基于文獻(xiàn)計(jì)量的荒漠灌叢研究現(xiàn)狀及熱點(diǎn)分析

遲 旭，黨曉宏,2，蒙仲舉，翟 波，閆 宇

(1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 沙漠治理學(xué)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(diǎn)問題可以通過文獻(xiàn)計(jì)量手段對該領(lǐng)域文獻(xiàn)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，基于數(shù)理統(tǒng)計(jì)處理文獻(xiàn)信息間定性或定量關(guān)系，對相關(guān)研究歷程與現(xiàn)狀進(jìn)行客觀定量描述[1]，文獻(xiàn)計(jì)量是以科學(xué)文獻(xiàn)各項(xiàng)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(yù)測未來熱點(diǎn)問題和研究方向[3-4]?；谖墨I(xiàn)計(jì)量信息深入挖掘、文獻(xiàn)聚類分析等優(yōu)勢，隨著各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域不斷發(fā)展，文獻(xiàn)計(jì)量已由最早應(yīng)用于圖書情報(bào)領(lǐng)域拓展到醫(yī)學(xué)、哲學(xué)、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(diǎn)問題及研究趨勢[5-6]。目前，文獻(xiàn)計(jì)量在生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域主要應(yīng)用于重金屬、生態(tài)修復(fù)、環(huán)境承載力、有機(jī)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(xiàn)數(shù)量較多，研究時(shí)間較長，運(yùn)用文獻(xiàn)計(jì)量分析方法，通過可視化軟件形成可視化網(wǎng)絡(luò)圖譜，能夠清晰準(zhǔn)確分析荒漠灌叢研究現(xiàn)狀與熱點(diǎn)問題。文獻(xiàn)計(jì)量法主要基于CNKI和Web of science數(shù)據(jù)庫為數(shù)據(jù)源，運(yùn)用Bibexcel、CiteSpace、Ucinet 和 Netdraw等軟件進(jìn)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(luò)關(guān)系和文獻(xiàn)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(yīng)干旱區(qū)風(fēng)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(fēng)蝕沙割、耐干旱貧瘠等特殊生理生長機(jī)制[8-10]?；哪参镌谏鷳B(tài)恢復(fù)、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(xué)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(qiáng)[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(fēng)速、攔截風(fēng)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(dòng)、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(dāng)前荒漠灌叢研究主要反響與熱點(diǎn)，對當(dāng)前荒漠灌叢的研究進(jìn)行統(tǒng)計(jì)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(xiàn)，但以文獻(xiàn)計(jì)量為研究方法的文獻(xiàn)鮮有報(bào)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(xiàn)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源，運(yùn)用文獻(xiàn)計(jì)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(diǎn)、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(xiàn)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(xiàn)；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(xiàn)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(xiàn)，并在檢索結(jié)果中篩選出與荒漠灌叢相關(guān)的文獻(xiàn)，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(xiàn)和756篇外文文獻(xiàn)分別導(dǎo)入到Bibexcel中，導(dǎo)出文獻(xiàn)中高頻關(guān)鍵詞、年份、文獻(xiàn)被引次數(shù)等信息。國際文獻(xiàn)篩選出詞頻大于10的高頻關(guān)鍵詞共計(jì)22個(gè)，國內(nèi)文獻(xiàn)篩選出詞頻大于3的高頻關(guān)鍵詞共計(jì)42個(gè)。利用Bibexcel軟件將國際文獻(xiàn)中導(dǎo)出的22個(gè)高頻關(guān)鍵詞生成 22 × 22 的共詞矩陣，將國內(nèi)文獻(xiàn)中導(dǎo)出的42個(gè)高頻關(guān)鍵詞生成42×42的共詞矩陣[3]，分別導(dǎo)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(luò)可視化分析圖完成共詞分析。將2個(gè)共詞矩陣導(dǎo)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(shí)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(xiàn)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(xiàn)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(xué)位發(fā)文量高達(dá)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(xiàn)各年份發(fā)文量和增長率

2.2 文獻(xiàn)被引次數(shù)分析

將國內(nèi)外與荒漠灌叢有關(guān)的文獻(xiàn)被引次數(shù)分成1～9、10～19、20～29、30次以上4個(gè)階段(圖2)，國內(nèi)被引用30次以上的文獻(xiàn)共計(jì)14篇，頻率為 9.21%；國際上荒漠灌叢相關(guān)文獻(xiàn)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(xué)術(shù)影響力更高。

圖2 國內(nèi)外荒漠灌叢相關(guān)文獻(xiàn)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(diǎn)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(jìn)作用)，為國際上荒漠灌叢領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)(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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)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(jìn)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(luò)化可視分析

高頻關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可視圖中方形代表節(jié)點(diǎn)，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)代表一個(gè)關(guān)鍵詞，節(jié)點(diǎn)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(diǎn)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?；哪菰c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(diǎn)。

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

Chihuahuan Desert(奇瓦瓦沙漠)、facilitation(促進(jìn)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(xiàn)高頻關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可視圖中節(jié)點(diǎn)較大，說明這幾個(gè)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(diǎn)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(luò)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(xiàn)中提取的 22個(gè)關(guān)鍵詞和國內(nèi)文獻(xiàn)中提取的 42個(gè)關(guān)鍵詞進(jìn)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(jìn)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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)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(gè)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(gè)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(dòng)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(hù)與治理，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)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(xiàn)計(jì)量方面評價(jià)文獻(xiàn)研究領(lǐng)域現(xiàn)狀與熱點(diǎn)的重要手段，文獻(xiàn)共被引用次數(shù)是評價(jià)文獻(xiàn)研究領(lǐng)域熱點(diǎn)及其學(xué)術(shù)影響力的重要參考依據(jù)[22-23]；關(guān)鍵詞作為學(xué)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(diǎn)問題[25]。某個(gè)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(xiàn)中的情況衡量[26]，在文獻(xiàn)計(jì)量方法中用共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化分析實(shí)現(xiàn)[27]。通過社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析軟件對高頻關(guān)鍵詞進(jìn)行分析，生成的社會(huì)網(wǎng)絡(luò)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(diǎn)[28]。高頻關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析及網(wǎng)絡(luò)可視化圖均顯示國內(nèi)關(guān)于荒漠灌叢的研究熱點(diǎn)側(cè)重于荒漠草原、空間異質(zhì)性、灌叢沙堆等方面，促進(jìn)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(dāng)指標(biāo)進(jìn)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(biāo)或個(gè)體的特征進(jìn)行分類[29]，使同一類別內(nèi)的個(gè)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(yuǎn)近劃分類別，一般規(guī)則是將距離較小的指標(biāo)歸為同一類，將距離較大的指標(biāo)歸為不同的類。聚類分析是統(tǒng)計(jì)學(xué)中文獻(xiàn)計(jì)量基本方法之一，在文獻(xiàn)計(jì)量中，將每個(gè)關(guān)鍵詞看成一個(gè)指標(biāo)，按照事先選定的方法計(jì)算聚類統(tǒng)計(jì)量，并把最近的兩類合并為新的一類，再重新計(jì)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(diǎn)為特殊灌木、競爭關(guān)系、灌叢生長促進(jìn)作用。

綜上所述，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展與科學(xué)技術(shù)的進(jìn)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(jìn)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(qiáng)自身適應(yīng)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(yīng)該地區(qū)資源條件的種群得以生存。因此，國內(nèi)應(yīng)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。