基于文獻計量的牡蠣礁研究現狀與熱點分析

姜 璐,余 靜,2,*

1 中國海洋大學海洋與大氣學院,青島 266100 2 中國海洋大學海洋發展研究院,青島 266100

牡蠣礁是一種分布于河口和沿海地區,由牡蠣固著生長于硬底物表面的生物礁,具有凈化水質、提供棲息地、海岸防護和固碳等重要生態系統服務功能及較高的經濟價值[1-2]。但是,由于不合理的開發利用及氣候變化的影響,全球范圍內牡蠣礁生態系統嚴重破壞,生態系統服務功能下降[3-4]。目前,全球范圍內已損失超過85%的牡蠣礁棲息地,是最受威脅的海岸帶生態系統之一[3,5]。自從20世紀50年代起,美國率先開展牡蠣礁恢復項目及相關學術研究[6],目前,牡蠣礁生態恢復已經成為國際海洋生態恢復研究的熱點[7]。

我國已知的牡蠣礁棲息地廣泛分布于天津大神堂[8]、江蘇小廟洪[9]、福建深滬灣[10]、江蘇海門蠣岈山[1]、浙江徐聞[11]等區域。雖然,我國已在江蘇蠣岈山和天津市大神堂設置海洋特別保護區以保護牡蠣礁資源,并將牡蠣礁現狀調查與評估、生態修復的相關技術要求納入《海岸帶生態系統現狀調查與評估技術導則》和《海岸帶生態減災修復技術導則》系列團體標準中,以支持、規范相關生態修復活動,但近年來我國牡蠣礁生境仍面臨威脅[12-13]。在學術研究方面,與國際社會相比,我國牡蠣礁相關文獻資料有限,嚴重制約了牡蠣礁資源保護、修復等工作。

文獻計量是一種對于科學研究的定量評價方法,旨在評價特定研究領域的學術研究工作[14]。目前,文獻計量分析已廣泛應用于海草、珊瑚礁等海岸帶生態系統[15-16]以及海洋生態修復、海洋生態系統服務等研究領域[7,17],以幫助識別研究熱點,分析主題演變過程,對相關領域的研究進展有積極的促進作用。

基于此,本文利用文獻計量學方法對國際、國內牡蠣礁研究的發文趨勢、研究熱點和主題演變進行分析與比較,旨在了解我國牡蠣礁研究現狀的同時,辨明國際牡蠣礁研究熱點和主題演變趨勢,為我國牡蠣礁學術研究和生態修復實踐工作的開展提供借鑒。

1 數據來源與研究方法

1.1 數據來源

本文以Web of Science核心合集數據庫為數據源,檢索1990—2019年間發表的以“oyster reef*”為主題的牡蠣礁研究國際文獻,經過篩選,共得到667條符合條件的文獻信息。同時,本文以中國期刊全文數據庫(CNKI)為數據源,檢索將“牡蠣礁”作為主題的文獻,獲取國內研究數據源。由于CNKI中包含學術期刊、年鑒、學術報紙、專利等體裁,為保證分析質量,僅選擇期刊論文作為數據來源,時間跨度與國際研究數據保持一致,共篩選出121篇文獻。國際研究數據與國內研究數據檢索時間均為2020年9月28日。

1.2 研究方法

文獻計量是一種以文獻的外部特征為研究對象,運用數理統計方法進行定量分析,客觀反映某一研究領域研究現狀和發展趨勢的分析方法。通過分析國內外發文趨勢和關鍵詞,可以探明牡蠣礁研究領域的研究熱點和主題演變規律。本研究借助BibExcel和VOSviewer兩個軟件,分析國際、國內牡蠣礁研究現狀和熱點。其中,BibExcel主要用于發文趨勢的統計和高頻關鍵詞分析；VOSviewer 用于關鍵詞共現分析和聚類分析。

2 結果分析

2.1 牡蠣礁研究文獻發表趨勢分析

圖1 Web of Science核心合集數據庫和CNKI數據庫中牡蠣礁研究年度文獻分布及發表趨勢Fig.1 Distribution and publication trend of studies on oyster reef in Web of Science Core Collection and CNKI databases

為了準確、清晰地認識國際、國內牡蠣礁相關文獻的發表情況,繪制國內外牡蠣礁研究年度文獻分布及發表趨勢圖(圖1)。由圖1可以看出,國際上對于該主題的逐年文獻數量整體上呈現上升趨勢。研究可以大致分為三個階段：第一階段(2000年以前),文獻數量較少,年度發文量不超過10篇,牡蠣礁研究處于萌芽時期；第二階段(2000至2010年),隨著牡蠣礁生態經濟價值被逐漸認可,學術界對牡蠣礁研究興趣增長,牡蠣礁研究文獻發表呈現穩定增長態勢,年發文量增長至20篇左右,個別年份超過30篇；第三階段(2011至2019年),牡蠣礁相關文獻驟增,開展了豐富的研究工作。而由文獻發表趨勢可以看出,國內對于牡蠣礁的關注相對不足。從年度文獻發表數量來看大致可分為兩個發展階段：第一階段(1990—2002年)為萌芽期,年度發文量較少,某些年份甚至沒有相關文獻發表；第二階段(2003—2019年)為緩慢增長期,自2003年起,文獻發表數量有了一定的增長,但增長幅度較小,年文獻發表數量不超過10篇。為進一步明確國際、國內牡蠣礁研究領域的文獻發表趨勢,通過線性擬合的方式,添加趨勢線,結果發現Web of Science數據庫文獻發表增速明顯高于CNKI。這說明,近年來國內牡蠣礁研究雖然有一定的發展,但文獻發表增速明顯低于國際社會,需要進一步加強研究力度,提升科研實力。

2.2 牡蠣礁研究高頻關鍵詞分析

關鍵詞是對文章主題的高度概括和凝練,通過對高頻關鍵詞的分析能夠把握牡蠣礁研究領域的主要內容。BibExcel軟件被應用于關鍵詞頻次分析。

國際高頻關鍵詞如表1所示,“oyster reef(牡蠣礁)”、“Crassostreavirginica(美洲牡蠣)”、“restoration (恢復)”、“recruitment(恢復健康)”和“ecosystem services(生態系統服務)”等關鍵詞出現頻次較多。國際牡蠣礁研究涉及了生態恢復、生態系統服務等多方面;研究較多的區域包括墨西哥灣(Gulf of Mexico)、切薩皮克灣(Chesapeake Bay)以及一些河口地區(estuaries)等；研究的牡蠣品種涉及美洲牡蠣(Crassostreavirginica/eastern oyster)和太平洋牡蠣(Crassostreagigas)等。國內高頻關鍵詞如表1所示,“牡蠣礁”、“渤海灣”、“深滬灣”、“海面變化”和“生態修復”等出現頻次較高。國內牡蠣礁研究涉及生態修復、生態保護和海洋地質等多個方面,研究區域主要涉及渤海灣和深滬灣。

表1 高頻關鍵詞及出現頻次Table 1 High frequency keywords and their occurrence

根據高頻關鍵詞分析結果,國際、國內牡蠣礁研究內容有一些共同點,具體表現為國際、國內均對牡蠣礁生態修復有較大的研究興趣,這可能是因為牡蠣礁的生態經濟價值得到廣泛認可,且全球范圍內牡蠣礁生態功能受損嚴重,生態系統服務質量下降[2-3]；在研究區域方面,國內外研究重點均在海灣、河口等牡蠣礁分布區。但是,國際牡蠣礁研究主題明顯更加豐富,如國際社會廣泛關注的牡蠣礁生態系統服務、氣候變化等研究熱點均值得國內研究者借鑒并進行深入探討。

2.3 牡蠣礁研究熱點分析

關鍵詞共現分析是文獻計量學中常用的分析方法,可以體現研究主題與研究熱點[17]。為識別牡蠣礁研究熱點,本研究運用VOSviewer軟件進行國際、國內牡蠣礁研究關鍵詞共現可視化分析。

為了更加清晰地顯示國際牡蠣礁研究關鍵詞共現關系,將關鍵詞閾值設置為6,可視化結果如圖2 所示。圖中節點大小表示關鍵詞出現頻次,節點越大代表出現頻次越高；節點之間的連線表示關鍵詞之間共現頻次,連線越粗代表關鍵詞共現頻次越高；節點之間以顏色區分不同聚類,各聚類可反映牡蠣礁研究的熱點。

圖2 1990—2019年國際牡蠣礁研究的主要關鍵詞及其共現關系Fig.2 Main keywords and their co-occurrence in the international oyster reef research from 1990 to 2019

圖2中,節點較大的關鍵詞有“oyster reef(牡蠣礁)”、“Crassostreavirginica(美洲牡蠣)”、“restoration(恢復)”、“ecosystem services(生態系統服務)”、“recruitment(恢復健康)”以及“water quality(水質)”等。其中“oyster reef(牡蠣礁)”和 “Crassostreavirginica(美洲牡蠣)”是兩個最大的節點,連線最粗,表示目前牡蠣礁研究中,美洲牡蠣是研究的熱點。“oyster reef(牡蠣礁)”和“restoration(恢復)”之間的連線強度位于第二位,表明對于牡蠣礁的恢復是國際牡蠣礁研究的重要關注點。根據聚類結果,國際牡蠣礁研究關鍵詞被劃分為6個研究主題,各主題包含的關鍵詞見表2。總結、歸納得到近30年來國際社會關于牡蠣礁研究的6個熱點主題：(1)牡蠣礁漁業資源及生物棲息地研究；(2)牡蠣礁生態恢復研究；(3)氣候變化背景下牡蠣礁生境研究；(4)牡蠣礁水質凈化功能研究；(5)牡蠣礁棲息地監測研究；(6)鋸緣青蟹棲息地研究。國內牡蠣礁關鍵詞共現及聚類結果如圖3所示。國內關于牡蠣礁研究文獻較少,因此將關鍵詞閾值設為3。根據聚類結果,國內牡蠣礁研究關鍵詞被劃分為6部分,各聚類包含的關鍵詞見表3。聚類1、聚類2、聚類3主要從地質學的角度對牡蠣礁進行研究。聚類4和聚類5主要為牡蠣礁生態恢復研究,聚類6主要為牡蠣礁海洋保護區研究。具體的,根據各集群主要關鍵詞及相關研究內容,總結得到國內牡蠣礁6個熱點主題：(1)深滬灣等區域的牡蠣礁地質研究；(2)渤海灣埋藏牡蠣礁研究；(3)氣候變化背景下牡蠣礁生境研究；(4)牡蠣礁生境恢復研究；(5)以人工魚礁為手段的牡蠣礁生態修復研究；(6)牡蠣礁海洋保護區研究。

圖3 1990—2019年國內牡蠣礁研究的主要關鍵詞及其共現關系Fig.3 Main keywords and their co-occurrence in the domestic oyster reef research from 1990 to 2019

表2 國際牡蠣礁研究主要關鍵詞聚類信息Table 2 Cluster information of main keywords in the international oyster reef research

表3 國內牡蠣礁研究主要關鍵詞聚類信息Table 3 Cluster information of main keywords in the domestic oyster reef research

如圖4所示,牡蠣礁生態恢復研究(聚類2、聚類4)是國際牡蠣礁研究早期的研究熱點,也是國際牡蠣礁研究始終關注的熱點問題,在2008年以前已經積累了較多的研究成果。其中,美國切薩皮克灣是較早開展牡蠣礁生態恢復實踐工作的地區,在早期進行了較多與之相關的學術研究[18-19]。牡蠣礁生態恢復研究呈現逐漸深入的趨勢,至今仍為牡蠣礁研究的熱點[4-5,20]。

圖4 1990—2019年國際牡蠣礁研究主要關鍵詞時間演變趨勢Fig.4 Time evolution trend of main keywords in international oyster reef research from 1990 to 2019

2.4 牡蠣礁研究主題演變分析

為明晰牡蠣礁研究主題演變趨勢,運用VOSviewer分別繪制國際、國內牡蠣礁研究關鍵詞時間演變圖(圖4、圖5),分析牡蠣礁研究主題演變特征。圖中節點顏色代表關鍵詞出現的平均時間,關鍵詞節點越趨近于藍色表示出現時間越早,越趨近于黃色表示出現時間越晚。

牡蠣礁生態系統服務功能(聚類1、聚類4、聚類6)也是國際牡蠣礁研究的熱點[21-22],2010年以后,牡蠣礁生態系統服務功能得到廣泛關注,相關研究更加豐富,水質凈化和提供生物棲息地等生態系統服務功能也逐漸引起研究者的興趣[23-25]。

近年來,在人類活動和全球氣候變化的影響下,牡蠣礁研究趨向復雜化、多元化。除了之前備受關注的牡蠣礁的水質凈化、提供生物棲息地等生態系統服務功能研究和生態恢復研究外,大量研究關注全球氣候變化對牡蠣礁的影響[26-27]以及牡蠣礁在應對全球氣候變化過程中發揮的作用[28]。牡蠣礁與應對氣候變化相關的生態系統服務功能也成為該領域的研究興趣點,如牡蠣礁的碳匯價值和海岸防護價值等[29-31]。

由時間演變趨勢可以看出,牡蠣礁生態恢復和生態系統服務一直是國際牡蠣礁研究重點,隨著牡蠣礁生境面臨問題日益復雜,如氣候變化的影響,牡蠣礁的固碳、海岸防護的功能在近年來也受到較多的關注,相關研究逐漸增多。

由圖5可知,國內牡蠣礁研究在早期多為地質學研究,將牡蠣礁作為一種重要的地質現象[32-33]。深滬灣是國內早期牡蠣礁研究的重點區域。隨后,研究區域的不斷拓展,關于牡蠣礁地質學方面的研究不斷深入[34-35]。與此同時,逐步開展牡蠣礁發育環境及群落特征等方面的基礎研究[36-37],研究范圍也逐漸拓展到長江口、渤海灣等區域。

圖5 1990—2019年國內牡蠣礁研究高頻關鍵詞時間演變趨勢Fig.5 Time evolution trend of main keywords in domestic oyster reef research from 1990 to 2019

隨著牡蠣礁生態系統服務價值得到廣泛認可,我國學者也開展了牡蠣礁生態系統服務[38]、生態評價[9]、生態系統恢復[39]及管理與保護[12,40]等相關研究,但文獻數量較少。其中,牡蠣礁生態系統恢復為重點研究內容。

3 結論與展望

本研究以文獻計量為分析方法,結合BibExcel和VOSviewer軟件對1990—2019年的國內外牡蠣礁相關文獻發表趨勢,研究熱點及主題演變趨勢進行分析,得到以下幾點結論：

(1)1990—2019年間,國內外牡蠣礁研究發文量均呈現線性增長趨勢,表明牡蠣礁研究關注度不斷提升。

(2)國際牡蠣礁研究熱點包括生態恢復、生態系統服務、全球氣候變化背景下牡蠣礁生境變化及響應等方面；國內牡蠣礁研究熱點包括牡蠣礁地質學研究、生態恢復等方面。其中,牡蠣礁生態恢復是國內外學者的共同關注點。

(3)目前,國內牡蠣礁研究主要從地質學的角度進行探討,而對于國際社會普遍關注的水質凈化、提供生物棲息地、固碳、海岸防護等生態系統服務功能以及氣候變化背景下牡蠣礁生境變化及適應性等問題的研究尚不深入。

(4)在時間維度,隨著人類開發利用活動強度的增加以及全球氣候變化,國際、國內牡蠣礁研究主題均呈現多元化趨勢。

當前,國內牡蠣礁研究雖然呈現多元化趨勢,但仍存在以下幾點問題,仍需進一步加強。首先,我國牡蠣礁分布情況尚不清晰,這對牡蠣礁生境恢復、保護與管理均造成較大難度,應開展專門性研究,明確我國牡蠣礁分布情況；其次,我國雖然已經開展了一些牡蠣礁生態修復項目,但是相關的學術研究成果卻很少,難以將實踐經驗轉化成系統、科學的指導。因此,在未來的研究中可以對已經實施且具有良好效果的項目進行研究,形成經驗總結,指導后續實踐。再者,全球氣候變化背景下,我國牡蠣礁生境所受到的影響及其在應對氣候變化方面所起到的作用應該引起研究者的重視。海岸帶生態系統,如紅樹林、鹽沼、海草床等已被確認為可靠的碳匯,在應對氣候變化方面發揮重要作用。在未來,牡蠣礁在我國實現碳中和目標進程中所扮演的角色同樣值得關注。