國際能值研究熱點(diǎn)和前沿的可視化分析

李春發(fā)，曹瑩瑩

天津理工大學(xué)管理學(xué)院，天津 300384

生態(tài)學(xué)家Odum H T的能值理論思想最早起源于20世紀(jì)70年代，80年代后期，他首次對能值理論及相關(guān)一系列概念進(jìn)行了闡述，他將能值定義為：一種流動或儲存的能量所包含另一種類別能量的數(shù)量（陸宏芳等，2005；Odum，1987；Odum，1998;藍(lán)盛芳和欽佩，2001；Odum 等，1987；Odum，1996）。能值理論創(chuàng)造性地將各種不同能量區(qū)分成不同的等級后，轉(zhuǎn)換成同一標(biāo)準(zhǔn)“能值”，從而實(shí)現(xiàn)了不同系統(tǒng)與物質(zhì)生態(tài)效益及結(jié)構(gòu)功能的統(tǒng)一評價。目前，能值理論已廣泛應(yīng)用于生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)以及產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)的研究中。（Vega-Azamar等，2013）等用能值分析方法對加拿大蒙特利爾島的環(huán)境可持續(xù)性進(jìn)行了評估。而（Arbault等，2013）等以4個污水處理廠為案例對能值評估方法的適用性及魯棒性進(jìn)行了檢驗(yàn)，并將其與生命周期評估方法進(jìn)行了比較。在國內(nèi)，（劉浩和宋陽，2008）運(yùn)用能值分析方法對遼寧省循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況進(jìn)行了評價，他認(rèn)為遼寧省經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重點(diǎn)在于減少廢棄物的排放，強(qiáng)化資源的循環(huán)合理利用。（李麗鋒等，2013）基于能值理論對盤錦雙臺河口濕地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值進(jìn)行了分析與評價。（宋陽等，2012）將能值分析與生態(tài)足跡方法相結(jié)合，構(gòu)建了民用建筑生命周期各階段固體廢棄物排放的資源環(huán)境壓力計算模型，并進(jìn)行了實(shí)證研究。（張麗君等，2013）則整合能值分析與物質(zhì)流分析方法，并結(jié)合空間分析技術(shù)，對以河南為例的縣域綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展的地域類型及空間特征進(jìn)行了分析。（劉耕源等，2013）利用能值分析方法，對北京的城市代謝過程進(jìn)行了研究。此外，將能值理論與生態(tài)足跡法（王耕等，2014；王耕等，2013；王志杰和高潔，2013；張清華等，2012；楚芳芳和蔣滌非，2012）、生命周期評價法（Wang X L，2014；Reza B等，2014）、數(shù)據(jù)包絡(luò)分析（孫露等，2014；宋濤等，2013）、脫鉤理論（ZHANG 等，2014），遙感和GIS（李松，2014）、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能理論（吳霜，2014）等其它理論及方法結(jié)合應(yīng)用也成為學(xué)術(shù)界的探索熱點(diǎn)。

本文通過對能值相關(guān)文獻(xiàn)信息進(jìn)行搜集與分析，厘清能值研究領(lǐng)域的研究脈絡(luò)，準(zhǔn)確把握其研究前沿、熱點(diǎn)問題及研究應(yīng)用趨勢，將對生態(tài)學(xué)、環(huán)境學(xué)等相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域研究提供指導(dǎo)，促進(jìn)相關(guān)研究的長足發(fā)展。同時，借助于能值理論正確分析和處理人、自然、資源以及經(jīng)濟(jì)之間的關(guān)系，將為決策制定者們在制定經(jīng)濟(jì)與環(huán)境政策時提供借鑒。

1 數(shù)據(jù)來源和研究方法

本文數(shù)據(jù)均取自以ISI Web of Knowledge作為檢索平臺的Web of Science數(shù)據(jù)庫。為保證檢索數(shù)據(jù)的全面性，以“主題=emergy”為檢索式，選擇文獻(xiàn)類型為article、proceedings paper和review，時間跨度設(shè)置為“所有年份”，確保獲取的數(shù)據(jù)能涵蓋能值研究相關(guān)的所有內(nèi)容。檢索所得的記錄包括作者、篇名等文獻(xiàn)全記錄以及引用的參考文獻(xiàn)。通過檢索獲得了1998─2013年間發(fā)表的481篇文獻(xiàn)記錄，其中包含了6943條引文記錄，這些文獻(xiàn)記錄均來源于SCI子庫。數(shù)據(jù)最后更新時間為2013年11月4日。

科學(xué)知識圖譜是集數(shù)學(xué)、計算科學(xué)、圖形學(xué)、計量學(xué)、引文分析和共現(xiàn)分析等多學(xué)科多方法為一體的以定量分析為主的研究方法（陳悅和劉則淵，2005）。它可以對研究對象的發(fā)展脈絡(luò)及相互關(guān)系進(jìn)行形象化展示，并對其未來發(fā)展態(tài)勢進(jìn)行預(yù)測（Chen，2004）。CiteSpace可視化軟件由陳超美博士基于Java平臺開發(fā)而成，它通過繪制知識圖譜顯示某個學(xué)科或領(lǐng)域在一定時期中形成的若干研究前沿領(lǐng)域的演進(jìn)歷程（劉則淵等，2009）。本文以科學(xué)知識圖譜為基本定量分析方法，以CiteSpace為研究工具，在能值分析相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行分析基礎(chǔ)上，繪制出相關(guān)可視化知識圖譜，對能值研究演進(jìn)脈絡(luò)進(jìn)行梳理，從而窺探其研究熱點(diǎn)和研究前沿。

2 能值研究概況

2.1 學(xué)科分布

1998 年至今，SCI數(shù)據(jù)庫中能值研究文獻(xiàn)分布情況（按學(xué)科）如圖 1所示。從圖1中發(fā)現(xiàn)，SCI數(shù)據(jù)庫中能值領(lǐng)域的研究文獻(xiàn)主要集中地生態(tài)環(huán)境相關(guān)學(xué)科，約占同時期發(fā)文總數(shù)的89%，且排名較靠前，依次為環(huán)境科學(xué)（243篇，31%）、生態(tài)學(xué)（181篇，23%）、環(huán)境工程（103篇，13%）、能源燃料（81篇，10%）、環(huán)境研究（66篇，8%）和生物品種保護(hù)（32篇，4%）。能值分析在其它諸如熱力學(xué)、應(yīng)用數(shù)學(xué)等學(xué)科也有研究文獻(xiàn)，但所占比例較小。

2.2 時間分布

通過對圖2分析可知，在數(shù)據(jù)庫SCI中，1998年至2004年間能值領(lǐng)域研究年發(fā)文數(shù)量較小，但呈緩慢上升狀態(tài)。2005年小幅回落后，相關(guān)研究文獻(xiàn)數(shù)量大幅度上長，并于2011年達(dá)到最高峰，年發(fā)文數(shù)量達(dá)到77篇。2012年有所回落，但后續(xù)呈上升趨勢（2013年僅有部分?jǐn)?shù)據(jù)）。

2.3 研究實(shí)力分布

通過對發(fā)文數(shù)量少于10的地區(qū)進(jìn)行排除，得到SCI數(shù)據(jù)庫1998年以來能值研究相關(guān)文獻(xiàn)的地域分布圖（如圖3所示）。由圖3可知，SCI數(shù)據(jù)庫中能值分析相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)表比較集中，主要分布在中國、美國以及意大利，發(fā)文量均大于100篇。其后的巴西、臺灣等發(fā)文較少，均不足 50篇。我國發(fā)文172篇高居榜首，在對研究基金資助情況進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，其中有58篇文章受國家自然基金資助，14篇分別受中科院和國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃基金資助，遠(yuǎn)超過其它國家受資助文章數(shù)量，說明我國這些科研成果得益于政府對環(huán)境問題的重視，同時顯示我國在相關(guān)領(lǐng)域科研能力的提升。根據(jù)對文獻(xiàn)著者所屬機(jī)構(gòu)的發(fā)文量的統(tǒng)計，得到發(fā)文量超過10篇的8所研究機(jī)構(gòu)如表1所示。

發(fā)文量排在首位是意大利的錫耶納大學(xué)，約占意大利發(fā)文總量的58%，說明其能值領(lǐng)域研究集中度很高。而意大利勒斯帕斯諾普大學(xué)排名第 7（25篇）。我國北京師范大學(xué)、北京大學(xué)及中國科學(xué)院分列2、3和4位，美國環(huán)保局和俄亥俄州立大學(xué)躋身前8。

表1 SCI數(shù)據(jù)庫中能值研究文獻(xiàn)分布圖（按機(jī)構(gòu)）Table 1 Distribution of emergy research literatures in database of SCI(distributed by institution)

3 能值研究知識脈絡(luò)分析

在運(yùn)行 CiteSpace進(jìn)行分析前，設(shè)置整個分析時區(qū)為1998─2013年，每個時間切片為1年，軟件中主題詞從文獻(xiàn)標(biāo)題、摘要、描述符以及標(biāo)識符中提取，選取被引文獻(xiàn)和術(shù)語作為節(jié)點(diǎn)，3個時區(qū)閾值分別設(shè)置為（5，2，20）、（5，2，20）、（7，3，20），選擇探索關(guān)鍵路徑算法（Pathfinder）和網(wǎng)絡(luò)路徑簡化算法。通過運(yùn)行得到如圖4所示的能值研究文獻(xiàn)共被引知識圖譜，它包括節(jié)點(diǎn)118個，連線318條。

3.1 能值研究早期基礎(chǔ)文獻(xiàn)及作者分析

從圖4中可以看出，能值研究相關(guān)引用文獻(xiàn)最早可追溯到1922年Lotka A J在Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America上發(fā)表的文章“Contribution to the Energetics of Evolution”，在web of science中檢索其被引情況，結(jié)果顯示僅在SCI中本文的施引文獻(xiàn)就達(dá)281篇，而在 google學(xué)術(shù)中發(fā)現(xiàn)該文引用頻數(shù)高達(dá) 664次（2013年11月8日），可見其在此領(lǐng)域的重要性與啟發(fā)性作用。Lotka A J是美國著名生態(tài)學(xué)家，同時也是優(yōu)秀的統(tǒng)計學(xué)家、數(shù)學(xué)家和物理化學(xué)家，他因提出從能量學(xué)視角來看待生物的演化而聞名于學(xué)術(shù)界。文中Lotka A J認(rèn)為自然選擇過程中生物間的競爭優(yōu)勢體現(xiàn)在其對能源的使用率與使用效率上，同時指出人類從使用可再生的能源轉(zhuǎn)向使用不可再生能源，將對生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重危害，而最為重要的是他總結(jié)出了最大功率原理（maximum power principle），即具有活力的系統(tǒng)的最佳設(shè)計是：在競爭壓力下，系統(tǒng)能從可用輸入能源中獲得更多有用功而達(dá)到輸出功率最大（Lotka，1922；Lotka，1925；Lotka，1939）。這一理論后來被Odum H T等進(jìn)行了改進(jìn)并應(yīng)用到了不同領(lǐng)域的研究中（Odum，1992）。

在1971年，Odum H T的著作《Environment,Power and Society》一書出版（Odum，1971），在google學(xué)術(shù)中的被引頻次高達(dá)1000多次。作者分析了人為及自然力量二者的相同之處，即它們都通過引用功率對一些看起來分離的能量過程進(jìn)行了統(tǒng)一分析測算。同時作者還指出，除了像太陽輻射、碳循環(huán)等自然能源可以用功率來表示外，人類的社會、政治及經(jīng)濟(jì)活動也有定量的功率等級（William，1971）。此書中，作者將能量研究視角從傳統(tǒng)自然系統(tǒng)領(lǐng)域擴(kuò)展到人類活動層次上，解答了生態(tài)經(jīng)濟(jì)、宗教、法律等方面的多個問題，（Liu等，2013）促進(jìn)了多學(xué)科集成與交叉合作，提升了新生學(xué)科知識的共享與發(fā)展能力。

3.2 能值研究核心文獻(xiàn)及代表作者分析

選取共被引文獻(xiàn)圖譜中中心度（≥0.1）和頻次（≥50）的節(jié)點(diǎn)分別按從高到低順序進(jìn)行排列，得表2。在表2中，中心度大于0.1的節(jié)點(diǎn)文獻(xiàn)共13篇且共被引頻次均大于50，它們的排序基本占據(jù)了前12的位置，可以看出中心性較高的文獻(xiàn)往往共被引頻次也高。由于中心度大于 0.1的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，它對相關(guān)研究從一個方向另一方向的轉(zhuǎn)變過程進(jìn)行了連接與標(biāo)識，同時對并未直接連接的節(jié)點(diǎn)和聚類起著重要的關(guān)聯(lián)作用，由此，可認(rèn)為高中心度的節(jié)點(diǎn)處于相關(guān)領(lǐng)域研究的核心地位（陳超美等，2009）。而共被引頻次則代表了相關(guān)文獻(xiàn)的影響力，頻次越高則文獻(xiàn)影響力越大。綜上，把中心度高且頻次也高的文獻(xiàn)定義為相關(guān)領(lǐng)域的核心文獻(xiàn)，表2中的13篇文獻(xiàn)均屬核心文獻(xiàn)，由于這些文章中存在一個作者發(fā)表過多篇文獻(xiàn)的情況，在此對相關(guān)信息作了簡化處理，得到表3。

表2 高中心性和高被引文獻(xiàn)Table 2 High centrality and highly cited literatures

結(jié)合表2和表3知，中心度和文獻(xiàn)被引頻次最高的作者是Odum H T，他是能值（Emergy）理論及分析方法的創(chuàng)立者，在生態(tài)學(xué)、系統(tǒng)學(xué)以及能量學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域作了巨大貢獻(xiàn)。他和Odum EP共同出版了《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》（Fundamentals of Ecolog），掀起了生態(tài)系統(tǒng)研究熱潮（包慶德和張秀芬，2013）。他創(chuàng)立了能量系統(tǒng)符號語言，對能量、物質(zhì)和信息等共同作用機(jī)理進(jìn)行探索。為表彰其在相關(guān)領(lǐng)域卓越的研究貢獻(xiàn)，瑞典科學(xué)院在1987年向其頒發(fā)了克拉夫獎（Crafort Prize）。SCI數(shù)據(jù)庫中Odum H T有3篇核心文獻(xiàn)，中心度和被引頻次均排在前四位，由此可以看出作者在此領(lǐng)域占據(jù)舉足輕重地位。1988年，Odum HT在“Self-organization, transformity,and information”一文中，對生態(tài)系統(tǒng)這一自組織系統(tǒng)的運(yùn)行模式及能量流動進(jìn)行了分析，提出并論證了用太陽能值和轉(zhuǎn)換率對信息在內(nèi)的不同級別能量進(jìn)行評估的相關(guān)假設(shè)（Odum，1988），此文的中心度和被引頻次均排在第一位。1996年，在由Wiley-Inter science 出 版 的 “Environmental Accounting: Emergy and Environmental Decision Making”一書中，Odum H T列舉了相關(guān)能值計算公式、程序以及評估指標(biāo)，同時展示了如何使用能值對環(huán)境、能源及經(jīng)濟(jì)等進(jìn)行評估與管理（Odum，1996）。Odum H T另一影響力較大的研究成果是他與 Brown M T等合作的“Handbook of Emergy Evaluation”，在手冊中他們對地球生物圈的能值功率等數(shù)值進(jìn)行了計算，并利用能值對地球生物圈中諸如大氣層、海洋、地表等系統(tǒng)進(jìn)行了評估（Odum等，2000；Odum，2000）。Odum H T的研究為系統(tǒng)生態(tài)學(xué)研究奠定了基礎(chǔ)，其能值分析理論為環(huán)境政策制定者、生態(tài)學(xué)家、城市規(guī)劃家等專業(yè)人士在對環(huán)境和經(jīng)濟(jì)進(jìn)行評估時提供了一個系統(tǒng)化的方法，從而有助于實(shí)現(xiàn)對資源、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的最優(yōu)化管理。

表3 核心文獻(xiàn)及代表作者Table 3 Core documents and representative authors

中心度排列在第二位的是美國 Florida大學(xué)的Brown M T教授，他是被選研究作者中發(fā)表核心文獻(xiàn)最多的作者（統(tǒng)計包括第二作者）。從發(fā)表論文情況來看，Brown M T、Odum H T和Ulgiati S三人合作關(guān)系較為密切，共同發(fā)表過多篇能值研究領(lǐng)域經(jīng)典論文。作為Odum H T的學(xué)生，Brown MT曾擔(dān)任過 Florida佛羅里達(dá)大學(xué)環(huán)境政策中心主任，和Odum HT一同做很多能值方面的研究。此外，他和排名第四的意大利生態(tài)學(xué)家Ulgiati S合作頗多，被選核心文獻(xiàn)中有4篇由他們共同完成。1995年，兩人在“Emergy-based indices and ratios to evaluate the sustainable use of resources”中，利用能值評價指標(biāo)對自然資源可持續(xù)性進(jìn)行了評估（Ulgiati等，1995）。1997年，在“Emergy-based indices and ratios to evaluate sustainability monitoring economies and technology toward environmentally sound innovation”一文中，提出能值可持續(xù)指標(biāo) ESI（Emergy sustainable indices）為能值產(chǎn)出率（EYR）與環(huán)境負(fù)載率（ELD）二者的比值，并確定了其量化標(biāo)準(zhǔn)（Brown和Ulgiati，1997）。此文開創(chuàng)了能值研究又一嶄新領(lǐng)域，即將基礎(chǔ)能值指標(biāo)進(jìn)行靈活組合和再創(chuàng)新，此后學(xué)者們紛紛效仿，相繼提出了一些新的綜合評價指標(biāo)（陸宏芳等，2003；張妍和楊志峰，2007）。他們還合作發(fā)表了“Monitoring patterns of sustainability in natural and man-made ecosystems”、“Emergy evaluations and environmental loading of electricity production systems”和 “Energy quality,emergy, and transformity: HT.Odum’s contributions to quantifying and understanding systems”等產(chǎn)生重要影響的論文。在上述論文中，他們對ESI進(jìn)行了具體論述與仿真模擬，對城市和電力生產(chǎn)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展進(jìn)行了評估，指出可再生能源比不可再生能源具有更高的環(huán)境可持續(xù)性（Ulgiati和Mark，1998；Brown和Ulgiati，2002），并對Odum在能值方面的研究工作進(jìn)行總結(jié)和回顧（Brown和Ulgiati，2004）。Brown M T 還在“Embodied energy analysis and emergy analysis: a comparative view”和“Emergy indices and ratios for sustainable material cycles and recycle options”兩篇論文中，利用能值分別對以泰國泥公河大壩為例的區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)及以建筑材料為例的物質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)的生態(tài)和經(jīng)濟(jì)進(jìn)行了定量的評估，諸如能質(zhì)、能質(zhì)鏈、能量轉(zhuǎn)換率等概念被提出（Brown和Herendeen，1996；Brown和Buranakarn，2003），實(shí)現(xiàn)了能、經(jīng)濟(jì)及信息3大流內(nèi)在關(guān)系的聯(lián)系。而 Ulgiati S則在另一篇被引頻次較高的文章“Energy use, environmental loading and sustainability:an emergy analysis of Italy”中，以意大利為研究對象，對鹽沼地、江河、海岸以及熱帶雨林等自然生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行了能值分析（Ulgiati等，1994）。

列第三位的是Jorge L H和Bhavik R B二人合作的論文“Promise and problems of emergy analysis”的中心度達(dá)到 0.21。該文對能值的主要特點(diǎn)及能值理論存在的批判性意見進(jìn)行了討論，并對能值與工程熱力學(xué)里的一些概念間的關(guān)系進(jìn)行了分析。在肯定Odum的研究工作的同時，對能值理論的一些批判性觀點(diǎn)進(jìn)行了反駁，指出能值與生態(tài)能量的累計消耗有著密切關(guān)系，對能值理論持批判意見的學(xué)者要么是用常用的整體方法來對生態(tài)系統(tǒng)和其它微小系統(tǒng)進(jìn)行評價而忽視了系統(tǒng)邊界，要么就是對多學(xué)科間的相互聯(lián)系缺乏理解，或者就是偏離了工程應(yīng)用這一邊界（Jorge等，2004）。論文糾正學(xué)術(shù)界對Odum能值理論的誤解，確立了能值理論的正確性與重要意義，同時還考慮到研究方法與研究對象的適用性問題，對能值研究的向前推進(jìn)與健康發(fā)展起到了關(guān)鍵性作用。

另一關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)文獻(xiàn)是由Sciubba E和Ulgiati S完成的“Emergy and exergy analyses: complementary methods or irreducible ideological options”，該文 2005年在Energy上發(fā)表，作者以玉米生產(chǎn)乙醇為例，對2種不同的能量（有效能與能值）分析形式的相似之處與不同之處進(jìn)行了討論，指出有效能分析可以對任何系統(tǒng)運(yùn)行中熱力學(xué)特征進(jìn)行準(zhǔn)確的洞察與評估，也能夠?qū)U舊資源、不可再使用材料和能量流動的不可逆性及匹配程度提供定量化的評估指標(biāo)，文中還將成本考慮其中，實(shí)現(xiàn)了熱力學(xué)與經(jīng)濟(jì)學(xué)的結(jié)合，為系統(tǒng)優(yōu)化提供了一種極好的工程評估方法。而能值分析進(jìn)一步擴(kuò)充了對生物界的評估范圍，并對支撐復(fù)雜生命系統(tǒng)的能量流和資源流的整體性做了解釋。兩種方法既相似又有著不同的范式，可以在不同的領(lǐng)域中發(fā)揮自身的優(yōu)勢（Sciubba和Ulgiati，2005）。

3.3 能值研究熱點(diǎn)演進(jìn)脈絡(luò)

通過共詞分析和詞頻分析對文獻(xiàn)術(shù)語間的連接強(qiáng)度及詞頻高低進(jìn)行統(tǒng)計分析，可以得出所研究的學(xué)科領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)及發(fā)展趨勢（Monarch，2000）。而關(guān)鍵詞是對文獻(xiàn)核心內(nèi)容的提煉與濃縮，相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域中反復(fù)出現(xiàn)的關(guān)鍵詞可視為該學(xué)科領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)（劉則淵和尹麗春，2006）。因此，本文借助于基于共詞分析與詞頻分析的CiteSpaceⅡ軟件，對能值研究文獻(xiàn)關(guān)鍵詞出現(xiàn)的頻次及共現(xiàn)頻次進(jìn)行統(tǒng)計，繪制出能值研究熱點(diǎn)演進(jìn)脈絡(luò)（如圖5所示）。節(jié)點(diǎn)越大代表該節(jié)點(diǎn)關(guān)鍵詞出現(xiàn)的頻次越高，即相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之所在。從圖譜中看到能值分析領(lǐng)域有emergy（能值）、sustainability（可持續(xù)性）、systems（系統(tǒng)）、emergy analysis（能值分析）、energy（能量）、indexes（指標(biāo)）等研究熱點(diǎn)，詳見表4。

由圖 5節(jié)點(diǎn)顏色分布及表 4可知，emergy、sustainability、systems等至今仍是能值分析領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，且在最近幾年出現(xiàn)頻次較高，結(jié)合前面對核心文獻(xiàn)及代表作者的分析，發(fā)現(xiàn)這些關(guān)鍵詞在核心文獻(xiàn)及代表作者的研究成果中出現(xiàn)頻次也較高，說明這些關(guān)鍵詞代表的研究熱點(diǎn)在能值分析領(lǐng)域占據(jù)著重要的地位。emergy自1998年提出以來（SCI數(shù)據(jù)庫收錄1998年以后發(fā)表的文獻(xiàn)），迅速成為一大熱門研究主題，到目前為止累計出現(xiàn)頻次達(dá)198次，它還是一個關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，與其它的熱點(diǎn)節(jié)點(diǎn)間有著緊密聯(lián)系。與emergy并列第一的是2000年出現(xiàn)的sustainability，頻次同樣達(dá)到198次，它是能值分析領(lǐng)域中又一大熱門研究主題，同時它還是中心度排名第一的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，在與其它領(lǐng)域的銜接中有著至關(guān)重要的影響。除了 sustainability，2000年后還出現(xiàn)了一個熱點(diǎn)關(guān)鍵詞，即排在第六位的exergy（有效能）。2001年emergy analysis和energy analysis兩大研究熱點(diǎn)開始顯現(xiàn)，學(xué)者們在對相關(guān)領(lǐng)域概念的研究后，將研究深入到了具體分析方法之上。2002年出現(xiàn)的熱點(diǎn)關(guān)鍵詞是排在第五位energy（能量）。2004年后能值分析相關(guān)研究開始向具體系統(tǒng)研究和能值轉(zhuǎn)換率的應(yīng)用上傾斜。到了2005年，能值指標(biāo)的構(gòu)建受到相關(guān)學(xué)者的青睞。排名和時間最靠后的是China這一具有明顯地域性的關(guān)鍵詞，它在SCI數(shù)據(jù)庫中作為關(guān)鍵詞首次出現(xiàn)于2009年，由此可見，隨著中國政府對環(huán)境問題的關(guān)注，用能值對中國的生態(tài)環(huán)境進(jìn)行分析評價已成為學(xué)者們又一新的研究熱點(diǎn)。

表4 能值研究領(lǐng)域文獻(xiàn)中出現(xiàn)頻次排名前10位的關(guān)鍵詞Table 4 Top 10 keywords appeared in emergy research literatures distributed by frequency

3.4 能值研究前沿探析

陳超美將研究前沿定義為一組突現(xiàn)的動態(tài)概念和潛在的研究問題，并將研究前沿術(shù)語定義為出現(xiàn)頻次增長率較高的專業(yè)術(shù)語，它反映了正在興起的理論趨勢與即將涌現(xiàn)的新主題（陳超美等，2009）。本文利用CiteSpace中膨脹詞探測技術(shù)與算法，將頻次變化率高的術(shù)語從主題詞中探測出來，通過分析詞頻的時間分布和變化趨勢，對能值研究前沿進(jìn)行探析，得到能值分析研究前沿膨脹詞的時區(qū)視圖（如圖6所示）。

由圖6可知，1998─2000年，幾乎沒有膨脹詞出現(xiàn)，表明此時能值分析領(lǐng)域研究活動主要集中對已有理論研究基礎(chǔ)之上，研究前沿不明顯。2000─2007年，在已有研究的基礎(chǔ)上一些新的研究主題開始顯現(xiàn)，出現(xiàn)了 wastewater-treatmentsystems（污水處理系統(tǒng)）、emergy indices（能值指標(biāo)）、sustainability-indices（可持續(xù)指標(biāo)）等膨脹詞，但是在相關(guān)領(lǐng)域反映并不強(qiáng)烈，頻次增長幅度不大。2007年后，能值理論在可持續(xù)發(fā)展、具體系統(tǒng)評估及生態(tài)效益核算等領(lǐng)域的應(yīng)用受到了學(xué)者們廣泛關(guān)注，相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域研究前沿明顯突顯出來，一些新主題集中出現(xiàn)并迅速膨脹，environmental sustainability（環(huán)境可持續(xù)性）、sustainable development（可持續(xù)發(fā)展）、ecological footprint（生態(tài)足跡）、resource analysis（資源分析）、constructed wetland（人造濕地）、embodied energy（體現(xiàn)能）、ecosystem services（生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)）、emergy evaluation（能值評估）、electricity production（電力生產(chǎn)）、emergy accounting（能值核算）、life cycle assessment（生命周期研究法）等成為現(xiàn)今能值研究的前沿命題，即將引領(lǐng)能值分析研究步入新的繁榮時期。

4 總結(jié)與研究展望

能值作為鏈接經(jīng)濟(jì)學(xué)和生態(tài)學(xué)的橋梁，為資源、環(huán)境、勞務(wù)、信息和發(fā)展決策等的評價提供了統(tǒng)一的度量標(biāo)準(zhǔn)，對分析自然資源與經(jīng)濟(jì)活動關(guān)系，促進(jìn)資源的科學(xué)合理利用及真實(shí)財富的合理分配，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)環(huán)境最大限度的可持續(xù)發(fā)展具有戰(zhàn)略性意義（高陽等，2011）。本文選取Web of Science數(shù)據(jù)庫中1998─2013年間收錄主題為“emergy”的文獻(xiàn)，借助Web of Science數(shù)據(jù)庫中自帶的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)分析功能及CiteSpace的可視化分析功能，對能值研究概況及知識脈絡(luò)進(jìn)行了統(tǒng)計與可視化分析發(fā)現(xiàn)，目前能值領(lǐng)域研究呈現(xiàn)出以下特點(diǎn)：

第一、能值研究熱點(diǎn)從理論分析轉(zhuǎn)向?qū)嶋H應(yīng)用，研究范圍從宏觀向微觀收縮。從時間、學(xué)科及地域維度來看，能值研究的推進(jìn)表現(xiàn)在數(shù)量的遞增，學(xué)科范圍的拓寬與研究實(shí)力地域上的集中。能值研究主要集中在環(huán)境、生態(tài)與能源相關(guān)學(xué)科，研究實(shí)力較強(qiáng)的主要有中國、美國以及意大利三個國家，它們除了發(fā)文數(shù)量遙遙領(lǐng)先以外，研究也較集中，表現(xiàn)突出的有意大利的錫耶納大學(xué)、中國的北京師范大學(xué)、北京大學(xué)、中國科學(xué)院和美國的佛羅里達(dá)大學(xué)。

第二、能值研究已經(jīng)形成了堅實(shí)的知識基礎(chǔ)、核心的文獻(xiàn)作品及代表的作者群體。Lotka AJ、Odum HT、Brown MT、Ulgiati S等為能值理論發(fā)展作出了卓越的貢獻(xiàn)，其相關(guān)能值研究核心文獻(xiàn)為后續(xù)研究的推進(jìn)與擴(kuò)展奠定了堅實(shí)的知識基礎(chǔ)。

第三、能值研究開始關(guān)注對研究對象的尺度及類別的劃分，對實(shí)際應(yīng)用對象的能值分析評估成為能值研究的熱點(diǎn)。本文通過繪制關(guān)鍵詞聚類圖譜及膨脹詞的時區(qū)視圖，發(fā)現(xiàn)如今能值研究將在environmental sustainability（環(huán)境可持續(xù)性）、sustainable development（可持續(xù)發(fā)展）、ecosystem services（生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)）、emergy evaluation（能值評估）、electricity production（電力生產(chǎn)）、emergy accounting（能值核算）、life cycle assessment（生命周期研究法）等前沿研究領(lǐng)域取得新的突破。

通過以上分析可知，國內(nèi)外能值研究成果已經(jīng)相當(dāng)豐富，且文獻(xiàn)數(shù)量持續(xù)增長趨勢，形成了堅實(shí)的知識基礎(chǔ)與較強(qiáng)的研究實(shí)力，然而核心作者及代表作品主要集中在研究早期，后期研究影響力不足，缺少核心作者及代表成果。Odum爭對宏觀系統(tǒng)創(chuàng)立的能值轉(zhuǎn)換率及評價指標(biāo)體系已無法滿足小區(qū)域、微觀小系統(tǒng)的研究需求，導(dǎo)致相關(guān)理論在應(yīng)用時出現(xiàn)指標(biāo)不統(tǒng)一或不完善等問題。系統(tǒng)能值是動態(tài)變化的，但已有能值研究成果局限于靜態(tài)研究，不能對系統(tǒng)能值及相關(guān)評價指標(biāo)的未來發(fā)展動態(tài)進(jìn)行整體把握，從而不能對系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展動態(tài)進(jìn)行分析。因此，筆者認(rèn)為未來能值研究應(yīng)在以下幾方面有所側(cè)重：首先，加強(qiáng)能值理論及方法的完善與應(yīng)用范圍的延伸。譬如，探索科技發(fā)展下能值相關(guān)數(shù)據(jù)獲取的新方法，小區(qū)域、微觀系統(tǒng)能值轉(zhuǎn)換率的計算與統(tǒng)一。其次，對能值研究對象類別進(jìn)行劃分及對能值評價指標(biāo)的統(tǒng)一。即探索能值研究對象的分類原則與標(biāo)準(zhǔn)，對不同特性的系統(tǒng)進(jìn)行歸類，并制定出對應(yīng)類別統(tǒng)一的能值轉(zhuǎn)換率及評價指標(biāo)。最后，將能值方法應(yīng)用在系統(tǒng)未來發(fā)展的動態(tài)評價研究中。即將能值方法與動態(tài)模型、仿真技術(shù)等相結(jié)合，通過構(gòu)建模型對系統(tǒng)未來能值及能值評價指標(biāo)的動態(tài)發(fā)展情況進(jìn)行計算分析，為政策的制定及評估提供科學(xué)的依據(jù)。

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