基于CiteSpace的湿地生态服务功能文献计量与可视化分析

2023-07-31刘莎黄文欣罗天相

安徽农业科学 2023年13期

刘莎黄文欣罗天相

摘要利用CiteSpace软件对国内2001—2021年湿地生态服务热点与趋势进行分析，包括作者、机构、关键词共现、聚类、突现以及时间线图谱等角度。结果显示，湿地生态系统研究发展迅速，但研究机构和作者间联系并未形成一个完整的网络体系。湿地生态服务研究形成多个聚类，交叉重叠。研究的热点从湿地生态结构和功能破坏，进而关注湿地生态服务的权衡/协同关系、国家湿地公园建设及湿地服务可持续发展等。湿地生态服务研究仍处于快速发展期，研究广度和深度不断增强。

关键词 CiteSpace；文献计量；湿地生态服务；知识图谱

中图分类号 S-058 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2023）13-0215-06

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.13.048

Literature Metrology and Visualization Analysis of Wetland Ecological Services Based on CiteSpace

LIU Sha1，HUANG Wen-xin2，LUO Tian-xiang2

（1.Yichun University Library，Yichun，Jiangxi 336000;2.School of Life Science，Resource and Environmental Science，Yichun University， Yichun，Jiangxi 336000）

Abstract Based on the literature metrology and visualization analysis，we explored the research status，hotspots and trends of wetland ecological services in China in 2001-2021，including authors，institutions，keyword co-occurrence，clustering，emergence and timeline mapping.The results showed that wetland ecosystem research had developed rapidly in China. The relationship between institutions and authors studying wetland ecological services had not formed a complete network system.Wetland ecological services had formed multiple clusters，and there was cross-overlap between the various bodies.The initial researches focused on the destruction of wetland ecological structure and function，then shifted to the trade-offs / synergies of wetland ecological services，the construction of national wetland parks and the sustainable development of wetland services.The research on wetland ecological services was still in a period of rapid development，and the breadth and depth were increasing.

Key words CiteSpace;Literature metrology;Wetland ecological services;Knowledge map

基金項目江西省高校人文项目（TQ20102）；2023年度宜春市社科研究“十四五”立项课题（23SK139）。

作者简介刘莎（1979—），女，江西宜春人，图书馆馆员，硕士，从事图书参考咨询研究。通信作者，教授，博士，从事生态系统生态学研究。

收稿日期 2022-09-13

生态系统服务范围涵盖了整个生态系统结构、流程和功能，通过驱动物质循环、能量流动和信息传播，为人们创造相应的生活物质、社会文教生产条件和公共服务功能［1］。随着“环境服务”和“生态系统服务”这两类词相继被《人类对全球环境的影响》一书展示给大众，生态服务功能研究开始迈向全新领域［2］。

湿地生态系统是人类赖以生存的基本生态环境，其丰富的生物多样性对于环境稳定、物种基因保护、资源利用等方面起着举足轻重的作用。湿地是人类的摇篮，是地球的肾脏，是为人类提供充足生态系统服务的生物基因库［3-4］。我国在湿地生态系统服务方面的研究起步较晚，研究集中在价值分类和价值评估方面［5］，各学者对不同地区湿地服务功能进行了有针对性的评价。地理信息系统和遥感成像技术的快速发展，使湿地生态服务功能价值动态数据挖掘和采集的准确性得到了提高［6］。目前，对湿地生态系统服务的研究已经从自然湿地服务功能发展到城市湿地和小微湿地［7-8］，从湿地单元服务功能发展到大江大河服务功能和空间尺度［9-10］，从理论和技术发展到生态系统协同/权衡关系［11］。尽管一些研究者对湿地生态系统服务研究进行了梳理和回顾［2-12］，但由于中国的湿地生态服务领域的深度范围日益增加，在微观和宏观层面的变化十分复杂，对其发展、演变和发展的综合分析仍然是一个空白。

随着不同学科文献量的增加，文献计量学已成为一种重要的研究手段。CiteSpace利用Java语言生成不同类型的图谱，使用可视化分析技术对文献分析研究［13］。知识图谱是用数字、文字表达转化成图像表达的产物，将学科核心、发展历史、前沿及整个知识结构的多学科整合，用直观的图形呈现出来［14］。在众多学科的大量文献中，文献计量学已成为了一种重要的研究学科动态方法［15］。鉴于此，笔者运用CiteSpace软件，对中国湿地生态服务功能等相关内容进行可视化分析，以全面客观展示湿地生态服务功能研究的动态、历程和发展态势。

1 数据来源与研究工具

1.1 数据来源

以知网（CNKI）的数据作为来源，采用“主题=湿地生态（精确）and主题=服务（精确）”的方式进行检索，时间为2001年1月1日—2021年12月31日，从学术期刊中共检索到1 660篇相关文献，为了确保文献的质量，对检索到的文件标题进行了进一步检查，在排除了关联性不强的文献之后共有591条（检索截止日为2021年12月31日）。

1.2 研究工具

采用CiteSpace軟件对在知网中检索到的数据进行处理，包括作者、机构、关键词共现、聚类、突现以及时间线图谱分析等，并从中得到其发展演变和趋势。

2 湿地生态服务的整体描述

2.1 发文量时间分析

从某种意义上来说，文献的出版时间和发文量的时间情况都可以清晰地反映出该领域的年份特征、发展速度以及研究热点情况，能够使研究学者更好地了解湿地生态服务功能的研究趋势。

从图1可以看出，2001—2021年生态服务功能研究的发文量逐渐增多，根据发文量趋势图，可将湿地生态服务研究划分为3个阶段：第1阶段为2001—2011年，这一阶段发文量持续增加，处于初步阶段，年均发文量为18篇，尤其是2006—2007年发表篇数剧增；第2阶段为2010—2014年，这一阶段属于过渡发展阶段，发文量相比前一阶段略有下降但在2013年又重新上升，年均发文量约为36篇，是上一阶段的年均发文量的2倍；第3阶段为2015—2021年，这一阶段为平稳发展阶段，年均发文量约为41篇。每年发文量相比之前依旧有所增长，说明湿地生态服务功能依旧受到研究者的关注。

2.2 作者合作网络图谱分析

通过CiteSpace软件，将节点设定为“作者”，时间参数调整为2001年1月到2021年12月，其他参数的默认值不变。绘制出湿地生态系统服务研究作者间的合作关系，并进一步分析作者及其合作关系［16］。

从图2可以看出作者之间的合作关系，该合作图谱中共有493个网络节点数（N），连线数（E）有374条，其中节点代表作者，连线代表合作；网络密度（Density）仅为0.003 1。从图中可以明显看出，该领域的研究人员之间的网络普遍比较分散，研究人员之间密切的团队关系很少，大量的作者没有联系。图中只有3个明显的网络结构，其中最大构成主要表现为崔丽娟、康晓明、李伟、周文昌、史玉虎等存在学术交流与合作，各学者机构主要分为中国林业科学研究院以及九江学院等。

根据普莱斯定律，m（核心作者发文量）=0.749×4（最大n值），4（最大n值）代表着该领域包含的作者中最多发文数量［17］，计算后4m≈3.09（故m4=3），因此发文量在3篇以上就是核心作者。从表1可以看出，崔丽娟发文量最多，达到17篇，该学者主要致力于湿地生态过程与机理、湿地保护与恢复技术、湿地生态系统服务评价与湿地管理政策等领域；李伟、宋胜帮、曾明、肖涛、康晓明、吴明、周文昌、王志强、石强胜为2～10名，发文量由13到6篇逐次递减。

2.3 机构合作图谱分析

在该合作网络中，将节点类别设置为“机构”，其他参数不变。运行后由生成的知识图谱可以看出，该图谱中N=371、E=192、Density=0.002 8，表示在网络中机构有371家、连线数为192条、网络密度约为0.002 8（图3），故属于松散型网络，由此可见各个机构之间的相互联系不紧密并且合作交流较少，多发生在2～3个机构，这对湿地生态服务功能的研究和发展都是不利的。

从表2机构发文数量排名来看，中国林业学科研究院湿地研究所是发文数量最多的，发表论文17篇；其次是江西省长江流域产业生态模拟与环境健康重点实验室-九江学院，共计13篇发文。

3 湿地生态服务的研究分析

3.1 研究热点分析

研究热点反映了研究领域的重点和发展趋势，对进行深入理解和分析该领域的研究内容存在着重要的作用，它体现在关键词频较高的地方，而中心性则是1个节点的尺度，反映出这个点在整个网络中的重要性。

根据CiteSpace软件，将节点类型设置为“关键词”，在网络剪裁区（pruning）中选中寻径网络剪裁、修剪切片网络和修剪合并网络［18］，该做法目的是使用软件自主筛除不关键以及边缘网络结构，其他值不发生变化并进行可视化分析。关键词是对文章内容的浓缩和精炼，在某一个特定领域中重复出现的关键词可以更好地反应该领域的热点研究，通过频词的统计从而得到高频关键词。关键词出现次数越高说明该关键词更受学者研究的关注，即是文献的研究热点［19］。

图4中的关键词共现性显示（网络节点）N=470和E=625（链接），表明该研究所涉及的只是范围较广泛，而且关键词之间的相关性很高，节点的圆圈越大说明频率越高，颜色越深说明近期研究越热［20］。从图4可以看出，大多数研究都是以价值评估和服务功能为基础进行研究，湿地生态服务功能与可持续发展紧密联系。

根据CiteSpace软件生成的知识图谱，将相似的关键词进行合并，从该研究词频前10的关键词（表3）进行统计并分析，从而了解目前国内湿地生态服务国内状况和研究的重点。从表3可以看出，前10位的关键词词频都在21次及以上，其中词频最高的是“价值评估”，词频211次；其次是“生态服务功能”，词频209次；频次排序第3～10的分别是湿地（163次）、湿地生态系统（108次）、生态系统服务价值（47次）、土地利用（27次）、服务价值（24次）、滨海湿地（24次）、城市湿地（23次）、小微湿地（21次）。由此可以看出，频次排名前10的关键词之间关系较为紧密，反映出湿地生态服务功能及价值评估受到研究学者们的热点关注。

聚类的原理是将密切相关的关键词进行分类和分组，每个关键词都有一个值，选择最大的一组作为代表。图4进行聚类分析得出图5，每个聚类号都包含着不同聚类值，该图谱将其分为10类。更高的Q值表明有更好的聚集效果， Q>0.3时，其信息模块化程度越明显， S>0.5的表示聚集效果更为合理［21］。从图5可以看出，Q和S分别为0.862 3和0.712 8，表明所述关键字的聚类分析是合理的，能够直观地反映出所属分类模块的状况。同质性是指不同聚类模块中的相似度，同质性的值越高，说明该聚类关键词的相似度越高。从表4可以看出，类别为“三江平原湿地”和“生态服务价值”的同质性为1.000，说明该聚类群组下的关键词相似性极高。

3.2 研究趋势分析

“研究趋向”是在一个领域中最具特色的热点关键，利用突变的方法，可以得出一个特定时期内比较活跃的相关文献，并据此跟踪其发展趋势。

利用CiteSpace软件生成2001—2021年湿地生态服务的突现词图谱（图6），选取了前14个影响较大的突现词进行分析。突现词是在短期内频繁出现的词语，由图6可知，可分为3个阶段：第1阶段2001—2006年，“权衡/协同”“气候变化”“负向服务”“保护”“价值估算”和“生物多样性”为该阶段研究学者的研究热点，表示在该阶段研究者们开始注意到，在湿地生态服务中存在着平衡/协作关系，而且这种关系也会随时间和空间的不同而发生改变。在一定的时间和空间范围内，不同的生态服务难以或甚至无法实现其效益最大化，这就要求学者对生态服务的互动与平衡管理决策进行探讨［22］。第2阶段为2006—2014年，“保护”和“生态服务价值”等是本阶段研究热点，说明对于湿地生态服务问题研究学者已经着手从湿地保护开始，贯彻落实可持续发展，对于湿地生态服务功能方面主要集中在价值估算方面。第3阶段为2014—2021年，“国家湿地公园”“三江平原湿地”“最终服务”“服务价值”以及“湿地生态系统”等是现阶段的关注热点，目前湿地生态系统研究重点区域在滨海湿地、城市及人工湿地、湿地公园、三江平原等地区。

基于关键词聚类分析，用时间轴反映出该聚类下的关键词在时间上的演变。

由图7可知，生成的最大聚类群组为#0土地利用，包含的关键词有湿地生态系统、协同/权衡、可持续发展等，从时间线发现，聚类群组#0是在2002年首次出现，并且生态系统服务功能是最具标志性的关键词，在之后总体趋势是持续增长的。土地利用的变迁反映了人们的社会行为，其结构和功能的变化与土地利用密切相关［23］。对于湿地来说，无节制的开发与改造已经打破了湿地生态的平衡，而这种改变会对生态系统的结构和功能有着一定的影响，而这又导致其承载能力的变化，两者之间有着密不可分的联系。因此，合理使用土地并贯彻落实可持续发展，是目前研究学者的重点关注。群组#1为动态变化，包含的关键词有服务价值、评估、效益分析等。从2004年开始，随着中国城市化发展，湿地开垦、变更湿地用处和城市发展对湿地的侵占已成为了我国自然湿地面积和功能大幅减少的主要因素［24］。因此，需要妥善处理生态建设与发展之间的联系，将生态合理化、经济效益和社会可接受性作为生态保护重中之重。群組#2为三江平原湿地，包含生态系统服务价值、净化大气、湿地面积等关键词。三江平原是中国湿地生态分布的重要区域，也被列入“国际重要湿地名录”，占据极高地位［25］。群组#3为湿地生态系统服务，包含的关键词有社会价值、生态环境演变、供给服务、协调性等。湿地生态服务是人们从其功能中获取的利益，根据该领域科学家提供的信息，这些生态系统服务包括供给功能、调节功能、支持功能等［26］，这些湿地生态系统服务对人类活动和地球的生态平衡至关重要。群组#5为生态服务价值，包含的关键词有调节气候、生态补偿、生态功能等。从生态系统的不同类型来看，城市湿地的服务价值高于草原、农田及部分森林，所以对于城市湿地保护是研究学者的研究热点。群组#6为城市湿地，包含的关键词有可持续利用、发展、功能效益等。城市湿地不仅提供人类理想的居住场所环境，又具备良好自然生态环境，其服务功能包括降低城市环境污染、补给地下水、调节气候等方面。群组#9为湿地保护，包含的关键词有生物多样性、小微湿地、湿地退化、湿地恢复等。生物多样性是一种广泛的生态系统效益，包括气候变化、环境变化和对人类健康的影响。“小微湿地”是湿地的重要组成部分，虽然规模小但对人类生活至关重要，但由于人类活动导致的城市化快速发展已经造成很多不良影响，包括生物多样性和其中的生态系统服务［27］。群组#10为自然保护区，包含的关键词有红树林湿地、扎龙湿地、最终服务、保护对策、固碳能力等。湿地只占地球表面的6%，但为地球上20%的生物提供栖息地，具有不可替代的生态功能［28］。

4 小结

以文献计量与可视化分析为基础，使用CiteSpace软件对2001—2021年的数据进行分析，利用知识图谱可以直观地体现出我国湿地生态系统服务研究领域的合作状态、演变过程、现状分析以及研究热点与趋势，从结果上看我国在该主题研究发展迅速，从2001年开始发文量都是呈现总体向上的趋势。但对于研究学者和机构之间的联系合作较少，形成大规模的网络结构只有少数，应该继续深化研究学者及机构之间的合作。基于关键词时间线和关键词突现分析结果显示，可将其分为服务功能-湿地保护-影响因素-服务价值几个阶段；湿地生态服务功能体现在天然储水、调蓄供水、地下水补给、保护海岸以减少侵蚀、“天然空调和灌溉器”、碳封存、天然废水处理厂和“生命的摇篮”这些方面。

当前，在湿地生态系统服务功能方面，我国对湿地资源、生物多样性、自然保护区、价值评估等关注度较高。今后，应注重从宏观和微观2个尺度加强湿地生态服务功能的研究，以更有效地利用湿地生态服务功能。

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