鄉村生態景觀生物多樣性研究熱點和趨勢
——基于文獻計量研究

毛江濤,徐文婷,葛結林,熊高明,謝宗強,*

1 中國科學院植物研究所植被與環境變化國家重點實驗室,北京 100093 2 中國科學院大學生命科學學院,北京 101408

鄉村景觀是聚落形態由分散的農舍到提供生產和生活服務的集鎮代表的地區[1],具有特定形態和景觀類型,包含自然的田園風光、不同土地單元鑲嵌形成的復合鑲嵌體和鄉村地域性及景觀類型[2],鄉村生態景觀是形成鄉村景觀的自然基礎,從生態發展的角度出發,將自然景觀與人文景觀相互結合。

鄉村生態景觀生物多樣性是指在各類鄉村景觀要素下生物-景觀-文化復合體以及之間相互作用的綜合,強調人類與土地相互作用下的生物-景觀-文化的聚合[3],與生產、生活、生態 (三生)三種功能息息相關,是重要的自然資源,更是全球生物多樣性的重要組成部分。

鄉村生態景觀生物多樣性為人類可持續發展提供了重要的生態系統服務,例如鄉村生態景觀中的林地可以提供食物、燃料、藥材、生物質等能源；農林兼作方式,相比單作,提高了土壤有機質和土壤微生物；喬灌混合的農田林地具有更強的碳儲存能力,養分利用效率更高；消遣娛樂、景觀美學享受等方面的文化服務又可以讓人消除疲勞、愉悅身心[4—6]。然而目前鄉村生態景觀建設中存在一個嚴峻問題,即生物多樣性的逐漸喪失,鄉村生態景觀建設導致生物棲息地喪失從而引發生物多樣性下降的現象日益頻發[7]。如景觀均質化愈發嚴重[8],生物棲息地有損無益；越來越多建筑設施的出現,導致生物棲息地孤立[9]；以及林地結構的破壞,威脅植物的生存[10—11]。鄉村生態景觀建設是一種時代趨勢,在這一過程中廣大鄉村面貌發生巨大變化,鄉村中生物生存的原有棲息地面臨新的變化,生物多樣性受到極大威脅,因此對于鄉村生態景觀建設中生物多樣性的保護研究刻不容緩。如今,城市和鄉村建設作為當前社會發展中的兩項最重要的土地建設,前者為學者早期研究的重點[12],而后者的研究相對不足[13]。目前關于鄉村生態景觀生物多樣性的研究體系尚不明確,使相關研究結果不能很好地對生產實踐產生指示效果。

當前關于鄉村生態景觀生物多樣性的研究多注重于鄉村生態景觀建設、規劃及實施,對鄉村生態景觀生物多樣性的研究脈落、熱點及趨勢不清晰,無法從整體把握該領域的研究方向。本文借助CiteSpace工具,通過分析Web of Science (WOS)中選出的522篇鄉村生態景觀生物多樣性文獻,提煉鄉村生態景觀生物多樣性研究領域的知識基礎,分析其研究前沿、熱點、演化路徑和未來趨勢,為未來鄉村生態景觀生物多樣性的研究指明方向。

1 數據源與研究方法

WOS是國際公認權威的綜合性學術信息資源數據庫,收錄了世界權威、高影響力的學術期刊[14]。鑒于其收錄刊物的權威性和廣泛性,本研究以“(關鍵詞：rural AND ecological landscape AND biodiversity;語種：English;文獻類型：Article)”為檢索條件,在1990—2020年科學引文索引擴展 (SCI-EXPANDED)和社會科學引文索引 (SSCI)中檢索鄉村生態景觀生物多樣性文獻,獲得文獻522篇。

本研究運用CiteSpace (5.7.R5)對檢索到的文獻進行可視化分析,通過信息可視化來呈現鄉村生態景觀生物多樣性研究的結構、分布和規律的圖譜。

2 結果與分析

2.1 鄉村生態景觀生物多樣性研究計量

論文的數量在一定程度上能反映該領域研究的發展動態。鄉村生態景觀生物多樣性的研究最早始于1993年,從論文發表數量來看,年發文量自2005年以后整體呈現上升趨勢,2014年后漲幅明顯,表明國內外對該領域的關注度逐漸提高 (圖1)；中國最早的研究始于2003年,2013年以后也呈現逐漸增加的趨勢,到2020年研究論文達到9篇。

圖1 1993—2020 年鄉村生態景觀生物多樣性研究文獻數量年度分布圖Fig.1 Annual distribution of literatures in rural ecological landscape biodiversity domain (1993—2020)

圖2 鄉村生態景觀生物多樣性研究發文前10位刊物發文數量Fig.2 Top 10 journals with articles in the field of rural ecological landscape biodiversityLandsc Urban Plan:Landscape and Urban Planning;Landsc Ecol:Landscape Ecology;Biol.Conserv.:Biological Conservation;Agric Ecosyst Environ:Agriculture Ecosystems Environment;Biodivers.Conserv.:Biodiversity and Conservation;Ecol.Indic.:Ecological Indicators;Sci.Total Environ.:Science of the Total Environment;Ecol.Soc.:Ecology and Society

圖3 鄉村生態景觀生物多樣性研究發文前10位國家發文數量Fig.3 Top 10 countries with articles in the field of rural ecological landscape biodiversity

鄉村生態景觀生物多樣性研究覆蓋多個領域,出版刊物151種,而發文居于前10位的熱點期刊多在生態-環境領域 (圖2)。發文量位于榜首的LandscapeandUrbanPlanning與生態景觀密切相關,其次為LandscapeEcology和LandUsePolicy,這3個熱點期刊的發文量占比為15.71%,Sustainability,BiologicalConservation等其他熱點期刊發文量為19.35%。

有63個國家參與該領域的研究,其中發文前十位的熱點國家為 (圖3)：美國(125)、西班牙(58)、德國(50)、英國(47)、澳大利亞(44)、法國(42)、意大利(41)、中國(40)、荷蘭(34)、加拿大(33)。美國在鄉村生態景觀生物多樣性研究中占據絕對的核心地位,尤以加利福利亞大學(18)和威斯康星大學(10)最強。西班牙、德國、英國、澳大利亞、法國和意大利構成中部力量,推動著該領域的發展。中國雖在鄉村生態景觀生物多樣性發文量位于第8位,僅領先荷蘭與加拿大,但擁有全球最大發文量機構中國科學院(23)。

2.2 鄉村生態景觀生物多樣性研究脈絡

縱觀各個領域的發展與演變,過程中都會存在一些具有重大意義的拐點,這些拐點的出現,對我們掌握相關領域的研究脈絡至關重要,高中心性論文就扮演著這樣的角色[15]。它們在結構上占據著關鍵位置,是連接其他節點的中心樞紐和具有里程碑意義的研究成果[16]。

通過文獻共被引網絡圖譜 (圖4),探測到6篇中心性大于0.10的熱點文獻 (表1)。第一篇具有里程碑意義的論文是2005年Hansen (0.17)[17],既有較高的中心性,又有較高的被引頻次,是該領域中較為關鍵的文獻,實現了鄉村生態景觀生物多樣性研究從表面到深層的轉變。下一個轉折節點為2007—2008年Tratalos (0.18)和McDonnell (0.18),重點關注城市化程度對生物多樣性影響[18—19],歸納出生物體響應城市化梯度的方法,為鄉村生態景觀生物多樣性的保護提供重要理論基礎。同期,Kareiva (0.18)對鄉村生態景觀多樣性的研究提出了新的挑戰[20],拓寬了該領域的研究思路。2010—2011年迎來新的里程碑,Mendez (0.18)和 Phalan (0.18)前后發表了圍繞鄉村生態景觀生物多樣性對生計與糧食安全影響的文章[21—22],展示出鄉村生態景觀對社會、經濟、生態的多維影響。自此,鄉村生態景觀生物多樣性研究受到更廣泛的關注,研究范圍不斷擴大。

表1 鄉村生態景觀生物多樣性研究的高中心性文獻Table 1 High centrality literatures of rural ecological landscape biodiversity

圖4 鄉村生態景觀生物多樣性研究文獻共被引網絡圖譜Fig.4 The co-citation network map of rural ecological landscape biodiversity

突現檢測用于探索研究方向[23],分析CiteSpace文獻共被引網絡圖譜 (圖4),有5篇引用突現的熱點文獻 (表2),它們在所對應的時間區域里具有特別的意義,被認為是相關時間界限的痕跡[24],以此探明鄉村生態景觀生物多樣性研究跨越的3個時期。

表2 鄉村生態景觀生物多樣性研究的高突現性文獻Table 2 High citation bursts literatures of rural ecological landscape biodiversity

1993—2002年是鄉村生態景觀生物多樣性研究的萌芽期,Miller、McKinney、Hansen分別于2002年發表的三篇文獻,提出了城市化對鄉村生物多樣性的影響,為鄉村生態景觀生物多樣性研究指引了方向,并引導鄉村生態景觀生物多樣性的研究向蓄勢期的過渡。

2003—2010年是鄉村生態景觀生物多樣性研究的蓄勢期,蓄勢期的高突現性文獻為Hansen在2005年發表的探究生物多樣性對景觀變化的響應機制的文章。

2011年至今是該研究的發展期,突現性文獻由Beilin于2014年發表,首次提出鄉村生態景觀的保護與社會、經濟、生態三者的效益密不可分；2014年關于鄉村生態景觀生物多樣性的論文激增,達37篇。

2.3 研究熱點與發展趨勢

關鍵詞來源于論文的研究內容與主題,是論文核心內容的提煉,可以用來分析研究的熱點問題[25]。通過關鍵詞共現性分析 (圖5),biodiversity、conservation 和 landscape 三個詞的頻次和中介中心性均較高,表明它們在鄉村生態景觀生物多樣性研究的知識網絡中具有重要意義,影響著該領域的發展與演變。

圖5 關鍵詞共現圖譜 Fig.5 Map of co-occurring keywords

本文按萌芽期、蓄勢期和發展期3個時段,以高頻詞匯兼顧高中心性詞匯的方法篩選關鍵詞,根據每個時段的關鍵詞數量分別選取前10、15和20位,被引頻次在6次以上的進行分析。結合重要關鍵詞,對鄉村生態景觀生物多樣性的3個階段研究熱點問題闡釋如下 (表3)：

表3 鄉村生態景觀生物多樣性研究分階段重要關鍵詞 Table 3 The important keywords at different phases of rural ecological landscape biodiversity research

第1階段 (1993—2002年,129個關鍵詞),該階段的熱點問題是“城市化對鄉村生態景觀生物多樣性有何影響”。鄉村生態景觀生物多樣性研究的biodiversity、conservation 和 landscape三個核心詞匯在此階段出現,說明景觀與生物多樣性的保護密切相關；城市化 (urbanization)和土地利用 (land use)如何造成生境 (habitat)破壞并嚴重影響生物多樣性是該階段研究的重要內容；2002年McKinney發表的《城市化、生物多樣性和保護》貫穿該階段的3個核心詞匯[26],積極探尋城市化對生物多樣性研究,并激勵人們培養該方面的理念從而達到保護生物多樣性的作用。如何進行有效的景觀保護規劃,找到鄉村與城市之間的配合模式 (pattern)是基于McKinney理念的研究主線,Miller希望具有重要生物價值的地區能夠遠離人類活動區[27],積極保護和恢復人類活動區的生境,增加保護區之間的景觀連通性,進行合理的保護規劃,來解決城市化對景觀和生物多樣性的影響。

第2階段 (2003—2010年,202個關鍵詞),本階段關注的熱點問題是“如何可持續性進行鄉村生態景觀生物多樣性的恢復與保護”。相較于上個時期對大量案例的研究,本階段鄉村生態景觀生物多樣性的研究不再停于表面,開始對響應機制進行探索。在此基礎上對鄉村生態景觀生物多樣性進行恢復 (restoration)與保護,保證農民 (farmer)的利益 (benefit),達到鄉村可持續 (sustainability)發展,研究主線開始從經驗轉向初步的理論歸納,體現在框架 (framework)、指標 (indicators)等關鍵詞上。研究開始關注鄉村發展 (rural development)與農民利益。在本階段的研究后期,為達到可持續發展目標,鄉村發展迎來新的挑戰 (challenge),Kareiva以馴化自然進行景觀塑造的視角對鄉村生態景觀生物多樣性的研究提出新的挑戰,要想達到可持續發展目標就必須權衡人類利益與生態系統服務[20]。

第3階段 (2011—2020年,247個關鍵詞),本階段在鄉村發展的基礎上對人類的生活給予充分的關心,了解人與自然的關系,著手研究生態環境如何服務于人類 (ecosystem services)的問題,2012年Garcia對生態系統如何服務社會進行探究[28],發現了為更好的發揮生態系統的多功能,需深入了解景觀背后的生態成分和生態過程的必要性,以及當地居民對鄉村生態景觀的保護作用,為該階段的研究打下堅實的基礎。之后Hartel也以羅馬尼亞景觀為例[29],強調了生態系統服務對農村居民的重要性；該階段的熱點問題變成“鄉村生態景觀生物多樣性研究是否有利于人類的生活？”,價值 (value)、生計 (livelihoods)、糧食安全 (food security)等關鍵詞均與熱點問題息息相關,Jackson利用生計價值指標劃分研究區域[30],每個區域都有一套基于生物多樣性的農業和生態集約化的干預措施,而這些干預措施在不同的景觀中存在很大差異；土地利用變化 (land use)和保護區 (protected area)如何影響生態景觀也是本階段的重點研究方向,在保護區如何影響土地利用和社會經濟發展的問題上,Schmitz進行了深入研究[31],確定了建立保護區之后,景觀變化和社會經濟之間相互依存；生態恢復 (ecological restoration)、權衡 (trade off)和可持續發展 (sustainable development)的研究角度得以延續,政府治理 (governance)開始參與其中,使研究對象轉向社會生態系統,即從生態、經濟和社會多維度出發的鄉村生態景觀生物多樣性的研究。

3 結論

通過對所選文獻的深入分析,歸納出鄉村生態景觀生物多樣性的研究趨勢：

(1)鄉村生態景觀生物多樣性研究主線變化從大量的案例研究,到城市化對鄉村生態景觀生物多樣性影響的理論歸納,再到將理論用于實踐并持續保護鄉村生態景觀生物多樣性。Clergeau等比較了加拿大魁北克和法國雷恩兩個城市沿城鄉梯度的生物多樣性[32],被引頻次高達304次,開啟案例研究的篇章。基于此,Niemela和Linnell繼續探究了物種對城市化的響應[33—34]。在快速城市化的背景下,Hansen等首先探索了生物多樣性對景觀變化的響應機制與模式[17],探究景觀格局的時空變化[35],建立相關生態模型應對高度發展的城市化[36],從經驗積累轉向理論歸納。從Fischer等建立新的、直接與自然聯系的景觀保護策略,使鄉村有能力接受可持續發展[37],到Dwyer等總結各種保護策略,構建社會生態系統框架加強生態系統服務和持續性方面的潛在互補和協同作用[38],再到Sullivan-Wiley等設計一種綜合社會感知的方法多角度理解土地利用[39],皆為理論實踐化的證明。

(2)鄉村生態景觀生物多樣性研究熱點變化從城市化對鄉村生態景觀生物多樣性的影響,到鄉村可持續發展,再到保證人類可持續生計。城市化導致傳統放牧活動減少,Verdu等針對該現象探討了放牧對生物多樣性的影響[40],土地利用變化是造成鄉村生態景觀格局變化重要原因,Fukamachi等通過追溯25年人類活動與土地利用模式關系,研究土地利用對鄉村生態景觀生物多樣性的影響[41],在此基礎上,Niemela等從全球范圍評估了城市化對鄉村生態景觀生物多樣性的影響[42]；城市化嚴重影響鄉村生態景觀的穩定性,破壞生境物種損失慘重[43],而鄉村生態景觀生物多樣性對鄉村發展至關重要,Crossman等通過協調平衡多種利益沖突和對土地的競爭性需求,保護生物多樣性和恢復鄉村生態景觀,促進鄉村建設的開展[44],Elbakidze等也從維持社會文化價值和生物多樣性兩方面保證鄉村生態景觀的完整性,推動了鄉村的可持續發展[45]；要想實現鄉村的可持續發展,人類利益就要得到保障,Dawson等開始探索生態系統服務和人類福祉之間復雜聯系[46],鄉村生態景觀生物多樣性研究也開始注重人們對生態系統服務和各種土地利用的看法,以及生態系統服務帶來的價值[47],將鄉村發展與人類生計結合,實現可持續的鄉村未來。

盡管在鄉村生態景觀生物多樣性的研究進程中，以上各部分不斷演化，研究內容不斷創新，但最終的研究目標均圍繞著如何將鄉村生態景觀生物多樣性更好地服務于人類社會。

4 展望

中國是一個農業大國，鄉村發展問題面臨資源、環境、人文、經濟等多維度的制約，對中國整體發展水平至關重要[48]。十三屆全國人大四次會議提出，“十四五”時期常住人口城鎮化率將提至65%，這無疑對鄉村生態景觀建設與生物多樣性保護提出了重要挑戰。雖然，目前中國對于鄉村生態景觀生物多樣性的研究仍遠遠落后于美國和西班牙等國家，但是自2020年起，中國對鄉村生態景觀生物多樣性實踐進行了積極響應，使中國在這方面的研究迅速發展，未來無疑將成為研究主力。通過對鄉村生態景觀生物多樣性研究趨勢的探討，對未來鄉村生態景觀生物多樣性研究重點給予以下建議：

(1)研究和建立適用于不同鄉村生態景觀建設的規劃體系,支撐生態、經濟、社會多功能的實現。鄉村生態景觀類型多樣,需充分利用科學技術的力量,參照以往的成功案例汲取經驗,維持和提升三生功能,走綠色發展方式和生活方式,堅定走生產發展、生態良好的文明發展道路,形成適用于不同鄉村生態景觀建設的規劃體系。

(2)研究和創新鄉村生態景觀生態系統多樣性的維護技術。在未來鄉村生態景觀建設過程中,不僅要保護物種多樣性,也要維護生態系統多樣性,從而保證生態系統服務的可持續性。通過調研與收集鄉村生態系統分布數據與結構功能數據,構建鄉村生態系統多樣性數據庫,再經過實地勘察,綜合鄉村自然-人文景觀因素,構建鄉村景觀要素數據庫,將兩者結合進行指標篩選與統計分析,研究鄉村生態系統多樣性影響機制,挖掘鄉村生態景觀生態系統多樣性的維護技術。

(3)研究和構建鄉村生態景觀生物多樣性的監控預警機制。在完善生物多樣性保護措施的同時,也應該構建生物多樣性的監控預警機制,盡可能避免生物多樣性損失給鄉村建設帶來的不利影響。通過將鄉村生態景觀生物多樣性數據與景觀、社會、文化等多方面整合,進行模型開發與驅動力分析,形成查詢、輸出、監控預警等一系列完整機制。