基于CiteSpace分析国内树洞研究文献及发展趋势

王玲 郑伟 徐晓丹

摘要：树洞是一种常见的树木腐朽现象，为了解树洞的研究现状和发展趋势，借助CiteSpace软件，对中国知网、万方、维普三大国内数据库截至2021年7月收录的期刊文献进行分析，并形成可视化图。结果发现：国内树洞研究在1957年进入起步阶段，21世纪后发展速度开始加快，发文量整体呈上升趋势，研究内容集中在树洞修补、树洞养护管理、树洞生物、巢箱设计、树洞周边愈伤木和森林空心树6个方面。同时，在此基礎上依据关键词突现图分析发展趋势，结果显示：对树洞的研究在初期以森林生态系统为主，后期逐渐倾向于对树木的保护复壮和生态系统的维护，研究范围逐渐扩大。

关键词：树洞;CiteSpace;树洞生物;生物多样性;愈伤木

中图分类号：S688

文献标志码：A

文章编号：1671-2641（2022）03-0017-04

投稿日期：2021-08-27

修回日期：2021-10-17

Abstract：Tree hole is a common phenomenon of tree decay. In this study， the periodical literatures collected by CNKI， Wanfang and Weipu up to July 2021 were analyzed and visualized based on the CiteSpace software， so as to analyze the research status and development trend of tree holes in China. It was concluded that the tree hole researches entered the initial stage in 1957， and developed rapidly in the 21st century. The number of published articles were rising steadily. The research contents focused on six aspects： tree hole repair， tree hole maintenance and management， tree hole biology， nest box design， callus around tree hole and forest hollow tree. Subsequently， the development trend of tree holes was analyzed according to key words emergent graph. It was known that the research scope of tree holes has gradually expanded， from forest ecosystem in the initial stage， to the protection and rejuvenation of trees， the maintenance of ecosystem， and so on.

Key words：Tree holes; CiteSpace; Tree hole organism; Arboreal animals; Bio-diversity; Callus wood

树洞是树体在内因（树木自身特征）和外因（人为或自然因素）的综合作用下，形成的大小不等、形态各异的洞口，大致可分为两类，一类为鸟掘、虫蛀或受其他因素影响形成的树洞，另一类是在活树上天然形成的树洞[1]。关于树洞，一方面，其破坏了树体的输导组织，严重影响了树体水分和营养成分的运输和贮存，并在一定程度上影响了园林树木的景观效果，严重时还会导致树体出现主干中空、倾斜等状况，在大风和车辆等外力作用下容易折断、倾倒，存在安全隐患[2]。而另一方面，树洞在维护生物圈的物种多样性方面发挥着重要作用，它能为巢居动物、蚊虫、微生物提供栖息繁殖地，是森林生态系统的重要组成部分[3]。

随着全国各省市园林绿化部门对树木保护力度的不断加大，生态文明建设的不断加强，以及对生物多样性的保育和生态系统的维护重视程度的提高，学者们对树洞的研究范围也越来越广，涵盖了树洞形成原因与过程、树洞预防与修补以及树栖动物等多个方面。但有关该领域的研究动态和发展趋势的关注相对较少。基于此，本研究利用科学知识图谱分析软件CiteSpace，对目前树洞的相关资料进行总结分析，探讨树洞未来研究方向，以期更好地为该领域相关研究与应用提供科学参考。

1 数据来源与研究方法

为最大程度保证数据的客观性和完整性，文章选用国内三大数据库中国知网（CNKI）、万方、维普作为数据来源，以“树洞”为主题进行检索，时间设定为截至2021年7月，去掉无参考性及与研究主题关联性低的文献数据，共获得613条数据。通过EndNote X9.1软件对数据除重，最终获得487条有效数据。将数据导入Notepad++软件中编辑，把文本内的“DS 万方数据”“DS 重庆维普”均替换为“DS CNKI”，以便于CiteSpace数据分析。

本文借助CiteSpace 5.8.R1（64bit），用关键词计数功能绘制其共现图和聚类图，结合期刊文献分析树洞的研究内容，了解树洞的研究动态和研究热点，并根据关键词突现强度，分析树洞研究的发展趋势，并探讨未来需要弥补的研究缺陷。

2 研究结果与分析

2.1 国内树洞研究整体特征

根据文献检索结果得知，国内最早公开发表的树洞研究论文始于1957年，张敦厚[4]对树洞蚊种调查开启了树洞研究的探索历程。分析1957—2020年的发文量数据（图1）可得，1957年国内树洞相关研究进入起步阶段，经历了一段时间的缓慢发展后，于20世纪90年代取得了突破性的进展，但整体的发文量还较少;进入21世纪后发展速度开始加快，发文量整体呈上升趋势，说明该领域的关注度有了明显提升，这与生态文明建设的推进密不可分。

2.2 研究热点分析

关键词是文献研究的核心内容[5]。本文通过Citespace绘制了关键词共现图（图2），图中节点越大表示词频越高，“古树名木”“空心树”“古树保护”“树洞修补”“生物多样性”“次级洞穴鸟”“愈伤木”等是研究频次较高的关键词。

“关键词聚类”功能是将热点主题进行聚类，以此反映某一研究领域的发展特征[6]。本文在共现图的基础上，对关键词进行聚类，得到的关键词聚类图（图3）呈现出树洞研究热点集中在“古树名木”“伊蚊属”“次级洞穴鸟”“愈伤木”“树洞修补”等10个主题词聚类中。通过对聚类标签进行分类，可以将树洞研究分为6个领域：树洞修补、树洞养护管理、树洞生物、巢箱设计、树洞周边愈伤木和森林空心树研究。

2.2.1 树洞修补研究

树洞修补是树洞研究领域的一大难题，相关文献以古树树洞修补与古树复壮为主，涉及的议题有树洞检测、修补方法、修补材料、古树复壮等。树洞检测是树木安全评估的依据[7]，最基本的检测方式包括目测、打洞、敲击判断等[8]。为减小检测误差，有研究者采用应力波断层成像技术、阻力仪和超声波等技术对不同树种的树洞进行检测，总结出不同检测方式的可靠性和应用范围，提高了检测结果的准确性[9～10]。关于树洞修补，国内研究起步较晚，于20世纪70年代末在借鉴国外经验的基础上开始探索[1]。目前，树洞修补采用填充法、封闭法和开放法，但是传统的填充法和封闭法会出现排水不畅的情况，漏水会加速木质部腐蚀。现在多以开放法修补树洞，即将洞内腐烂的木质部彻底清除，用药剂消毒并涂防护剂[8，11]。常用消毒药剂有高锰酸钾溶液、硫酸铜液、福尔马林液、波尔多液、甲醛液、季氨铜（ACQ）、景翠、必治等[2，8]，防腐常用桐油、植物精油、松香和一些化学试剂的防腐剂[11]。随着生态材料学的兴起，聚氨酯发泡剂、紫胶脂、二丁酯等新型材料被广泛应用于树洞修补，但受雨水等外界因素影响，目前很多技术难关仍难以克服[11～12]。未来还可以寻求无毒无害、防腐防水、牢固轻便、仿真度高、生物性能强的新型材料来完善树洞修补工作。

2.2.2 树洞养护管理措施

树洞养护管理是树木养护的重要措施之一，在做好水分、土壤、养分等管理的同时，还应采取预防和保护相结合的手段进行持续管理。首先要防止机械等外力造成树干局部缺失，对于已形成的空洞要及时清理腐烂位置并做补救措施。此外，有研究者发现，在调查树木的地上、地下生长环境的基础上，有针对性地改良树木及周边环境，对树木的生长势具有改善作用，能有效地预防树洞的形成[13]。其次，低温雨雪冰冻等极端气候对树洞的影响极大[14]。2008 年我国南方出现的极端冰冻气候灾害，致使森林树洞遭到严重破坏，园林树木也或多或少存在树洞和断枝现象。目前可运用3S技术提高对极端气候的监测预警水平[15]，并注意树种的优化，加大防护管理力度，防止次生灾害的发生。火对树洞形成也有极其显著的影响[16]，而树洞修补可以有效地防止树洞起火，此外还可在树干或者树木周围建筑物上安装防雷保护装置[17]，并可采取如定期清理树洞、加强巡查及加强树木的养护管理等有效措施管控人为火源。

2.2.3 树洞生物研究

树洞生物的研究，对生物多样性和生态系统的维护具有重要意义[16]。有研究者分别从植物、动物、微生物的角度进行研究，结果发现树洞对树体本身的呼吸作用、树体寄生植物种子萌发、幼苗生长及临近健康植物会产生影响[18～19]，且这种影响会随着洞口的增大而加大[20]。同时，树洞作为树栖动物筑巢、栖息、繁殖和逃避天敌的场所发挥着重要的生态功能[19， 21]。研究表明，乔木达到一定的胸径后形成的树洞可满足树洞巢居动物的需求，洞口大小[16]、方向[22]、在树干的分布位置[20]等特征是影响树洞巢居动物选择利用树洞的重要因素。但值得考虑的是动物的粪便会加速洞内腐烂[23]，因此还需进一步探讨树洞特征与动物利用之间的关系。树洞易积水，因此许多蚊虫将其作为繁殖地点。资料显示，树洞积水孳生的蚊种近100种，以伊蚊属和库蚊属居多[4]。丰富多样的蚊虫也带来一些问题，比如部分树洞蚊虫携带的病菌会导致严重的公共卫生问题。尽管杀虫剂能短暂缓解蚊虫问题，但若持续使用则会导致不良的生态后果。因此，采取将拮抗真菌引入树洞的方式来控制蚊虫传播疾病至关重要。有研究表明，共生菌wolbachia pipients（一种微生物寄生物）已用于防治蚊子携带病毒，但由于其与寄主的关系十分复杂，引入真菌寄生于蚊虫仍需继续研究[24～25]。此外，树洞附生土①是大量微生物的栖息地，有学者研究了刺槐Robinia pseudoacacia树洞附生土的真菌群落组成，发现树洞附生土真菌数量明显高于根际土

壤[26]。因此，蘊含着丰富真菌群落的树洞是发现新资源的重要场所之一，该领域在未来有待继续研究。

2.2.4 巢箱设计研究

巢箱是人工模拟树洞制作的一种供树栖动物栖息的场所，也称为人工树洞[27]。目前我国巢箱主要用于鸟类和中华蜜蜂[28]的招引与使用，相关研究文献较少。悬挂人工巢箱是人为增加洞巢资源的常用手段，不仅可以控制巢箱位置便于查找，还可以根据招引对象和实验地点设计不同类型的巢箱[29～30]。巢箱的设计要考虑外形、尺寸、材质、颜色、入口特征、固定方式、排水与通风、光环境等因素，不同的设计对个体生存繁殖和种群变化的影响有所差异。但研究发现，温度不易调控与使用寿命等问题会导致巢箱的实际使用性较差[30]。因此，对于巢箱的设计仍有较大提升空间，可以结合材料学、建筑设计学、艺术学等学科进一步完善。

2.2.5 树洞周边愈伤木研究

树洞周围往往会有一圈或倒V字形的愈伤木，其颜色、纹理、纤维密度等与正常木之间存在很大差别[31]。研究树洞周边愈伤木与正常木的材性差异，测定树枝枝杈抗劈裂的力学强度和抗压强度，可为树木保护和树洞处理方式的改进提供可靠的理论依

据[9，31]，但目前相关研究较少。有研究者采用X射线法对树洞周边的愈伤木及其附近的正常木进行检测，结果表明愈伤木的结晶度、纤维素和木质素的质量分数、基本密度、顺纹抗压强度及材性指标均比正常木的高，可以增强树干结构强度，但具体的增强机制还需进一步研究[32]。

2.2.6 森林空心树研究

空心树是森林生态系统的重要结构，但大量空心树的砍伐减少了树洞的数量，严重影响了生态系统生境的完整性[3，20]。目前，该方向的研究集中在空心树的形成过程、树洞丰富度和其分配格局，以及动物生境等方面，但相关研究还较少，仅在云南哀牢山中山湿性常绿阔叶林[19]和西双版纳热带森林[20]开展了相关研究。受火灾、高温、强风、生物及人为砍伐等因素影响，森林中树体木质部分解逐渐形成树洞，但树木空心的影响机制还有待研究。树洞丰富度和分布格局的研究对生物多样性的保护极其重要[20]，研究者通过对比分析得出森林树木密度、生境条件和生态演替均是森林空心树分布密度的重要影响因素[33]。因此，可以通过优化树洞分配格局来维护树栖动物的生境，为动物提供繁殖栖息的场所，进而促进生物多样性的保育。

2.3 发展趋势分析

某领域的研究前沿和发展趋势可以通过“关键词突现”的文献统计方法进行分析[6]。本文通过CiteSpace软件得到树洞相关研究的关键词突现图（图4），其中“Strength”表示关键词突现强度，“Begin”为该关键词首次出现的年份，蓝线为1957—2021年的时间线，红线代表关键词出现及结束的相应年份。在国内树洞研究初期，“生物多样性”和“空心树”的突现率较高，持续时间也较长，由此可见，初期对树洞的研究以森林生态系统为主，旨在改变当地的生物多样性。随着森林保护力度的加强，研究方向逐渐倾向于对古树名木的保护与复壮。树洞修补作为树木复壮的措施之一[34]，成为当今研究的热点，修补方法、修补材料及具体树种的修补措施等都得到园林绿化界的关注。在未来的研究中，园林工作者还可以综合多学科，从多角度出发探讨树洞，提高树洞的景观价值和生态价值。

3 总结

综上所述，国内树洞研究的热点以“树洞修补”“树洞养护管理”“树洞生物”“巢箱的设计” “树洞周边愈伤木”和“森林空心树研究”为主，范围正在逐渐扩大。其中，关键词突现强度最高的为“生物多样性”，表明已有的研究大多基于当地生物多样性保护。该领域研究的发展趋势则随着生态文明建设的推进和对树木保护力度的加大，从初期以森林空心树为主，趋向于树木的保护复壮和生态系统的维护。但是研究多以森林空心树和古树名木为主体，今后的研究还需扩大对象范围，并结合其他学科进一步深入，提高树洞的综合价值。

注：图片均为作者自绘。

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