基于CiteSpace的濕地恢復研究進展

吳勝男,王曉鋒,*,劉婷婷,王繼龍,袁興中,4,何奕忻,孔維葦

1 長江上游濕地科學研究重慶市重點實驗室, 重慶 401331 2 三峽庫區地表生態過程重慶市級野外科學觀測研究站, 開州 405400 3 重慶師范大學地理與旅游學院, 重慶 401331 4 重慶大學建筑城規學院, 重慶 400030 5 中國科學院成都生物研究所，成都 610041

吳勝男,王曉鋒,劉婷婷,王繼龍,袁興中,何奕忻,孔維葦.基于CiteSpace的濕地恢復研究進展.生態學報,2022,42(3):1224- 1239.

濕地是位于陸地生態系統與水生生態系統之間的過渡生態系統,具有獨特的土壤、植被、水文及生物特征,與海洋、森林并稱地球三大生態系統。濕地生態系統具有水源涵養、污染凈化、生物多樣性、氣候調節及碳匯等多種生態功能,同時具有脆弱性、過渡性、復雜性、高生產力以及高生物多樣性等特征[1—3],因此成為受人類活動影響最大、退化最嚴重的生態系統類型[4]。近半個多世紀以來,全球自然濕地的損失率超過50%[5]。濕地退化已經成為影響人類社會可持續發展的重要限制因素[5—6]。因此,濕地生態修復成為生態學、環境科學、地球科學等共同關注的熱點。近年來,研究者圍繞①變化環境下濕地生態系統結構與功能演變[7],②退化濕地的關鍵生態過程及調控機制,包括水文過程、生物群落演替、生物地化過程等[8—10],③濕地健康評估及生態管理[11—12],④濕地生態恢復與重建[13]等,形成了大量的研究成果。隨著研究不斷深入,濕地恢復生態學的研究熱點也不斷變化,從最初的退化現狀調查、退化驅動因素分析,發展到退化濕地生態功能評估、恢復理論與技術研發,至今濕地生態管理及可持續利用等[14—16]。隨著濕地恢復理論的不斷完善,濕地恢復實踐的不斷探索,分析方法和研究手段的不斷進步,以及濕地退化主導因素的不斷改變,濕地恢復研究也從恢復理論和恢復技術研究向著“恢復-管理-保護-利用”整合研究轉變[17],逐漸形成了從宏觀到微觀,從全球尺度到區域尺度,從基礎研究到技術研究等多維學科體系,成為恢復生態學的重要組成。至今,濕地恢復生態學研究從自然濕地恢復向著城市濕地、鄉村濕地研究轉變[18—19],從單元濕地向著大江大河流域管理、全域濕地整體修復轉變,從理論、技術的突破向著自然管理和自然恢復理念轉變。盡管一些學者對濕地恢復相關研究進行了總結和綜述[17, 20],但由于濕地恢復研究廣度和深度不斷增強,宏觀-微觀尺度變化復雜,目前國內對濕地恢復研究熱點的發展、轉變、演化等綜合分析鮮見報道。

文獻計量學是以發文量、作者群、發文機構、被引文獻、關鍵詞時序演變及突現特征等作為分析對象,運用數學和計算機統計方法,分析學科發展過程、研究熱點演變、研究力量分布等,進而提出學科發展方向[21]。隨著各學科文獻數量大爆發,文獻計量學成為了多種學科發展動態研究的重要方法。CiteSpace知識圖譜是由美國德雷塞爾大學信息科學與技術學院陳超美博士所開發的,用來分析、挖掘及進行科研文獻可視化的應用軟件[22],具有極強的文獻計量統計和知識圖譜可視化功能,成為當前最流行的文獻計量工具。國內外學者已經將其應用于生態工程[23]、生態風險[24]、生態經濟[25]、生態安全[26]、城市森林[27]、地理信息系統[28]、可持續發展[29]等方面。在濕地恢復研究已經發展到多學科、多領域和多方向的背景下,利用該軟件文獻計量和可視化分析,能夠較好的進行濕地恢復生態學研究熱點的探索。

本文借助CiteSpace 5.5.R2知識圖譜軟件和文獻計量學分析,通過中國知網(CNKI)和Web of Science核心數據庫檢索,對濕地恢復相關文獻進行可視化分析,描繪濕地恢復研究發文量、作者、發文機構、文獻共被引以及關鍵詞分析等知識圖譜,對濕地恢復研究發展至今的研究成果作進一步的梳理和總結,旨在客觀揭示濕地恢復研究的動態、發展過程及演變趨勢,挖掘濕地恢復理論及實踐研究的前沿與熱點,以期為濕地恢復研究提供科學參考。

1 研究方法

1.1 數據來源

數據選取于CNKI文獻庫和Web of Science核心數據集。中文文獻的檢索,選取CNKI中期刊、碩士、博士三個數據庫,使用高級檢索,以主題=“濕地”并且主題=(“修復”或“恢復”)精確檢索,共得檢索結果7494條。為保證選取文獻質量,進一步對CNKI數據庫進行篩選,選取SCI來源期刊(限中文)、EI來源期刊、核心期刊、CSSCI、CSCD五個核心數據庫,精確檢索,最終整理有效文獻1236條(檢索截止日為2021年1月1日)。外文文獻數據樣本選擇Web of Science中核心數據庫,以主題=“Wetland recovery”OR“Wetland restoration”OR“Wetland rejuvenation”進行檢索,文獻類型選擇“article”,共得檢索結果為7922篇,將檢索結果分為國內和國外兩部分,其中,國內相關文獻共檢索到981篇,去重后得出有效文獻共976篇；國外相關文獻共6941篇,去重后得出有效文獻共6173篇,分布于1981—2021年。

1.2 分析方法

本文對濕地恢復概念提出以來的中外文獻進行發文量、關鍵詞、作者群體、發文機構、發文期刊、高被引作者及論文等分別進行分析和可視化,所有分析均采用CiteSpace 5.5R2版本進行。

2結果與分析2.1發文量的時間分析2.1.1國外研究發文量時序分析

國外濕地恢復研究自1981年起呈持續上升趨勢。從發文數量時間變化看,國外濕地恢復研究大致可以分為3個階段:(1)1981—1990年為起步階段,濕地恢復研究極少,主要因為人類對濕地生態功能認識仍較為薄弱；(2)1991—2009年為發展期,外文文獻數量逐年上升。1992年聯合國環境與發展會議提出全球生態環境退化的嚴峻性之后,濕地功能退化及恢復研究迅速發展；(3)2010—2020年為快速增長期,文獻增長速率較前一階段提高了1倍。經過近40年的發展,國際濕地恢復研究仍然處于發展階段。尤其2018年Ramsar Convention發布《Global Wetland Outlook》,指出全球濕地(特別是亞洲)仍處于不斷惡化階段,并呼吁濕地健康關乎地球生命系統的可持續發展[30]；同時,Kirwan等提出,濕地對全球氣候變化具有重要的緩沖價值和負反饋,有效的濕地恢復將成為應對氣候變化的重要途徑[7]。在全球環境變化不斷加劇的背景下,濕地恢復研究對全球生態穩定具有獨特意義,受到越來越多的關注。

2.1.2國內研究發文量時序分析

圖1 1981—2020年濕地恢復研究領域中外文文獻發文數量Fig.1 The number of domestic and international literatures published on wetland restoration from 1981 to 2019

國內濕地恢復研究起步較晚,但發展迅速(圖1)。中文文獻發文總量呈現明顯的階段性:2000年之前,處于零散研究期,2001—2010年為高速增長期,2010至今屬波動穩定期；盡管中文文獻總量大,2006年之后甚至超過國外英文文獻發文量,但核心數據檢索量占比較少(約22%),高質量成果占比低。同時,國內學者發表的外文文獻數量2005年之后緩慢增加,2014年后呈爆發式增長,2015年之后發文量超過中文核心期刊的發文量,在國際濕地恢復研究的貢獻快速提升(近三年發文量占外文發文量的26%,僅次于美國)。2000年之前,我國處于生態破壞型的經濟發展階段,濕地退化嚴重[31],僅圍繞太湖[32]、東湖[33]以及沿海灘涂[20]等退化濕地開展少量研究。2000年,我國正式發布了《中國濕地保護行動計劃》,2004年通過了《全國濕地保護工程規劃》(2004—2030年),標志著我國大規模濕地保護和恢復工作正式開始[15]。十八大生態文明建設戰略的提出,進一步推動了我國濕地保護與修復研究工作的發展。

2.2 研究團隊分析

2.2.1國外發文團隊分析

使用CiteSpace對國外濕地恢復領域發文團隊進行分析,得到作者合作圖譜(圖2),該圖譜有847個節點,1097條連接,網絡密度為0.0031。節點圈層顏色表示作者發文時間的變化,顏色越亮,作者發文時間距現在越近；節點越大說明作者的發文量越多；連接線條的顏色越深表明作者之間的合作越密切。從圖2可以看出,發文數量最多的學者有William JM,出現頻次為51次；Zedler JB,出現頻次為44次；John WD,出現頻次為36次。發文量在15篇以上的作者還有Jeffrey WM、Robert RT、Robert Rlane、Jos TA Verhoeven等,高發文量的學者主要來自美國和荷蘭。從作者關聯分析,國外濕地恢復研究形成了William JM-John WD團隊、Zedler JB團隊、Jos TA Verhoeven-Leon P M Lamers團隊、Jeffrey WM團隊等主要力量,其他團隊發文量較少。William J Mitsch是國際濕地生態工程研究的奠基者,該團隊在濕地生態恢復領域的影響最大；Zedler JB團隊主要研究濕地恢復過程的生態調控機制、濱海濕地管理與恢復評價,圍繞密西西比河上游濕地恢復及河口-濱海濕地生物多樣性恢復方面開展了大量研究工作[34]；Jos TA Verhoeven-Leon P M Lamers團隊是歐洲泥炭地研究的主要力量,與Jeffrey WM團隊分別在濕地(泥炭地、河流、鹽堿濕地)生態恢復過程(生物過程、水過程、生物地化過程)、濕地生態系統服務功能研究[35—36]及濕地補償對策[37]等方面開展了相關工作。從作者網絡圖譜來看,國際研究者之間交流較多,團隊間聯系較為密切。

圖2 1981—2020年濕地恢復外文文獻發文作者圖譜Fig.2 Author′s map of international studies on the wetland restoration from 1981 to 2020

2.2.2國內發文團隊分析

國內濕地恢復研究的作者圖譜中,外文發文作者圖譜3(WOS數據庫)有219個節點,421條連接,網絡密度為0.0176；中文圖譜3(CNKI數據庫)有221個節點,326條連接,網絡密度為0.0134,均低于國際發文作者圖譜的網絡密度。分析可見,國內研究團隊主要有崔保山-白軍紅、呂憲國-姜明-佟守正-薛振山、楊薇-孫濤、李偉-崔麗娟-張曼胤、歐陽志云-鄭華-王效科、張平究等,其中崔保山、呂憲國團隊在英文和中文期刊的發文量均較大,崔麗娟團隊是中文文獻中發文量最大的團隊。

圖3 1992—2020年濕地恢復國內發文作者群分析Fig.3 Analysis of the Chinese author group that focus on the wetland restoration 1992 to 2020

崔保山團隊常年圍繞黃河河口三角洲濕地的生態需水和水文過程調控等開展相關研究,重點開展了人類活動(城市化、圍填?；顒印⒅卮蠊こ探ㄔO等)影響下河口-濱海濕地生態過程及修復研究[38—39]；呂憲國-姜明-佟守正-薛振山團隊則以我國東北典型退化濕地為核心,對我國沼澤濕地發育、結構與功能評價、生物多樣性監測、生態恢復與生態恢復及重建技術、景觀格局演變以及高精度資源調查等方面具有重要貢獻[40—42]；李偉-崔麗娟-張曼胤團隊在濕地生態功能評價、濕地管理、濕地恢復技術等領域發揮重要作用[43—44],制定了系列濕地恢復技術標準,倡導“城市濕地”、“小微濕地”的保護與修復[45—46]。歐陽志云-鄭華-王效科團隊主要是基于濕地生態服務功能評價及生態規劃對我國濕地保護管理對策進行優化[47—48]。總體上,我國濕地恢復研究已經形成穩定團隊,且分別在河口/濱海濕地、東北沼澤濕地、內陸典型濕地修復,以及濕地資源保護與管理等領域開展了豐富的研究工作。盡管如此,我國濕地類型眾多,退化驅動因素復雜,濕地恢復研究仍需加強不同團隊之間的合作,提高國家尺度濕地恢復研究隊伍的凝聚。

2.3 發文機構分析

圖4 1981—2020年國外濕地恢復文獻發文機構圖譜Fig.4 Map of publishing institutions for the international studies on wetland restoration from 1981 to 2020

為探索國內外濕地恢復研究的主要機構力量,使用CiteSpace對文獻發文機構進行可視化分析(圖4、圖5)?？梢暬瘓D譜中每個節點表示一個機構,節點的大小表示其發文量,圖譜中帶有紫色外圈的節點為高中心性節點(中心性>0.1),起到節點間關聯紐帶的作用。國外發文機構圖譜有309個節點,616條連接,網絡密度為0.0129。US Geol Survey、Louisiana State Univ、Florida State Univ Florida、Univ Wisconsin等機構的發文量最大,均在100篇以上。此外,“US EPA”、“Florida Int Univ”、“US Fish & Wildlife Serv”、“Univ Maryland”等單位發文量排在前十,從地域上看,主要發文機構在全球分布不均,絕大多數分布在美國,少數位于加拿大、荷蘭等國家。美國是目前濕地恢復研究最重要的領頭羊,而且美國佛羅里達州研究機構最多,其作為美國較早開展濕地恢復項目的地區,是國際濕地科學研究的中心[49—50]。

國內發文機構分析圖譜如圖5,其中WOS數據庫共有106個節點,196條連接,網絡密度為0.035；CNKI數據庫共有114個節點,59條連接,網絡密度為0.0092。中國科學院是國內濕地恢復研究領域最具引領性的機構,東北地理與農業生態研究所貢獻最大,呂憲國、姜明、佟守正等高發文量作者組成了該單位的骨干。北京師范大學、東北師范大學、中國林業科學研究院、北京林業大學等單位發文量也較多,構成我國濕地恢復研究的主要力量?？傮w上,高貢獻的研究機構主要集中在東北和北京地區,逐步形成了與美國佛羅里達州相似的兩個國內研究高地,并依托區域濕地特色產生了具有較高影響力的研究成果。我國濕地資源類型多,分布不均勻,面臨問題各異,因此需要兩個研究中心的主要機構發揮引領作用,加強機構合作,帶動更多單位的參與,進而實現更多高水平成果和技術的突破。同時,2019年中國林草局與中科院簽署合作協議,共建“濕地研究中心”,這一協議的簽訂有利于充分發揮林科院和中科院在濕地研究方面的優勢,整合分散的研究力量,推動濕地科學的發展。

圖5 1992—2020年濕地恢復國內發文機構圖譜 Fig.5 Map of domestic publishing institutions of studies on wetland restoration from 1992 to 2020

2.4 研究熱點及趨勢分析

2.4.1文獻共被引分析

兩篇或以上文獻同時被后一篇或多篇論文所引證會形成構成文獻的共被引關系[21]。CiteSpace中能夠基于參考文獻數據庫建立文獻共被引網絡,再結合同一篇文獻的網絡密度分析其中心性大小,同時,還能夠根據時間線分析文獻在不同時間段的共被引情況(即突現性)。中心性越高的文獻能夠反映一個研究領域的基礎理論或基礎知識,突現性高的文獻則反映一定時期內研究熱點的轉變,對該領域發展方向具有一定指示意義[21]。通過對共被引文獻的主題聚類,可以較好的反映基礎研究的發展歷程[26]。由于目前Citespace僅支持英文文獻共被引分析,因此本研究僅對WOS核心數據庫中英文文獻進行分析,時間區間設為1981—2020年,Node Type選擇為Reference,閾值設置為Top 50 per slice,選取最短路徑(Pathfinder)算法,最后得到1366個節點、3888條連線的文獻共被引聚類圖譜(圖6)。

圖6 1981—2020年國內外濕地恢復研究的文獻共被引圖譜Fig.6 Co-citation map of the international literatures about wetland restoration from 1981 to 2020

文獻共被引聚類圖譜中,共得到21個聚類主題(表1),根據時間軸切片可清晰的劃分為3個階段:

第一階段為2000年前,涉及的聚類主題最多(13個),屬于濕地恢復理論與技術的早期摸索階段。從所含聚類主題分析,該階段基本形成了以沼澤、湖泊為對象,以水環境治理為目的的濕地恢復研究階段,同時在濕地退化評價和濕地恢復方法方面進行了初步探索。1975年至1985年,美國環保署開始實施以水污染治理為目的的濕地恢復項目可行性評估[51],到20世紀90年代,美國佛羅里達大沼澤、密西西比河上游濕地、墨西哥灣、特拉華灣等開展濕地恢復項目,之后瑞典、西班牙、瑞士、丹麥等歐洲國家也開展濕地恢復研究[15, 20, 51—53],并逐漸形成北美和歐洲兩個主要的研究中心[2, 15]。然而,盡管開展了恢復項目,但仍缺乏充分的理論研究,因此未形成高被引或高突現文獻(表4、5)。直至1999年,Zedler JB指出“人工的濕地恢復工程可能無法達到功能恢復的目的,難以與自然濕地的功能等效”[54],使得濕地恢復研究開始從重形態向重功能恢復轉變,成為轉折性文獻。

表1 文獻共被引聚類主題表

第二階段(2001—2009年),研究主題更聚焦于濕地恢復的多樣性、復雜性和系統性,如何有效評價濕地功能恢復效果成為研究的重心,進入了以濕地系統恢復為主要目的的研究階段。該階段共被引文獻聚類主題主要是 “nutrient removal project”、“health assessment”、“riparian vegetation”、“tree islands”,高被引和高突現文獻較多(表2),表明學科理論體系逐漸完善并得到了較好的發展,形成了一些濕地恢復研究的基礎理論[55]。2000年,Zedler JB發表“Progress in wetland restoration ecology”,提出濕地恢復過程不僅受水的制約,也受到景觀、地形、土壤、養分、干擾、生物入侵、種子庫等空間因子制約,濕地恢復不僅需要考慮水要素,更要考慮注重功能性、系統性及可預測性的設計,其主張濕地恢復過程的可預測性是評估恢復項目成功與否的關鍵[55]。Cui等[38]基于黃河三角洲濕地恢復7年的觀測,利用水質、土壤鹽度、有機質、植物群落及鳥類種類等指標進行了濕地恢復效果評價,提出盡管淡水輸入工程對黃河三角洲濕地恢復具有顯著作用,但恢復過程仍存在不可預測性,長期的濕地監測至關重要。同期,崔保山等[56—58]基于生態學原理,提出了濕地生態系統健康評價的理論與方法,明確了濕地健康評價應從結構、功能、變化以及干擾等方面進行指標選擇,形成了以濕地生態特征、功能整合性特征及社會政治環境特征三方面的評價理論,促使以濕地功能的系統性恢復為主要目標的研究階段的發展。作為一個特殊的“自然-社會-經濟”復合生態系統,生態系統服務功能評價也在該階段被用于濕地恢復的評價[59-60]。Zedler等[6]對全球濕地生態服務功能退化進行評估,提出濕地生態服務價值喪失具有不可逆性,進一步推動濕地恢復向著功能恢復為目的的研究方向發展。由此,該階段形成了生態系統視角的濕地恢復的評價方法,且指出濕地恢復更注重結構與功能的同步恢復。

此外,“mitigation banking”自該階段開始成為主要聚類主題?！癿itigation banking”是美國在上世紀70年代提出的生態補償策略。管理者恢復受損濕地或人工營造濕地,并以貨幣形式出售給開發者,以補償其對濕地的破壞[61]。然而,從功能恢復的視角,Zedler等指出人工恢復濕地功能不能與自然濕地等效,對mitigation banking政策能否達到預期效果開展了系列討論,并提出了優化方案[54—55]。該階段濕地恢復研究已經涉及河流、湖泊、濱海、沼澤、庫塘等所有濕地類型[51],且國內外濕地恢復項目也大范圍開展,并有意識的建立了部分長期監測站點,為濕地生態過程的長期評估提供了重要基礎。

表2 高被引文獻與高突現文獻信息表

文獻突現性欄中×表示非高突現文獻,△表示高突現文獻,[數字]表示突現性排序

第三階段(2010年至今)基本進入以應對氣候變化和人類活動為目的的濕地恢復研究階段,包含的聚類主題有“#0 sea level rise”和“#17 Yellow river delta”。從表2可見,2010年之后形成了較多的高突顯文獻,表明濕地恢復研究出現了新的研究熱點。該階段濕地恢復在應對氣候變化中的價值受到廣泛關注[7, 10, 64—65],這與全球環境變化的熱點基本相符。2009年,Erwin等[64]指出氣候變化成為全球濕地退化的主要驅動力。一方面,全球氣候變化導致海平面上升,濱海濕地面積萎縮、土壤與植被變化、碳匯功能退化等問題凸顯[7]；另一方面,氣候變化也會加劇高緯度和高寒地區濕地面積的萎縮和生態功能退化[66—67]。Mcleod等[10]提出濱海濕地具有重要的藍碳功能,海平面升高導致藍碳功能的退化；Kirwan等[7]也指出人類活動和海平面升高導致濱海濕地的穩定性面臨巨大威脅；Barbier等[59]對全球各種類型的河口-海岸濕地的生態服務功能進行了評估,提出氣候變化將加速海岸系統的退化。這些研究成為該階段研究熱點發展的知識基礎,氣候變化背景下濱海濕地生態響應及恢復成為該階段最重要的研究內容。然而,該階段對高緯度、高寒地區的濕地退化研究相對薄弱,未來也應進一步加強。此外,過去40年全球開展了大量濕地恢復項目,大尺度的濕地恢復工程的長期監測、演變規律以及應對氣候變化中的貢獻等需要持續關注[68]。未來一段時間,人類活動和氣候變化雙重干擾下的濕地功能保護與可持續恢復理論與方法的突破是濕地恢復生態學的重要方向。

2.4.2核心關鍵詞及其時序演變特征分析

關鍵詞分析能夠反映研究時段內研究主題的前沿熱點。借助CiteSpace可對研究期間文獻高頻關鍵詞進行提取,進一步對關鍵詞進行聚類和突現性分析。聚類分析能夠揭示關鍵詞間的關聯和時間線視圖,反映研究期間的主要研究內容[27],在一定程度上能揭示研究領域內各知識的形成和發展[24]。關鍵詞突現性指一定時期內關鍵詞出現頻率的快速增加,反映該時段的研究熱點或新的研究趨勢[24],探索目前在濕地恢復研究熱點的演化趨勢[21]。

國外濕地恢復研究文獻的關鍵詞聚類見表3?？傮w看,幾個聚類主題的基礎關鍵詞在2000年之前均已出現,表明早期探索階段濕地恢復研究的知識體系已經基本形成,盡管之后大量濕地恢復文獻出現,但并未脫離早期的知識基礎。從高頻關鍵詞分布分析(表3),1991—2020年間,濕地恢復研究已經涵蓋了“lake”、

表3 國外高頻關鍵詞聚類及時序演變

“river”、“everglade”、“salt marsh”、“constructed wetland”等眾多濕地類型,重點關注水文與水環境、植被恢復與植物群落演替、生物地化循環、生態系統管理、生態系統服務功能、生物多樣性、濕地生態系統管理等方面。從關鍵詞聚類分析,濕地恢復研究基礎方向主要有(1)濕地水文與水環境,(2)濕地植物群落與植被,(3)濕地生態系統管理與評價。同時氣候變化下濱海鹽沼濕地恢復單獨聚為一類,在2010年之后得到廣泛研究。因此濕地恢復研究領域的主要目標是水、生物及生態的恢復,這與崔保山等[20]在2000年初提出的觀點一致。

從不同時段高頻關鍵詞分布(表3)及關鍵詞突現性來看(表4),各方面研究內容隨時間推移深度和廣度均不斷增加,同時新的研究熱點不斷涌現。1991年之前,并未出現高頻關鍵詞和關鍵詞突現。1991—2000年間,水體富營養化的診斷及氮、磷營養物去除研究,退化濕地植物群落演替過程研究,濕地生態系統管理、保護、緩沖等理論研究是最主要的內容,“succession”、“mitigation”、“seed bank”、“macrophyte”、“spartinaalterniflora”等關鍵詞突現性較高,濕地退化過程中植物群落演替機制[69]、“濕地緩沖銀行”[70]、互花米草在濕地植被恢復中的應用[71]是該階段的研究熱點。

2001—2009年,利用人工濕地進行水質凈化的研究開始得到廣泛研究[72]。隨著生態學原理的引入,種群動態調控技術、群落結構優化配置與組建技術、群落演替控制與恢復技術、種群行為控制技術等濕地植被恢復技術不斷完善[15],同時適生植物篩選、植物生長、生理適應等得到較多的研究[73—74]。生態系統管理方面開始注重生態系統原理在濕地恢復中的運用,生態系統評價、生物多樣性評價得到一定發展。該階段突現性較高的關鍵詞有“constructed wetlands”、“assessment”、“organic matter”、“ecosystem service”、“establishment”、“groundwater”等,人工濕地、濕地恢復效果評估、種群形成、地下水、生態服務等濕地該階段的研究熱點。

2010—2020年,(1)濕地土壤、水體中碳、氮生物地化循環過程研究,(2)濕地恢復過程中水、生物、土壤要素與植被恢復的關系構建[15, 51],(3)生態系統服務功能評價等內容受到越來越多的關注。濕地恢復研究不在關注單一要素變化,開始重視濕地生態系統各要素的演變關系[5, 75]。同時,氣候變化、海平面升高影響下濱海濕地生態系統退化與恢復研究成為該階段的重要研究主題。高突現的關鍵詞主要有“ecosystem service”、“climate change”、“sea level rise”、“land use”、“coastal wetland”等,表明研究熱點集中于濕地生態系統服務功能評估、人類活動與氣候變化雙重干擾下濱海濕地退化與恢復研究。綜合關鍵詞和熱點演變看,國外濕地恢復研究經歷了從單一要素向綜合要素的研究發展,從重結構恢復到功能恢復為主的發展,從問題診斷向生態系統功能響應及系統評估研究發展,從以人類活動為主導的退化濕地修復與重建向應對人類活動-氣候變化共同干擾的濕地修復發展等若干方面的進步,研究體系仍在不斷擴展和深化。

我國濕地恢復研究高頻關鍵詞聚類與突現性分析見表4、表5。我國研究者發表在外文期刊的文獻分析中,高頻關鍵詞主要有“coastal wetland”、“climate change”、“community”、“vegetation”、“constructed wetland”、“ecosystem service”、“management”、“biodiversity”、“dynamics”、“soil”、“nitrogen、phosphorus”“sediment”等。國內發表的中文文獻關鍵詞分析結果大體一致,新增“景觀設計”、“濕地公園”、“城市濕地”、“可持續發展”等。與國外研究比較來看,國內濕地恢復研究高頻關鍵詞的構成及聚類與國外研究基本一致,表明我國濕地恢復研究起步較晚,但研究體系已經基本形成。從我國學者發表的外文文獻的關鍵詞突現分析可見(表4),我國濕地恢復研究熱點在2010年前主要是水體富營養化控制及水污染治理,與國外1991—2000年的熱點相似；2010年之后生物地球化學、生物多樣性、有機碳、氣候變化等成為濕地恢復研究的熱點,這與國外濕地恢復研究近10年的熱點保持同步。而中文文獻在2010年之前的研究熱點是濕地保護與可持續發展對策研究,2010年之后研究熱點轉變為生態系統評價、生物多樣性、人工濕地、植被恢復、濱海濕地、生態工程、海綿城市、濕地公園、生態系統服務等方面(表4)。

然而,濕地恢復受到濕地發育階段、自然地理環境以及人類活動等多方面因素的影響[17],不同地區濕地恢復研究應考慮時空差異。當前,我國濕地恢復的研究對象涵蓋太湖、巢湖、洞庭湖、武漢東湖、滇池等湖泊,東北地區和若爾蓋地區的沼澤,松嫩平原、黃河三角洲、長江口等河口、海岸濕地,以及紅樹林濕地等多種類型[15],尤其在東北沼澤濕地、三江源濕地、黃河三角洲以及濱海濕地研究中取得了豐富的研究成果[76—80](表4)。

表4 1981—2020年國內外濕地恢復文獻突現詞信息表

但本土濕地演變規律及濕地發育過程的基礎研究仍顯薄弱,尚未完全形成適應我國地理特色的濕地恢復標準和理論框架。未來需要更廣泛的實驗研究和定位觀測,在不同濕地植物群落演替及調控、水文調控模擬與預測、生態系統關鍵過程對濕地退化的響應機制、人工恢復濕地發育過程等方面開展更深入和更長期的研究。

3 結論

本文借助CiteSpace軟件,對1981—2020年國內外濕地恢復領域的文獻進行計量學分析,從國內外文獻發文量、發文團隊、發文機構、文獻共被引、關鍵詞聚類分析及演化趨勢分析得出以下結論:

(1)國外濕地恢復研究的發文量總體上呈現增長趨勢,2008年之后發文量均顯著提升,而國內研究較國外晚了近10年,但發展迅速,國際影響力提升較快。

(2)國外濕地恢復研究主要機構包括United States Geological Survey、Louisiana State University、University Florida、University Wisconsin等,均為美國機構,形成了以William JM-John WD、Zedler JB、Jos TA Verhoeven-Leon P M Lamers、Jeffrey WM等核心研究團隊；中國科學院、北京師范大學、中國林業科學研究院是國內濕地恢復研究的中堅力量,形成了崔保山-白軍紅、呂憲國-姜明-佟守正-薛振山及李偉-崔麗娟-張曼胤等主要研究團隊。

(3)濕地恢復研究主要經歷了三個階段,2000年以前屬于以水環境治理為目的的初期探索階段,2001—2009年進入以系統性和功能性恢復與評價為主的研究階段,2010—2020年是以應對氣候變化和人類活動為目的的濕地恢復研究階段。

(4)國外濕地恢復研究的基礎內容包括水文與水環境修復、植被修復與植物群落演替、人工濕地對水污染治理、生態系統管理與評價、生物多樣性恢復等；近10年來,人類活動與氣候變化雙重干擾下對濱海濕地的響應及恢復研究、生態系統服務功能評價是研究熱點。國內濕地恢復研究主要內容與國外基本一致,但在人工恢復濕地發育過程包括濕地植物群落演替、水文模型與預測、關鍵生態過程調控等方面研究仍較薄弱,需要更廣泛的恢復試驗和長期觀測,盡快形成適應我國地理特色的濕地恢復標準和理論框架。