件CiteSpace，基于JAVA程序语言编写，被广泛应用于分析某一研究领域的研究热点及趋势[19]。CiteSpace是利用信息可视化方法、文献计量学法和数据挖掘算法集成的基本原理，通过绘制可视化图谱、建立节点之间的关联来分析研究对象之间的相互关系。

1.2.1 共现和热点聚类分析

通过共现分析[20]，提取所需信息间的相互关联性。在关键词共现图谱中，每一个节点代表一个关键词，节点越大，字体越大，关键词出现频率越高。每个节点以圆形的年轮形式呈现，年轮从内向外时间由远至近，每圈年轮的宽窄代表关键词出现的频次，年轮越宽，关键词在该阶段出现频次越高。节点之间使用线条连接，表示某关键词在同一篇文献中出现，线条粗细反映关键词共现频次的多少，表征二者关系的密切程度。通过线条颜色可判别关键词出现的时间。在关键词共现分析的基础上，通过CiteSpace对关键词进行热点聚类分析[21-22]，把握该领域研究前沿。

1.2.2 阶段划分法

“自然断裂点”分级法[2]是一种根据数值统计分布规律来分级和分类的统计方法，通过对统计数据的特殊点进行识别，用这些点将研究对象分成性质相似的群组，并在数据值差异相对较大的位置处设置类边界。

2 结果分析

2.1 文献作者、期刊和学科分析

2.1.1 文献作者特征

CiteSpace作者共现分析可识别出一个研究领域的核心人物及研究人员之间的合作关系。采用软件生成花江研究的作者共现图谱(图1)，其节点数为465，连线数为659，密度为0.006 1。由图1可知，从事花江研究的人员较为集中，各作者节点之间的连线错综复杂，说明该研究领域的作者合作较多，且合作规模多为4人以上，多为独立的研究团体，分别是以熊康宁为带头人，杨文禄、高渐飞、喻阳华等组成的团体网络结构，以喻理飞为带头人，王德炉、李安定等组成的网络结构，以王世杰为带头人，杜雪莲、程安云等组成的网络结构。文献涉及394位作者，作为第一作者发文量较多的是容丽、魏媛、李阳兵、熊康宁等。选取共现频次排名前10的作者分析，从表1可知，熊康宁等作者位居前列，说明其影响力较大。半衰期表示学者发表文献的老化速度，通过半衰期可知，熊康宁等影响期限较长，表明其文献老化速度较慢，有效价值较大，文献在发表近10年都具有较高的活力和影响力。从中心性来看，熊康宁等中心性较大，表明其合作范围较广。从突发性来看，喻理飞等作者较高，表示其在研究领域具有较大潜力。

图1 1993—2021年花江研究的作者合作网络图谱

表1 作者发文量、突现度、中心性和半衰期情况

2.1.2 期刊和学科特征

据统计，花江研究论文发表在127个期刊上。对刊文量3篇及以上的期刊进行分析(图2)，居前三的是《贵州师范大学学报(自然科学版)》、《中国岩溶》和《水土保持通报》，分别为31篇、24篇和14篇。其他刊文量较大的有《安徽农业科学》、《贵州科学》、《生态学报》、《地球与环境》、《贵州农业科学》和外文期刊《Carbonates and Evaporites》、《Environmental Earth Sciences》。花江研究具备多领域交叉性，它包含了地理、资源、生态、环境等诸多学科的特点，研究较多的学科包括农业科学、资源学、环境学和自然地理学(图3)。

图2 花江成果来源期刊分布图

图3 花江研究学科分布

2.2 研究前沿分析

利用聚类分析得到关键词的聚类图(图4)，其中， ModularityQ为网络模块化评价指标，Q值越大，说明图谱网络聚类较好，聚类结果越理想。Silhouette为网络同质性评价指标，其值越接近1，同质性越高。本研究测算ModularityQ=0.859 7，Mean Silhouette=0.957 4，表明图谱网络聚类较好，同质性较高，聚类结果理想。选取Silhouette>0.7且Size>10的10个聚类热点，归纳和总结有3个方面的前沿主题，包括花江石漠化治理及生态修复研究、土壤研究和农业技术研究。

图4 关键词聚类知识图谱

花江石漠化治理及生态修复研究。花江喀斯特发育典型，石漠化演变特征、治理技术及环境效应是区域研究热点。研究主要有两个视角，一方面是以花江作为单独的研究区进行研究，比如探析花江石漠化成因[23]；因地制宜地提出土地利用方式和生态恢复建议[24]；通过调整农业内部结构[25]及生产模式[26]，进行花江石漠化土地生态重建或生态综合治理；运用GIS技术评价花江石漠化综合治理示范区[27]的生态安全和生态系统的健康状况[28]。基于此视角的研究主要侧重分析石漠化治理和生态恢复。另一方面是在代表南方喀斯特环境类型总体结构的贵州高原山区中，选取包括花江在内的具有代表性的喀斯特生态环境类型作为研究区，花江是中度-重度石漠化区的代表，通过对不同等级的石漠化区的石漠化现状进行对比分析，探讨石漠化特征及演化差异[29-30]，揭示不同地貌条件下的土地利用时空变化特征和规律[31]；比较石漠化梯度下不同类型森林涵养水源的能力[32]；对不同石漠化类型区的岩体和土体中化学元素含量的差异性及与石漠化等级之间的关系进行深入分析[33]。总的来说该视角主要围绕石漠化的空间特征及生态环境效应进行研究。

土壤研究。水土流失导致石漠化的产生，土壤是喀斯特生态系统中最为重要的环境要素之一，有关花江土壤的研究可分为3类，一是石漠化土壤研究，包括对土壤水分[34]、有机碳[35]、质量[36]和保持功能[37]等研究。二是石漠化的土壤效应研究，包括研究不同石漠化等级下各类型生物结皮对其下层土壤理化性质的影响[38]、人工生态恢复的土壤温度及水分效应[39]。三是从植被演替[40-41]、生态修复[42]、地形因子[43-44]、土地利用方式[45]和管理模式变化[46]等方面分析土壤的响应特征。其中，前两类研究主要基于石漠化和土壤之间的关联性，对土壤问题进行分析，第三类研究则是基于其他环境要素或人为视角来研究土壤问题。

农业技术研究。主要围绕农业、农村和生态环境3个方面展开。农业方面，主要涉及农业生产技术，包括研究花江顶坛花椒的生产栽培技术[47]、中药材[48]、农草[49]、经果林[50]种植和牛羊健康[51]养殖技术。农村方面，随着经济水平提高，石漠化农村地区基本由过去主要使用薪柴、秸秆等生物质能源逐渐转为使用煤、电、液化气等商品能源，但仍有部分地区保留传统用能模式[52]，农村能源消费结构变化研究受到关注。农村生物质废弃物能源的有效利用是促进农村石漠化治理的重要途径，因此涉及到能源[53]、废物处理及清洁管理技术等的研究逐渐增多[54]。生态环境方面，石漠化治理最有效的生态修复途径是植被恢复，因此有关生态环境方面的研究多集中在植被恢复技术上。明晰植物群落演替规律[55]及驱动因素，进行林灌草植被修复、乔灌草修复机制[56]的技术研发和应用示范及验证，为花江石漠化治理工程提供了参考。

2.3 研究阶段划分

为揭示不同发展时期花江的研究热点，结合文献数量(图5)、关键词共现情况和突现词等判断花江研究的阶段特征。

图5 花江研究的发文量变化趋势

统计1993—2021年花江文献的高频关键词，利用CiteSpace进行关键词共现分析并绘制共现图谱(图6)和关键词共现频次变化图(图7)，对关键词的提取是其首次出现的年份。由图6可知，最大的节点为石漠化，其次是喀斯特、水土流失、农业模式、花江峡谷、技术等。通过对重要节点及所对应的相关文献分析后判断，上述关键词所链接的网络关系时间跨度较小，结构复杂，涉及环境、文化、政策、景观等多方面，表明花江研究视角和研究内容多元[10]。关键词突现度反映一段时间内影响力较大的研究领域。通过分析得到花江研究的8个突现词(表2)，从突现词影响的周期来看，“花江峡谷”研究领域最长，为8年，“贵州”“技术”为4年，其他大多数时间集中在2～3年，可见花江研究关注的石漠化、生态和区域发展等问题持续性较强。

表2 1993—2021年前8次突现关键词

图6 关键词共现图谱

图7 关键词共现频次变化图

利用CiteSpace生成关键词TimeLine时间线图谱(图8)，将相同时间内的节点集合在相同的时区内，图谱中由左向右按时间从远到近的顺序排列。结合文献数量、关键词演化、主题发展趋势等，将花江的研究分为3个阶段：萌芽阶段(1993—2002年)、初步多元化阶段(2003—2009年)、快速多元化阶段(2010—2021年)。

图8 时间线图谱

第一阶段(1993—2002年)：萌芽阶段。1993—2002年花江研究的论文发文量较少，关键词共现频次较低，关注内容主要包括农业发展[57]、石漠化[58]、水土流失[59]等方面，研究内容较单一。 “九五”时期起国家重点强调改善石漠化问题，花江政府加强对石漠化、水土流失等问题的治理，同时，为因地制宜地发展农业，促进农民增收制定相关政策。该时期贵州石漠化研究工作相继展开，相关研究逐渐增多，多围绕石漠化的发生发展过程及原因探究，石漠化治理仍处于初探期。

第二阶段(2003—2009年)：初步多元化阶段。该阶段花江的研究领域逐步拓展，初现多元化。自2003年起，文献发文量逐渐增加，关键词共现频次在2003年和2005年分别达到31个和27个，呈现2个峰值，频次明显增加，表明研究领域的扩展和丰富程度增强，类别呈多元化趋势，农村[60]、社区[61]、景观[62]和人地矛盾[63]等研究交织在一起。结合突现词可知，花江石漠化治理[64]、土地利用[65]和顶坛花椒[66]等是该阶段研究的热点。究其原因，政府为促进农民增收，通过坡改梯、退耕还林(草)等工程[67]，因地制宜发展顶坛花椒等经济作物[68-69]，并积极发展畜牧业、旅游园艺业和旅游观光农业等产业。农用地内部存在着较明显的由低值粮田向高值经果园转移现象，农用地利用转型特征明显，由此，土地利用变化、顶坛花椒的关注度随之提高。此外，石漠化治理成为当前研究的热点，国家政策的促进作用明显，“十一五”期间，国家加大对石漠化治理的投入，石漠化治理问题被广泛关注。

第三阶段(2010—2021年)：快速多元化阶段。该阶段花江研究的发文量经历了先下降，后波动上升的过程。关键词共现频次总体平稳增加，类别更为丰富，新增聚落[70]、社会[71]、旅游[72]、经济[73]等方面的研究。从生态环境的视角研究石漠化问题是该时期花江研究的主要特征。具体来看，2010—2012年花江研究的发文量逐步下降，但持续时间较短，处于过渡期。这一阶段关键词出现频次较高、较活跃的是人为干扰[27]、植被演替等，多涉及生态问题。2013—2021年花江研究进一步拓展，博士、硕士生研究文献增多，发文量总体呈现波动上升趋势，关键词的共现频次逐步增加，主题更加多元化。突现词表现为模式、石漠化、技术和土壤养分。在国家生态文明建设和石漠化综合治理政策的驱动下，改善生态环境现状是区域发展的现实需求，探究区域石漠化治理方式和监测技术，改善水土流失等问题成为研究热点。同时，围绕生态方面的水源涵养、森林、土壤等词汇较活跃，包括分析花江石漠化综合治理区不同恢复模式的土壤养分变化特征[74]和生态效应[75]、土壤藻类植物群落区系[76]、大型土壤动物特征及分布特点[77]、石漠化程度与林分水源涵养的相互关系[32]等研究。

总之，1993—2021年期间，花江喀斯特研究呈现出从开始的逐渐升温、各方关注，再到逐步稳定、持续发展的态势。

3 结论与讨论

总结30年来花江峡谷喀斯特研究的发展趋势和热点领域，得出结论：

1)1993—2021年以来花江刊文量呈增加趋势，学界关注的程度增强。研究主要集中在农学、资源学、环境学和地理学4类学科。研究人员较集中，各团队合作频繁紧密。花江研究进展划分为3个阶段：1993—2002年(萌芽阶段)发文量较少，关键词类别单一。高频关键词包括农业发展模式、顶坛花椒、喀斯特和水土流失；2003—2009年(初步多元化阶段)发文量逐步增加，研究领域逐步拓展，关键词共现频次明显增加，初现多元化。花江石漠化治理、土地利用和顶坛花椒等是该阶段研究的热点；2010—2021年(快速多元化阶段)发文量呈先减后增的波动上升趋势，关键词共现频次表现出相对平稳的增加态势，从生态环境视角研究石漠化问题是该时期研究的重点。

2)综合30年的研究，从整个研究脉络来看，经济视角是主线，农业和农业技术相关的研究成果较多；政策导向较明显，研究主题紧跟国家政策变化呈现阶段特征，石漠化治理和生态环境的研究贯穿始终。

3)自石漠化综合治理和生态文明建设等政策出台后，花江喀斯特研究引起广大学者的高度关注。更重要的是，区域发展的现实需求和国家政策的支持推动了花江研究的蓬勃发展。未来花江喀斯特研究应面向国家和地方生态文明建设、乡村振兴和石漠化综合治理的需求，聚焦喀斯特气地水土生循环过程监测与模拟、生态系统演化机理与恢复、社会生态系统演化机制与调控、碳源碳汇综合观测与“双碳”技术研发、生态大数据决策支持与优化管理等方面研究与示范。