基于CiteSpace 生物入侵研究的知識圖譜分析

喻金明 胡淑恒

（合肥工業大學資源與環境工程學院，安徽合肥 230009）

1 引言

伴隨著經濟全球化進程，科技、交通和貿易等方面的進步和發展在對當今政治與經濟格局產生影響的同時，也對生物的空間分布格局產生了深刻的影響。由于生物空間格局的改變，隨之而來的物種入侵現象越來越嚴重［1］，生物入侵成為一個當今社會和學術界有極高關注度的全球性環境問題［2］。從2013年在青島舉辦的“第二屆國際生物入侵大會”數據來看，2013 年之前已有544 種的外來物種入侵我國，其中有100 多種外來入侵物種大面積暴發，造成嚴重影響。就當前形勢看，我國遭受外來生物入侵的情況較為嚴重［3］。這些物種主要通過自然傳播、人為途徑、有意引進等途徑完成入侵過程［4］。入侵的物種通常繁殖能力極強、對環境的適應性好，再加上新地域缺乏天敵，首先是對生物的多樣性造成破壞，改變當地生態系統平衡穩定的狀態，例如名為紫莖澤蘭的入侵植物就對我國西部和南方地區許多草、林場造成破壞，導致一些生物不能正常生存。其次是影響人體健康。在很多外來物種入侵的同時，隨之而來的可能還有各種病菌。再次是經濟危害。據估計，我國每年因外來物種入侵造成的直接加間接經濟損失之和可能高達2 000 億元［5］。2001 年我國首次進行全國外來生物入侵物種調查，而直到近10 年，我國才真正開始重視并逐步開展外來生物入侵的預防控制工作。由此可見，我國對外來入侵物種的防控任務艱巨，歷史遺留的任務較多，目前防治體系的完善還面臨相關立法滯后、評估體系缺乏、防范意識不強等困難和問題。

本文基于CiteSpace 可視化分析軟件，通過生成的知識圖譜可以直觀形象地展現該學科領域知識的演化歷程、核心內容、相互之間的結構關系［6-7］，從宏觀上展示該領域的研究現狀、研究熱點及未來可能的發展態勢，以期為防治生物入侵研究提供思路。

2 數據來源和分析方法

2.1 數據來源

研究數據來源于中國知網（CNKI）1996—2021年有關生物入侵研究的文獻，主要為了揭示當前生物入侵領域的研究狀況。本文選取主題詞“生物入侵”或含“外來物種”作為檢索條件進行高級檢索，共檢索出與生物入侵研究有關的文獻3 535 篇。對檢索得到的全部文獻進行挑選，去除其中包含的會議總結、報紙、報道等文獻條目后，利用最后剩下的2 913篇相關文獻，運用CiteSpace 軟件工具生成知識圖譜，通過對知識圖譜的解讀和分析，揭示生物入侵研究的歷史演進歷程，并預測未來研究熱點［8］。

2.2 分析方法

本文主要使用的分析軟件工具是由陳超美教授開發的CiteSpace 軟件。CiteSpace 軟件從計量分析角度處理文獻數據，以此揭示該領域發展的新動態和前景，在進行文獻數據分析時，該軟件操作簡單便利、處理速度快且結果準確［9］。本文利用該工具對論文關鍵詞、發文作者和科研機構等進行分析，并對數據分析處理后的結果進行綜合分析。

3 結果與分析

3.1 發文量

從文獻計量學的角度出發，在下載的文獻中準確統計每年論文發表的數量，再利用Origin 軟件根據生物入侵研究領域的年發文量繪制論文增長曲線，如圖1 所示。生成的圖形曲線變化清晰直觀地展示了生物入侵領域的研究現狀及最近一段時間的變化趨勢。

圖1 1996—2021 年生物入侵研究領域發文量年度分布

某個研究領域的發文數量可以說明該學術研究的熱點。圖1 顯示，生物入侵研究領域發文量在整體上先呈上升趨勢且增長速度較快，在2006 年達到最大值（206 篇），除在2012 年（179 篇）和2014 年（144篇）略有波動外，然后呈現下滑趨勢，近幾年又逐漸回升，說明生物入侵的研究開始由快速發展向穩定發展轉變。推測其原因，第一可能是隨著該研究領域的切分、細化，研究朝著更深入、具體的方向發展；第二可能是文章發表后由數據庫收錄通常具有一定的滯后性；第三可能是與政府在防治生物入侵方面出臺和采取的一些政策及措施有關。

3.2 論文高產作者

論文是研究者學術成果的有效證明，作者主導論文的產出與發表，眾多作者構成研究領域的主體。學術觀點的表達依托于論文作者，論文產出者的發展狀況及其之間的合作，影響該領域的學術研究發展方向和趨勢。以論文產出者作為基本單元建立起網絡，使達到一定數量的論文作者按照其合作關系聯系在一起成為一些學科群體，構筑成一個巨大的學科研究群體網絡，將該領域研究者之間存在的聯系和結構特點展示出來［10］，同時可以直觀地識別該領域的代表人物和核心作者群［11］，這些專家學者對生物入侵領域的研究發展有比較大的影響，為推動生物入侵領域研究的發展作出重要貢獻。

本文利用CiteSpace 軟件對生物入侵研究的論文進行分析，參數設置如下：時間段為1996—2021年，時間分區（Years Per Slice）值為1 年，網絡節點（Node Types）為Author（作者），然后運行軟件進行圖譜繪制，即得到生物入侵領域高產學術專家的合作網絡圖譜。在圖譜中，每個圓形節點代表一個作者，節點的大小與該作者發表相關文獻的數量成正比，作者之間的直線越粗表示相互之間合作越密切［12］，結果見圖2。

圖2 1996—2021 年生物入侵研究領域作者網絡合作圖譜

圖2 顯示出以萬方浩、李博等學者為核心的論文作者交流群體。在導出的有關生物入侵研究的文獻數據中，依據發文數量從高到低排列出前10 名的學者，見表1。由表1 可知，1996—2021 年生物入侵研究領域的發文數量位居榜首的是萬方浩，共計發表了32 篇關于生物入侵的學術文章，緊隨其后的有李博、習金根、吳偉懷、易克賢等學者，發文量都達到了13 篇。具體來說，萬方浩是發文頻次最高的作者，由此可以推斷萬方浩為生物入侵研究領域的領軍人物，他和王瑞、謝丙炎、黃成等學者均存在一定程度的合作關系；在該領域內駱有慶與溫俊寶之間也存在著合作關系。從研究作者的合作圖譜中還可以得到，聚類團體之間的連線較少，聚類節點呈現較為分散的狀態，反映出研究生物入侵的學者團體比較多，但是相互之間在學術研究上交流比較少，合作范圍也不廣。

表1 1996—2021 年生物入侵研究領域高產作者排名 篇

3.3 研究機構

科研機構是學者們不斷成長和發展的平臺，是研究領域專業人才的培育基地［13］。在對研究作者進行圖譜分析之后，再進行論文來源機構的共現分析，可以確定該研究領域的核心研究機構，它們是本領域研究發展的重要推動者，進而可了解不同科研機構對生物入侵研究所作貢獻的情況及其影響力，能為更加深入地確定該領域的研究狀況提供一定參考，因此對機構的分析有助于推動研究發展的進步。

在CiteSpace 中，參數設置為：時間段設為1996—2021 年，網絡節點類型設置為機構（Institution），其余設置為默認值，以可視化的方式繪制生物入侵的文獻來源機構共現圖譜，如圖3 所示。

圖3 1996—2021 年生物入侵研究領域的文獻來源機構分析圖譜

圖3 顯示除了主要類聚部分外，有較多孤立的節點，反映出生物入侵的研究機構較多，同時也表明生物入侵領域的科研機構比較分散，這些分散的機構彼此之間合作交流很少。

按照發文頻次高低，將發文數量排名前10 位的機構依次列出，見表2。

表2 1996—2021 年生物入侵研究領域高產機構排名 篇

根據統計后可以發現，發文總數排在前3 位的一級機構為海南大學環境與植物保護學院、中國科學院研究生院和中國科學院動物研究所，可以看出其在生物入侵研究中占有相當重要的地位，是生物入侵研究領域的主要力量，其次是中國科學院大學、中國農業科學院植物保護研究所和南京大學生命科學學院等，由此可見這些機構是生物入侵研究領域的主要陣地，對該領域的研究發展產生了一定的影響和推動作用。從具體來看，位于北京和南京地區的研究機構之間交流合作比較頻繁，主要表現為南京大學生命科學學院與中國科學院機構的聯系，這些機構在農林業方面享有一定的知名度，其與其他機構之間的合作擴大了研究的覆蓋面，除上述機構外，中國農業科學院體系內也有一些合作。綜合分析可知，在相似度較高的機構之間交流合作更利于進行，但是由于地域性差異，不同地域的機構與機構之間的合作交流會比較少。

3.4 研究熱點

論文的關鍵詞可以在很大程度上表達論文的主題，通常代表著一篇論文的中心觀點和核心內容。對某個學科或領域論文關鍵詞的出現次數進行統計分析，對發掘該學科范疇研究熱點有重要的引導作用。將下載轉換后的數據導入CiteSpace 中，運用CiteSpace 可視化軟件進行關鍵詞分析，軟件采取如下參數：設置關鍵詞（Keyword）為CiteSpace 軟件中的節點類型；調整時間為1996—2021 年，選取單個時間分區跨度為1 年；其余參數保持為默認狀態，生成的生物入侵研究的關鍵詞貢獻圖譜見圖4。根據得到的圖譜結構，每個節點都代表一個關鍵詞，圖4顯示的節點大小與關鍵詞的頻數大小成正比，將節點連接起來的連線的粗細代表2 個關鍵詞之間的聯系強度，連線越粗，表示聯系越緊密，中心度也就越高。本次研究關鍵詞分析運行CiteSpace 后得到678個節點，2 034 條連線，網絡密度為0.008 9，其中出現頻次越高的關鍵詞在得到的圖中展現的節點越大。圖4 直觀展示了在這期間生物入侵研究熱點高頻關鍵詞及相互的連接關系。

圖4 1996—2021 年生物入侵研究領域關鍵詞共現圖譜

研究文獻高頻關鍵詞排名見表3。

表3 1996—2021 年生物入侵研究領域相關文獻高頻關鍵詞排名 次

由圖4 和表3 分析可得，目前生物入侵研究領域存在由熱點問題組成的一個主流知識系列。從圖4 中能比較直觀的得到，最大的關鍵節點是“生物入侵”，且沿著各個方向呈枝狀展開，其他重要節點有“外來物種”“對策”“危害”“有害生物”“入侵”等。為了更加清楚明確地顯示研究主題，在表3 中除了“生物入侵”和“外來物種”2 個基礎關鍵詞外，可以看出，從“對策”的144 次到“生態環境”的61 次，表3中列出的關鍵詞的頻次數值差別仍然較大。結合以上出現的重要關鍵詞分析可知，外來生物入侵的危害及防治是該領域研究的熱點主題，且在該主題內有所切分、細化，而且朝著具體和深入的方向發展。外來物種能成功擴張與暴發的特征、生態系統能抵御入侵的結構與功能、如何預防生物入侵的研究等方面，可能是未來生物入侵研究領域的主要方向。

4 結論與討論

（1）在2001 年之前，生物入侵研究領域相關研究論文極少；2001—2006 年是發文量快速增長階段，表明我國對生物入侵防范意識不斷加強；2006年后除個別震蕩年份外整體趨于下滑趨勢，近幾年又逐漸回升，說明該領域的研究開始由快速發展向穩定發展轉變，同時與研究領域的切分、細化以及政府在防治生物入侵方面出臺和采取的一些政策及措施有關。

（2）我國生物入侵研究領域相關學者較多，主要研究團隊的內部聯系較為緊密，從整體而言，研究作者呈現較為分散的狀態，各團隊之間尚未建立廣泛的合作關系，由于地域性差異，不同地域的研究機構之間的合作交流比較少，應進一步加強學術交流。

（3）目前該領域偏重于研究我國外來生物入侵的現狀，以及某區域由于遭受某物種入侵產生的影響、危害及提出防治措施，并在該領域不斷深入和具體化。而對防治生物入侵要達到未雨綢繆的效果、外來物種能成功擴張與暴發的特征、生態系統能抵御入侵的結構與功能、如何預防生物入侵的研究等方面還需要更多學者去發掘，這可能是未來生物入侵研究領域的主要方向。