基于文献计量的荒漠灌丛研究现状及热点分析

迟 旭，党晓宏,2，蒙仲举，翟 波，闫 宇

(1.内蒙古农业大学 沙漠治理学院，内蒙古 呼和浩特 010011；2.内蒙古杭锦荒漠生态系统国家定位观测研究站，内蒙古 鄂尔多斯 017400)

某一研究领域的研究现状与热点问题可以通过文献计量手段对该领域文献进行大数据分析，基于数理统计处理文献信息间定性或定量关系，对相关研究历程与现状进行客观定量描述[1]，文献计量是以科学文献各项外部特征为研究对象[2]，根据现状分析得出的规律预测未来热点问题和研究方向[3-4]。基于文献计量信息深入挖掘、文献聚类分析等优势，随着各个学科领域不断发展，文献计量已由最早应用于图书情报领域拓展到医学、哲学、生态环境等研究领域，以了解各研究领域现状、热点问题及研究趋势[5-6]。目前，文献计量在生态环境领域主要应用于重金属、生态修复、环境承载力、有机农业等方面，对于荒漠植物、草原绿洲等方面的研究较少。由于荒漠灌丛研究文献数量较多，研究时间较长，运用文献计量分析方法，通过可视化软件形成可视化网络图谱，能够清晰准确分析荒漠灌丛研究现状与热点问题。文献计量法主要基于CNKI和Web of science数据库为数据源，运用Bibexcel、CiteSpace、Ucinet 和 Netdraw等软件进行数据分析，既可以得出不同国家、作者、关键词共词矩阵，又能生成共现网络关系和文献共被引分析，为后续相关领域研究提供参考和借鉴[7]。

荒漠植物为适应干旱区风蚀沙埋、高温少雨等特殊生长环境，在其生长发育过程中形成抗风蚀沙割、耐干旱贫瘠等特殊生理生长机制[8-10]。荒漠植物在生态恢复、群落演替等方面对于干旱半干旱区、荒漠草原区以及荒漠生态系统具有重要作用，是荒漠生态环境的重要组成部分[11-12]。由于立地条件、物种自身生物学特征等因素的影响，灌丛在干旱半干旱地区形成的沙堆在空间格局上通常呈斑块状分布[13-14]。灌丛的形成发育过程改变了环境中营养物质循环和局部小气候条件，使得干旱半干旱地区植物可利用资源空间异质性增强[15-16]。荒漠灌丛作为干旱半干旱地区生态系统的重要组成部分，在固定流沙、降低近地表风速、拦截风蚀、增加降雨利用率、降低太阳辐射对地表的间接破坏、拦截水蚀对地表的破坏等方面发挥重要作用[17]。近年来由于受到人类活动、气候因素等影响，使得干旱半干旱地区生态系统遭到破坏，生物多样性降低[18]。

因此，为探明当前荒漠灌丛研究主要反响与热点，对当前荒漠灌丛的研究进行统计分析是有必要的。虽然荒漠灌丛的研究在国内外有较多相关文献，但以文献计量为研究方法的文献鲜有报道。为此，本文以1990—2020年间中国期刊全文数据库(CNKI)和1986—2020年间Web of Science 数据库核心集合中收录的关于国内外荒漠灌丛研究相关文献为基础数据源，运用文献计量研究方法，从年度发文量、高频关键词共现分析、聚类分析等层面揭示荒漠灌丛研究领域的研究热点、发展规律，以期为后续荒漠灌丛研究提供参考和借鉴。

1 数据来源及研究方法

国内方面，本文以中国期刊全文数据库(CNKI)中以“荒漠灌丛”为主题检索的有关文献作为数据源，搜索年份为1990—2020年(包含2020年)，筛选出152篇相关文献；国际方面，本文以Web of Science 数据库中的核心集合为数据源，文献类型为“article”，检索词为“desert shrub，shrub”，搜索年份为1986—2020年(包含2020年)，检索出2 950篇相关文献，并在检索结果中筛选出与荒漠灌丛相关的文献，得出756条符合研究内容的结果[19]。

将筛选的152篇国内文献和756篇外文文献分别导入到Bibexcel中，导出文献中高频关键词、年份、文献被引次数等信息。国际文献筛选出词频大于10的高频关键词共计22个，国内文献筛选出词频大于3的高频关键词共计42个。利用Bibexcel软件将国际文献中导出的22个高频关键词生成 22 × 22 的共词矩阵，将国内文献中导出的42个高频关键词生成42×42的共词矩阵[3]，分别导入到 Ucinet中生成 ##h文件，再用 Netdraw 做出国际与国内荒漠灌丛研究高频关键词共现网络可视化分析图完成共词分析。将2个共词矩阵导入SPSS，生成系统聚类分析树状图，再将高频关键词划分群集，实现对高频关键词的聚类分析。

2 结果分析

2.1 荒漠灌丛相关文献发文量分析

国内外以“荒漠灌丛”为主题的发文量呈逐年上升趋势，国际各年发文量均高于国内(图1)。国内关于荒漠灌丛的研究虽然开始于1991年，但1993—1997年对于荒漠灌丛的研究停滞，因此总体发文量较少，国际上对于荒漠灌丛的研究虽然开始于2002年，但发文量较多，每年发文量均超过20篇；国内外关于荒漠灌丛的文献逐年增长率均呈增长趋势。2011年后国内外关于荒漠灌丛的发文量稳定增长，2016年授予博硕士学位发文量高达9篇，因此2016年发文量明显高于其他年份。

图1 国内外有关荒漠灌丛的文献各年份发文量和增长率

2.2 文献被引次数分析

将国内外与荒漠灌丛有关的文献被引次数分成1～9、10～19、20～29、30次以上4个阶段(图2)，国内被引用30次以上的文献共计14篇，频率为 9.21%；国际上荒漠灌丛相关文献被引次数在30次以上有145篇，占总被引次数 19.18%；国际较国内对于荒漠灌丛的研究更深入，其学术影响力更高。

图2 国内外荒漠灌丛相关文献被引次数

2.3 高频关键词分析

国内关于荒漠灌丛的研究中，出现最多的关键词为荒漠草原(表1)，这与荒漠灌丛生长环境有关，荒漠草原是荒漠灌丛的主要分布区域，因此，荒漠草原是荒漠灌丛研究领域的核心内容；灌丛、荒漠灌丛、灌丛沙堆、空间异质性、土壤养分、土壤水分、生物量、灌丛化、空间分布为次级高频关键词。国内关于荒漠灌丛的研究热点倾向于其空间分布特征及其空间异质性。

表1 国内1990—2020年高频关键词及其词频

国际上关于荒漠灌丛的研究出现最多的关键词为facilitation(促进作用)，为国际上荒漠灌丛领域的研究热点(表2)，次级高频关键词为shrub encroachment(灌木入侵)、Larreatridentata(三齿拉雷亚灌木)、desertification(荒漠化)、climate change(气候变化)、competition(竞争)、Chihuahuan Desert(奇瓦瓦沙漠)等，由此可以推测，国际上荒漠灌丛的研究热点倾向于灌丛之间物种入侵、种内竞争、特殊灌丛的研究等方面。

对比关于荒漠灌丛的国内外研究现状及热点问题(表1、表2)，高频关键词方面的数据显示，国内关于荒漠灌丛的研究热点侧重于灌丛空间分布特征与灌丛沙堆及空间异质性等方面，偏重于相对大尺度的研究；国际上荒漠灌丛领域的研究热点为物种入侵、种内竞争与特殊灌丛的研究；荒漠灌丛的研究现状显示：国际上对于荒漠灌丛的研究主要针对荒漠灌丛的演替与促进灌丛生长方面的研究，而国内对于荒漠灌丛的研究侧重于其空间分布格局。

表2 国际上2002—2020年高频关键词及其词频

2.4 高频关键词共现网络化可视分析

高频关键词共现网络可视图中方形代表节点，每一个节点代表一个关键词，节点的大小代表关键词与其他关键词之间共现次数、共现频率的高低[20](图3)。国内关于荒漠灌丛的研究中节点较大的关键词有荒漠草原、灌丛、空间异质性、灌丛沙堆、土壤水分等，说明这些高频关键词与其他关键词之间共现次数较多。荒漠草原与灌丛空间异质性等高频关键词成为荒漠灌丛领域研究热点。

图3 国内荒漠灌丛研究高频关键词共现网络可视图

Chihuahuan Desert(奇瓦瓦沙漠)、facilitation(促进作用)、shrubs(灌丛)、Larreatridentata(三齿拉雷亚灌木)、climate change(气候变化)、Mojave Desert(莫哈韦沙漠)等关键词在国际荒漠灌丛文献高频关键词共现网络可视图中节点较大，说明这几个词与其他关键词共现次数较多，为国际荒漠灌丛领域研究现状及热点提供理论依据(图4)。

图4 国际荒漠灌丛研究高频关键词共现网络可视图

2.5 高频关键词的聚类分析

本文使用 SPSS 中的系统聚类分析，分别对国际文献中提取的 22个关键词和国内文献中提取的 42个关键词进行聚类分析[21]，分别得出系统聚类树状图(图5)以及高频关键词集群(表3、表4)。国内关于荒漠灌丛的研究可以分为荒漠草原、灌丛沙堆、灌丛空间分布与典型灌丛及其他研究内容4类(表3)。

表3 国内荒漠灌丛研究高频关键词聚类群体划分

国际上关于荒漠灌丛的研究分为特殊灌木、竞争关系、灌丛生长促进作用及其他研究内容4方面(表4)，群集1的Larreatridentata(三齿拉雷亚灌木)是通过自身分泌浓重气味和滴落石灰酸的方式抑制其他物种入侵，是国际上荒漠灌丛领域研究现状的热点灌木；群集2涉及的竞争关系包括种间竞争和种内竞争。

表4 国际上荒漠灌丛研究高频关键词聚类群体划分

国内外荒漠灌丛高频关键词聚类分析结果表明，国内对于荒漠灌丛的研究热点主要集中于荒漠灌丛生长环境及其空间分布规律，而国际上对于荒漠灌丛的研究热点主要侧重于灌丛群落种内、种间竞争及物种入侵等方面；国际上对于荒漠灌丛领域的研究偏向于小尺度群落内的研究，国内荒漠灌丛领域的研究现状侧重于大尺度空间范围的研究。

3 结论与展望

就国内外发文量来看，国内对于荒漠灌丛的研究主要分为3个阶段：萌芽阶段1990—2002年，初步发展阶段2003—2010年，稳步发展阶段2011—2020年。国际上对于荒漠灌丛的研究大体上也可以分为3个阶段：第一阶段2002—2007年，期刊发文量稳步增长，为稳定增长阶段；第二阶段2007—2010年，发文量虽然总体上高于前几年，但论文增长率呈下降趋势，为缓慢增长阶段；第三阶段2011—2020年，发文量明显增加，呈波动增长趋势。无论国际还是国内发文量都是从2002年开始增长，说明国内外开始重视沙漠保护与治理，随着社会经济发展、科研技术不断完善，国内外荒漠灌丛领域的研究都在2010年开始趋于稳定发展。

发文量、高频关键词共现、聚类分析等是文献计量方面评价文献研究领域现状与热点的重要手段，文献共被引用次数是评价文献研究领域热点及其学术影响力的重要参考依据[22-23]；关键词作为学术期刊论文的重要部分，是对文章研究内容的高度提炼和总结[24]，在一定程度上可以代表该领域研究现状的热点问题[25]。某个领域高频关键词之间的关系可由该领域筛选的高频关键词出现在同一篇文献中的情况衡量[26]，在文献计量方法中用共现网络化分析实现[27]。通过社会网络分析软件对高频关键词进行分析，生成的社会网络分析图可以将共词分析结果可视化，从而描述该领域的研究热点[28]。高频关键词共现分析及网络可视化图均显示国内关于荒漠灌丛的研究热点侧重于荒漠草原、空间异质性、灌丛沙堆等方面，促进作用、特殊灌丛等为国际上关于荒漠灌丛的研究现状。

聚类分析是以“物以类聚”为基本思想，通过适当指标进行研究对象之间关系的定量分析，得出研究对象之间关系的紧密程度，从而使分类更具合理性。在聚类分析中，按照指标或个体的特征进行分类[29]，使同一类别内的个体具有尽可能高的同质性，而类别之间则具有尽可能高的异质性。可将聚类分析直观理解为按空间距离远近划分类别，一般规则是将距离较小的指标归为同一类，将距离较大的指标归为不同的类。聚类分析是统计学中文献计量基本方法之一，在文献计量中，将每个关键词看成一个指标，按照事先选定的方法计算聚类统计量，并把最近的两类合并为新的一类，再重新计算各类之间距离，合并距离最近的两类，以此类推，直到将所有的关键词归为一类[30]。聚类分析数据显示(图5)，国内关于荒漠灌丛的研究现状为荒漠草原、灌丛沙堆、灌丛空间分布与典型灌丛，国际上荒漠灌丛研究现状的热点为特殊灌木、竞争关系、灌丛生长促进作用。

综上所述，随着经济发展与科学技术的进步，国内外对于荒漠灌丛的研究已经得到广泛开展，但国内外对其研究的侧重方向有所不同，国内更加注重大尺度荒漠灌丛空间分布格局，而国际更加侧重小尺度荒漠灌丛群落种间竞争、物种入侵、灌丛生理生长具有促进作用的因素、气候变化对荒漠灌丛的影响。国内几乎没有涉及荒漠灌丛物种之间竞争研究，群落演替、种间竞争对物种增强自身适应荒漠地区特殊环境具有重要意义。在演替过程中，由于荒漠地区植物可利用资源有限，荒漠植物为竞争某一有限资源，使得更加适应该地区资源条件的种群得以生存。因此，国内应增加关于荒漠灌丛种内种间竞争的研究，对于提高珍稀濒危植物保育能力具有重要作用。