基于CiteSpace的武夷山生物研究文献计量分析

杨 青，刘敏榕，陈慧琪，刘 灿，徐鲜钧

(1.福建省武夷山生物研究所，福建 武夷山 354300； 2.福州大学图书馆，福建 福州 350108)

武夷山地处江西与福建交界处，全境南北长52 km，东西相距最宽处22 km，其中有2.9万hm2原生性亚热带森林植被，是中国东南大陆现存面积最大，保留最为完整的中亚热带森林生态系统[1]。武夷山生物资源丰富，已知自然生物有11056种，种子植物数量在中亚热带地区位居前列，在动物种类中又以两栖、爬行类和昆虫类众多而闻名于世。2017年10月，十九大报告对生态文明建设提出了新要求，将建设生态文明提升为“千年大计”，将“美丽中国”纳入国家现代化目标之中，提出树立“社会主义生态文明观”等[2]。深入开展生物和生态研究，把研究成果应用于生态保护的实践中，才能更好地服务生态文明建设和国家发展大局。近年来，国内学者对武夷山自然保护区的生物多样性、森林种群、土壤活性、生物多样性信息平台建设等进行了大量研究，奠定了该领域研究的重要基础。虽然众多学者关注武夷山生物研究，但对国内该领域研究的整体发展状况、研究进度、热点与前沿等方面却鲜有总结和报道。

文献计量学是指借助文献的各种特征数量，采用数学与统计方法描述，评价和预测科学技术的现状与发展趋势的图书情报学分支学科。文献计量学在我国传播和兴起是从20世纪70年代后期才开始，目前广泛地应用于各种学科中[3]。在生物研究领域，有学者运用文献计量学方法对中国生物多样性研究[4]、合成生物学研究[5]、生物科学[6]、微生物[7]等生物研究领域的研究热点与前沿进行了比较客观的分析与述评。为分析武夷山生物研究领域的研究状况，本文运用文献计量学方法，对1949后国内学者发表的武夷山自然保护区生物研究相关文献进行检索和收集，并利用 CiteSpace对文献数据进行不同维度的可视化分析，以期能够较为科学地梳理该领域的发展脉络，并揭示其研究热点和前沿，为未来相关研究提供一定的借鉴。

1 材料与方法

1.1 数据来源

本文以CNKI和万方数据库为数据源，采用检索式：武夷山*(生物+动物+植物+物种+微生物+种群+群落+有机体+生命体+生物体+病毒+细胞+种子+孢子+虫+森林+菌+竹+鸟+昆虫 +植被)，时间范围为1949—2019年，共计70 a，共检索出3214条文献记录。在此基础上，合并CNKI和万方重复数据，通过阅读各文献标题、摘要、关键词等内容，剔除检索结果中的新闻、报告、通知、通讯稿、简讯、游记、施政报告等与研究主题明显不相关记录后，剩余1364条有效文献。数据处理流程见图1。

图1 武夷山生物研究文献计量分析数据处理流程图

1.2 分析方法

以文献计量学为理论支撑，以可视化分析软件CiteSpace V为工具，对经过筛选的文献题录信息，包括文献关键词、作者、机构、国家、主题以及共被引等进行分析，得出武夷山生物研究领域的关键作者和机构。通过对关键词做词频统计和可视化分析，得出当前武夷山生物研究领域热点，并通过关键词做凸现词探测(Burst Detection)，分析该领域未来可能的研究趋势。

2 我国武夷山生物研究整体概况

2.1 文献年度分布

图2 武夷山生物研究文献数量年度分布

1949—2019年间，CNKI和万方数据收录武夷山生物研究文献1364篇，其中期刊1156篇，硕博论文166篇，会议论文42篇。由图2可知，1949—1962年间，未见相关生物研究文献报道。1963—1979年间，发文量较少，这段时间内，我国武夷山生物学研究刚刚起步，植物学家陈邦杰先生、厦门大学以及福建农林大学(福建林学院)等高校师生赴武夷山进行考察和调研，初步掌握了武夷山部分植物、昆虫类群的种类和区系分布。1979年，武夷山自然保护区被列为国家级重点自然保护区，同年保护区内成立了福建省科委武夷山自然保护区科学考察工作站，在保护区内外进行包括动物、植物、微生物、地理、地质、生态、环境保护、气象、水文、土壤、林业资源等的综合科学考察，从此拉开了武夷山生物研究的序幕，也取得了丰硕的研究成果[8]。1979—1989年10 a间，武夷山生物研究相较于之前进步飞速，至1981年达到一个小峰值，文献量为32篇。1991—2008年，武夷山生物研究整体呈上升态势，文献量逐年增多；期间，成立福建武夷山森林生态系统国家定位观测研究站，尤其是2007 年，“中国福建武夷山生物多样性研究信息平台”建设项目启动后，福建省各高校和科研机构通力合作，也间接促成了2008年武夷山生物研究文献量产出的另一个峰值，达到103篇。2009年后虽然文献数量有所下降，但纵观其内容和主题，所涉及的领域越来越广，专业性也越来越强，这是我国生态文明建设的总体目标决定的。

图3 1949—2019年武夷山生物研究领域发文量前10的期刊分布图

2.2 文献期刊分布

对武夷山生物研究文献发文期刊进行统计，载文量前10的期刊见图3。在1156篇期刊文献中，发文量最多的是武夷科学，74篇，占比6.4%；其次是森林与环境学报(原福建林学院学报)、福建林业科技、武夷学院学报，分别占比3.8%、3.6%、3.4%。发文量前10的期刊，占总发文量的28.5%。发文量居多的还有福建畜牧兽医、江西林业科技、生态学报、生态学杂志、林业勘察设计(福建)、江西农业大学学报。此外，福建林业、安徽农业科学、南京林业大学学报(自然科学版)、厦门大学学报(自然科学版)等期刊也有较多的发文量。

2.3 文献作者分布

将处理后的数据导入 CiteSpace，运行后得到我国武夷山生物研究领域作者共现图。发文量较多的作者包括何东进(75篇)、游巍斌(58篇)、巫丽云(53篇)、林雪儿(50篇)、洪伟(50篇)、汪家社(45篇)、徐自坤(31篇)、阮宏华(30篇)等。由作者合作关系图(图4)可知，武夷山生物研究领域作者合作存在局部聚合，总体分散的情况。以何东进(福建农林大学)、汪家社(南京林业大学)、吴承祯(武夷学院)、杨青(福建省武夷山生物研究所)为中心可将该领域学者大体分为4个核心作者群，不同作者群之间也存在一定合作关系发文，其中何东进团队与吴承祯团队合作频繁，联合发文较多。

图4 我国武夷山生物研究领域作者共现图

2.4 研究机构及合作关系分析

对数据进行整理，合并同一机构不同部门的文献数量后，统计出各发文量前10的机构(见表1)。发文量前3的分别是福建农林大学、武夷学院、福建武夷山国家级自然保护区管理局。同时可以看出，发文量前10的研究机构中除江西武夷山国家级自然保护区管理局(江西省)、南京林业大学(江苏省)外，其余单位均在福建省，反映出武夷山生物研究具有一定的地域性。

通过武夷山生物研究机构合作关系图(图5)可以看出，与作者共现类似，机构之间的合作关系也比较松散，仅有福建农林大学、福建师范大学、福建省武夷山市林业局、武夷学院等福建省内几所机构间的研究存在较为紧密的联系。

3 武夷山生物研究热点分析

3.1 研究热点分析

3.1.1 研究热点 关键词及其出现的频率是一篇文献的核心内容所在，对某一个专业领域来说，关键词则可以体现该领域研究的热点议题分布和前沿趋势[9]。因此，本文利用CiteSpace软件对1364条武夷山生物研究相关文献进行关键词共现分析，以期能够探究该领域内的研究热点和研究前沿。武夷山生物研究领域的关键词共现知识图谱见图6。剔除“福建”、“武夷山市”、“江西”等与研究主题关联度不高的关键词后，图中节点最大的关键词为“武夷山自然保护区”，其次与生物研究相关度较高的关键词还有，“茶树”、“物种多样性”、“新种”、“遗传多样性”、“生物多样性”等，节点越大，表明该关键词出现的频次越高，也基本体现出当前武夷山生物研究领域的研究热点，详见表2。

表1 国内武夷山生物研究发文量前10的研究机构

图5 我国武夷山生物研究领域机构共现图

3.1.2 关键词聚类分析 为更进一步明确武夷山生物研究领域研究热点，使用 CiteSpace中的关键词聚类功能对样本文献进行分析，形成关键词聚类知识图谱(图7)，并得到27个聚类(表3)。经整理归纳，这27个聚类又可以分为植物研究、动物研究、微生物研究、生物多样性研究、可持续发展研究5大类。

表2 国内武夷山生物研究前20的关键词

图6 武夷山生物研究领域关键词共现图

图7 武夷山生物研究关键词聚类图谱

表3 1949—2019年国内武夷山生物研究领域分布

1)植物研究。为植物资源分布及特定植物研究，包括聚类1“植物区系”、聚类2“植物资源”、聚类3“铁杉属”、聚类5“混交林”、聚类6“常绿阔叶林” 、聚类7“茶树”、聚类8“茶园”、聚类10“毛莨目”、聚类13“野生型茶树”、聚类14“甜槠林”、聚类15“竹林”、聚类19“斑叶兰”。聚类1“植物区系”包含的关键词有生物区系、木本植物区系、亚热带山地、区系成分、分布区类型等，涉及武夷山植物区系、物种组成、分布、特征比较[10-11]等方面。聚类8“茶园”包含的关键词主要有茶叶产量、植被类型、人为干扰、生产加工、茶园建设、茶叶病虫害防治[12]、茶园保护[13]等方面。此外，该大类下还有针对混交林、甜槠林、竹林等特定植物的研究。

2)动物研究。主要为脊椎动物调查及其他特定动物的研究，包括聚类9“蝶类”、聚类11“五步蛇”、聚类12“尖吻蝮”、聚类20“脊椎动物”。聚类9“蝶类”包含的关键词有昆虫区系、变化特征、种群动态、矢量递进因子分析等。一系列研究表明，昆虫种群与地理位置及其所处的气象环境息息相关。如徐近勇等[14]发现武夷山的蝶类区系成分以东阳系、古北区系为主；陈顺立等[15]通过矢量递进因子分析，得出环境因子和气象因子是松墨天牛羽化孔数和诱集成虫数变化的主要因素。聚类11“五步蛇”和聚类12“尖吻蝮”的主要关键词有生物化学、五步蛇、食性分析等。通过武夷山蛇药[16]、蛇类标本及园区蛇样本观察，开展了蛇伤药效，蛇类食性与蛇类亲缘关系、栖息环境分布地区关系，摄食情况、吞食顺序等研究[17]。

3)微生物研究。主要是针对植物病原真菌、微生物生物量及其主要影响因子(如季节、海拔)以及微生物多样性和多态性的变化特征研究。包含的聚类主要有聚类16“寄主”、聚类18“柑桔黑腐病菌”、聚类26“氨基糖苷类抗生素”。聚类16“寄主”的主要关键词有植物病原真菌、凋落物分解、土壤动物等，主要对武夷山植物病原真菌种类、多样性功能、凋落物分解进行调查研究[18-19]。聚类18“柑桔黑腐病菌”的主要关键词有柑桔黑腐病菌和柑桔青霉病菌，通过对武夷山不同海拔的土壤样品进行分离放线菌及试验其拮抗性研究，得出作物病原菌拮抗性菌株比例最高的放线菌类群[20]。聚类26“氨基糖苷类抗生素”的主要关键词包括土壤微生物生理类群、微生物多样性、土壤微生物、土壤团聚体等。如金裕华[21]从土壤微生物数量分布特征、土壤微生物碳源利用特征和土壤酶活性特征3方面研究了武夷山自然保护区沿海拔梯度变化典型植被带土壤微生物多样性的变化特征；吴则焰等[22]运用BIOLOG微平板技术探讨武夷山保护区不同植被类型对土壤微生物群落的影响。

4)生物多样性研究。包括动植物、微生物物种多样性、遗传多样性及其地理分布的研究，以及武夷山物种多样性信息平台和生物多样性野外数据采集系统等建设。聚类0“生物多样性”包含的关键词主要有微生物多样性、动物多样性、高等植物多样性等。葛慈斌等对武夷山自然保护区中的土壤可培养芽孢杆菌、植物物种、两栖动物的物种多样性及分布特征进行了广泛且细致的研究[23-25]。聚类22“信息平台”主要包含的关键词有信息平台建设、野外数据采集系统等。如杨青等[26]在对武夷山植物物种多样性研究信息平台需求分析的基础上，建成武夷山植物多样性研究信息平台；邱荣洲等[27]在武夷山生态与生物多样性野外调查数据基础上，研制基于Android平台的武夷山生态与生物多样性野外数据采集系统。聚类23“遗传多样性”包含的关键词主要有种质资源、ISSR、亲缘关系、遗传分析等。通过SRAP-PCR等方法，对福建茶树品种(系)[28]、中华野海棠[29]进行遗传多样性和亲缘关系分析，构建遗传聚类图，明确品系与品种间的亲缘关系。

5)可持续发展研究。主要涉及武夷山自然保护区可持续发展能力测度、生物多样性保护、公益林建设等方面，包括聚类4“生物循环”、聚类17“禁伐禁猎区”、聚类21“最小面积”、聚类25“可持续发展”。聚类4“生物循环”的主要关键词有元素累积、元素循环等，主要是对生物群落中的氮、磷、钾、钠等元素的累积与循环进行研究。此外还包括生物多样性保护、可持续发展能力测度[30-31]等研究。

3.2 研究前沿

运用CiteSpace软件对武夷山生物研究领域的文献关键词进行爆发点探测(Burst Detection)，将频次增长率较高的词提取出来并显示出其变化时间，能够直观地看出该领域在不同时间段的研究热点，经过处理和分析，共得出19个关键词爆发点和它们的起止时间(图8)。近5 a的研究热点有：“环境因子，2009—2015年”；“保护、多样性，2008—2016年”；“土壤、遗传多样性，2005—2017年”；“海拔、常绿阔叶林、海拔梯度、生物量，2008—2019年”。这些关键词中，只有“海拔、海拔梯度、常绿阔叶林、生物量”是持续至今的研究热点，而且生物多样性沿海拔梯度的变化规律一直是生物研究的一个重要议题[19]。因此，武夷山生物研究领域的研究前沿主要有“海拔梯度、常绿阔叶林、生物量”3类。

图8 1969—2019年我国武夷山生物研究领域关键词突现图

3.2.1 海拔梯度 物种多样性对海拔梯度的响应是植物生态学研究领域的热点[32]。海拔梯度包含了温度、湿度、光照等各种其它环境因子，并且环境因子沿海拔梯度的变化比沿纬度梯度快1000倍。随着海拔高度的增加，物种多样性表现出的负相关和单峰分布格局是最为常见的2种现象，其中单峰分布格局在干旱、半干旱地区较为普遍[33]。通过对现有的武夷山生物研究文献进行分析，该领域关于海拔梯度的有关研究主要有两类：一是生物量随海拔梯度变化的差异性研究。对土壤微生物[34]和香果树[35]在不同海拔梯度下的生物量进行研究，证实海拔影响土壤中的全氮、有机碳、全硫和土壤湿度，进而影响到生物量的多寡。二是海拔梯度的变化对土壤养分、植物吸收及土壤动物对植物凋落物分解的影响[36-38]。

3.2.2 常绿阔叶林 武夷山的地带性植被为常绿阔叶林，研究的类别包括常绿阔叶林的物种组成、多样性特征、物种分布格局，土壤微生物量、土壤养分，以及阔叶林的水分循环数据采集监测信息化。如任引[39]采用野外调查和室内实验相结合的方法，对武夷山自然保护区甜槠、米槠、丝栗栲优势群落的结构和生态功能进行了调查研究。康海军等[40]对武夷山亚热带常绿阔叶林进行为期12个月的模拟氮沉降试验，研究土壤养分和酶活性及其对模拟氮沉降的响应。汪家社等[41]以武夷山常绿阔叶林为研究对象，在野外安装林外气象因子、林内穿透雨、树干径流量、地表径流量等动态变化的自动连续监测仪器，并通过光纤有线技术对监测数据进行实时在线采集和传输，建立数据集中采集网络系统。

3.2.3 生物量 生物量的变化除了与海拔高度、土壤肥力、经纬度等硬性自然条件有关外，还与气候灾害、人类活动、坡位等有着莫大的关系。如刘胜等[42]对福建武夷山受雪灾干扰的毛竹林生态系统受灾程度进行调查，表明受灾程度对毛竹林生态系统的主要生态因子影响有显著差异。刘淑萍[43]研究了不同坡位5年生无患子人工林生物量及结实量差异，认为其林分生长量、林分生物量及林分结实量均表现为下坡位最大，中坡位居中，上坡位最小。

4 结论与展望

4.1 研究结论

1)从该领域研究的基本情况来看，武夷山生物研究领域的总体发文量呈上升趋势，受政策的影响较为明显，且研究工作趋于精细化。研究者方面，同一聚类研究者之间合作密切，但各作者聚类之间的合作较少；研究机构方面，高校仍然是当前武夷山生物研究领域的主力军，且主要集中在福建省和江西省。

2)从研究热点来看，常绿阔叶林、海拔梯度以及生物量是当前武夷山生物研究领域的前沿主题，研究侧重点已从之前简单的调查统计，转为探讨气候、海拔、土壤动物分解凋落物效率及土壤养分、植物吸收效率、人类活动等对武夷山动植物的影响方面。

3)从发展趋势来看，随着信息化和大数据的日渐成熟，致力于武夷山生物研究的各机构和作者也在尝试将信息化的成果应用于该领域，以提高生物研究的科学性和效率。

4.2 研究展望

武夷山自然保护区是我国东南大陆目前保存最为完整、最大的中亚热带森林生态系统，森林覆盖率高达96.3%，珍稀濒危野生动植物资源丰富，对武夷山生物进行研究的同时，也是对武夷山的生态环境进行研究。如何构建良好的生态环境，形成人与自然和谐共生的局面，一直是自然科学领域研究的重要课题。当前，为更好地对武夷山自然保护区进行科学、高效的管理，福建武夷山自然保护区管理局已改制为执法队伍，机构并入武夷山国家公园管理局，在此背景下，需要在国家公园新框架下对武夷山生物研究的方向进行系统性整合，加大力度促进海峡两岸及国际合作交流，以更务实的态度建设和发展武夷山国家公园。因此，未来武夷山生物研究应在现有基础上，结合生态文明建设的新趋势，在以下三个方面进行完善：首先，研究内容方面，除基础调研之外，更进一步推进生态系统定位监测，用生物成长与环境变化的事实数据，制定动态的园区保护与发展策略，以促进武夷山各生物良性发展，构建更为完善且和谐的自然保护区生态系统；其次，在研究方向上，加入信息化、智能化成分，逐步提高武夷山生物研究领域数据获取的准确率和效率，加强武夷山自然保护区的生态监管；三是以建立国家公园试点为基础，研究自然教育、自然保护与提供公民优质生态产品之间的平衡关系，探索以国家公园为主的自然保护地管理体系和管理模式。