基于文献计量的滨海湿地碳循环与碳收支研究进展分析

杜长芬 雷 坤 李中浤 吕淑果 吕旭波 李晓光*

（1 沈阳理工大学，环境与化学工程学院，辽宁 沈阳 110159；2 中国环境科学研究院，水生态环境研究所，北京 100012；3 海南省环境科学研究院，海南国际蓝碳研究中心，海南 海口 571126）

全球湿地面积仅占地球陆地面积的4%～6%，但其碳储存能力占陆地生态系统碳储存的20%～30%，在全球碳循环中发挥着重要的作用（Bu et al.,2019）。滨海湿地是海陆之间的过渡地带，紧密连接着海陆生态系统（Jiang et al.,2015），主要包括盐沼、红树林、海草床以及珊瑚礁湿地4 种类型，具有维持全球生物多样性、调节全球气候变化等作用。蓝碳是指被海洋和沿海生态系统，特别是沿海植被生态系统捕获和储存固定下来的碳（Macreadie et al.,2019）。滨海湿地是海岸带蓝碳的主要分布地，其生态系统是重要的自然碳汇和温室气体排放源（杨乐等,2022）。开展滨海湿地生态系统中的碳循环和碳收支相关研究，对于减缓全球气候变化具有重要意义（曹磊等,2013）。陈卓然（2020）系统综述了滨海湿地的固碳能力、碳循环过程及滨海湿地的退化和修复；王秀君等（2016）阐明了滨海湿地碳汇过程、近海碳库与各界碳通量、人类活动等对海岸带蓝碳潜力的影响，并提出了未来研究方向；Macreadie 等（2021）研究了蓝碳生态系统的碳汇潜力以及对蓝碳生态系统的保护或恢复。上述研究从不同角度综述了滨海湿地碳循环或碳收支领域的研究进展，目前运用文献计量法开展滨海湿地碳循环与碳收支研究现状的定量分析较少。

本文基于ISI Web of Science（WoS）核心数据库，采用文献计量法梳理了1990—2022 年滨海湿地碳循环与碳收支研究领域的相关文献，总结了该研究领域的研究现状与进展、研究热点追踪和研究趋势，为滨海湿地碳循环与碳收支的研究提供参考。

1 材料与方法

1.1 数据来源

ISI Web of Science（WoS）是世界上公认的最为重要的文献检索平台（李中浤等,2021）。本文检索时间段为1990 年1 月1 日—2022 年12 月31 日，检索时间为2023 年2 月22 日，基于主题检索TS=（"coastal wetland*" or "littoral wetland* " or "mangrove*" or "salt marsh*" or "seaweed bed" or "coastal marsh*"or "tidal zone" or "estuarine deltas" or "estuarine waters" or "shallow marine waters"）AND（"carbon budget" or "carbon cycle" or "C cycling" or "greenhouse gas*" or "carbon fixation" or "carbon emission" or "blue carbon" or "methane" or "CH4" or "carbon dioxide" or "CO2" or "carbon source" or "carbon sink"），文献类型="article"，经过人工筛选，去除相关性较小和不相关的文献，共获得2 820 篇文献。

1.2 数据处理

利用引文分析工具HictsCite Pro 对发文文献量、发文科研机构和作者、文献发表期刊和高被引文献等信息进行计量分析。利用可视化文献计量网络软件工具VOSviewer 软件构建研究机构、研究者、关键词间的关系网络，利用Origin 2018 软件作图。

2 结果与分析

2.1 发文量分析

发文量在一定程度上可反映科学界某相关研究领域的受重视程度，也可反映相关领域的发展速度（仝婧婧等,2021;闫淑兰等,2020）。1990—2022 年，滨海湿地碳循环与碳收支相关研究的年发文量呈上升趋势（图1）。其中，1990—2005 年发文量增长速度较为缓慢，为慢速发展期，平均年发文量为22 篇，约占总发文量的12.97%，；2006—2017 年发文量稳步增长，为稳步增长期，年发文量由42 篇增加至171 篇，约占总发文量的36%，平均年发文量85 篇；2018—2022 年发文量增长速度较快，为快速发展期，约占发文总量的51.03%，年均发文量287 篇。

图1 1990—2022 年滨海湿地碳循环与碳收支研究领域发文量Fig.1 The number of published papers on carbon cycle and budget in coastal wetlands research from 1990 to 2022

2.2 发文国家分析

发文量排名前10 的国家依次为美国、中国、澳大利亚、印度、英国、巴西、西班牙、德国、日本、加拿大（表1）。其中，美国发表文章1 033 篇，居世界首位，占到了总发文量的36.63%，且总引用次数也最高，说明美国在该研究领域的影响力较大；中国发表文章674 篇，位居第2 位，发文量占到了总发文量的23.90%，但篇均引用次数为发文量前10 国家的最后，说明我国在该领域相关研究论文的质量有待进一步提升；澳大利亚发文394 篇，居第3 位，发文量占总发文量的13.97%，总引用次数排名第2。

表1 1990-2022 年滨海湿地碳循环与碳收支研究领域发文量前10 的国家Table 1 Research countries of the top 10 numbers of carbon cycle and budget in coastal wetlands research from 1990 to 2022

基于VOS viewer 可视化分析软件的合作关系共现图谱显示，滨海湿地碳循环与碳收支研究领域各国之间呈现出较强的国际合作态势，尤其是美国和中国同其他国家有着密切的合作关系（图2）。图中的结点大小表示某个国家的发文量，结点间的连线距离表示国家之间的合作密切程度，国家间的连线距离越近表示合作越紧密（胡远妹等,2018）。

图2 1990—2022 年滨海湿地碳循环与碳收支研究国家共现图谱Fig.2 The co-occurrence map of carbon cycle and budget in coastal wetlands research countries/regions from 1990 to 2022

2.3 发文机构分析

发文量排名前10 的研究机构有美国的美国地质调查局、路易斯安那州立大学、史密森尼环境研究中心和佛罗里达国际大学，发文量占前10 研究机构的35.99%；中国的中国科学院、厦门大学、华东师范大学、中国科学院大学和澳大利亚的昆士兰大学、南十字星大学（表2）。其中，中国科学院发表187 篇文献，发文量远高于排名第2 的美国地质调查局（106 篇）和第3 名的昆士兰大学（88 篇），总引用次数高达3 918 次，但篇均被引频次仅20.95次，在前10 的研究机构中排名第7。发文量只有57 篇的佛罗里达国际大学，总引用次数3 888 次，位居前10 的研究机构的第3，篇均被引频次高达68.21 次，居于首位。相关研究机构发文情况共现图谱显示（图3），中国科学院与中山大学、福建师范大学、美国的特拉华大学等合作比较紧密，需进一步加强与其他国家研究机构的合作。

表2 1990—2022 年滨海湿地碳循环与碳收支研究领域发文量排名前10 的机构Table 2 Research institutions of the top 10 numbers of carbon cycle and budget in coastal wetlands research from 1990 to 2022

2.4 发文作者分析

对某一领域作者的发文量和总引用次数分析，可以发现研究学者对某领域的贡献（李前正等,2022）。表3 显示，WoS 数据库发文量排名前10 的作者中，澳大利亚的Lovelock 发表58 篇文献，排名第1，篇均被引频次46.53 次，排名第6。沙特阿拉伯的Duarte 发表37 篇文献，总引用次数4 086 次和篇均被引频次110.43 均排第1 位，且远远高出另外的几位学者。Cai 是前10 中唯一的中国学者，发表文献23 篇排名第10，而篇均被引频次高达82.7 次，位居第2，这说明我国学者在该领域的研究具有一定的影响力。作者发文情况共现图谱显示美国学者同各个国家的团队有更广的学术交流和国际合作，如美国Kauffman 等学者同澳大利亚Santos 和Maher 等学者合作比较紧密（图4）。

表3 199—2022 年滨海湿地碳循环与碳收支研究领域发文量前10 的作者Table 3 Research authors of the top 10 numbers of carbon cycle and budget in coastal wetlands research from 1990 to 2022

图4 1990—2022 年滨海湿地碳循环与碳收支研究作者发文共现图谱Fig.4 The co-occurrence map of carbon cycle and budget in coastal etlands research authors from 1990 to 2022

2.5 文献发表的期刊特征分析

发文量排名前10 的期刊如表4 所示，其中排名前3 的期刊分别为Estuarine、Coastal and Shelf Science、Science of The Total Environment和Wetlands，发文量分别为126 篇、124 篇和63篇。这3 种期刊的本地总引用次数（TLCS）分别为836、472 和424，总引用次数（TGCS）分别是3 332、2 231和1 148，其中期刊Estuarine、Coastal and Shelf Science的发文量、TLCS 和TGCS 均 位居首位。篇均被引频次最高的是Limnology and Oceanography，虽发文量仅59 篇，总引用次数却高达3 274，由此可看出Limnology and Oceanography、Estuarine 和 Coastaland Shelf Science 是该研究领域内有一定影响力的期刊。

表4 1990—2022 年滨海湿地碳循环与碳收支研究领域发文量前10 的期刊Table 4 Research journals of the top 10 numbers of carbon cycle and budget in coastal wetlands research from 1990 to 2022

2.6 基于关键词的热点分析

排名前3 的高频关键词分别为蓝碳、盐沼和气候变化，总频次分别为484、458 和381，说明滨海湿地蓝碳与气候变化之间的响应变化研究是该领域的研究热点（表5）。关键词的共现分析显示（图5），滨海湿地碳循环与碳收支研究领域研究方向主要有4 个：1）蓝碳，主要关键词有蓝碳、盐沼、生物量、红树林、互花米草等，涉及滨海湿地的碳储量等相关研 究（Alongi,2014;Kelleway et al.,2021;Adame et al.,2013）。2）碳循环，主要关键词有CO2、溶解无机碳、近岸海域、河口水域等，主要涉及沿海海洋的碳源、碳交换（Bauer et al.,2013），盐沼与红树林生态系统的碳平衡等（Alongi,2020）。3）沉积物，主要关键词有海洋沉积物、甲烷产生等，相关研究包括沿海湿地沉积物中污染物释放、氮磷迁移、有机碳埋藏等（Dickens et al.,2004）。4）影响滨海湿地碳库的因素，主要关键词有盐度、光合作用等，主要涉及植被（Kelsey et al.,2016）、气候变化等因素对滨海湿地碳库、碳通量的影响（Saintilan et al.,2019;Osland et al.,2018）。上述4 个研究方向相互联系，滨海湿地蓝碳涉及碳储量、碳循环，滨海湿地碳循环涉及碳输入、碳输出和固碳，固碳功能主要体现在沉积物的碳埋藏和有机碳、无机碳的交换。人为干扰和环境等因素会影响滨海湿地的碳输入、碳排放等过程，从而影响滨海湿地生态系统的固碳功能。

表5 1990—2022 年滨海湿地碳循环与碳收支研究领域高频关键词Table 5 High frequency Key words of carbon cycle and budget in coastal wetlands research from 1990 to 2022

表6 1990—2022 年滨海湿地碳循环与碳收支研究领域的高被引论文Table 6 TOP10 highly cited papers in carbon cycle and budget in coastal wetlands research from 1990 to 2022

图5 1990—2022 年滨海湿地碳循环与碳收支研究关键词共现图谱Fig.5 The co-occurrence map of Key words on carbon cycle and budget in coastal wetlands research from 1990 to 2022

2.7 高被引论文分析

被引频次在一定程度上反映了文章的影响力和人们对某研究领域的关注程度（李红娜等,2019;胡远妹等,2018）。在引用频次排名前10 的论文中，“Major role of marine vegetation on the oceanic carbon cycle”一文被引次数高达222 次，排名第1，证实了海草床、红树林和盐沼等植被生境是海洋碳埋藏的热点，从直接碳埋藏、群落碳储量对沿海植被生境进行评估（Duarte et al,2005）。排名第2 和第3 的论文被引用次数分别为182 次和153 次。

从关键词和高被引论文角度出发，梳理出的滨海湿地碳循环与碳收支的相关研究显示：1990—2000 年主要关注甲烷排放和通量、固氮和反硝化作用、CO2交换、红树林碳汇和碳源等方面研究。2001—2010 年，主要采用稳定同位素法、RNA 和DNA 等技术，开展沉积物、碳循环、碳收支和温室气体通量研究。2011—2022 年，在全球气候变化的大背景下，植物、盐度和潮汐等因素对滨海湿地碳库的影响等相关研究逐渐增多，并引入卫星遥感、激光雷达、DNA-SIP 技术和宏基因组等技术手段，开展了固碳作用机制、微生物内在驱动机制等方面的深入研究。未来的研究方向主要包括应用新兴技术手段加强对滨海湿地蓝碳的估算、定量评估和预测全球气候变化影响下滨海湿地的碳汇功能、提升滨海湿地的固碳能力及碳中和技术等。

3 结论

1）1990—2022 年发文量呈上升趋势，从2018年开始发文量显著增加，年均发文量287 篇。发文量排名前3 的国家分别为美国、中国和澳大利亚。

2）发文量排名前10 的机构中，中国科学院发文量187 篇，排名第1，远超其他发文机构；发文量排名前3 的作者均为澳大利亚的Lovelock、Santos 和Maher。

3）发文量排名前3 的期刊分别为Estuarine,Coastal and Shelf Science、Science of The Total Environment、Wetlands 期刊；高频被引文章排名第1 为Biogeosciences 期刊发表的“Major role of marine vegetation on the oceanic carbon cycle”。

4）研究主题主要包括滨海湿地蓝碳、沉积物、碳循环和湿地碳库影响因素4 个方向。未来研究方向主要包括应用新兴技术手段加强对滨海湿地蓝碳的估算、定量评估和预测全球气候变化影响下滨海湿地的碳汇功能，提升滨海湿地的固碳能力及碳中和技术等。