傅欣蕾，韓久同，劉敏

（安徽林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽 合肥 230031）

森林火災(zāi)廣布于全球森林生態(tài)系統(tǒng)，位居森林三大自然災(zāi)害首位，是世界性的林業(yè)災(zāi)害。在世界范圍內(nèi)，森林火災(zāi)年發(fā)生量約幾十萬次，受災(zāi)面積達幾百萬公頃，占全球森林面積的0.1%[1]。林火危害森林動植物、微生物資源，造成土壤沙化和水土流失；排放的固體顆粒物污染空氣，加劇溫室效應(yīng)；由林火造成的人員傷亡和經(jīng)濟損失更是難以估量。隨著全球氣候變暖趨勢的加劇，近幾年森林火災(zāi)發(fā)生率顯著上升。2019年亞馬遜盆地在火災(zāi)季發(fā)生了罕見森林大火，撕裂了“地球之肺”；澳大利亞森林火災(zāi)從2019年持續(xù)燃燒至2020年，過火面積逾525萬hm2，對當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)系統(tǒng)造成了毀滅性打擊。對森林火災(zāi)進行研究是保護森林資源、促進林業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。本研究通過文獻計量與可視化分析，追蹤森林火災(zāi)的研究學(xué)者合作關(guān)系、機構(gòu)合作關(guān)系，探尋研究熱點，梳理研究發(fā)展脈絡(luò)，以期為未來的森林火災(zāi)研究提供思路。

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

本研究數(shù)據(jù)來源于中國知網(wǎng)，專業(yè)檢索表達式語法設(shè)置為“SU=‘森林’*‘火’+‘森林’*‘火災(zāi)’+‘林火’”，期刊來源選取“核心期刊”，檢索時間為2020年5月21日，檢索得到2 117篇文獻。刪除了會議征稿、新聞報道、公告等不相關(guān)文獻條目，得到符合條件的樣本文獻1 958篇。

1.2 研究方法

CiteSpace是由美國德雷塞爾大學(xué)陳超美博士研發(fā)的基于文獻計量的知識可視化軟件，可從海量文獻中提取核心信息，從多元、動態(tài)、分時的角度對研究文獻進行信息挖掘和可視化分析，是目前最有影響力和被廣泛使用的信息可視化軟件之一[2]。運用CiteSpace提供的學(xué)者合作網(wǎng)絡(luò)圖譜、機構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)圖譜，能發(fā)掘研究學(xué)者、機構(gòu)間的合作關(guān)系；軟件統(tǒng)計的關(guān)鍵詞頻與生成的關(guān)鍵詞時區(qū)圖，方便展示森林火災(zāi)領(lǐng)域研究的演進歷程。此外，結(jié)合中國知網(wǎng)自帶的計量分析功能，可以進行篇均被引數(shù)、篇均下載數(shù)查詢等輔助性分析。

將文獻數(shù)據(jù)導(dǎo)入CiteSpace軟件，時間跨度為1992年至 2020年，時間切片為 1；閾值采用（c，cc，ccv）的方法，經(jīng)過多次探索性嘗試與對比，將前、中、后三個時間分區(qū)分別設(shè)定為（4，4，30）（2，2，20）（4，4，30），其余時間由線性插值決定；修剪方法選擇尋徑和修剪合并網(wǎng)絡(luò)。

2 研究結(jié)果

2.1 森林火災(zāi)研究學(xué)者合作分析

借助CiteSpace軟件呈現(xiàn)的作者合作網(wǎng)絡(luò)圖譜（圖1），可以得出具有合作關(guān)系的作者團隊，其中圓圈代表作者，圓圈大小代表作者發(fā)文量多寡，連線代表作者之間具有合作關(guān)系。森林火災(zāi)研究學(xué)者呈現(xiàn)高度的團隊聚合性，發(fā)文作者間團隊合作明顯，學(xué)術(shù)交流多。該領(lǐng)域有兩個發(fā)文量較高的合作團隊：以胡海清、魏書精為核心的團隊，主要研究氣候變暖背景下森林火災(zāi)的發(fā)生對生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的影響[3-4]，建立了碳排放的定量測定模型[5]；以舒立福、趙鳳君為核心的團隊，研究范圍涉及樹種的抗火性能、可燃物、林火行為等方面[6-9]，團隊發(fā)表過系列林火研究綜述[1,10-13]，在學(xué)界產(chǎn)生了重要影響。另有3個小型團隊：吳志偉團隊、牛樹奎團隊、潘存德團隊。其他學(xué)者之間合作少，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)疏松、分散，尚未形成集中的研究團隊。

圖1 學(xué)者合作網(wǎng)絡(luò)圖譜

2.2 森林火災(zāi)研究機構(gòu)合作分析

統(tǒng)計可知，1992—2020年森林火災(zāi)研究發(fā)文量前十的機構(gòu)分別是：東北林業(yè)大學(xué)，334篇；中國林業(yè)科學(xué)研究院，144篇；北京林業(yè)大學(xué)，117篇；中國科學(xué)院，94篇；中南林業(yè)科技大學(xué)，66篇；內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)，41篇；廣東省森林培育與保護利用重點實驗室，34篇；南京森林警察學(xué)院，31篇；西南林業(yè)大學(xué)，29篇；福建農(nóng)林大學(xué)，29篇。我國森林火災(zāi)頻發(fā)地區(qū)集中于西南部，并有向湖南等省擴散的趨勢；林火嚴重地區(qū)集中于東北部和西南地區(qū)；火災(zāi)受害森林面積、成林總蓄積量損失嚴重的區(qū)域集中于東北的黑龍江省和內(nèi)蒙古自治區(qū)[15]。這與森林火災(zāi)的發(fā)文量高的研究機構(gòu)地區(qū)分布基本吻合。

由圖2可知，發(fā)文量第一的東北林業(yè)大學(xué)，其與北京林業(yè)大學(xué)、內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)、福建農(nóng)林大學(xué)、廣東省森林培育與保護利用重點實驗室等機構(gòu)均存在合作關(guān)系；發(fā)文量第二的中國林業(yè)科學(xué)院，其與西南林業(yè)大學(xué)、南京森林警察學(xué)院等機構(gòu)有合作研究。綜上，可以表明我國森林火災(zāi)研究已存在跨機構(gòu)、跨區(qū)域的研究共同體。中國科學(xué)院、中南林業(yè)科技大學(xué)在森林火災(zāi)的研究上相對獨立，尚未與其他主要研究機構(gòu)形成密切的合作關(guān)系。

2.3 森林火災(zāi)研究熱點和演進趨勢

2.3.1 森林火災(zāi)研究熱點分析

圖2 機構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)圖譜

關(guān)鍵詞是對文獻內(nèi)容的概括，高頻和高中心性的關(guān)鍵詞能反映研究熱點和主題。借助CiteSpace軟件對森林火災(zāi)研究文獻進行關(guān)鍵詞提取，獲得出現(xiàn)頻次排列前十位的關(guān)鍵詞詞頻統(tǒng)計，見表1。中心性反映了關(guān)鍵詞的重要性，中心性前十的詞有大興安嶺、森林火險、氣候變化、空間分布、地理信息系統(tǒng)、林火干擾、森林防火、氣象因子、活性有機碳和興安落葉松。從關(guān)鍵詞詞頻與中心性的統(tǒng)計結(jié)果可以看出，森林火災(zāi)研究的熱點主要集中在氣候變化與森林火災(zāi)的相互關(guān)系、森林火災(zāi)對碳循環(huán)的影響、基于地理信息系統(tǒng)的林火管理、大興安嶺森林火災(zāi)研究等方面。

表1 關(guān)鍵詞詞頻統(tǒng)計

（1）氣候變化與森林火災(zāi)的相互關(guān)系。過去40年，雖然世界各國在林火治理上不斷增加資金和技術(shù)投入，但全球森林火災(zāi)年發(fā)生次數(shù)與受災(zāi)面積卻逐年增加，當(dāng)今世界以氣候變暖為主要特征的氣候變化是導(dǎo)致林火頻發(fā)的重要因素，而林火排放的溫室氣體又會進一步加劇氣候變化[16]。學(xué)者們主要從氣象條件（氣溫、降水、干旱、風(fēng)）影響森林火災(zāi)的發(fā)生，氣候影響森林可燃物，氣候影響包括森林火災(zāi)的蔓延速度、強度在內(nèi)的火行為，氣候影響森林火災(zāi)的時空分布等多個方面進行了研究[17-20]。

（2）森林火災(zāi)對碳循環(huán)的影響。林火頻發(fā)造成了含碳溫室氣體的大量釋放，火干擾是生物地球化學(xué)循環(huán)和碳循環(huán)的主要干擾因素。學(xué)者們從影響林火碳排放因子[21]、林火碳排放估算模型的建立[5]等方面對林火碳排放進行了深入研究。學(xué)者們在全國和區(qū)域尺度上也對林火碳排放進行了估算。如舒立福等估算了全國1991—2000年林火造成的直接碳排放量為20.24～28.56 Tg[22]；區(qū)域尺度的碳排放估算集中在東北地區(qū)、浙江省等區(qū)域，如胡海清等根據(jù)調(diào)查和統(tǒng)計數(shù)據(jù)，采用排放因子法估算了大興安嶺地區(qū)1965—2010年林火碳排放量約2.93×10-2Tg[23]；魏書精等對黑龍江省溫帶森林1953—2012年林火碳排放量的估算結(jié)果為5.88×10-2Tg[24]；楊國福等利用排放因子法和排放比法，估算了浙江省1991—2006 年每年排放的 CO2、CO、CH4、NMHC 的量[25]。

學(xué)界關(guān)于林火與碳循環(huán)的研究還集中在土壤有機碳方面。多項研究認為，土壤有機碳、活性有機碳對林火干擾的響應(yīng)差異很大，主要受到林火強度、持續(xù)時間、可燃物特性、土壤理化性質(zhì)等因素的影響[26]。

（3）基于地理信息系統(tǒng)的林火管理。地理信息系統(tǒng)（GIS）是一種綜合性的空間數(shù)據(jù)處理工具，因其具有的多層次、多時態(tài)、多精度、快速度等特點，已被廣泛應(yīng)用于林火管理。學(xué)者們在應(yīng)用GIS進行森林火險區(qū)劃、林火行為預(yù)測、林火探測與撲救、林火管理輔助設(shè)計、林火損失評估等方面成就卓然[27]。隨著技術(shù)的發(fā)展，近年來GIS與RS、GPS的高度結(jié)合，為林火管理提供了精確、快速的信息，在最小誤差范圍內(nèi)全方位地服務(wù)于林火管理[12]。

（4）大興安嶺森林火災(zāi)研究。大興安嶺是我國北方針葉林生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分之一，1987年5月的特大森林火災(zāi)是新中國成立以來最嚴重的一次森林火災(zāi)，過火面積達13.3×105hm2。作為我國森林火災(zāi)過火面積最大、受災(zāi)程度最嚴重的林區(qū)之一，大興安嶺成為了學(xué)界進行森林火災(zāi)研究的重要基地。學(xué)者們從大興安嶺地區(qū)森林火災(zāi)對生態(tài)系統(tǒng)的影響[28]、火險區(qū)劃[29]、火燒跡地植被恢復(fù)與演替狀況[30]、碳排放[23]、林火的時空分布特征[31]等方面進行了大量研究。大興安嶺的林火研究文獻數(shù)量多、質(zhì)量較高，為我國的森林火災(zāi)預(yù)測與管理提供了科學(xué)依據(jù)。

2.3.2 森林火災(zāi)研究演進趨勢

文獻的年度分布是研究發(fā)展趨勢的重要表征，能反映該研究在學(xué)界的受重視程度。近三十年關(guān)于森林火災(zāi)的研究具有明顯的四個階段（圖3），分別是起始階段（1992—1995年）、探索階段（1996—2005年）、快速發(fā)展階段（2006—2010年）、平穩(wěn)發(fā)展階段（2011—2020年）。

依據(jù)CiteSpace生成的森林火災(zāi)研究關(guān)鍵詞時區(qū)圖（圖4），結(jié)合森林火災(zāi)研究文獻的年度分布，可以從時間維度得出森林火災(zāi)研究的演進軌跡。

圖3 森林火災(zāi)研究文獻年度分布

圖4 關(guān)鍵詞時區(qū)

起始階段（1992—1995年）：該階段有著很高的文獻發(fā)表數(shù)量，年發(fā)文量均在90篇以上，但研究中沒有頻次較高的關(guān)鍵詞和突現(xiàn)詞出現(xiàn)；篇均被引數(shù)、篇均下載數(shù)分別為4.43和46.68，與其后年份的相應(yīng)數(shù)據(jù)相比明顯偏低。表明這一階段雖然發(fā)文量高，但文獻質(zhì)量偏低，對后期的研究貢獻不高，屬于森林火災(zāi)研究的起始階段。

探索階段（1996—2005年）：該階段文獻數(shù)量呈斷崖式下降，年發(fā)文量不足50篇。這一時期出現(xiàn)了3個相互關(guān)聯(lián)的高頻關(guān)鍵詞——林火干擾、土壤有機碳、活性有機碳。我國就林火干擾對土壤有機碳的影響研究主要集中在森林火災(zāi)前后土壤有機碳、活性有機碳含量及其動態(tài)變化方面。此外，從篇均被引數(shù)（24.76）、篇均下載數(shù)（229.05）看出，該階段的文獻質(zhì)量有了飛躍式的提升，可以認為森林火災(zāi)的研究正處于探索前進、蓄勢待發(fā)的狀態(tài)。

快速發(fā)展階段（2006—2010年）：森林火災(zāi)發(fā)文數(shù)量呈爆發(fā)式增長，于2010年達到峰值，113篇；篇均被引數(shù)、篇均下載數(shù)分別為14.81和272.74。尤其2009年和2010年，出現(xiàn)了不少高頻關(guān)鍵詞，表明森林火災(zāi)研究再次成為學(xué)界關(guān)注的熱點領(lǐng)域。氣象因子、氣候變化、碳排放、地理信息系統(tǒng)、大興安嶺、興安落葉松、MODIS、火燒跡地、林火監(jiān)測等詞匯獲得學(xué)界關(guān)注。其中圍繞氣候變化、碳排放、地理信息系統(tǒng)、大興安嶺相關(guān)的研究是森林火災(zāi)研究的熱點。MODIS是中分辨率成像光譜儀，是搭載于衛(wèi)星的一種傳感器，能對地傳遞森林火災(zāi)監(jiān)測的遙感數(shù)據(jù)，2010年開始，MODIS越來越多地應(yīng)用于林火研究[32]?；馃E地是森林火災(zāi)燒毀后尚未恢復(fù)到原來林地狀態(tài)的區(qū)域，在該階段，學(xué)者主要圍繞火燒跡地生態(tài)系統(tǒng)的更新與恢復(fù)，土壤動物分布與多樣性、土壤養(yǎng)分動態(tài)變化等展開研究[33-37]。林火監(jiān)測從早期的地面巡護發(fā)展到航空巡護，再到衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)、視頻圖像資料與GIS技術(shù)相結(jié)合，一步步建立了先進的空、天、地一體化林火監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)[38]。

平穩(wěn)發(fā)展階段（2011—2020年）：文獻量雖然沒有持續(xù)上階段的顯著上升趨勢，轉(zhuǎn)而出現(xiàn)波動，但始終保持在較高發(fā)文水平，篇均被引數(shù)、篇均下載數(shù)分別為4.60和255.50。這一階段的研究特點是涌現(xiàn)出了一批出現(xiàn)頻次較高，但尚未形成熱點的詞匯，其中不少關(guān)鍵詞代表了新型的研究方法與技術(shù)，如邏輯斯蒂回歸、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、無線傳感網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)、遙感等，提示了森林火災(zāi)領(lǐng)域未來的研究發(fā)展方向。郭福濤等運用邏輯斯蒂線性回歸模型分析了大興安嶺塔河地區(qū)雷擊火發(fā)生的驅(qū)動因子[39]；蘇漳文等運用邏輯斯蒂回歸模型建立了福建省森林火險預(yù)測模型[40]。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的精華，是常用的林火預(yù)測模型之一，孫玉榮等在基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對森林火災(zāi)危害程度預(yù)測的研究中發(fā)現(xiàn)，模型預(yù)測的誤差小于3%[41]。遺傳算法常與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合，白書華等結(jié)合遺傳算法建立了優(yōu)化的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，提高了火災(zāi)擴散趨勢預(yù)測的準確率[42]。無線傳感網(wǎng)絡(luò)能大范圍探查林區(qū)氣象參數(shù)的變化，樊雷松等將BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)融入林火監(jiān)測的無線傳感網(wǎng)中，發(fā)現(xiàn)在提高監(jiān)測精度的同時，降低了能耗[43]?；谖锫?lián)網(wǎng)的林火防控系統(tǒng)設(shè)計也是近年的研究方向，陶佰睿等為黑龍江省勝利林場設(shè)計了基于物聯(lián)網(wǎng)的森林火災(zāi)防控系統(tǒng)，實現(xiàn)了林火信息采集與數(shù)據(jù)處理[44]。

林火行為是這階段的高頻關(guān)鍵詞，是指可燃物從起火、蔓延到熄滅的過程中表現(xiàn)的特征，林火發(fā)生預(yù)報近年來有著向林火行為預(yù)報轉(zhuǎn)變的趨勢，林火行為中的關(guān)鍵特征因子包括林火蔓延、林火強度、林火烈度，也是本階段出現(xiàn)的頻次較高關(guān)鍵詞，反映了森林火災(zāi)未來的研究方向。金森等論述了在林火行為預(yù)測中使用的氣象場插值方法[45]；楊光等研究了1971—2010年大興安嶺漠河縣林火行為的變化，指出21世紀后林火形勢更加嚴峻[46]；趙璠借鑒國外先進經(jīng)驗，為我國的林火行為蔓延模型提供了參考[47]。

3 結(jié)論

借助CiteSpace軟件對1992—2020年間來自中國知網(wǎng)的森林火災(zāi)研究文獻進行文獻計量和可視化分析，得到森林火災(zāi)研究領(lǐng)域的學(xué)者合作關(guān)系、機構(gòu)合作關(guān)系，發(fā)掘了相關(guān)研究熱點，展示了研究的演進趨勢。得出如下結(jié)論：

（1）森林火災(zāi)的研究學(xué)者有明顯的團隊合作行為。發(fā)文量高于7篇的核心作者共30名，排名前五的作者分別是胡海清、魏書精、羅碧珍、羅斯生、舒立福。研究力量主要集中于東北林業(yè)大學(xué)、中國林業(yè)科學(xué)研究院等機構(gòu)，分別形成了跨機構(gòu)、跨區(qū)域的研究共同體，發(fā)文量較高的機構(gòu)集中分布于我國森林火災(zāi)的頻發(fā)地、嚴重地。

（2）森林火災(zāi)研究熱點集中在氣候變化與林火的相互關(guān)系、林火對碳循環(huán)的影響、基于地理信息系統(tǒng)的林火管理、大興安嶺林火研究等方面。

（3）森林火災(zāi)研究具有階段性。起始階段發(fā)文量高，但文獻質(zhì)量偏低；探索階段出現(xiàn)了林火干擾、土壤有機碳和活性有機碳3個相互關(guān)聯(lián)的高頻關(guān)鍵詞，研究開始深化、細化，進入到專業(yè)的研究階段；快速發(fā)展階段發(fā)文量井噴，涌現(xiàn)了大量高頻關(guān)鍵詞，林火研究的幾大熱點都出現(xiàn)在該階段，表明這一時期森林火災(zāi)研究是學(xué)界關(guān)注度較高的研究領(lǐng)域；平穩(wěn)發(fā)展階段文獻數(shù)量有波動，但也保持了較高發(fā)文量，出現(xiàn)了一大批頻次較高但尚未形成研究熱點的關(guān)鍵詞，呈現(xiàn)“百花齊放”的態(tài)勢，其中與研究方法、技術(shù)相關(guān)的詞匯占有較大比重，也出現(xiàn)了與林火行為相關(guān)的林火蔓延、林火強度、林火烈度等詞匯，這些關(guān)鍵詞提示了森林火災(zāi)未來的研究方向。