熊寬洪,溫瑞龍,溫清燕,鄧傳遠(yuǎn)
(福建農(nóng)林大學(xué)園林學(xué)院,福建 福州 350002)
沙生植物是一種適應(yīng)特殊生境條件的植物類型,由于長(zhǎng)期適應(yīng)當(dāng)?shù)厣?,而具有抗風(fēng)蝕、耐沙埋、耐干旱貧瘠等一系列特性,并有特定的構(gòu)型特征[1]。在氣候變化和人為干擾的影響下,沙地生態(tài)環(huán)境十分脆弱[2],中國(guó)沙地共計(jì)1.74 億hm2,影響了近4 億人的生產(chǎn)生活[3],而沙生植物對(duì)改良沙地生態(tài)具有重要作用,它能夠促進(jìn)土壤發(fā)育、產(chǎn)生生態(tài)水文效應(yīng)、推動(dòng)原有地區(qū)的植物群落更新演替[4],常被用于治理草原及海岸沙地環(huán)境[5,6]。目前國(guó)內(nèi)外已有大量沙生植物研究,如草原植物群落多樣性與放牧強(qiáng)度的關(guān)系[7]、內(nèi)生根菌對(duì)提高沙生植物抗逆性的作用[8]、梭梭種群基因遺傳研究[9]、沙生植物資源調(diào)查研究[10]等,但缺少可視化知識(shí)圖譜對(duì)沙生植物領(lǐng)域的整體情況、發(fā)展方向、熱點(diǎn)前沿等進(jìn)行系統(tǒng)性分析與總結(jié)。
CiteSpace 是陳超美博士利用JAVA 平臺(tái)開發(fā)的可視化工具,利用CiteSpace 可以制作可視化知識(shí)圖譜,能將一個(gè)知識(shí)領(lǐng)域的來龍去脈清晰的展現(xiàn)出來,并找出研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)前沿[11]。因此,本研究以WOS 和CNKI 數(shù)據(jù)庫(kù)中有關(guān)沙生植物的文獻(xiàn)為數(shù)據(jù),利用CiteSpace 可視化工具對(duì)文獻(xiàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘和計(jì)量分析,梳理發(fā)展脈絡(luò),尋找熱點(diǎn)前沿,為后續(xù)沙生植物研究提供參考。
文獻(xiàn)資料來自WOS 和CNKI 數(shù)據(jù)庫(kù),外文文獻(xiàn)以WOS 核心合集數(shù)據(jù)庫(kù)搜索主題沙生植物的英文詞,索引格式為TS=(″psammophytes″)or(″sand plant″)or(″desert plant″),時(shí)間范圍選擇2002—2021年,文獻(xiàn)類型選擇Article 格式,語(yǔ)種為英語(yǔ),經(jīng)過除重后,共篩選文獻(xiàn)542 篇,中文文獻(xiàn)以CNKI 數(shù)據(jù)庫(kù)的高級(jí)檢索功能進(jìn)行搜索,主題為“沙生植物”,時(shí)間范圍為2002—2021年,選擇期刊文章類型,經(jīng)除重后,篩選出632 篇文獻(xiàn)。
本文利用CiteSpace 5.8.R3,設(shè)置“Country”(國(guó)家)、“Author”(作者)、“Institution”(機(jī)構(gòu))、“Key word”(關(guān)鍵詞)等網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn),以獲得文獻(xiàn)各類信息并生成相應(yīng)的知識(shí)圖譜。圖譜中圓圈越大代表該節(jié)點(diǎn)越重要,節(jié)點(diǎn)連線越粗代表關(guān)系越密切,中心性是指網(wǎng)絡(luò)中經(jīng)過某點(diǎn)并連接這兩點(diǎn)的最短路徑與兩點(diǎn)之間的最短路徑線數(shù)量的比值[12]。核心作者確定采用普賴斯公式進(jìn)行計(jì)算后再進(jìn)行可視化分析,具體公式如下。
式中M 為核心作者最低發(fā)文量,NMAX為最高發(fā)文量作者的發(fā)文數(shù)。
根據(jù)圖1所示,2 個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)均呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì),年度發(fā)文量在趨勢(shì)上保持一致,在2002—2016年間CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)年度發(fā)文量要高于WOS 數(shù)據(jù)庫(kù),但在2018年后,WOS 數(shù)據(jù)庫(kù)年度發(fā)文量逐漸高于國(guó)內(nèi),在2019—2020年內(nèi)出現(xiàn)激增并呈現(xiàn)繼續(xù)增長(zhǎng)趨勢(shì)。CNKI 數(shù)據(jù)庫(kù)年度發(fā)文量總體上處于波動(dòng)狀態(tài),在2002-2008年間文獻(xiàn)數(shù)量快速增長(zhǎng),2009—2021年間則是處于波動(dòng)增長(zhǎng)狀態(tài),在2009年、2012年、2019年出現(xiàn)下跌情況。
圖1 2002—2021年WOS 與CNKI 數(shù)據(jù)庫(kù)年度發(fā)文量Figure 1 Annual publication volume of WOS and CNKI databases from 2002 to 2021
選擇CiteSpace 的Country 節(jié)點(diǎn),統(tǒng)計(jì)發(fā)文量與中心性前5 的國(guó)家,結(jié)果如表1所示。發(fā)文量最大的是中國(guó)(229 篇),其次是美國(guó)(130 篇)、以色列(29 篇)、沙特阿拉伯(26 篇)、澳大利亞(20 篇)。從中心性上看,最高的是中國(guó)(0.51),其次是美國(guó)(0.45),其他國(guó)家中心性較低,說明中美兩國(guó)在該領(lǐng)域具有較高科研水平。WOS 數(shù)據(jù)庫(kù)中中國(guó)發(fā)文量在2020年超過CNKI 數(shù)據(jù)庫(kù),并有持續(xù)上升趨勢(shì),體現(xiàn)了中國(guó)學(xué)術(shù)界越來越傾向與國(guó)際接軌。
表1 國(guó)家與地區(qū)發(fā)表文獻(xiàn)量與中心度Table 1 Published literature volume and centrality by country and region
作者合作網(wǎng)絡(luò)可以展現(xiàn)領(lǐng)域內(nèi)核心作者的合作關(guān)系,按照普萊斯計(jì)算公式,WOS 數(shù)據(jù)庫(kù)作者最高發(fā)文量是13 篇(M=2.69),CNKI 數(shù)據(jù)庫(kù)作者最高發(fā)文量是11 篇(M=2.48),即WOS 數(shù)據(jù)庫(kù)作者發(fā)文量在3 篇以上、CNKI 數(shù)據(jù)庫(kù)作者發(fā)文量在2 篇以上的作者可以確定為核心作者,利用CiteSpace 對(duì)于兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)核心作者進(jìn)行分析,選擇網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)Author,生成核心作者合作網(wǎng)絡(luò)圖譜(圖2)。WOS 數(shù)據(jù)庫(kù)中核心作者發(fā)文量高的分別是德克薩斯大學(xué)的Gardea-torresdeyJL與Peralta-videaJR(13 篇)、中國(guó)科學(xué)院的馬小飛(11 篇)、中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院的丁剛(8 篇)、中國(guó)科學(xué)院的劉興榮(8 篇)。CNKI 數(shù)據(jù)庫(kù)中發(fā)文量高的分別是中國(guó)科學(xué)院的劉志民(11 篇)、甘肅治沙研究所的張錦春(10篇)、魯東大學(xué)的周瑞蓮(9 篇)、中國(guó)科學(xué)院的曲浩(8 篇)。核心作者共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)小聚居的現(xiàn)象,不同核心作者團(tuán)隊(duì)之間聯(lián)系較少,科研人員未來需要增強(qiáng)國(guó)內(nèi)外合作,促進(jìn)不同團(tuán)隊(duì)之間交流,集中資源產(chǎn)出高質(zhì)量成果。
圖2 WOS 與CNKI 數(shù)據(jù)庫(kù)作者合作網(wǎng)絡(luò)圖譜Figure 2 The network map of author cooperation between WOS and CNKI database
作者共被引是指兩個(gè)作者文獻(xiàn)同時(shí)為第3 個(gè)作者引用,則這2個(gè)作者存在共引關(guān)系,共被引頻次越高,代表關(guān)系越密切,利用作者共被引能夠找到該領(lǐng)域內(nèi)影響力較高的作者。由于CNKI 無法進(jìn)行CiteSpace 共被引分析,所以只選取WOS 數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行分析。圖3中高被引頻次作者分別是NOY—MEIR I (28)、SCHLESINGER WH(20)、GUTTERMAN Y(19)、ALTSCHUL SF(15)、EHLERINGER JR(13)等,大多是為國(guó)外學(xué)者,國(guó)內(nèi)作者發(fā)文量雖較多,但被引頻次偏少。
圖3 WOS 數(shù)據(jù)庫(kù)作者共被引圖Figure 3 Author co-citation map in WOS databases
利用Citespace 對(duì)于WOS 與CNKI 數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行分析,選擇網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)institution,生成機(jī)構(gòu)合作圖譜(圖4)。WOS 數(shù)據(jù)庫(kù)機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)圖譜中,發(fā)文機(jī)構(gòu)共有418 家,發(fā)文量前3 的分別是Chinese Acad Sci(中國(guó)科學(xué)院)123 篇、Univ Chinese Acad Sci(中國(guó)科學(xué)院大學(xué))38篇、Ben Gurion Univ Negev(本·古里安大學(xué))20 篇。CNKI 數(shù)據(jù)庫(kù)中發(fā)文機(jī)構(gòu)共有441 家,發(fā)文量前3 的分別為中國(guó)科學(xué)院大學(xué)24 篇、甘肅省治沙研究所14 篇、寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院13 篇。從圖4可以明顯看出國(guó)內(nèi)機(jī)構(gòu)之間的聯(lián)系較密切,但國(guó)內(nèi)與國(guó)外機(jī)構(gòu)間的聯(lián)系較分散。
圖4 WOS 與CNKI 數(shù)據(jù)庫(kù)機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)圖Figure 4 Institutional Cooperation Network Diagram in WOS and CNKI databases
關(guān)鍵詞是文章內(nèi)容的簡(jiǎn)要概括與分類,能為研究者提供必要的檢索信息,關(guān)鍵詞頻次越高代表該關(guān)鍵詞越重要,越受研究者關(guān)注。利用CiteSpace 對(duì)WOS 與CNKI 數(shù)據(jù)庫(kù)文獻(xiàn)進(jìn)行分析,選擇Keyword 節(jié)點(diǎn),生成WOS 數(shù)據(jù)庫(kù)與CNKI 數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖(圖5)。
圖5 WOS 與CNKI 關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖Figure 5 Keyword co-occurrence diagram between WOS and CNKI databases
WOS 數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)498 個(gè),連線1282 條,密度0.0104,說明關(guān)鍵詞之間聯(lián)系密切,呈現(xiàn)多點(diǎn)發(fā)展趨勢(shì)。WOS 數(shù)據(jù)庫(kù)中頻次大于5 的關(guān)鍵詞有66 個(gè),除desert plant(沙生植物,55 次)外,頻次最高的分別是growth(發(fā)育,50 次)、plant(植物,38 次)、pattern(模式,33 次)、stress(脅迫,31 次)、vegetation(植被,29 次)。WOS 數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)鍵詞聚類后Q 值為0.6164 大于0.3,S 值為0.8254 大于0.7,表明聚類的結(jié)果合理[11]。聚類越大代表所含文獻(xiàn)數(shù)量越多,聚類同質(zhì)性越高代表關(guān)鍵詞一致性越高。根據(jù)表2所示,聚類規(guī)模最大是聚類#0、聚類#1、聚類#2、聚類#3、聚類#4、,反映的是沙生植物的生理生態(tài)方面,聚類#5、聚類#6、聚類#7、聚類#8 與聚類#9 涉及的是特定研究區(qū)域或植物,規(guī)模不大,但同質(zhì)性均在0.7 以上,這說明這些聚類的關(guān)鍵詞關(guān)聯(lián)較強(qiáng)。
表2 WOS 與CNKI 數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)鍵詞聚類Table 2 Keyword clustering in WOS and CNKI databases
CNKI 數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)510 個(gè),連線631 條,密度0.0049,相較WOS 數(shù)據(jù)庫(kù)的節(jié)點(diǎn)多,但連線數(shù)量與密度較少。CNKI 數(shù)據(jù)庫(kù)頻次大于5 以上關(guān)鍵詞有31 個(gè),除沙生植物(140 次)與沙生灌木(23次)外,頻次最高的分別是是沙產(chǎn)業(yè)(16 次)、內(nèi)蒙古(14 次)、干旱脅迫(13 次)、種子萌發(fā)(11 次)、沙生針茅(9 次)等,可以看出國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)沙生植物種子萌發(fā)、幼苗生長(zhǎng)[13,14]及其實(shí)際經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)[15,16]方面較為關(guān)注。CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)鍵詞聚類后的Q 值0.8129,S 值0.9779,聚類結(jié)果令人信服。從表7看,聚類0#的規(guī)模與同質(zhì)性是最大的,是研究對(duì)象,其次是聚類1#、聚類2#、聚類3#、聚類4#、聚類5#,聚類7#、聚類8#、聚類9# 這些聚類是沙生植物研究的主要方向,規(guī)模較小,但同質(zhì)性高,整體看CNKI 數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)鍵詞聚類的同質(zhì)性整體較WOS數(shù)據(jù)庫(kù)高,說明CNKI 數(shù)據(jù)庫(kù)中文獻(xiàn)相似性更高,關(guān)聯(lián)性更強(qiáng)。
關(guān)鍵詞突現(xiàn)是指在一段時(shí)間內(nèi)關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻次增多[12],時(shí)區(qū)圖是將關(guān)鍵詞與時(shí)間因素進(jìn)行關(guān)聯(lián),透過關(guān)鍵詞突變與時(shí)區(qū)圖能夠研究該領(lǐng)域發(fā)展趨勢(shì),預(yù)測(cè)未來發(fā)展方向,從而分析前沿?zé)狳c(diǎn)。利用Citespce 對(duì)WOS數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行分析,獲得關(guān)鍵詞突現(xiàn)表(表3)及時(shí)區(qū)圖(圖6—a),WOS 數(shù)據(jù)庫(kù)的沙生植物關(guān)鍵詞的發(fā)展可以分為3 個(gè)時(shí)期,各時(shí)期關(guān)鍵詞的數(shù)量變化與年度發(fā)文量的趨勢(shì)相符合。起步時(shí)期(2002—2008年),這一時(shí)期研究處于起步階段,大量關(guān)鍵詞爆發(fā),但無突現(xiàn)詞,desert plant、growth、vegatation 等早期核心關(guān)鍵詞出現(xiàn),diversity(多樣性)、ecosystem(生態(tài)系統(tǒng))、community(群落)、climate change(氣候變化)、competition(競(jìng)爭(zhēng))等關(guān)鍵詞的出現(xiàn)標(biāo)志這一時(shí)期的研究主要以生態(tài)學(xué)內(nèi)容為主,涉及沙生植物群落的物種多樣性、生態(tài)環(huán)境、種間關(guān)系及其與氣候變暖的影響。發(fā)展時(shí)期(2009—2016年),這一時(shí)期關(guān)鍵詞數(shù)量較上一時(shí)期少,但生理與脅迫相關(guān)的關(guān)鍵詞數(shù)量增多,如abscisic aid(脫落酸)、stress、response(響應(yīng))、expression(表達(dá))等,這個(gè)時(shí)期關(guān)點(diǎn)從沙生植物生態(tài)逐漸轉(zhuǎn)向沙生植物生理機(jī)制,并出現(xiàn)大量突現(xiàn)詞,突現(xiàn)強(qiáng)度最高的是forest(森林),內(nèi)容是針對(duì)沙漠不同生境的植物群落水平[17]與空間格局相關(guān)研究[18],其次是gurbantunggut desert(古爾班通古特沙漠)與oxidative stress(氧化應(yīng)激),為特定地區(qū)[19]及沙生植物藥用價(jià)值[20]的相關(guān)研究,突顯強(qiáng)度最低的是seed germination(種子萌發(fā)),內(nèi)容為準(zhǔn)噶爾無葉豆、梭梭等沙生植物種子萌發(fā)研究[21,22]。成熟時(shí)期(2017—2021年),這一時(shí)期關(guān)鍵詞數(shù)量最少,但這一時(shí)期發(fā)文量快速增長(zhǎng),這說明沙生植物研究逐漸成熟,并出現(xiàn)了identification(識(shí)別)、protein(蛋白質(zhì))這類微觀層面的關(guān)鍵詞,突顯詞為identification 與biosynthesis(生物合成),內(nèi)容是沙生植物抗脅迫相關(guān)基因的識(shí)別[23]以及沙生植物生物化學(xué)[24]。
表3 WOS 數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)鍵詞突現(xiàn)Table3 Keyword Emergence in WOS Database
圖6 WOS 與CNKI 數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)鍵詞時(shí)區(qū)圖Figure 6 Keyword time zone diagram of WOS database and CNKI database
CNKI 數(shù)據(jù)庫(kù)中關(guān)鍵詞數(shù)量明顯少于WOS 數(shù)據(jù)庫(kù),突現(xiàn)詞的數(shù)量也較WOS 數(shù)據(jù)庫(kù)少。按照CNKI 數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)鍵詞時(shí)間分布(圖6-b)將其劃為兩個(gè)時(shí)期,起步時(shí)期(2002—2008年),這一時(shí)期大量主要關(guān)鍵詞出現(xiàn),如沙生植物、沙產(chǎn)業(yè)、內(nèi)蒙古、干旱脅迫、發(fā)芽率等,突現(xiàn)詞為植被,此時(shí)國(guó)內(nèi)沙生植物研究不僅注重沙生植物生理、沙地生態(tài)恢復(fù)等理論研究,也重視沙生植物實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)用,致力于提高沙生植物萌發(fā)率和經(jīng)濟(jì)效益。緩慢發(fā)展時(shí)期(2009—2021年),叢生禾草、半灌木、生理響應(yīng)、平潭島、脯氨酸等詞出現(xiàn),國(guó)內(nèi)有研究開始關(guān)注到海岸沙生植物[25],這一時(shí)期關(guān)鍵詞數(shù)量存在波動(dòng),文獻(xiàn)發(fā)表數(shù)量也呈現(xiàn)相近情況。突現(xiàn)詞為沙生針茅、荒漠草原、發(fā)芽率,沙生針茅是西北地區(qū)常見牧草,能通過有性繁殖產(chǎn)生大量種子,但在實(shí)際生境中通過種子萌發(fā)的沙生針茅數(shù)量卻很少[26],這一時(shí)段涌現(xiàn)了較多有關(guān)沙生針茅種子萌發(fā)研究[27],另外近幾年也出現(xiàn)了針對(duì)荒漠草原這類特定生態(tài)系統(tǒng)與植物群落的研究[28,29]。
本研究對(duì)2002—2021年內(nèi)的WOS 與CNKI 數(shù)據(jù)庫(kù)中542 篇外文文獻(xiàn)及632 中文文獻(xiàn)進(jìn)行分析,分析沙生植物文獻(xiàn)中的國(guó)家、作者、機(jī)構(gòu)、關(guān)鍵詞,從而了解沙生植物的研究進(jìn)展與前沿?zé)狳c(diǎn)。
從發(fā)文量看,2002—2017年內(nèi)WOS 數(shù)據(jù)庫(kù)外文文獻(xiàn)年度發(fā)文量要小于CNKI 數(shù)據(jù)庫(kù)中文文獻(xiàn),但在2018年后外文文獻(xiàn)年度發(fā)文量超過了中文文獻(xiàn),2017—2021年這段時(shí)間外文文獻(xiàn)數(shù)量出現(xiàn)激增。反觀CNKI 數(shù)據(jù)庫(kù),中文文獻(xiàn)數(shù)量在2001—2008年內(nèi)出現(xiàn)持續(xù)增長(zhǎng),但自2009年后文獻(xiàn)數(shù)量總體呈現(xiàn)波動(dòng)式增長(zhǎng)。得益于國(guó)家與學(xué)術(shù)界的支持,WOS 數(shù)據(jù)庫(kù)中中國(guó)發(fā)文量最高,其次是美國(guó),反映了中美兩國(guó)在沙生植物領(lǐng)域的重視與科研能力。從核心作者與機(jī)構(gòu)看,WOS 數(shù)據(jù)庫(kù)中中國(guó)作者發(fā)文數(shù)量較多,但被引頻次較少,國(guó)內(nèi)機(jī)構(gòu)小團(tuán)隊(duì)聯(lián)系較為密切,但與國(guó)外作者團(tuán)隊(duì)聯(lián)系較少。
從關(guān)鍵詞共現(xiàn)看,WOS 數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)鍵詞主要側(cè)重在植物群落多樣性、環(huán)境脅迫與生理響應(yīng)、抗逆性等生理生態(tài)學(xué)關(guān)鍵詞,而CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)除上述關(guān)鍵詞外,沙產(chǎn)業(yè)、種子萌發(fā)這類有關(guān)實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用的關(guān)鍵詞也有出現(xiàn)。不同數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)鍵詞聚類分別出現(xiàn)了一些特定沙生植物,如WOS 數(shù)據(jù)庫(kù)的ammopiptanthus nanus、ambrosia dumosa 和CNKI 數(shù)據(jù)庫(kù)的沙生針茅、沙生冰草、梭梭等植物,反應(yīng)了國(guó)內(nèi)外對(duì)不同地域沙生植物重視,后續(xù)可以針對(duì)不同地區(qū)沙生植物的資源評(píng)估、引種馴化、育種等方向進(jìn)行研究。
從關(guān)鍵詞突現(xiàn)和時(shí)區(qū)圖看,WOS 與CNKI 數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)鍵詞發(fā)展時(shí)間總體上與年度發(fā)文量相對(duì)應(yīng),國(guó)外沙生植物研究能分為3 個(gè)時(shí)期,起步時(shí)期、發(fā)展時(shí)期、成熟時(shí)期,內(nèi)容不斷深化,從生態(tài)慢慢轉(zhuǎn)向生理生化,從宏觀層面轉(zhuǎn)向微觀層面,出現(xiàn)了醫(yī)學(xué)藥物、基因等新方向,體現(xiàn)了多學(xué)科交叉的特點(diǎn),但這類研究的數(shù)量仍然較少,未來需要繼續(xù)加強(qiáng),國(guó)內(nèi)也出現(xiàn)了海岸沙生植物研究,這對(duì)擴(kuò)大沙生植物研究尺度,豐富沙生植物內(nèi)容具有重要作用。
表4 CNKI 數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)鍵詞突現(xiàn)Table 4 Keyword emergence in CNKI database