基于Cite Space的国内外生态安全文献计量分析

赵 煜,魏毛毛

(1.兰州财经大学 统计学院,兰州 730020;2.甘肃经济发展数量分析研究中心,兰州 730020)

社会的可持续发展会受到生态环境的影响。全球气候仍在持续变暖,极端天气的频繁出现逐渐成为常态,人类如何适应并规范自身行为以维护生态环境安全是目前人们关注的重点。生态安全的概念自提出以来一直是研究的热点话题,2000年12月中华人民共和国国务院颁布了《全国生态环境保护纲要》,中国首次正式提出“维护国家生态安全”的发展目标[1],此后,国内外专家、学者对生态安全进行了大量的研究。特别是随着可持续发展、生态文明、人与自然和谐共生等概念的提出,学术界对生态安全的研究日益增多;尤其是对局部区域特色性研究更为关注,如史雪威等[2]利用当量因子法构建宁夏生态系统服务价值基础量表,分析了2018-2020年宁夏生态资产存量与生态系统服务价值变化;姚材仪等[3]以岷江流域为研究区域,将生态极重要区识别为生态源地,结合重力模型提取重要廊道,刻画了研究区的生态安全格局,进而对岷江流域生态安全格局进行了评价;Yu等[4]运用地理信息系统(geographic information system,GIS)和空间分析技术判断北京市景观格局,进而增加单一流程的安全格局并与之融合,以构建具有不同安全水准的综合生态安全格局,形成保障北京市和区域生态安全的生态基础设施体系。此外,研究人员还在典型生态区,如青藏高原、黄河流域、西北地区等生态环境相对恶劣的地区,结合能反映当地生态特征的指标及框架体系开展生态安全研究;但现阶段,对于生态安全的总体研究仍然相对较少。故采用Cite Space软件对国内外生态安全的研究进行归纳总结,以期通过知识图谱说明国内外生态安全研究现状,描述生态安全在国内外的研究轨迹,梳理研究前沿及热点话题,并提出相关的针对性意见,为未来生态安全的发展规划提供合理依据。

1 数据和分析方法

1.1 数据来源

主要以国内外文献对生态安全领域的研究为重点关注对象,所有数据资料均来自于中国知网(China national knowledge internet,CNKI)数据库和web of science核心合集(WOS)数据库。将CNKI数据库作为国内文献的数据源,检索类别设定为“期刊”。由于CNKI数据库中期刊来源众多且层次不一,为保证国内生态安全研究进程的真实可靠性,将检索范围缩小至北大核心期刊与南大中文社会科学引文索引(Chinese social sciences citation index,CSSCI)期刊,以“主题=生态安全”为检索条件,检索时间段设定为2001年1月1日至2022年12月31日,共搜索出5519篇文献。为使研究更切实,剔除书评、重复文献、会议征稿等背离要求的文献后,最终得到5199篇可供分析的相关期刊文献。将WOS数据库作为国外文献的数据源,以“TS=ecological security”、“Time Expand=2001-01-01—2022-12-31”为检索条件、文献类型为“article and review”进行检索,共检索出5064篇文献,由此构成文献样本。

1.2 研究方法

以文献计量分析软件Cite Space作为研究工具,该软件能够以图像的形式直观展示相关研究领域的整体概况。利用该软件对国内外生态安全领域内的文献系统框架和计量特点进行统计整理,以呈现各文献的结构,并对生态安全领域内现存文献的基础背景、演变途径、发展势头等进行规整分析,可为未来的生态安全领域研究提供借鉴和参考。

2 生态安全的文献计量分析

2.1 研究背景分析

2.1.1 统计文献数量 在文献计量学领域,文献发表数量的变化直接反映了这一学科的发展动态与趋势[5]。图1为2001-2022年CNKI数据库和WOS数据库中生态安全发文量统计。

图1 CNKI数据库和WOS数据库中生态安全发文量统计Fig.1 Ecological security volume in CNKI database and WOS database

由图1可知,2001-2022年国内外共计发表10260篇生态安全相关文献;总体来看,国内外关于生态安全研究的文献数量都呈现上升趋势,其中2001-2016年CNKI数据库的发文量高于WOS数据库,二者发文量都增长缓慢且相对较低;但在2016年之后出现转折,2016-2022年,WOS数据库的发文量高于CNKI数据库,且增长程度较前几年有所上升并保持稳步增长态势;2021年,国内外发文量都呈现较大的增长幅度,与2020年相比,国内发文量增加了120篇,国外发文量增加了125篇,这可能是因为2020年新型冠状病毒感染升级为全球性流行病,越来越多的国家面临疫情的极大考验;检索到2021-2022年CNKI数据库中北大核心与南大CSSCI期刊关于新型冠状病毒肺炎的发表文献高达2627篇,说明在此阶段学者们更关注流行病及公共卫生研究,导致对于生态安全的研究相对较少。

表1 CNKI数据库和WOS数据库中发文量前10的机构Tab.1 Institutions with the top 10 publications in CNKI database and WOS database

2.1.2 主要发文国家 基于Cite Space中的Country功能,对WOS数据库中的发文国家进行剖析,得出生态安全研究发文量位居前10的国家图谱及占比情况,如图2所示。

(a) 国家知识图谱 (b) 国家发文量占比图2 WOS数据库中生态安全研究的国家知识图谱及国家占比Fig.2 National knowledge map and national proportion of ecological security research in WOS database

由图2可知,从各国发文量来看,排名前10的国家总发文量为4910篇,中国的发文量排名第1,共2164篇,约占总发文量的44%;美国的发文量紧随中国,共878篇,约占总发文量的18%;其次为澳大利亚、英格兰、德国、加拿大等国家。这说明中国学者的研究成果在世界生态安全研究领域占据重要地位,这是由于中国相较于其他国家,人口基数大,人均资源占有率较低,并且部分资源分布在环境恶劣、难以开发的地区,这决定了可持续发展是中国生态环境的研究、建设、保护的必由之路。

2.1.3 主要发文机构 基于Cite Space中的Institution功能,对国内外生态安全研究相关发文机构进行分析,结果如图3所示,图中节点表示生态安全领域内发文机构之间的合作关系。CNKI数据库和WOS数据库中发文量前10的机构如表1所示,表中机构以发文量高低排序。

(a) CNKI数据库 (b)WOS数据库图3 CNKI数据库和WOS数据库生态安全研究发文机构图谱Fig.3 CNKI database and WOS database ecological security research institutions atlas

由图3和表1可知,CNKI数据库中发文量前3的机构分别为中国科学院地理科学与自然资源研究所(106篇)、中国科学院大学(90篇)、中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室(63篇);在WOS数据库中发文量前3的机构仍是中国机构,分别为中国科学院、中国科学院大学和中国科学院地理科学与自然资源研究所。国内机构在外文期刊数据库中的发文量高于国外机构,并成为该研究领域的核心力量,这说明了国内研究机构在生态安全领域所发表的文章具有较强的国际学术影响力,能够为国内外生态安全研究提供借鉴并指导实际应用。

2.1.4 主要发文作者 通过Cite Space分析国内外发文作者可反映该领域内领军学者及主要研究人员之间的合作关系。统计生态安全研究领域作者发文量,其中发文量前10名的作者排名如表2所示,表中作者以发文量高低排序。

表2 CNKI数据库和WOS数据库中发文量前10的作者Tab.2 Authors of the top 10 publications in CNKI database and WOS database

由表2可知,国内外发文量最多的作者为高吉喜、任志远,各发文33篇;经普赖斯定律计算,发文量不少于4篇的作者为该领域的核心作者,在CNKI数据库和WOS数据库中排名前3的作者分别是高吉喜(33篇)、任志远(33篇)、邹长新(32篇)。近年来这3位作者所发表文献大多涉及生态安全价值评价,可见在对生态安全进行分析时,学者们更注重选取评价指标、构建评价模型进行量化分析。在WOS数据库中关于生态安全的研究多为中国作者,而其他国家作者对该领域的研究相对较少,这是因为根据中国国情,生态安全是国家安全的重要构成之一,且近年来已经上升为国家战略,在此基础上中国专家、学者对该领域的深入研究既是响应国家号召,也是关乎人民福祉的要事。

图4为CNKI数据库和WOS数据库发文作者合作共现网络图谱,在该图谱中,字号大小可以反映作者发文量的高低,连线粗细代表作者间关联度的高低。由图4可知,作者之间的合作关系形成“整体分散,局部聚集”的状态,由于各团队及作者受到地域、研究方向和兴趣等因素的限制,合作大都发生在相同的学术领域内,并且同一机构内部的合作更为频繁,尤其是师生合作关系较为密切。开展跨区域、跨机构的合作研究可以进一步提升文献的国际学术说服力,发挥正向作用,提升跨区域、跨机构合作研究的活跃度。

(a) CNKI数据库 (b)WOS数据库图4 CNKI数据库和WOS数据库发文作者合作共现网络图谱Fig.4 CNKI database and WOS database co-author co-occurrence network atlas

2.2 研究内容分析

2.2.1 高频关键词共现分析 关键词是对文章内容的高度概括,其发生频次能够反映一段时间内研究前沿热点及整个关键词在共现网络中的核心力度[7]。根据出现年份及出现频次筛选CNKI数据库和WOS数据库的关键词,分析国内外生态安全研究所关注的热门问题,结果如表3所示,表中关键词以频次高低排序。

表3 CNKI数据库和WOS数据库中关键词出现年份及频次Tab.3 List of keyword frequency and start year in CNKI database and WOS database

由表3可知,从关键词的频次来看,中国生态安全领域研究频次最高的是“生态安全”,直接表明了研究主题;具体来看,2001年中国学者对生态安全的研究处于起步阶段,关键词为“生态安全”,在该阶段学者多是对于生态安全的概念内涵进行研究;2002-2007年,生态安全的研究进入了蓬勃发展的时期,关键词包括“土地利用”“评价”“土地资源”等,表明学者对生态安全的研究逐渐转向对生态资源要素的研究。另外,生态安全评价研究已经作为其研究范式之一,如何构建生态系统评价指标体系是维护生态安全的关键。因此,遵循指标选取的原则、明确建立指标体系的目的、考虑指标体系的实际应用价值至关重要;2008-2009年,关键词包括“生态保护”“气候变化”,说明学者对生态安全的研究逐渐侧重于生态环境自身的宏观领域;2010年没有显示出关键词,在此阶段生态安全的研究出现短暂的停顿;2011-2017年出现了新突破,关键词包括“生态廊道”“生态红线”“生态源地”等,表明该阶段对于生态安全的研究逐渐细化,转为局部地区或区域生态安全的评价;2018年没有显示出关键词,表明进入了生态安全后续研究的酝酿期;2019-2021年,关键词为“黄河流域”“耦合协调”等,在该阶段,黄河流域跻身研究热点,多数研究旨在构建指标体系测算黄河流域高质量一体化发展程度。

由表3可知,相较于中国,其他国家生态安全研究频次最高的词是“food security”,为837次,其次是“climate change”,频次为768;具体来看,2001-2003年,其他国家生态安全研究处于起步阶段,该阶段关键词为“food security” “security”“conservation”,在该阶段,其他国家学者对于生态安全的研究同中国相似,都是对于生态安全的概念理解进行研究;2004年,关于生态安全的研究处于暂时的停顿期;2005年出现了生态安全研究的第1次小高峰,关键词包括“climate change”“biodiversity”;2006-2009年,关于生态安全的研究出现了转折,呈现出长达3年的停滞期,在这个阶段国外关于生态安全的研究成果相对较少,研究进程较为缓慢;2010年出现了第2次小高峰,关键词为“ecosystem service”,在该阶段,学者们注重研究生态系统对于人类生存与生活质量的惠益作用;2011-2012年,国外对于生态安全的研究再次出现停滞;2013-2015年,出现新的关键词“community”“urbanization”“indicators”等,在该阶段,其他国家研究与中国同步,都进行了生态安全研究的细化,关注合理科学地利用环境资源以实现可持续的生活与生产;2016-2021年,关键词包括“river”“soil erosion”“risk assessment”等,在该阶段学者们侧重于研究流域治理,如黄河流域、长江流域等生态保护和高质量发展,以及土壤侵蚀等潜在风险及转化。

2.2.2 关键词聚类分析 Cite space软件可以通过计算将联系密切的关键词进行分组,这一过程也称为关键词聚类。通过关键词聚类,得到了关键词聚类图谱(见图5)和关键词聚类具体信息表(见表4)。图5中数字编号为关键词同聚类号,表4中关键词聚类以频次高低排序,各聚类以首个关键词命名。由图5(a)可知,中国的生态安全研究涉及主题广泛,融合多学科理论知识并取得了较大的发展;整体来看,中国生态安全研究领域的网络框架较为完备。

表4 CNKI数据库和WOS数据库排名前10的关键词聚类频率Tab.4 Keyword clustering of the top 10 in CNKI database and WOS database

(a) CNKI数据库 (b)WOS数据库图5 CNKI数据库和WOS数据库中生态安全关键词聚类图谱Fig.5 Clustering map of ecological security keywords in CNKI database and WOS database

由表4可知,在CNKI数据库中,#0聚类为“生态安全”,关键年份为2008年,是该领域最早出现的聚类团,聚类中心度为0.648,聚类频次为88,其中包括“城市”“动态变化”等关键词。

#1和#6聚类分别是“生态环境”和“生态”,“环境保护”“循环经济”“生态系统”是这2个聚类的高频词,学者们基于压力-状态-响应(pressure-state-response,PSR)等模型构建生态高质量发展评价指标,或基于耦合度模型测算环境资源保护和社会经济高质量发展之间的协同关系。#2聚类是“评价”,关键年份为2010年,安全评价是生态安全研究的基础和核心,由图5(a)可知其结点与其他相关研究结点有密集的连线,形成了具有较强汇聚特征的集群研究网络。生态安全评价系统包括评价目的、评价主体、评价对象等7个要素[8],深入研究生态安全评价体系的构成,对有序、合理地开展评价工作具有重大意义,但目前依旧存在指标体系权重确定具有主观性的问题。#3聚类是“生态文明”,其中高频词为“生态保护”“绿色发展”“生态补偿”等。学者们在评价生态文明时,大多是以经济效益或生态效益为主要评价对象,也有学者提出生态文明建设是自然与社会经济的融合。#4聚类是“生态廊道”,关键年份为2007年,生态廊道承载着区域内的能量流动、物质循环、信息传递,是生物繁衍迁徙的重要途径,不同生态廊道的宽度及其服务功能具有差异性,在此阶段学者们对这点进行了分析与评价。#5聚类是“土地利用”,合理开发利用土地资源能使生态环境实现良性循环。保持土地生态系统结构与功能的稳定,可为国民经济持续、稳定、协调发展创造有利条件。#7聚类是“生态足迹”,由图5(a)可知聚类中心性较强,周边连线密集。对生态足迹的研究拓展了对生态安全概念的理解,实现了通过建立综合评价模型等来度量生态足迹与生态承载力之间的关系。#8聚类为“海陆统筹”,关键年份为2012年,海陆统筹是中国“构建海洋命运共同体”可持续发展格局的基础,也是“建设海

洋强国”国家战略的核心[9]。建立海陆并蓄的基础地理框架,有助于实现海陆之间、沿海各地之间的协同发展。

由图5(b)可知,国外生态安全研究更加注重生态安全为人类社会提供的生态服务,出现的最大聚类团是#0聚类,聚类词为“food security”,聚类频次为102次,其节点周边连线密集,中心性较强,且在2019年的关键词中出现“food security management”(见表4),可见粮食安全(food security)在十几年间一直是国外研究热点。

由表4可知,在WOS数据库中,#1聚类为“land use”,相比于中国,其他国家土地利用(land use)的研究较晚,其中包含关键词“spatiotemporal variation”“ecological restoration”“Tibetan plateau等,由于不同的地区所在地理位置、经济发达程度与阶段、社会文化观念、环境资源优势、技术水平等因素存在差异,因此在此阶段,学者们更加偏向于构建能够反映当地特点的定量模型来测算时空差异等相关研究。#2聚类为“ecological security pattern”,其中包含关键词“ecological network”“food security”等,在此阶段专家学者们侧重于多方面构建结构合理、功能强大的生态安全模式(ecological security pattern)。#3聚类为“case study”,其中高频词为“conservation agriculture”“ecological security”“rice production”,在该阶段,农业生产及保护(conservation agriculture)受到了学者们的广泛关注。#4聚类为“ecological footprint”,生态足迹(ecological footprint)的分析方法可以应用到环境、社会、经济发展等多领域的研究中,该阶段注重生态环境修复以及可持续发展的研究。#5和#6聚类为“heavy metals”“Pb uptake”,这几类题材较为新颖。#7聚类为“hot spot”,关键词包括“ disease emergence”“health security”“multidisciplinary research”,随着一些流行病的蔓延(disease emergence),卫生安全的威胁从局部问题转化为全球性问题,在此阶段,专家学者们发挥学科特长,开展了大量的全球公共卫生研究。

2.2.3 关键词突显分析 突显关键词是指某一阶段内出现频率较高的词,其变化能体现出不同时期内研究人员对该学科领域研究的不同重点,也是学科领域研究方向演化趋势的判断基础[10]。利用Cite space软件生成CNKI数据库和WOS数据库关于生态安全研究领域前10个影响力较大的突显关键词,结果如图6所示,图中关键词按照成为研究热点的起止年份排序(其中,第2列为关键词首次出现的年份,不保证在上述起止年份区间)。

(a) CNKI数据库 (b)WOS数据库图6 CNKI数据库和WOS数据库中生态安全研究关键词突显图谱Fig.6 Map of ecological security keywords in CNKI database and WOS database

由图6(a)可知,CNKI数据库中突显强度最大为22.92,突显词为“生态廊道”。生态廊道的概念最早由Forman提出,与西方国家相比,中国对生态廊道的分析、研究、规划、建设开始较晚[11]。现阶段对于生态廊道的研究与建设,主要从国家、区域、城市3个层面开展:在国家和区域层面,生态廊道建设注重土地生态安全、保护生物多样性、维护生态服务功能等方面;在城市层面的研究与建设则有助于改善气候环境、降低温室效应、保护多样化的乡土环境。

2002-2012年主要有3个突显词:“对策”“指标体系”“生态足迹”。在该阶段,专家学者们的研究热点主要集中于生态安全的可持续发展,建立生态足迹模型成为了地区可持续治理的重要评价手段,生态足迹模型能够在一定程度上体现区域的生态环境承载力及其可持续发展能力。在制定生态安全研究策略上,应从整体性及环境资源承载力等多方面考虑,因此需立足于多层次,通过多种方法探索生态安全演变的途径。2013-2018年主要的突显词为“生态红线”。严格管控生态红线区域能够有效抑制环境恶化、改善生态功能,促进国民经济持续稳定发展并助推中国生态文明建设。在如何保障生态文明建设问题上,建议在某一区域经济发展的起步阶段就做好生态安全预警,平衡生态治理与经济发展的关系。2019-2022年关键词“生态廊道”“黄河流域”“生态修复”的突显性较高,突显强度分别为22.92、17.08、15.47,体现了该阶段的主要研究热点,如学者们对于流域的生态保护以及高质量发展进行了深入探讨。

由图6(b)可知,国外生态安全研究的热点话题可分为以下4个阶段讨论。

2001-2012年,出现关键词“environment”“climate change”“growth”。在该阶段之前,局部地区的重大环境污染问题导致自然环境(environment)遭受冲击,造成了资源匮乏甚至枯竭,因此,在此阶段专家学者们开始关注由生态环境自身问题引发的一系列其他全球性问题。2013-2016年,关键词“food security”“farming system”“energy”等突显,形成了新的研究分支,研究人员开始注重农业系统(farming system)的绿色可持续发展,更强调粮食安全(food security)为人类提供持续且稳固的生态服务能力。2017-2020年,出现高频突显词“social ecological system”“energy security”,表明在此阶段具有经济属性的农业系统得到大力发展,多国在保障粮食安全的前提下积极推动农业系统结构调整,以提高农业生态系统的韧性。另外,能源安全(energy security)问题也引起人们的重视,国际能源形势严峻复杂,中国能源供应保障压力不断增大,能源安全问题随之突显,一度成为热点话题。2021-2022年,图6(b)中并未显示出热点话题,表明相对于前面3个阶段,此阶段的热点话题突显强度并未达到前10。该阶段的研究热点“carrying capacity”的关键词突显排名为第23位,环境承载力(carrying capacity)是社会经济产业的发展基础,平衡资源环境与经济发展之间的关系是该领域的研究目标之一。

3 结论与展望

3.1 结论

利用可视化软件Cite Space,通过国家发文量、发文机构、发文作者、高频关键词、关键词聚类以及关键词突显分析,绘制2001-2022年生态安全领域国内外研究主题及其演化路径的相关图谱。研究结果表明:1)目前国际上关于生态安全的研究处于繁荣发展时期,自2018年起,各国发文量呈现爆发式增长;2)中国是生态安全研究的中坚力量,即使在WOS数据库中,中国的研究机构和作者相较于其他国家也更高产;3)生态安全评价是生态安全研究的重要方法,该领域研究始终关注社会、经济等方面发展对生态系统的影响;4)生态安全的研究对象已从早期的宏观研究转向区域特色的生态安全分支,且形成了较为完整的研究网络,为后续生态安全学科知识与理论研究的进一步发展夯实了基础。

3.2 展望

在生态、经济可持续发展面临更大挑战的时代背景下,为了充分发挥生态环境的作用,维护生态系统安全稳定,进而改善区域生态脆弱性至关重要。经分析,未来的生态安全研究可能存在以下发展趋势。

在理论研究方面:1)研究对象将更加具体化,研究领域将多态化;2)将大数据治理引入维护生态安全之中,可使网络化治理作为未来生态安全研究的导向之一;3)在评价方法的应用、评价指标的选取、评价模型的创新等方面,将就综合多种评价方法和评价模型开展更深入研究。

在生态管理方面:1)需要防控生态环境保护、恢复生态环境与经济利益相关方面产生矛盾的潜在风险;2)将现有技术与新型技术相融合,实施数字化管理,增强生态检测的精度;3)将生态服务作为恢复生态系统的规划、生态补偿方式及标准的确定等方面的依据,推动生态安全科学合理地实施可持续管理。