遲 旭，黨曉宏,2，蒙仲舉，翟 波，閆 宇

(1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學 沙漠治理學院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010011；2.內(nèi)蒙古杭錦荒漠生態(tài)系統(tǒng)國家定位觀測研究站，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017400)

某一研究領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀與熱點問題可以通過文獻計量手段對該領(lǐng)域文獻進行大數(shù)據(jù)分析，基于數(shù)理統(tǒng)計處理文獻信息間定性或定量關(guān)系，對相關(guān)研究歷程與現(xiàn)狀進行客觀定量描述[1]，文獻計量是以科學文獻各項外部特征為研究對象[2]，根據(jù)現(xiàn)狀分析得出的規(guī)律預測未來熱點問題和研究方向[3-4]?；谖墨I計量信息深入挖掘、文獻聚類分析等優(yōu)勢，隨著各個學科領(lǐng)域不斷發(fā)展，文獻計量已由最早應用于圖書情報領(lǐng)域拓展到醫(yī)學、哲學、生態(tài)環(huán)境等研究領(lǐng)域，以了解各研究領(lǐng)域現(xiàn)狀、熱點問題及研究趨勢[5-6]。目前，文獻計量在生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域主要應用于重金屬、生態(tài)修復、環(huán)境承載力、有機農(nóng)業(yè)等方面，對于荒漠植物、草原綠洲等方面的研究較少。由于荒漠灌叢研究文獻數(shù)量較多，研究時間較長，運用文獻計量分析方法，通過可視化軟件形成可視化網(wǎng)絡圖譜，能夠清晰準確分析荒漠灌叢研究現(xiàn)狀與熱點問題。文獻計量法主要基于CNKI和Web of science數(shù)據(jù)庫為數(shù)據(jù)源，運用Bibexcel、CiteSpace、Ucinet 和 Netdraw等軟件進行數(shù)據(jù)分析，既可以得出不同國家、作者、關(guān)鍵詞共詞矩陣，又能生成共現(xiàn)網(wǎng)絡關(guān)系和文獻共被引分析，為后續(xù)相關(guān)領(lǐng)域研究提供參考和借鑒[7]。

荒漠植物為適應干旱區(qū)風蝕沙埋、高溫少雨等特殊生長環(huán)境，在其生長發(fā)育過程中形成抗風蝕沙割、耐干旱貧瘠等特殊生理生長機制[8-10]?；哪参镌谏鷳B(tài)恢復、群落演替等方面對于干旱半干旱區(qū)、荒漠草原區(qū)以及荒漠生態(tài)系統(tǒng)具有重要作用，是荒漠生態(tài)環(huán)境的重要組成部分[11-12]。由于立地條件、物種自身生物學特征等因素的影響，灌叢在干旱半干旱地區(qū)形成的沙堆在空間格局上通常呈斑塊狀分布[13-14]。灌叢的形成發(fā)育過程改變了環(huán)境中營養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)和局部小氣候條件，使得干旱半干旱地區(qū)植物可利用資源空間異質(zhì)性增強[15-16]。荒漠灌叢作為干旱半干旱地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，在固定流沙、降低近地表風速、攔截風蝕、增加降雨利用率、降低太陽輻射對地表的間接破壞、攔截水蝕對地表的破壞等方面發(fā)揮重要作用[17]。近年來由于受到人類活動、氣候因素等影響，使得干旱半干旱地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞，生物多樣性降低[18]。

因此，為探明當前荒漠灌叢研究主要反響與熱點，對當前荒漠灌叢的研究進行統(tǒng)計分析是有必要的。雖然荒漠灌叢的研究在國內(nèi)外有較多相關(guān)文獻，但以文獻計量為研究方法的文獻鮮有報道。為此，本文以1990—2020年間中國期刊全文數(shù)據(jù)庫(CNKI)和1986—2020年間Web of Science 數(shù)據(jù)庫核心集合中收錄的關(guān)于國內(nèi)外荒漠灌叢研究相關(guān)文獻為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源，運用文獻計量研究方法，從年度發(fā)文量、高頻關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析、聚類分析等層面揭示荒漠灌叢研究領(lǐng)域的研究熱點、發(fā)展規(guī)律，以期為后續(xù)荒漠灌叢研究提供參考和借鑒。

1 數(shù)據(jù)來源及研究方法

國內(nèi)方面，本文以中國期刊全文數(shù)據(jù)庫(CNKI)中以“荒漠灌叢”為主題檢索的有關(guān)文獻作為數(shù)據(jù)源，搜索年份為1990—2020年(包含2020年)，篩選出152篇相關(guān)文獻；國際方面，本文以Web of Science 數(shù)據(jù)庫中的核心集合為數(shù)據(jù)源，文獻類型為“article”，檢索詞為“desert shrub，shrub”，搜索年份為1986—2020年(包含2020年)，檢索出2 950篇相關(guān)文獻，并在檢索結(jié)果中篩選出與荒漠灌叢相關(guān)的文獻，得出756條符合研究內(nèi)容的結(jié)果[19]。

將篩選的152篇國內(nèi)文獻和756篇外文文獻分別導入到Bibexcel中，導出文獻中高頻關(guān)鍵詞、年份、文獻被引次數(shù)等信息。國際文獻篩選出詞頻大于10的高頻關(guān)鍵詞共計22個，國內(nèi)文獻篩選出詞頻大于3的高頻關(guān)鍵詞共計42個。利用Bibexcel軟件將國際文獻中導出的22個高頻關(guān)鍵詞生成 22 × 22 的共詞矩陣，將國內(nèi)文獻中導出的42個高頻關(guān)鍵詞生成42×42的共詞矩陣[3]，分別導入到 Ucinet中生成 ##h文件，再用 Netdraw 做出國際與國內(nèi)荒漠灌叢研究高頻關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡可視化分析圖完成共詞分析。將2個共詞矩陣導入SPSS，生成系統(tǒng)聚類分析樹狀圖，再將高頻關(guān)鍵詞劃分群集，實現(xiàn)對高頻關(guān)鍵詞的聚類分析。

2 結(jié)果分析

2.1 荒漠灌叢相關(guān)文獻發(fā)文量分析

國內(nèi)外以“荒漠灌叢”為主題的發(fā)文量呈逐年上升趨勢，國際各年發(fā)文量均高于國內(nèi)(圖1)。國內(nèi)關(guān)于荒漠灌叢的研究雖然開始于1991年，但1993—1997年對于荒漠灌叢的研究停滯，因此總體發(fā)文量較少，國際上對于荒漠灌叢的研究雖然開始于2002年，但發(fā)文量較多，每年發(fā)文量均超過20篇；國內(nèi)外關(guān)于荒漠灌叢的文獻逐年增長率均呈增長趨勢。2011年后國內(nèi)外關(guān)于荒漠灌叢的發(fā)文量穩(wěn)定增長，2016年授予博碩士學位發(fā)文量高達9篇，因此2016年發(fā)文量明顯高于其他年份。

圖1 國內(nèi)外有關(guān)荒漠灌叢的文獻各年份發(fā)文量和增長率

2.2 文獻被引次數(shù)分析

將國內(nèi)外與荒漠灌叢有關(guān)的文獻被引次數(shù)分成1～9、10～19、20～29、30次以上4個階段(圖2)，國內(nèi)被引用30次以上的文獻共計14篇，頻率為 9.21%；國際上荒漠灌叢相關(guān)文獻被引次數(shù)在30次以上有145篇，占總被引次數(shù) 19.18%；國際較國內(nèi)對于荒漠灌叢的研究更深入，其學術(shù)影響力更高。

圖2 國內(nèi)外荒漠灌叢相關(guān)文獻被引次數(shù)

2.3 高頻關(guān)鍵詞分析

國內(nèi)關(guān)于荒漠灌叢的研究中，出現(xiàn)最多的關(guān)鍵詞為荒漠草原(表1)，這與荒漠灌叢生長環(huán)境有關(guān)，荒漠草原是荒漠灌叢的主要分布區(qū)域，因此，荒漠草原是荒漠灌叢研究領(lǐng)域的核心內(nèi)容；灌叢、荒漠灌叢、灌叢沙堆、空間異質(zhì)性、土壤養(yǎng)分、土壤水分、生物量、灌叢化、空間分布為次級高頻關(guān)鍵詞。國內(nèi)關(guān)于荒漠灌叢的研究熱點傾向于其空間分布特征及其空間異質(zhì)性。

表1 國內(nèi)1990—2020年高頻關(guān)鍵詞及其詞頻

國際上關(guān)于荒漠灌叢的研究出現(xiàn)最多的關(guān)鍵詞為facilitation(促進作用)，為國際上荒漠灌叢領(lǐng)域的研究熱點(表2)，次級高頻關(guān)鍵詞為shrub encroachment(灌木入侵)、Larreatridentata(三齒拉雷亞灌木)、desertification(荒漠化)、climate change(氣候變化)、competition(競爭)、Chihuahuan Desert(奇瓦瓦沙漠)等，由此可以推測，國際上荒漠灌叢的研究熱點傾向于灌叢之間物種入侵、種內(nèi)競爭、特殊灌叢的研究等方面。

對比關(guān)于荒漠灌叢的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及熱點問題(表1、表2)，高頻關(guān)鍵詞方面的數(shù)據(jù)顯示，國內(nèi)關(guān)于荒漠灌叢的研究熱點側(cè)重于灌叢空間分布特征與灌叢沙堆及空間異質(zhì)性等方面，偏重于相對大尺度的研究；國際上荒漠灌叢領(lǐng)域的研究熱點為物種入侵、種內(nèi)競爭與特殊灌叢的研究；荒漠灌叢的研究現(xiàn)狀顯示：國際上對于荒漠灌叢的研究主要針對荒漠灌叢的演替與促進灌叢生長方面的研究，而國內(nèi)對于荒漠灌叢的研究側(cè)重于其空間分布格局。

表2 國際上2002—2020年高頻關(guān)鍵詞及其詞頻

2.4 高頻關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡化可視分析

高頻關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡可視圖中方形代表節(jié)點，每一個節(jié)點代表一個關(guān)鍵詞，節(jié)點的大小代表關(guān)鍵詞與其他關(guān)鍵詞之間共現(xiàn)次數(shù)、共現(xiàn)頻率的高低[20](圖3)。國內(nèi)關(guān)于荒漠灌叢的研究中節(jié)點較大的關(guān)鍵詞有荒漠草原、灌叢、空間異質(zhì)性、灌叢沙堆、土壤水分等，說明這些高頻關(guān)鍵詞與其他關(guān)鍵詞之間共現(xiàn)次數(shù)較多。荒漠草原與灌叢空間異質(zhì)性等高頻關(guān)鍵詞成為荒漠灌叢領(lǐng)域研究熱點。

圖3 國內(nèi)荒漠灌叢研究高頻關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡可視圖

Chihuahuan Desert(奇瓦瓦沙漠)、facilitation(促進作用)、shrubs(灌叢)、Larreatridentata(三齒拉雷亞灌木)、climate change(氣候變化)、Mojave Desert(莫哈韋沙漠)等關(guān)鍵詞在國際荒漠灌叢文獻高頻關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡可視圖中節(jié)點較大，說明這幾個詞與其他關(guān)鍵詞共現(xiàn)次數(shù)較多，為國際荒漠灌叢領(lǐng)域研究現(xiàn)狀及熱點提供理論依據(jù)(圖4)。

圖4 國際荒漠灌叢研究高頻關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡可視圖

2.5 高頻關(guān)鍵詞的聚類分析

本文使用 SPSS 中的系統(tǒng)聚類分析，分別對國際文獻中提取的 22個關(guān)鍵詞和國內(nèi)文獻中提取的 42個關(guān)鍵詞進行聚類分析[21]，分別得出系統(tǒng)聚類樹狀圖(圖5)以及高頻關(guān)鍵詞集群(表3、表4)。國內(nèi)關(guān)于荒漠灌叢的研究可以分為荒漠草原、灌叢沙堆、灌叢空間分布與典型灌叢及其他研究內(nèi)容4類(表3)。

表3 國內(nèi)荒漠灌叢研究高頻關(guān)鍵詞聚類群體劃分

國際上關(guān)于荒漠灌叢的研究分為特殊灌木、競爭關(guān)系、灌叢生長促進作用及其他研究內(nèi)容4方面(表4)，群集1的Larreatridentata(三齒拉雷亞灌木)是通過自身分泌濃重氣味和滴落石灰酸的方式抑制其他物種入侵，是國際上荒漠灌叢領(lǐng)域研究現(xiàn)狀的熱點灌木；群集2涉及的競爭關(guān)系包括種間競爭和種內(nèi)競爭。

表4 國際上荒漠灌叢研究高頻關(guān)鍵詞聚類群體劃分

國內(nèi)外荒漠灌叢高頻關(guān)鍵詞聚類分析結(jié)果表明，國內(nèi)對于荒漠灌叢的研究熱點主要集中于荒漠灌叢生長環(huán)境及其空間分布規(guī)律，而國際上對于荒漠灌叢的研究熱點主要側(cè)重于灌叢群落種內(nèi)、種間競爭及物種入侵等方面；國際上對于荒漠灌叢領(lǐng)域的研究偏向于小尺度群落內(nèi)的研究，國內(nèi)荒漠灌叢領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀側(cè)重于大尺度空間范圍的研究。

3 結(jié)論與展望

就國內(nèi)外發(fā)文量來看，國內(nèi)對于荒漠灌叢的研究主要分為3個階段：萌芽階段1990—2002年，初步發(fā)展階段2003—2010年，穩(wěn)步發(fā)展階段2011—2020年。國際上對于荒漠灌叢的研究大體上也可以分為3個階段：第一階段2002—2007年，期刊發(fā)文量穩(wěn)步增長，為穩(wěn)定增長階段；第二階段2007—2010年，發(fā)文量雖然總體上高于前幾年，但論文增長率呈下降趨勢，為緩慢增長階段；第三階段2011—2020年，發(fā)文量明顯增加，呈波動增長趨勢。無論國際還是國內(nèi)發(fā)文量都是從2002年開始增長，說明國內(nèi)外開始重視沙漠保護與治理，隨著社會經(jīng)濟發(fā)展、科研技術(shù)不斷完善，國內(nèi)外荒漠灌叢領(lǐng)域的研究都在2010年開始趨于穩(wěn)定發(fā)展。

發(fā)文量、高頻關(guān)鍵詞共現(xiàn)、聚類分析等是文獻計量方面評價文獻研究領(lǐng)域現(xiàn)狀與熱點的重要手段，文獻共被引用次數(shù)是評價文獻研究領(lǐng)域熱點及其學術(shù)影響力的重要參考依據(jù)[22-23]；關(guān)鍵詞作為學術(shù)期刊論文的重要部分，是對文章研究內(nèi)容的高度提煉和總結(jié)[24]，在一定程度上可以代表該領(lǐng)域研究現(xiàn)狀的熱點問題[25]。某個領(lǐng)域高頻關(guān)鍵詞之間的關(guān)系可由該領(lǐng)域篩選的高頻關(guān)鍵詞出現(xiàn)在同一篇文獻中的情況衡量[26]，在文獻計量方法中用共現(xiàn)網(wǎng)絡化分析實現(xiàn)[27]。通過社會網(wǎng)絡分析軟件對高頻關(guān)鍵詞進行分析，生成的社會網(wǎng)絡分析圖可以將共詞分析結(jié)果可視化，從而描述該領(lǐng)域的研究熱點[28]。高頻關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析及網(wǎng)絡可視化圖均顯示國內(nèi)關(guān)于荒漠灌叢的研究熱點側(cè)重于荒漠草原、空間異質(zhì)性、灌叢沙堆等方面，促進作用、特殊灌叢等為國際上關(guān)于荒漠灌叢的研究現(xiàn)狀。

聚類分析是以“物以類聚”為基本思想，通過適當指標進行研究對象之間關(guān)系的定量分析，得出研究對象之間關(guān)系的緊密程度，從而使分類更具合理性。在聚類分析中，按照指標或個體的特征進行分類[29]，使同一類別內(nèi)的個體具有盡可能高的同質(zhì)性，而類別之間則具有盡可能高的異質(zhì)性?？蓪⒕垲惙治鲋庇^理解為按空間距離遠近劃分類別，一般規(guī)則是將距離較小的指標歸為同一類，將距離較大的指標歸為不同的類。聚類分析是統(tǒng)計學中文獻計量基本方法之一，在文獻計量中，將每個關(guān)鍵詞看成一個指標，按照事先選定的方法計算聚類統(tǒng)計量，并把最近的兩類合并為新的一類，再重新計算各類之間距離，合并距離最近的兩類，以此類推，直到將所有的關(guān)鍵詞歸為一類[30]。聚類分析數(shù)據(jù)顯示(圖5)，國內(nèi)關(guān)于荒漠灌叢的研究現(xiàn)狀為荒漠草原、灌叢沙堆、灌叢空間分布與典型灌叢，國際上荒漠灌叢研究現(xiàn)狀的熱點為特殊灌木、競爭關(guān)系、灌叢生長促進作用。

綜上所述，隨著經(jīng)濟發(fā)展與科學技術(shù)的進步，國內(nèi)外對于荒漠灌叢的研究已經(jīng)得到廣泛開展，但國內(nèi)外對其研究的側(cè)重方向有所不同，國內(nèi)更加注重大尺度荒漠灌叢空間分布格局，而國際更加側(cè)重小尺度荒漠灌叢群落種間競爭、物種入侵、灌叢生理生長具有促進作用的因素、氣候變化對荒漠灌叢的影響。國內(nèi)幾乎沒有涉及荒漠灌叢物種之間競爭研究，群落演替、種間競爭對物種增強自身適應荒漠地區(qū)特殊環(huán)境具有重要意義。在演替過程中，由于荒漠地區(qū)植物可利用資源有限，荒漠植物為競爭某一有限資源，使得更加適應該地區(qū)資源條件的種群得以生存。因此，國內(nèi)應增加關(guān)于荒漠灌叢種內(nèi)種間競爭的研究，對于提高珍稀瀕危植物保育能力具有重要作用。