基于文献计量学的我国城市绿地生物多样性研究


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摘要:文章采用文献计量学的方法,通过CNKI数据库获取1989—2017年关于城市绿地生物多样性研究的797篇期刊研究性论文,借助于可视化引文分析工具Cite Space分析近30年来该领域的研究现状与发展趋势。研究表明,1998年后,我国城市绿地生物多样性研究日趋增多,2005年后文献数量呈现爆发式增长,近12年年均发文量达55篇;关键词频度和聚类分析显示植物多样性、绿地景观格局、植物群落、城市绿地系统规划中多样性保护等为主要研究热点;目前,借助生物多样性研究指导风景园林设计和植物群落配置受到研究人员的重视;此外,浮游植物多样性和草本植物多样性研究将是今后的重要研究方向。

关键词:城市绿地,生物多样性,文献计量学,Cite Space

DOl:10.3969/j.issn.1672-4925.2019.00.013

生物多样性是人类赖以生存和发展的重要基础,保护生物多样性对于人类生存及可持续发展具有重要价值[1]。很多研究表明,城市化对自然环境的强烈扰动及生境破碎化是引起大多数当地物种快速减少和灭绝的主要因素[2]。但是,城市绿地建设中外来物种的大量引入使多样性水平较城市化前明显提高[3],而不同土地利用类型的生物多样性存在显著差异,部分人为干扰程度较小的城市公园较郊区具有更高的本地物种丰富度[4],城市绿地成为城市生物多样性维持与保育的“诺亚方舟”。因此,基于城市社会和经济可持续发展的现实需求,城市绿地生物多样性研究,特别是其分布格局[5]及驱动因子等方向的研究仍然是当前及今后生态学的研究热点。

文献计量学通过对特定时间范围内某一特定领域内研究文献的统计分析,从多方面、多角度揭示学科领域整体发展的方向及动态,可以获取相关学科布局、整体科研实力和学科优势等信息,被广泛应用于多种领域的研究[6-11]。本文运用文献计量学的研究方法,对近30年来国内城市绿地生物多样性的研究进行分析,以期了解目前的研究动态,并为把握该领域的研究热点和发展趋势提供参考。

1 数据来源与分析方法

本文统计截止日期为2017年12月,研究数据源于CNKI,分别以“城市+多样性”和“城市绿地+多样性”为主题检索关键词,以“期刊”作为检索类型,共检索到1989—2017年的2251篇期刊文献。剔除重复及非学术性文献(如征稿通知、报告、书籍介绍、会议等)之后,得到与主题相关的有效学术性研究文献797篇。借助于文献计量软件Cite Space,对所检索到的文献进行计量学分析,通过绘制关键词聚类图、关键词时区图探寻城市绿地生物多样性研究现状及研究趋势。

2 结果与讨论

2.1年发文量分析

按照论文发表时间统计年度发文数量的时间分布特征(图1)可以看出,1989年发表首篇关于城市绿地生物多样性研究的论文,此后发表论文数量整体呈逐年上升趋势,其中1998和2005年为两个重要节点,可根据此节点将城市绿地生物多样性研究分为3个阶段。

第1阶段(1989—1997年)为国内城市绿地生物多样性研究的萌芽阶段。1988年,由Wilson和Peters共同撰写出版的Biodiversit一书介绍了生物多样性的概念,并在科学界和公众中普及了这个词汇,引起了国内外研究人员对生物多样性的探究兴趣。1992年6月,联合国环境与发展大会(UNCED)在巴西里约热内卢召开,此次大会通过了1994—2003年为国际生物多样性十年的决议,同时还通过了《生物多样性公约》,设定“国际生物多样性日”。中国领导人也参加了这次盛会并在《公约》上签字[5]。1993年《生物多样性》期刊由中国科学院生物多样性委员会创办。随后我国在1994和1997年正式发布《中国生物多样性保护行动计划》和《中国生物多样性国情报告》,完善自然保护的法规建设,同时加强了物种保护建设[12]。但是此阶段关于城市绿地生物多样性研究的年均发文量不足2篇,表明此阶段城市绿地生物多样性研究还没有受到国内研究人员的过多关注。

第2阶段(1998—2004年)研究成果数量呈曲折增长,年均发文量约10篇。联合国环境与发展大会(UNCED)的召开,大大提高了生物多样性的地位,基于上一阶段的政策,政府有关部门开始重视对生物资源的有效保护。2002年建设部出台了《关于加强城市生物多样性保护工作的通知》,强调生物多样性是人类赖以生存和发展的基础,要加强城市生物多样性的保护工作[13]。2003年1月中国科学院倡导启动一项濒危植物抢救工程,计划在15年内将所属12个植物园保护的植物种类从1.3万种增加到2.1万种,并建立总面积为458 km2的世界最大的植物园。这些在一定程度上促进了科研人员对城市生物多样性研究的重视,此阶段发表了很多具有学科引领性的高品质研究成果[14-16]。

第3阶段为2005—2017年,2005年后文献数量呈现爆发式增长,2005—2017年年均发文量达到了55篇,最小值为24篇(2005年),最大值为80篇(2012年)。此阶段尽管发文数量呈现波浪状起伏,但总体上保持了较高的水平,发文量占到了总体的90.0%,城市生物多样性研究在近12年达到高峰。2009年,中国环境保护部在《中国履行生物多样性公约——第四次国家报告》中,对生物多样性给予了更细化的定义。不仅如此,在对中国物种现状进行总结的同时,还提出生物多样性是可持续发展的战略性资源,具有多方面的价值。2015年政府通过了新的环境保护法律,就生态和生物多样性的养护做出了规定,制订了生态和生物多样性状况的“红线”。许多城市编制并制定城市生物物种多样性保护规划,科研人员也加大了对城市绿地生物多样性的研究深度及广度。研究工作的广泛开展和研究成果的不断积累,为政府生态环境保护工作提供了强有力的科技支撑[17-18]。

2.2研究热点分析

关键词是用来表示研究论文主题内容信息的词语,因此关键词的频度在某种程度上可以反映特定研究领域的热点问题。在Cite Space软件中设置Time Slice Length=1,Node Type=Keywords,Selection Criteria:50 per slice进行文献关键词共现网络分析,得出由144个节点和378个连接组成的关键词共现图谱,将其中频次大于15的列出,结果见表1。此外,对关键词共现网络分析结果进行聚类分析,得出6个明显的聚類,模块值(Q值)=0.47>0.3,意味着划分出来的社团结构是相对显著的,平均轮廓值(Silhouette,S值)=0.5795>0.5,说明该聚类是合理的。

由表1可以看出,关键词植物多样性、景观格局和植物群落出现频次较高,故植物多样性是城市绿地生物多样性已有研究的主要关注点,此外,城市绿地生物多样性的研究常常与绿地景观格局和植物群落的研究相结合。一般认为,城市建设对原有生境的剧烈干扰以及生境破碎化使城市特别是中心区生物多样性明显减少。因此,如何保护生物多样性,园林绿化建设中的生态策略及规划途径也成为研究的热点。此外,从所筛选出的关键词还可以发现,信息内容相近的词语使分析结果不能非常明确地反映研究热点问题,这也意味着研究人员对论文关键词的选择对分析结果有很大影响。但是,在统计得到的797篇有效性期刊文献中,有关基因多样性和动物多样性方面的文献量仅占总文献量的1.1%和4.1%,相比生物多样性其他方面的研究,无论是产出量还是影响力都有很大的差距,需要得到更多的支持与关注。

借助于Cite Space软件的Clusters功能进行关键词聚类,结果见表2。由表2可知,研究内容主要有3个方面。

1)聚类1关于城市绿地系统规划的研究涉及的关键词容量29个,主要高频关键词是规划、绿地系统、园林植物、城市、多样性。此方面的研究主要集中于城市园林植物多样性配置、城市绿地系统规划编制工作中多样性保护策略,以及城市绿地可持续发展研究。

2)聚类2与聚类6既有区别也有很高的相关性。两类研究均是借助景观生态学的原理和方法分析城市绿地景观格局的现状,提出存在的问题及优化策略。聚类2侧重于以遥感和地理信息系统技术与景观指数分析法相结合对城市绿地景观格局进行评价,提出景观格局优化途径。聚类6则侧重于以景观生态学的系统观点和整体性分析方法,在生态系统的尺度上对城市进行景观格局分析,探讨城市可持续发展的生态对策。

3)聚类3、4、5分别对应于城市绿化建设、城市生物多样性和物种多样性研究。从所包含的关键词可以发现,聚类3主要关注城市绿化中植物的组成特征和群落结构;聚类4集中城市生态园林建设中生物多样性保护对策,尤其是城市森林在多样性保护中的价值和方法;聚类5则多从物种多样性的角度考察植物、动物(主要的研究对象为鸟类和节肢动物)的组成和分布特征。

2.3研究前沿分析

根据关键词频次与演化路径生成城市绿地生物多样性研究关键词时区图谱,1989~2017年城市生物多样性研究前沿的演化路径见图2。由图2可将城市生物多样性研究所关注的主题分为3个时期。

第1个时期为1996—2004年,这一时期重点对城市生物多样性保护理论进行研究,所涉及的主题主要有植物多样性、多样性指数、城市森林、城市绿地系统规划、园林植物等。

第2个时期为2005—2009年,这一时期研究的主题趋于集中和深入,很多学者针对各类城市绿地生物多样性现状进行调查和评价研究,并提出了将景观生态学与城市生物多样性相结合的理论,注重各个城市植物多样性的保护与规划。同时,研究对象也从植物群落扩展到城市动物[19-21],尤其是城市化对鸟类分布的影响、城市绿地节肢动物群落组成及结构研究、鸟类与昆虫的群落变化及多样性保护等方面都进行了深入研究。值得注意的是,这一时期,在遥感和GIS技术支持下,对城市绿地景观格局的研究从定性分析转到了定量分析,提高了对城市绿地的研究水平[22-23]。

第3个时期为2010年之后,这一时期对城市生物多样性的研究持续深入,呈现出城市生物多样性保护理论与生态建设实际需求相融合的研究趋势,城市动植物多样性保护的具体途径和方法,特别是如何将生物多样性研究方法和结果应用于风景园林设计、植物群落配置[24]成为研究重点。自2015年后关键词无明显突变点,但是从城市绿地生物多样性研究关键词时区图谱中可以看出草本植物[25-27]和浮游植物[28-31]是2016年后新出现的重要关键词,说明浮游植物多样性和草本植物多样性研究也是未来几年城市绿地生物多样性研究领域的重要方向。

3 结论

本研究运用Cite Space可视化软件对1989—2017年我国城市绿地生物多样性研究成果进行量化分析,结果表明:1)研究文献年发文量总体呈逐年增长趋势,近12年达到高峰;2)植物多样性、绿地景观格局、群落结构、城市绿地系统规划中多样性保护等为该领域的研究主题热点;3)本领域的研究呈现为逐步深入并与生态建设实际需求紧密结合的趋势,城市动植物多样性保护的具体途径和方法成为研究重点,借助生物多样性研究指导风景园林设计和植物群落配置受到研究人员的重视。同时浮游植物多样性和草本植物多样性作为城市绿地生物多样性的重要组成部分,也是今后该领域的重要研究方向。

本研究通过文献计量学方法对城市生物多样性研究文献进行统计分析,其研究方法及結果对该领域的研究现状及发展趋势分析有一定启发意义,但Cite Space软件对研究热点的分析主要依赖于论文关键词,这使关键词选取恰当与否以及是否能准确界定论文主题对研究结果影响很大,因此也就会出现本研究中关键词列表无法准确体现该领域热点关键词的现象,其结果需要研究人员根据经验和相关文献予以重新校核。

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收稿日期:2018-04-26

第一作者:李兆中(1992-),女,硕士研究生,研究方向为城市绿地生物多样性。E-mail:353807859@qq.com

通信作者:武小钢(1977-),男,教授,博士,研究方向为风景园林。E-mail:wuxg@sxau.cn

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