基于文献计量的牡蛎礁研究现状与热点分析

姜 璐,余 静,2,*

1 中国海洋大学海洋与大气学院,青岛 266100 2 中国海洋大学海洋发展研究院,青岛 266100

牡蛎礁是一种分布于河口和沿海地区,由牡蛎固着生长于硬底物表面的生物礁,具有净化水质、提供栖息地、海岸防护和固碳等重要生态系统服务功能及较高的经济价值[1-2]。但是,由于不合理的开发利用及气候变化的影响,全球范围内牡蛎礁生态系统严重破坏,生态系统服务功能下降[3-4]。目前,全球范围内已损失超过85%的牡蛎礁栖息地,是最受威胁的海岸带生态系统之一[3,5]。自从20世纪50年代起,美国率先开展牡蛎礁恢复项目及相关学术研究[6],目前,牡蛎礁生态恢复已经成为国际海洋生态恢复研究的热点[7]。

我国已知的牡蛎礁栖息地广泛分布于天津大神堂[8]、江苏小庙洪[9]、福建深沪湾[10]、江苏海门蛎岈山[1]、浙江徐闻[11]等区域。虽然,我国已在江苏蛎岈山和天津市大神堂设置海洋特别保护区以保护牡蛎礁资源,并将牡蛎礁现状调查与评估、生态修复的相关技术要求纳入《海岸带生态系统现状调查与评估技术导则》和《海岸带生态减灾修复技术导则》系列团体标准中,以支持、规范相关生态修复活动,但近年来我国牡蛎礁生境仍面临威胁[12-13]。在学术研究方面,与国际社会相比,我国牡蛎礁相关文献资料有限,严重制约了牡蛎礁资源保护、修复等工作。

文献计量是一种对于科学研究的定量评价方法,旨在评价特定研究领域的学术研究工作[14]。目前,文献计量分析已广泛应用于海草、珊瑚礁等海岸带生态系统[15-16]以及海洋生态修复、海洋生态系统服务等研究领域[7,17],以帮助识别研究热点,分析主题演变过程,对相关领域的研究进展有积极的促进作用。

基于此,本文利用文献计量学方法对国际、国内牡蛎礁研究的发文趋势、研究热点和主题演变进行分析与比较,旨在了解我国牡蛎礁研究现状的同时,辨明国际牡蛎礁研究热点和主题演变趋势,为我国牡蛎礁学术研究和生态修复实践工作的开展提供借鉴。

1 数据来源与研究方法

1.1 数据来源

本文以Web of Science核心合集数据库为数据源,检索1990—2019年间发表的以“oyster reef*”为主题的牡蛎礁研究国际文献,经过筛选,共得到667条符合条件的文献信息。同时,本文以中国期刊全文数据库(CNKI)为数据源,检索将“牡蛎礁”作为主题的文献,获取国内研究数据源。由于CNKI中包含学术期刊、年鉴、学术报纸、专利等体裁,为保证分析质量,仅选择期刊论文作为数据来源,时间跨度与国际研究数据保持一致,共筛选出121篇文献。国际研究数据与国内研究数据检索时间均为2020年9月28日。

1.2 研究方法

文献计量是一种以文献的外部特征为研究对象,运用数理统计方法进行定量分析,客观反映某一研究领域研究现状和发展趋势的分析方法。通过分析国内外发文趋势和关键词,可以探明牡蛎礁研究领域的研究热点和主题演变规律。本研究借助BibExcel和VOSviewer两个软件,分析国际、国内牡蛎礁研究现状和热点。其中,BibExcel主要用于发文趋势的统计和高频关键词分析；VOSviewer 用于关键词共现分析和聚类分析。

2 结果分析

2.1 牡蛎礁研究文献发表趋势分析

图1 Web of Science核心合集数据库和CNKI数据库中牡蛎礁研究年度文献分布及发表趋势Fig.1 Distribution and publication trend of studies on oyster reef in Web of Science Core Collection and CNKI databases

为了准确、清晰地认识国际、国内牡蛎礁相关文献的发表情况,绘制国内外牡蛎礁研究年度文献分布及发表趋势图(图1)。由图1可以看出,国际上对于该主题的逐年文献数量整体上呈现上升趋势。研究可以大致分为三个阶段：第一阶段(2000年以前),文献数量较少,年度发文量不超过10篇,牡蛎礁研究处于萌芽时期；第二阶段(2000至2010年),随着牡蛎礁生态经济价值被逐渐认可,学术界对牡蛎礁研究兴趣增长,牡蛎礁研究文献发表呈现稳定增长态势,年发文量增长至20篇左右,个别年份超过30篇；第三阶段(2011至2019年),牡蛎礁相关文献骤增,开展了丰富的研究工作。而由文献发表趋势可以看出,国内对于牡蛎礁的关注相对不足。从年度文献发表数量来看大致可分为两个发展阶段：第一阶段(1990—2002年)为萌芽期,年度发文量较少,某些年份甚至没有相关文献发表；第二阶段(2003—2019年)为缓慢增长期,自2003年起,文献发表数量有了一定的增长,但增长幅度较小,年文献发表数量不超过10篇。为进一步明确国际、国内牡蛎礁研究领域的文献发表趋势,通过线性拟合的方式,添加趋势线,结果发现Web of Science数据库文献发表增速明显高于CNKI。这说明,近年来国内牡蛎礁研究虽然有一定的发展,但文献发表增速明显低于国际社会,需要进一步加强研究力度,提升科研实力。

2.2 牡蛎礁研究高频关键词分析

关键词是对文章主题的高度概括和凝练,通过对高频关键词的分析能够把握牡蛎礁研究领域的主要内容。BibExcel软件被应用于关键词频次分析。

国际高频关键词如表1所示,“oyster reef(牡蛎礁)”、“Crassostreavirginica(美洲牡蛎)”、“restoration (恢复)”、“recruitment(恢复健康)”和“ecosystem services(生态系统服务)”等关键词出现频次较多。国际牡蛎礁研究涉及了生态恢复、生态系统服务等多方面;研究较多的区域包括墨西哥湾(Gulf of Mexico)、切萨皮克湾(Chesapeake Bay)以及一些河口地区(estuaries)等；研究的牡蛎品种涉及美洲牡蛎(Crassostreavirginica/eastern oyster)和太平洋牡蛎(Crassostreagigas)等。国内高频关键词如表1所示,“牡蛎礁”、“渤海湾”、“深沪湾”、“海面变化”和“生态修复”等出现频次较高。国内牡蛎礁研究涉及生态修复、生态保护和海洋地质等多个方面,研究区域主要涉及渤海湾和深沪湾。

表1 高频关键词及出现频次Table 1 High frequency keywords and their occurrence

根据高频关键词分析结果,国际、国内牡蛎礁研究内容有一些共同点,具体表现为国际、国内均对牡蛎礁生态修复有较大的研究兴趣,这可能是因为牡蛎礁的生态经济价值得到广泛认可,且全球范围内牡蛎礁生态功能受损严重,生态系统服务质量下降[2-3]；在研究区域方面,国内外研究重点均在海湾、河口等牡蛎礁分布区。但是,国际牡蛎礁研究主题明显更加丰富,如国际社会广泛关注的牡蛎礁生态系统服务、气候变化等研究热点均值得国内研究者借鉴并进行深入探讨。

2.3 牡蛎礁研究热点分析

关键词共现分析是文献计量学中常用的分析方法,可以体现研究主题与研究热点[17]。为识别牡蛎礁研究热点,本研究运用VOSviewer软件进行国际、国内牡蛎礁研究关键词共现可视化分析。

为了更加清晰地显示国际牡蛎礁研究关键词共现关系,将关键词阈值设置为6,可视化结果如图2 所示。图中节点大小表示关键词出现频次,节点越大代表出现频次越高；节点之间的连线表示关键词之间共现频次,连线越粗代表关键词共现频次越高；节点之间以颜色区分不同聚类,各聚类可反映牡蛎礁研究的热点。

图2 1990—2019年国际牡蛎礁研究的主要关键词及其共现关系Fig.2 Main keywords and their co-occurrence in the international oyster reef research from 1990 to 2019

图2中,节点较大的关键词有“oyster reef(牡蛎礁)”、“Crassostreavirginica(美洲牡蛎)”、“restoration(恢复)”、“ecosystem services(生态系统服务)”、“recruitment(恢复健康)”以及“water quality(水质)”等。其中“oyster reef(牡蛎礁)”和 “Crassostreavirginica(美洲牡蛎)”是两个最大的节点,连线最粗,表示目前牡蛎礁研究中,美洲牡蛎是研究的热点。“oyster reef(牡蛎礁)”和“restoration(恢复)”之间的连线强度位于第二位,表明对于牡蛎礁的恢复是国际牡蛎礁研究的重要关注点。根据聚类结果,国际牡蛎礁研究关键词被划分为6个研究主题,各主题包含的关键词见表2。总结、归纳得到近30年来国际社会关于牡蛎礁研究的6个热点主题：(1)牡蛎礁渔业资源及生物栖息地研究；(2)牡蛎礁生态恢复研究；(3)气候变化背景下牡蛎礁生境研究；(4)牡蛎礁水质净化功能研究；(5)牡蛎礁栖息地监测研究；(6)锯缘青蟹栖息地研究。国内牡蛎礁关键词共现及聚类结果如图3所示。国内关于牡蛎礁研究文献较少,因此将关键词阈值设为3。根据聚类结果,国内牡蛎礁研究关键词被划分为6部分,各聚类包含的关键词见表3。聚类1、聚类2、聚类3主要从地质学的角度对牡蛎礁进行研究。聚类4和聚类5主要为牡蛎礁生态恢复研究,聚类6主要为牡蛎礁海洋保护区研究。具体的,根据各集群主要关键词及相关研究内容,总结得到国内牡蛎礁6个热点主题：(1)深沪湾等区域的牡蛎礁地质研究；(2)渤海湾埋藏牡蛎礁研究；(3)气候变化背景下牡蛎礁生境研究；(4)牡蛎礁生境恢复研究；(5)以人工鱼礁为手段的牡蛎礁生态修复研究；(6)牡蛎礁海洋保护区研究。

图3 1990—2019年国内牡蛎礁研究的主要关键词及其共现关系Fig.3 Main keywords and their co-occurrence in the domestic oyster reef research from 1990 to 2019

表2 国际牡蛎礁研究主要关键词聚类信息Table 2 Cluster information of main keywords in the international oyster reef research

表3 国内牡蛎礁研究主要关键词聚类信息Table 3 Cluster information of main keywords in the domestic oyster reef research

如图4所示,牡蛎礁生态恢复研究(聚类2、聚类4)是国际牡蛎礁研究早期的研究热点,也是国际牡蛎礁研究始终关注的热点问题,在2008年以前已经积累了较多的研究成果。其中,美国切萨皮克湾是较早开展牡蛎礁生态恢复实践工作的地区,在早期进行了较多与之相关的学术研究[18-19]。牡蛎礁生态恢复研究呈现逐渐深入的趋势,至今仍为牡蛎礁研究的热点[4-5,20]。

图4 1990—2019年国际牡蛎礁研究主要关键词时间演变趋势Fig.4 Time evolution trend of main keywords in international oyster reef research from 1990 to 2019

2.4 牡蛎礁研究主题演变分析

为明晰牡蛎礁研究主题演变趋势,运用VOSviewer分别绘制国际、国内牡蛎礁研究关键词时间演变图(图4、图5),分析牡蛎礁研究主题演变特征。图中节点颜色代表关键词出现的平均时间,关键词节点越趋近于蓝色表示出现时间越早,越趋近于黄色表示出现时间越晚。

牡蛎礁生态系统服务功能(聚类1、聚类4、聚类6)也是国际牡蛎礁研究的热点[21-22],2010年以后,牡蛎礁生态系统服务功能得到广泛关注,相关研究更加丰富,水质净化和提供生物栖息地等生态系统服务功能也逐渐引起研究者的兴趣[23-25]。

近年来,在人类活动和全球气候变化的影响下,牡蛎礁研究趋向复杂化、多元化。除了之前备受关注的牡蛎礁的水质净化、提供生物栖息地等生态系统服务功能研究和生态恢复研究外,大量研究关注全球气候变化对牡蛎礁的影响[26-27]以及牡蛎礁在应对全球气候变化过程中发挥的作用[28]。牡蛎礁与应对气候变化相关的生态系统服务功能也成为该领域的研究兴趣点,如牡蛎礁的碳汇价值和海岸防护价值等[29-31]。

由时间演变趋势可以看出,牡蛎礁生态恢复和生态系统服务一直是国际牡蛎礁研究重点,随着牡蛎礁生境面临问题日益复杂,如气候变化的影响,牡蛎礁的固碳、海岸防护的功能在近年来也受到较多的关注,相关研究逐渐增多。

由图5可知,国内牡蛎礁研究在早期多为地质学研究,将牡蛎礁作为一种重要的地质现象[32-33]。深沪湾是国内早期牡蛎礁研究的重点区域。随后,研究区域的不断拓展,关于牡蛎礁地质学方面的研究不断深入[34-35]。与此同时,逐步开展牡蛎礁发育环境及群落特征等方面的基础研究[36-37],研究范围也逐渐拓展到长江口、渤海湾等区域。

图5 1990—2019年国内牡蛎礁研究高频关键词时间演变趋势Fig.5 Time evolution trend of main keywords in domestic oyster reef research from 1990 to 2019

随着牡蛎礁生态系统服务价值得到广泛认可,我国学者也开展了牡蛎礁生态系统服务[38]、生态评价[9]、生态系统恢复[39]及管理与保护[12,40]等相关研究,但文献数量较少。其中,牡蛎礁生态系统恢复为重点研究内容。

3 结论与展望

本研究以文献计量为分析方法,结合BibExcel和VOSviewer软件对1990—2019年的国内外牡蛎礁相关文献发表趋势,研究热点及主题演变趋势进行分析,得到以下几点结论：

(1)1990—2019年间,国内外牡蛎礁研究发文量均呈现线性增长趋势,表明牡蛎礁研究关注度不断提升。

(2)国际牡蛎礁研究热点包括生态恢复、生态系统服务、全球气候变化背景下牡蛎礁生境变化及响应等方面；国内牡蛎礁研究热点包括牡蛎礁地质学研究、生态恢复等方面。其中,牡蛎礁生态恢复是国内外学者的共同关注点。

(3)目前,国内牡蛎礁研究主要从地质学的角度进行探讨,而对于国际社会普遍关注的水质净化、提供生物栖息地、固碳、海岸防护等生态系统服务功能以及气候变化背景下牡蛎礁生境变化及适应性等问题的研究尚不深入。

(4)在时间维度,随着人类开发利用活动强度的增加以及全球气候变化,国际、国内牡蛎礁研究主题均呈现多元化趋势。

当前,国内牡蛎礁研究虽然呈现多元化趋势,但仍存在以下几点问题,仍需进一步加强。首先,我国牡蛎礁分布情况尚不清晰,这对牡蛎礁生境恢复、保护与管理均造成较大难度,应开展专门性研究,明确我国牡蛎礁分布情况；其次,我国虽然已经开展了一些牡蛎礁生态修复项目,但是相关的学术研究成果却很少,难以将实践经验转化成系统、科学的指导。因此,在未来的研究中可以对已经实施且具有良好效果的项目进行研究,形成经验总结,指导后续实践。再者,全球气候变化背景下,我国牡蛎礁生境所受到的影响及其在应对气候变化方面所起到的作用应该引起研究者的重视。海岸带生态系统,如红树林、盐沼、海草床等已被确认为可靠的碳汇,在应对气候变化方面发挥重要作用。在未来,牡蛎礁在我国实现碳中和目标进程中所扮演的角色同样值得关注。