舒柳, 李巖林, 黃柳菁

福建農(nóng)林大學(xué)藝術(shù)學(xué)院園林學(xué)院（合署），福建 福州，530002

隨著城市化的快速發(fā)展和氣候變化的加劇，城市熱島效應(yīng)逐年加強(qiáng)，給生態(tài)環(huán)境和人類的生存環(huán)境帶來(lái)了重大影響。面對(duì)危機(jī)，人們?cè)谔角笠粭l人類與自然協(xié)調(diào)發(fā)展的道路。通過(guò)實(shí)踐證明，綠地是解決城市熱島效應(yīng)問(wèn)題、改善城市生態(tài)環(huán)境的有效措施之一，而喬木是綠地中實(shí)現(xiàn)降溫增濕等效應(yīng)的主要因素[1]。微氣候是指靠近地面邊界層部分，溫濕度受地面植被、土壤、海拔和地形等影響的氣候尺度，與人類生活密切相關(guān)[2,3]。喬木由于其冠幅、冠型、葉片大小、葉面積大小等性狀的作用，使得其在降溫增濕方面有良好的效應(yīng)，有越來(lái)越多的證據(jù)表明樹(shù)木遮蔭在局部范圍內(nèi)具有降溫的功效[4-6]，關(guān)于喬木與微氣候效應(yīng)相互關(guān)系的研究日益增多，涉及領(lǐng)域繁多，但目前還沒(méi)有明確的方向性。

本文利用CiteSpace文獻(xiàn)計(jì)量軟件對(duì)1990—2020年間關(guān)于喬木與微氣候相互關(guān)系的相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行整合分析，從發(fā)文數(shù)量、知識(shí)基礎(chǔ)、熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)總結(jié)討論，在喬木與微氣候相互關(guān)系的整體發(fā)展脈絡(luò)中梳理出其發(fā)展階段、研究的主要力量分布、具體在哪些領(lǐng)域發(fā)展、現(xiàn)今有怎樣的發(fā)展趨勢(shì)和熱點(diǎn)。為氣候變化下生態(tài)環(huán)境和城市人居環(huán)境的優(yōu)化提供思路和理論依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)和方法

Web of science核心集合數(shù)據(jù)庫(kù)研究領(lǐng)域涵蓋廣泛，收錄了大量權(quán)威學(xué)術(shù)期刊，是獲取全球?qū)W術(shù)信息的重要數(shù)據(jù)庫(kù)[7]。本研究以Web of Science Core Collection 文獻(xiàn)庫(kù)為基礎(chǔ)進(jìn)行文獻(xiàn)檢索，通過(guò)編寫(xiě)檢索式來(lái)限定檢索范圍，編制檢索式為T(mén)S=“Microclimat*”and TS=“Tree*”，選擇類型為“Article”，通過(guò)手動(dòng)篩選與研究相關(guān)度較高的文獻(xiàn)，最終共得到1990年至2020年樣本文獻(xiàn)1 464篇，檢索時(shí)間為2021年10月12日。

CiteSpaceⅢ信息可視化軟件是一款基于分析和可視共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的Java應(yīng)用程序，它以Web of Science導(dǎo)出的純文本數(shù)據(jù)為主要數(shù)據(jù)源，可用于探討科學(xué)文獻(xiàn)可視化的模式和發(fā)展趨勢(shì)[8]。本文基于CiteSpace 5.3.R11版本軟件和Excel軟件，通過(guò)對(duì)篩選文獻(xiàn)進(jìn)行除重，最終得到1 232篇樣本文獻(xiàn)，通過(guò)選擇不同節(jié)點(diǎn)類型繪制知識(shí)圖譜，對(duì)期刊的國(guó)家分布、機(jī)構(gòu)分布、作者分布、共被引關(guān)系、關(guān)鍵詞詞頻和共現(xiàn)情況等進(jìn)行分析。

2 研究結(jié)果與分析

2.1 文獻(xiàn)時(shí)間分布

文獻(xiàn)發(fā)文量通常可以反映某一主題研究規(guī)模，根據(jù)對(duì)樣本文獻(xiàn)的發(fā)文量統(tǒng)計(jì)可知（見(jiàn)圖1），在喬木與微氣候相互關(guān)系的研究中，整體呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，大致可分為三個(gè)階段：第一階段為緩慢發(fā)展期（1990—1999），文獻(xiàn)年平均量較少，從1990年至1999年處于萌芽生長(zhǎng)期開(kāi)始探討微氣候—植被—溫度之間的關(guān)系；第二階段為探索期（2000—2010），對(duì)于微氣候研究的發(fā)展日益成熟，該領(lǐng)域呈現(xiàn)出由宏觀向微觀過(guò)渡的研究趨勢(shì)，但仍處于探索階段；第三階段為高速增長(zhǎng)期（2011—2020），文獻(xiàn)年均發(fā)文量迅猛增長(zhǎng)，近四年甚至已經(jīng)突破百位數(shù)，表明喬木與微氣候之間有較大的關(guān)聯(lián)，在微氣候—植被—溫度的關(guān)系上也有了較為成熟的科學(xué)理論依據(jù)。

圖 1 1990—2020年喬木與微氣候相互關(guān)系年度發(fā)文量Fig. 1 Annual number of papers on the relationship between trees and microclimate from 1990

2.2 主要研究力量分析

通過(guò)分析不同國(guó)家、機(jī)構(gòu)、作者的發(fā)文情況（見(jiàn)圖2、圖3和圖4），從發(fā)文國(guó)家和機(jī)構(gòu)來(lái)看：中國(guó)在該領(lǐng)域的研究較美國(guó)晚，但發(fā)文數(shù)量和文獻(xiàn)影響力也在逐年增長(zhǎng)，是該研究領(lǐng)域的中堅(jiān)力量；美國(guó)在發(fā)文量和機(jī)構(gòu)中占據(jù)重要的地位，研究開(kāi)始早，處于喬木與微氣候相互關(guān)系研究的主導(dǎo)地位，在該領(lǐng)域有深遠(yuǎn)的影響，處在喬木對(duì)微氣候影響的研究橋梁路徑上，具有很強(qiáng)的信息控制力。從作者網(wǎng)絡(luò)來(lái)看，在喬木與微氣候相互關(guān)系的研究中，各作者間的交流合作較多，形成了明顯的合作團(tuán)體，但多半是各國(guó)家國(guó)內(nèi)學(xué)者之間的合作，各自研究主題也不盡相同。

2.3 喬木與微氣候相互關(guān)系的研究主題和熱點(diǎn)趨勢(shì)

在CiteSpace中通過(guò)對(duì)樣本文獻(xiàn)進(jìn)行共被引分析，參數(shù)設(shè)置為：Note Types：Keyword；Links Strength：Cosine；Selection Criteria：Top50%，其它默認(rèn)設(shè)置。最后點(diǎn)擊“GO！”運(yùn)行軟件后，得到文獻(xiàn)共被引網(wǎng)絡(luò)圖譜，共形成了6個(gè)有效聚類，其節(jié)點(diǎn)數(shù)為324，連線數(shù)為2 436，網(wǎng)絡(luò)密度為0.0466。而模塊化程度值為0.4121，網(wǎng)絡(luò)輪廓值為0.5283，當(dāng)模塊值Q＞0.3時(shí)，表示網(wǎng)絡(luò)劃分聚類結(jié)構(gòu)顯著；當(dāng)平均輪廓值＞0.5時(shí)，聚類合理，當(dāng)＞0.7時(shí)，聚類高效可信[9]。這表明整個(gè)文獻(xiàn)共被引網(wǎng)絡(luò)聚類效果良好。

2.3.1 時(shí)間線圖分析

時(shí)間線視圖側(cè)重于表達(dá)聚類之間的關(guān)系和某個(gè)聚類里文獻(xiàn)的歷史跨度，是將同一聚類排布在同一水平線附近，可以直接高效的展示聚類之間的關(guān)系，時(shí)間線視圖分析是對(duì)研究歷程興衰過(guò)往、現(xiàn)有熱點(diǎn)的最直觀表現(xiàn)[10]。參考整體時(shí)間線圖譜（見(jiàn)圖5）和表1關(guān)鍵詞聚類信息，我們能了解到：

圖 2 國(guó)家合作共現(xiàn)圖譜Fig. 2 Co-occurrence map of national cooperation

圖 3 機(jī)構(gòu)合作共現(xiàn)圖譜Fig. 3 Co-occurrence map of institutional cooperation

圖 4 作者合作共現(xiàn)圖譜Fig. 4 Co-occurrence map of authors cooperation

（一）從整體形態(tài)上看該領(lǐng)域形成了“micro

climate”“vegetation”“growth”、“temperature”“tree”“climate change”等幾個(gè)主要的研究主題，其他主題研究隨著時(shí)間的推移應(yīng)運(yùn)而生，但這幾個(gè)主要的研究主題還是有很強(qiáng)的聯(lián)系；從時(shí)間上分為兩個(gè)階段，以2010年作為分界點(diǎn)，1990—2010年，研究主題的特點(diǎn)是廣而泛，每一個(gè)聚類都有涉及，且已經(jīng)形成了一些經(jīng)典的主題，例如“microclimate”“vegetation”以及“growth”，并且這些主題一直在被研究和探討。2011—2020年，研究主題的特點(diǎn)是精而新，聚類集中而且出現(xiàn)了很多新的研究主題，例如“shade tree”“urban”“l(fā)and use”“urban heat island”等。

在六個(gè)聚類中，產(chǎn)生過(guò)較大影響的聚類是聚類#0、聚類#2和聚類#5，持續(xù)對(duì)現(xiàn)今產(chǎn)生影響的是聚類#0。

（三）在六個(gè)聚類中，研究起步較晚但在近些年都有一些新突破，關(guān)注度得到提升的是聚類#3和聚類#4，但近些年最受關(guān)注和最值得關(guān)注的是聚類#1，節(jié)點(diǎn)數(shù)量大且多，文獻(xiàn)突現(xiàn)性高。反之，聚類#6近年來(lái)的影響力一直較低。

2.3.2 研究主題和熱點(diǎn)趨勢(shì)分析

關(guān)鍵詞是文獻(xiàn)重要內(nèi)容的高度概括，關(guān)鍵詞的突現(xiàn)性也反映了某些迅速增長(zhǎng)的主題，通過(guò)進(jìn)一步分析關(guān)鍵詞頻次以及突現(xiàn)性較高的關(guān)鍵詞，參考表1、表2和圖5，并深入閱讀與其相關(guān)的重要文獻(xiàn)，總結(jié)出喬木與微氣候相互關(guān)系的研究熱點(diǎn)和趨勢(shì)主要集中在以下幾方面：

圖 5 關(guān)鍵詞共現(xiàn)聚類時(shí)間線視圖Fig. 5 Timeline view of co-occurrence network of keywords

表 1 關(guān)鍵詞共現(xiàn)聚類信息表Tab. 1 Information table of co-occurrence network of keywords

表 2 關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)主要信息表Tab. 2 Information table of co-occurrence network of keywords

（一）從研究階段分析：

（1）緩慢發(fā)展期（1990—1999）：本階段出現(xiàn)頻次最高的幾個(gè)關(guān)鍵詞為“microclimate（微氣候）”“vegetation（植被）”“temperature（溫度）”等，隨著全球氣候變暖的影響，以及城市工業(yè)化進(jìn)程的推進(jìn)，研究者們開(kāi)始探索微氣候—植被—溫度之間的關(guān)系和影響。出現(xiàn)了“photosynthesis（光合作用）”“growth（生長(zhǎng)）”“environment（環(huán)境）”“forest（森林）”等一系列突現(xiàn)詞，該階段在喬木與微氣候的相互關(guān)系的研究中，主要探討了喬木對(duì)微氣候的影響，研究對(duì)象集中在宏觀層面的森林和生態(tài)方面，也有部分涉及在熱帶農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)上。

（2）探索期（2000—2010）：該階段出現(xiàn)頻次最高的幾個(gè)關(guān)鍵詞是“climate change（氣候變化）”“climate（氣候）”“impact（影響）”“city（城市）”等，在經(jīng)歷了對(duì)于微氣候—植被—溫度之間關(guān)系的初步探索之后，隨著城市熱島效應(yīng)的加劇，以及森林破碎化程度升高，由森林轉(zhuǎn)向與人類更為靠近的城市熱環(huán)境的探索，但重心還是在林業(yè)方面。出現(xiàn)了“ecosystem（生態(tài)系統(tǒng)）”“seedling（苗）”“gradient（梯度）”“city（城市）”等突現(xiàn)詞，對(duì)于森林邊緣環(huán)境、林下微氣候的研究呈現(xiàn)精細(xì)化的研究。

（3）高速增長(zhǎng)期（2011—2020）：該階段出現(xiàn)頻次最高的幾個(gè)關(guān)鍵詞是“urban heat island（城市熱島）”“envi-met（envi-met模型）”“mitigation（緩和）”等，研究重心轉(zhuǎn)移到城市規(guī)劃設(shè)計(jì)上以及更加關(guān)注人在熱環(huán)境下的感受，出現(xiàn)了“shade tree（遮蔭樹(shù)）”“comfort（舒適）”“health（健康）”“ecosystem service（生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)）”等突現(xiàn)詞。對(duì)于喬木與微氣候的相互關(guān)系研究主要體現(xiàn)在不同對(duì)象上的變化，有宏觀層面的城市與鄉(xiāng)村、城市公園、城市公共空間等，也有微觀層面的居住區(qū)、校園綠地、街旁綠地等。

（二）從研究?jī)?nèi)容上分析：

（1）喬木對(duì)微氣候的影響：主要集中在林業(yè)、農(nóng)業(yè)、風(fēng)景園林幾個(gè)領(lǐng)域。在林業(yè)上，從不同海拔高度、林下小氣候、葉片微氣候等方面進(jìn)行研究。Vera, NE[11]對(duì)新熱帶雨林不同開(kāi)放度樣地的8種冠層樹(shù)種幼樹(shù)葉片氣體交換特征、林下小氣候和樹(shù)冠輻射特征進(jìn)行了研究，他最早提出了林下微氣候的說(shuō)法，為小氣候條件的異質(zhì)性在對(duì)葉棲生物找到合適的小生境方面提供幫助；Pincebourde, Sylvain[12]解釋了樹(shù)葉微氣候的形成過(guò)程；Bader, Maaike Y[13]通過(guò)研究不同海拔的林地植被生長(zhǎng)狀況，介紹了一種研究高山植被和樹(shù)冠小氣候?qū)?shù)木生長(zhǎng)影響的實(shí)驗(yàn)方法。在農(nóng)業(yè)上，主要從防風(fēng)林對(duì)作物的影響、遮蔭樹(shù)對(duì)農(nóng)業(yè)產(chǎn)量的影響等。Tamang, Bijay[14]證明了單行樹(shù)防風(fēng)林可以減少風(fēng)和改變小氣候，以提高作物產(chǎn)量；Lott, J E[15]研究了分散的樹(shù)木對(duì)小氣候條件、氣體交換和玉米生產(chǎn)力的影響。在風(fēng)景園林方面，從城市規(guī)劃、校園綠地、公園綠地、住宅綠地、城市公共空間綠地、街道綠地等方面進(jìn)行研究。例如Alexander, Cici[16]為了了解導(dǎo)致城市熱島效應(yīng)的產(chǎn)生的因素，以植被指數(shù)歸一化差分指數(shù)（NDVI）為模型，利用 Landsat 8的前7個(gè)波段的所有組合計(jì)算了光譜指數(shù)，并分析了它們與地表溫度（LST）的關(guān)系，證明了樹(shù)木和建筑物的覆蓋面積有助于調(diào)節(jié)城市地表溫度的潛力；Li, Huawei[17]通過(guò)對(duì)某校園綠地中16個(gè)地點(diǎn)的氣象參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，證明了樹(shù)木的降溫增濕效應(yīng)也與光合有效輻射和葉片角度有關(guān)；Antoniadis, D[18]在街道中研究街道峽谷效應(yīng)下不同樹(shù)木種植密度對(duì)空氣質(zhì)量的影響；Petralli,Martina[19]采用通用熱氣候指數(shù)（UTCI）對(duì)佛羅倫薩市不同綠地環(huán)境下的人體熱舒適性進(jìn)行評(píng)價(jià)。

（2）微氣候?qū)棠镜挠绊懀褐饕w現(xiàn)在林業(yè)和風(fēng)景園林方面。在林業(yè)上，研究主要集中在海拔高度對(duì)樹(shù)木生長(zhǎng)模式和適應(yīng)能力的表現(xiàn)、微氣候的改良對(duì)苗木生長(zhǎng)狀況的影響以及氣候物理?xiàng)l件（土壤條件、臭氧環(huán)境）對(duì)樹(shù)木生長(zhǎng)的影響。例如Cheung,Pui Kwan[20]調(diào)查了季節(jié)和氣象因素對(duì)副熱帶濕潤(rùn)氣候樹(shù)木降溫幅度的影響；Bresson, Caroline C[21]研究了高海拔地區(qū)樹(shù)種的光合能力，表明樹(shù)種是通過(guò)適應(yīng)遺傳進(jìn)化的方式來(lái)應(yīng)對(duì)極端環(huán)境條件的。在風(fēng)景園林方面，主要集中在基于不同的氣象因子對(duì)不同樹(shù)木種類、樹(shù)木排列方式等的實(shí)驗(yàn)研究，例如Rahman, Mohammad A[22]通過(guò)對(duì)比兩個(gè)街道峽谷區(qū)，發(fā)現(xiàn)峽谷區(qū)氣象因子變量都與這兩個(gè)地點(diǎn)生長(zhǎng)的樹(shù)木的樹(shù)干通量密度有很強(qiáng)的相關(guān)性等。

3 結(jié)論與討論

（一）國(guó)際上對(duì)于喬木與微氣候相互關(guān)系的研究中，研究趨勢(shì)一直處于上升狀態(tài)，并且呈現(xiàn)精細(xì)化的主題研究勢(shì)態(tài)。2011—2020：文獻(xiàn)年均發(fā)文量迅猛增長(zhǎng)，近四年甚至已經(jīng)突破百位數(shù)，表明喬木與微氣候之間有較大的關(guān)聯(lián)。

（二）研究力量上，就發(fā)文國(guó)家和機(jī)構(gòu)來(lái)看，中國(guó)的發(fā)文數(shù)量和文獻(xiàn)影響力在逐年增長(zhǎng)，是該研究領(lǐng)域的中堅(jiān)力量；美國(guó)居于第一位，表明美國(guó)研究開(kāi)始早，處于喬木與微氣候相互關(guān)系研究的主導(dǎo)地位，在該領(lǐng)域有深遠(yuǎn)的影響；就發(fā)文作者網(wǎng)絡(luò)來(lái)看，各作者間的交流合作較多，形成了明顯的合作團(tuán)體，多半是各國(guó)國(guó)內(nèi)學(xué)者之間的合作，各自研究主題也不盡相同，可以多加強(qiáng)該研究領(lǐng)域同主題或同方向的國(guó)際間的交流合作。這些研究力量奠定了喬木與微氣候相互關(guān)系研究的理論基礎(chǔ)。

（三）1990—2020年在喬木與微氣候相互關(guān)系的研究中，經(jīng)歷了緩慢發(fā)展期—探索期—高速增長(zhǎng)期三個(gè)階段。第一階段為緩慢發(fā)展期（1990—1999）：處于萌芽生長(zhǎng)期開(kāi)始探討微氣候—植被—溫度之間的關(guān)系，喬木與微氣候的出現(xiàn)形式常常以某些特定的植物群落例如鐵杉、白樺等。多以樹(shù)木群落作為研究對(duì)象，著眼于整個(gè)林區(qū)和某些特定氣候帶和區(qū)域，甚至整個(gè)生態(tài)環(huán)境；第二階段為探索期（2000—2010）：基于氣候變化的大環(huán)境，喬木與微氣候相互關(guān)系的研究發(fā)展日益成熟，該領(lǐng)域在喬木上的表現(xiàn)方式多以冠層、葉片微環(huán)境等作為研究對(duì)象，呈現(xiàn)出精細(xì)化的研究趨勢(shì)，更加關(guān)注在大環(huán)境下林下微氣候的變化；第三階段為高速增長(zhǎng)期（2011—2020）：隨著文獻(xiàn)數(shù)量猛增，研究的領(lǐng)域涉及的專業(yè)更為豐富，并且形成的新熱點(diǎn)主要圍繞在人類居住環(huán)境上，更加關(guān)注人在通過(guò)喬木的生理效應(yīng)調(diào)節(jié)后的感受。在這一階段，喬木出現(xiàn)的形式更加具象，例如喬木的種類、種植排列方式、排列方式與街道（建筑）布局形式的最優(yōu)化、以及喬木單體的性狀對(duì)微氣候的影響，整體上有了較為成熟的科學(xué)理論依據(jù)。

（四）總的來(lái)說(shuō)，在喬木與微氣候相互關(guān)系的研究中，整體研究方向由生態(tài)環(huán)境的大格局向城市人居環(huán)境發(fā)展；國(guó)外的研究對(duì)象更趨向于宏觀生態(tài)方面，國(guó)內(nèi)的研究對(duì)象更趨向于微觀城市環(huán)境方面；國(guó)外的機(jī)構(gòu)作者學(xué)術(shù)交流更為緊密，國(guó)內(nèi)的機(jī)構(gòu)呈一家獨(dú)大之勢(shì)?；谶@些現(xiàn)狀，我們應(yīng)該加強(qiáng)國(guó)際間的交流學(xué)習(xí)與合作，以及多學(xué)科的交叉學(xué)習(xí)，為現(xiàn)今氣候變化問(wèn)題提供更科學(xué)的理論依據(jù)，為建設(shè)更適宜的人居環(huán)境提供策略。