基于文献计量分析的近20年湿地碳研究进展与趋势

吴志男, 欧正蜂, 吴睿智, 刘春,*, 胡晓农, 黄永奇

基于文献计量分析的近20年湿地碳研究进展与趋势

吴志男1, 欧正蜂2, 吴睿智3, 刘春1,*, 胡晓农1, 黄永奇2

1. 暨南大学生命科学技术学院, 热带亚热带水生态工程教育部工程研究中心, 广州 510632 2. 广东省水利水电科学研究院, 河口水利技术国家地方联合工程实验室, 广州 510635 3. 广东白云学院工商管理学院, 广州 510550

湿地作为陆地和水体的关键过渡带, 其碳的动态变化对生态系统服务功能、全球碳循环和气候变化具有重要影响。为了更直观了解国内外湿地碳研究进展和前沿动态, 基于Web of Science数据库的核心集和CNKI数据库核心期刊近20年的文献数据, 运用CiteSpace软件和文献计量方法, 概述和分析了近20年来国内外湿地碳的研究进程。结果表明, 近20年来国内发表湿地碳相关文章2168篇, 国际发文5810篇, 且近10年发文量相较于前10年国内外文献量增加了3—4倍。相比于国外湿地碳的研究, 我国湿地碳研究初期主要是为污水处理服务, 但国际上湿地碳的研究初期就将湿地土壤、水以及氮的研究相结合, 并在全球气候变化、碳的动态变化和湿地沉积物等方向上持续发展; 而我国湿地研究受环境现状、地理环境导向明显并且随着时间的推移, 碳循环、温室气体、碳汇等逐渐成为高频词, 这表明我国的研究方向后期才开始向生物地球化学循环和气候方面转变。最后根据国内外研究前沿和热点问题对人类活动和气候变化影响下湿地碳研究的未来方向提出建议。

湿地碳; Citespace; 网络图谱分析; 文献计量分析; 气候变化

0 前言

自第一次工业革命蒸汽机的发明后人类活动排放的CO2开始急剧增加, 这直接导致了全球气候变暖, 并引发了一系列的生态环境、社会问题[1]。在2020年9月的第75届联合国大会中, 中国提出“将提高国家自主贡献力度, 采取更加有力的政策和措施, CO2排放力争于2030年前达到峰值, 努力争取2060年前实现碳中和”[2]。可以看出中国已经开始为碳中和做出规划、制定科学的碳排放计划, 这一决策势必会对我国社会未来经济发展以及全球气候变化产生长足的影响。针对这一目标, 中国采取了一系列措施: 将碳达峰和碳中和放入生态文明建设的总体布局中。充分利用坡地、荒地以及废弃矿山等废弃地开展绿化, 提高林业、湿地等自然资源总量以提高生态系统的碳汇能力。积极探索利用自然功能的解决方案并因地制宜, 在适宜植树造林的地方, 积极进行人工植树, 恢复和重建生态系统; 在能够自然恢复的地方, 充分借助大自然的力量, 恢复生态; 在需要人工干扰促进恢复的地方, 采取封山育林、围封禁牧等措施, 人工促进自然恢复速度, 进而在增加湿地面积的同时恢复原有的湿地生态空间, 增强湿地生态系统固碳能力[3]。同时减少人为活动对湿地的影响, 调整湿地水文条件、优化植物配置、调整土壤理化性质, 进而减少湿地碳排放[4]。

湿地在地球上广泛分布, 其是一种具有高生产力、物种多样性丰富的生态系统。它们对生物圈和人类社会具有重要意义, 例如净化水质、野生生物栖息地、防洪促於、保护生物多样性、文化价值和旅游业、减缓气候变化、粮食供应[4–5]。虽然湿地面积仅占陆地面积的2%—6%, 但其碳库却约占全球土壤碳库的三分之一[6–8]。国内对湿地碳固存和碳排放变化的影响要素的认识已经达成一致, 普遍认为气候[9]、温度、湿度[10–11]、植被[12–14]、地下水位[15]、湿地退化[16–17]的影响最为显著。湿地也是土壤再分布过程中的重要沉积区域, 储存了大量的陆地生态系统有机碳。经过水力侵蚀过程迁移, 陆地土壤有机质储存在湿地土壤中, 完成物质从“源”到“汇”的过程[18]。然而, 由于人类活动和城市化进程的影响, 湿地沉积土壤碳受微生物矿化分解作用, 大量的湿地土壤碳以CO2、CH4等温室气体的形式排放到大气中, 在全球气候变化中发挥了重要作用[19]。

目前, 关于湿地碳的研究近20年有较多相关文献报道, 但是其研究方向和热点问题缺乏系统性的综合分析。鉴于此, 本文希望利用并结合CiteSpace软件的可视化分析方法和文献计量分析, 从宏观发展的角度, 系统总结湿地碳研究近20年的发展历程和研究成果, 对比国内外研究热点, 以科学客观、定量描述湿地碳研究的发展历程, 比较国内外湿地碳研究的异同, 厘清湿地碳研究的发展脉络, 并提出当前存在的问题和未来我国湿地碳研究的发展方向。

1 数量来源与处理

本文主要利用CiteSpace软件对国际上国家、机构和关键词的知识图谱进行绘制并对比国内研究现状进行分析。知识图谱是一种利用数学方法将科学文献的知识单元形象化, 显示学科发展过程与结构关系的分析方法和工具[20]。与其他可视化软件相比, CiteSpace具有知识导航功能, 可以对特定知识领域的数据和科学文本进行跟踪、处理和测量, 检测关键路径和知识转折点, 分析科研领域的研究脉络, 探索该主题的最新进展[21]。为了使国际研究和国内研究的知识图谱可比较, 本文将软件的设置保持一致—时间切片为一年、其他条件不变。其中, 关键词的聚类视图主要反映聚类之间的结构特征, 突出关键节点和其重要联系[19]。关键字的影响力和活跃时间可以由节点的大小表示, 并且节点的颜色深浅还可以反应年份的变化; 节点之间的连线反映了其连接的两个关键词出现次数, 其粗细与次数的多少正相关。

自2000以来, 国际上有关湿地碳的研究得到持续关注, 相关文献数量激增(图1)。

图1 国内和国际湿地碳研究年发表论文数量和对比

Figure 1 Numbers and comparisons of papers published on wetland carbon research at home and abroad

国际湿地碳研究的英文发文量在2000—2020间整体呈快速增长状态。根据中国发文量占世界发文量的比例可知, 中国有关湿地碳的研究从2000年才刚起步, 但后期发展势头足, 虽然2011年后占比有所下降, 这可能与其他国家也开始注重湿地碳研究导致总发文量有较大的增长有关, 我国该方面文献量一直处于上升趋势。我国在2000年以前湿地碳研究处于刚起步状态, 发文量基本为零, 但2000—2011年间急速增长, 2011年后中文文献量有所波动。因此, 本文选取了2000—2020年间的国内外文献作为本次的研究对象, 将中文文献作为国内研究情况的参考, 将英文文献作为国际研究的参考, 虽然国内也会发表英文文献但这并不影响, 因为中国研究也是国际研究的一部分。以Web of Science数据库核心合集(选择article类型的文献)和中国知网(CNKI)数据库核心期刊作为数据来源以carbon和wetland作为关键词进行检索, 得到英文文献5810篇, 中文文献2168篇。

2 国际湿地碳研究发展

2.1 国家合作图谱网络特征

国际湿地碳相关文献较多, 图中共有节点115个, 连线570个(图2)。可以看出美国具有最高的发文量(2181)和最高的中心性(0.25), 这表明在湿地碳研究领域美国占据主要地位并且其与其他国家合作也较紧密; 发文量较大的国家其次是中国(1693篇)和加拿大(539篇)、德国(421篇)、澳大利亚(319 篇)等西方国家, 这些国家的发文量均较大, 表明其对湿地碳研究的重视程度。除美国外只有德国的中介中心性大于0.2, 表明德国在对外合作上具有较高的活跃性。

2.2 国际机构合作网络图谱

研究机构发表论文的数量在一定程度上反映了研究机构在该领域的研究能力。通过统计分析, 可以直观显示出各研究机构的研究成效并预示其研究进展[20]。图中有628个节点和1628个连线(图3), 在所有的机构中中国科学院(655篇)发表文章最多; 第二个是美国地质调查局(223篇)。研究机构的中介中心性大多较低, 表明其机构间的合作很少。结合以上国家合作网络的分析发现, 国家发表文章的数量和影响力在很大程度上取决于国家重点研究机构的科研能力。图中所示的研究团队(发表文章超过100篇)中, 虽然大学拥有较大的发文量, 但其文章发表量和影响力仍低于科研机构。

图2 2000—2020 年湿地碳国家合作知识图谱

Figure 2 Knowledge map of cooperative countries on wetland carbon research based on the international literature during the period of 2000-2020

图3 2000—2020 年湿地碳国际研究机构合作知识图谱

Figure 3 Knowledge map of cooperative institutions in the world on wetland carbon research based on the international literatures during the period of 2000-2020

2.3 国际研究热点网络图谱

近20年有关湿地碳研究的国际英文文献共检索到5810篇, 2000—2010和2010—2020年间的发文量分别占总文献量的23.1%和76.9%。可见后10年湿地碳研究进入飞速发展阶段, 并且湿地碳研究主要集中在近10年间。利用CiteSpace软件绘制的关键词聚类图得到关键词在文献中出现的频率和他们之间的联系及随时间的演变。关键词在一个时间段里出现的频率在一定程度上反应该时间段里的主要研究热点: 近20年nitrogen、soil organic carbon等关键词出现频次较高, 这表明国际上一直注重湿地有机碳的研究, 并且关注湿地碳的研究往往与湿地土壤、水以及氮的研究相结合, 但是随着湿地碳研究的发展, 有些关键词出现频率大幅提升, 例如: climate change、sediment、dynamics等(表1), 说明湿地碳研究在发展过程中对全球气候变化、碳的动态变化和湿地沉积物等方面的研究得到加强。

2.3.1 2000—2010年国际湿地碳前沿研究

图4聚类视图可以看出2000—2010年研究热点可分为三大部分。第一部分为湿地碳在全球气候变化中的作用: 据估计, 不同类型湿地中储存的碳约占地球陆地碳总量15%[22], 据Franzen估计[23], 地球上泥炭干物质总量为240×109— 280×109t, 如果按50%—55%含碳量来计算, 有12×1015—260×1015g碳储藏在泥炭中。CH4是常见温室气体之一, 它在全球气候系统中具有重要的影响, 它对地球的碳循环也有着至关重要的作用[22]; 由于其大气含量和温度之间的正反馈作用, 它对全球变暖起促进作用[24]。CH4的排放虽然来自不同的自然源和人为来源, 但湿地被认为是最大的自然源, 其排放量占全球总CH4排放的20%—40%[25], 因此湿地CH4的定量和排放研究对于了解其在碳循环和气候变暖中的作用至关重要。该部分主要研究湿地CO2的吸收及储存以及湿地碳主要的排放方式—CH4的排放, 因为CH4、CO2作为湿地最主要的温室气体排放形式, 对其进行定量的研究有助于阐明湿地在全球气候变化和生物地球化学循环中的作用。

表1 国际湿地碳研究不同年限前10位高频关键词

图4 2000—2010年湿地碳研究关键词国际文献聚类视图

Figure 4 Clustering map of keywords of the papers published on wetland carbon research based on the international literatures during the period of 2000-2010

第二部分为碳的全球生物地球化学循环: 湿地作为地球生态系统的重要一部分, 其在碳的全球生物化学循环影响中扮演着重要角色。经过前期湿地碳的研究对其碳的释放与储存有了一个定量的了解,该部分主要分析自然因素和人为因素对湿地碳储量的影响。湿地生态系统可以通过微生物、植物的一系列生物化学行为将大气中的CO2储存于湿地生态系统。然而, 固定在湿地中的大部分二氧化碳通过分解和呼吸作用以二氧化碳和甲烷等温室气体的形式释放回大气[26–27]。已有研究指出, 湿地CO2源／汇功能随时空变化, 并且CO2源／汇功能受到光照[28]、气温[29]、水位[30–31]、土壤温度和湿度[32–33]、叶面积指数[34]、土地利用方式等自然或人为因素的影响[35]; 湿地生态系统作为碳源／汇的能力受到多种因数(人为、自然)影响, 并且其影响程度也不同, 目前还没有系统的研究分析。

第三部分为湿地生态系统碳动态模型: 该部分主要为建立湿地生态系统土壤、水文、植被动态综合模型。湿地生态系统是全球生态系统的重要组成部分, 是全球碳循环的重要环节, 对全球气候变化具有重要影响。然而, 湿地生态系统碳循环模型起步较晚, 较森林和农田生态系统的研究相对落后。目前, 湿地碳循环模型主要可以分为3种类型: 长期泥炭积累模型、甲烷释放经验模型和基于过程的甲烷排放模型[36]。国际上对湿地系统碳动态模型的研究逐渐开始被重视, 也取得了较多的研究成果。但是, 我国在湿地碳动态模型方面研究还处于起步阶段, 直接借鉴了国外现有的模型成果, 缺乏我国现有环境条件下的模型研究。未来应根据中国湿地的不同类型和环境条件, 建立适合中国湿地的碳循环模型, 为区域尺度的温室气体排放估算和湿地管理提供决策支持[36]。

2.3.2 2010—2020年国际湿地碳前沿研究

图5聚类视图可以看出2010—2020年总的研究方向并没有太大变化但研究的更为细致, 并且也增加了不少研究热点, 共可分为两大类。第一部分为湿地生态保护: 该时期人们开始注意湿地在全球生态系统中的重要作用, 重点关注由于人为因素影响(土地转变、乱砍乱伐等)导致的湿地生物多样性的改变以及对湿地温室气体(CH4、CO2)通量的影响。随着人口的增加和社会经济的发展, 湿地正面临着被破坏或转作他用的威胁。如果湿地利用方式发生变化, 这种变化将对其固碳潜力产生重要影响[37]。湿地排水用于农业是改变土地使用类型的一种常见方式。湿地排水后土壤含氧量会增加, 这有利于微生物分解土壤有机质, 增大其储存的碳释放。1996年对美国大平原北部地区的204个不同类型的湿地研究结果表明, 未被干扰的湿地的储碳量是将湿地排干农用的2倍[38]。北纬温带地区湿地排水和农业造成的碳损失最大1—19 t·hm–2·a[40]。一般通过改变或恢复湿地水文条件, 种植有生命力的水生植物, 来增加植物碳库和土壤碳库[41]。

图5 2010—2020年湿地碳研究关键词国际文献聚类视图

Figure 5 Clustering map of keywords of the papers published on wetland carbon research based on the international literature during the period of 2010-2020

第二部分为湿地溶解有机质来源识别的研究: 湿地中DOM可以分为外源和内源DOM。识别湿地溶解有机质的来源, 有助于了解湿地中营养物质的生化循环特征, 从而了解湿地生态系统与其他生态系统之间的物质循环。目前, 关于湿地DOM源识别方法较多。根据各种方法在研究中应用的广泛性和可用性, 主要分为光学法、C/N比值法、同位素法以及生物标志法[42]。溶解有机质来源识别在应用中多和建模相结合对湿地碳进行溯源和去向的研究。

3 国内外湿地碳研究发展对比

3.1 机构合作

图中节点430个, 连接307个(图6)。发表文章最多的是中国科学院东北地理与农业生态研究所(77篇), 其次是中国科学院研究所(47篇)和中国科学院大学(43篇)。图中所示的研究机构为2000年至2020年间发表论文20余篇的研究群体, 其中科研机构发表论文较多, 高校相对较少。中国科学院东北地理与农业生态研究所与其他机构的合作次数最多,体现了其在湿地碳研究方面具有较强的科研能力。这与国际机构合作情况类似, 不论国际研究机构还是国内研究机构, 机构间的合作较少, 并且大学虽然拥有较大的发文量, 但其文章发表量和影响力明显低于科研机构。

3.2 研究热点

共检索到近20年来我国发表的湿地碳研究相关文章2168篇。2000—2010年和2010—2020年两个时间段发表的文章分别占总发文量的19.3%和80.7%。近20年来, 关键词出现频率随着年数的增加而逐渐增加, 尤其是2010—2020年期间, 频率比前10年增加了4—5倍, 此阶段对湿地碳关注度上升显著(表2)。有机碳、人工湿地、影响因素、土地利用类型等关键词多次出现, 这表明湿地碳的研究主要集中在有机碳部分, 并且人为因素对湿地碳的影响一直是研究热点; 随着时间的推移, 碳循环、温室气体等逐渐成为高频词。这些研究受到越来越多的关注, 表明湿地碳的研究已逐渐转向碳的生物地球化学循环的研究。相较于国际研究热点我国后期才开始湿地土壤有机碳的研究, 而国际上从发展之初土壤有机碳的研究就一直占较大的比重, 并且国际上湿地碳的研究与氮、水结合紧密, 而我国研究就相对单调。但是我国在外来物种入侵对湿地碳的影响研究上要领先国外。

图6 2000—2020 年湿地碳研究国内研究机构合作知识图谱

Figure 6 Knowledge map of cooperative institutions in the research on wetland carbon research in China during 2000-2020

表2 国内湿地碳研究不同年限前10位高频关键词

3.3 前沿研究

2000—2020年国内研究热点较国际前沿研究有较大不同(图7), 我国湿地碳研究虽然受到国际影响较大但是受限于我国发展现状, 我国湿地碳研究刚起步可分为三大部分。第一部分为人工湿地: 发展中国家的水环境问题特别突出, 随着国家的不断发展, 建成了各种污水处理设施来应对各类废水排放量的日益增加[43]。但处理后的水较难到排放标准, 如果直接排入河流会造成水体富营养化和藻类大规模爆发, 必然对水体生态环境造成危害。人工湿地以其净化效率高、投资省、出水水质稳定等优点得到广泛应用[44]。污水处理技术对处理污水中的碳、氮等元素具有良好的效果, 这也促进了人们对湿地碳的研究。这部分研究明显与国际上湿地碳研究初期有较大差别, 国际湿地碳研究初期就开始关注湿地碳储量, 定量化湿地的碳通量及其动态变化。而我国湿地研究初期主要从其水净化功能上去研究湿地, 其碳的研究也只是服务于湿地净化水质的一项指标而已, 这时我国并没有将湿地碳作为一个单独的科学研究对象。但是人工湿地的发展也并未停止, 近些年来我国人工湿地与城市和自然生态结合越发紧密, 将人工湿地与海绵城市、景观设计、河流流域相结合走上了一条符合国情的特色发展道路。

第二部分为碳循环: 人类消耗大量矿物燃料对碳循环产生了重大影响, 全世界每年燃烧煤炭、石油和天然气化石燃料, 以及水泥生产等释放到大气中的碳为5.3×1012kg[45]。2018年, 科学家发现湿地虽然仅占陆地面积5%—8%, 却保存了陆地生态系统约35%的碳库[46]。这种规模的碳储汇在陆地生态系统中仅次于森林生态系统, 其在全球碳循环中是一个不可或缺的一部分。不同生态系统内碳循环机制由于各自具有不同的自然条件而大不相同。湿地受到其独特的水文条件和生物条件的影响导致碳收支具有较大的变化, 这也直接影响到全球的碳循环。因此, 了解湿地生态系统碳循环有利于我们深入了解全球碳循环。从该时期开始我国湿地碳研究开始追上国际前沿研究, 并且由于我国对化石能源的巨大消耗, 我国CO2的排放量居世界首位, 这也迫使我国于湿地碳研究之初就开始将其与大气CO2相结合。现在我国在湿地碳循环领域开展了一些研究: 探究湿地生物地球化学过程中植物群落、温度、水文条件, 特别是土表积水深度和地下潜潜水位等重要控制因子对碳积累与分解的影响; 量化湿地生态系统对环境因子如温度、水位等变化的响应; 高原湿地碳排放通量研究; 温度和降雨在径流、有机质矿化和植物生长过程中如何影响溶解有机碳的输出; 青藏高原的稳定同位素和生物标记物等方法追踪湿地有机物来源等方面均有较为深入的研究, 但在湿地碳模型等领域还是较为落后。

第三部分为人为活动影响: 关于湿地碳储量和碳循环的研究较多[47–54], 研究表明超过90%的总碳可以储存在湿地土壤中。没有外在因素干扰的情况下, 自然湿地储存的碳中只有15%会以温室气体的形式回到大气中[55]。因此, 不受外在因素干扰的湿地可以看做一个大气中CO2的碳汇。然而, 湿地可能带来的经济效益, 促使人类不断开垦湿地、过度采伐。因此, 湿地面积也大幅减少。虽然湿地的保护越来越受到人们的重视并且随着《国际湿地公约》和各国和地区的法律法规的控制下在一定程度上限制了湿地的开发利用, 但湿地面积减少的事实依然存在。湿地一旦被开发用于排水造田等其他用途, 这些均会对湿地造成影响, 例如, 植物和微生物多样性的改变、含水量的降低等, 这些改变均会加大湿地土壤中的植物残体和其他形式有机物的分解, 导致湿地碳流失。据估计, 在过去近200年中, 由于湿地转为农田和林地造成的碳素损失约为4.1 Gt[56]。针对这一部分我国在湿地土地利用方式下土壤碳储存研究在沼泽湿地中做了一定的研究。该时间段我国经济发展迅速也导致湿地破坏严重, 因此, 科学家们对受人为活动影响下湿地研究日益增多, 特别是对湿地碳储量以及化学物理形态的改变有较大关注。这一时期开始我国湿地碳的研究已经和国际上相似, 研究内容也趋于一致。

图7 2010—2020年湿地碳研究关键词国内文献聚类视图

Figure 7 Clustering map of keywords of the Chinese papers on wetland carbon research during the period of 2010-2020

4 结论与展望

2000—2020年来, 国际湿地碳研究文献数量增长迅速, 特别是2010—2020年的发文量占近20年总量的77%。国际湿地碳研究的发展主要受学科自身发展和社会需求驱动的影响, 目前对湿地碳的储存量与排放量有了一个定量的认识, 并研究了人为影响下湿地碳循环的改变对湿地作为碳汇的影响程度, 以及模型与湿地溶解有机质特征相结合构建湿地生态系统碳动态模型。湿地碳研究突出气候变化、生态保护、碳的全球生物地球化学循环等与人类生活密切相关的研究, 创新性强, 且具有引领作用。

近20年来, 我国湿地碳研究总体呈现稳定增长趋势。但结合文献计量分析, 我国湿地碳研究与国际湿地碳研究的发展趋势存在差异, 研究方法和手段受国外影响较大。我国湿地碳研究区域主要是滨海湿地与沼泽湿地, 缺乏湿地生态系统的增汇措施与关键技术, 需要深入研究兼顾生态系统保护修复和固碳增汇的方法途径, 将湿地碳汇与碳排放功能有效利用到碳达峰与碳中和目标中。在气候变化情景下湿地生态系统碳循环及其与气候系统的互馈作用研究不够深入, 这需要长期、大规模的综合研究及模拟, 以便定量分析湿地碳排放与气候系统的响应关系。需要具体核算其他生态系统及人为管理措施对湿地生态系统碳汇的影响潜力, 并将其应用于不同的碳中和路径评价不同的管理体系对湿地生态系统增汇的有效性、可行性以及经济性, 以便提出湿地生态系统增汇新技术方法和政策理论体系。积极关注生态保护和湿地碳动态模型等方面研究, 深入研究气候变化、人类活动与湿地碳循环、全球碳循环的耦合关系与相互作用机理。

总体而言, 虽然我国湿地碳研究起步较晚, 但如今在总体上已追上国际研究的步伐, 甚至在一些领域已近领先国际水平, 在未来研究工作应进一步加强如下几个方面: 1)增强湿地土壤沉积动力学与生态变化的研究: 中国虽对湿地沉积已有初步研究积累, 但研究不够深入, 特别是湿地沉积的结构、构造、物质组成和沉积规律应进行进一步的研究, 需要定量揭示湿地土壤沉积碳速率变化的时空变异特征、影响因素和调控途径; 评估湿地土壤碳汇功能的稳定性和持续性, 从而对全球气候变化提出预测。2)关注湿地碳动态变化: 目前有关湿地碳动态变化的研究, 多基于有限空间尺度的少量研究, 但对于覆盖多类型、大尺度的综合研究及模拟缺乏系统、长期的定位研究, 缺少定量分析湿地生态系统的固碳速率, 以及以县、市、省等行政区划为主体的固碳速率和分析固碳速率的不确定性3)加强湿地碳循环机理研究: 湿地碳循环过程机理研究目前在国内均较为薄弱, 在不同湿地类型下碳的沉积年代与积累历史、碳净通量、影响有机碳的组成及分解转化的参数和水文特征、水文地质条件如何影响湿地有机碳积累与分解等方面需要进一步进行系统研究, 分析湿地生态系统土壤有机碳库的形成与稳定机制,探究影响湿地土壤碳库碳转化的关键属性及土壤碳转化关键过程及其生物和非生物机制对全球气候变化的响应, 探索湿地植物和土壤微生物群落影响有机物稳定性的机制。4)加强研究气候变化和人类活动导致湿地生态系统碳动态变化: 结合长期样地、通量观测、遥感监测、模型模拟等技术手段, 进一步构建红树林、盐沼等典型湿地生态系统碳储量与碳通量的评估体系, 阐明气候变化与人类活动影响下碳储量与碳通量的时空格局、演变规律及演化特征, 揭示碳汇关键过程与调控机制。虽然我国对此

做了大量研究, 但是在全球气候变化如何对人为活动造成湿地碳循环变化的响应与反馈上缺乏充分认识。5)加强湿地生态系统与其它周围生态系统之间的碳流通及相互作用的研究。我国对单个湿地生态系统, 例如红树林湿地、高原湿地研究较为透彻, 但其与其他生态系统的相互作用没有深入研究, 应当将湿地生态系统与其它生态系统碳循环相结合, 将湿地碳循环与全球碳循环更好的结合起来让其更具有现实意义。6)更精确计算中国湿地生态系统全组分碳库的存量并系统评估碳库空间变异性及影响因素; 量化碳库成分及其与地上植被、地下植被、土壤和凋落物的关系; 评估现有碳库量和容量, 揭示碳库的稳定性及其估算的不确定性, 提出并完善碳库评估及其不确定性量化的方法体系。

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Research progress and trend of wetland carbon in the past 20 yearsbased on bibliometric analysis

WU Zhinan1, OU Zhengfeng2, WU Ruizhi3, LIU Chun1,*, HU Xiaonong1,HUANG Yongqi2

1.College of Life Science and Technology,Engineering Research Center of Tropical and Subtropical Aquatic Ecological Engineering of Ministry, Jinan University, Guangzhou 510632, China 2. Guangdong Institute of Water Resources and Hydropower Research, National and Local Joint Engineering Laboratory of Estuary Hydropower Technology, Guangzhou 510635,China 3. Faculty of Business Administration, Guangdong Baiyun University, Guazngzhou 510550, China

As a key transition zone between land and waterbody, the dynamic change of wetland carbon has a significant impact on ecosystem services, global carbon cycle and climate change. In this study, in order to better understand the progress and frontier dynamics of wetland carbon research at home and abroad, the bibliometrics analysis was performed based on the data extracted from the Web of Science database and China national knowledge Infrastructure (CNKI) database using CiteSpace software to summarize and analyze the development progress of wetland carbon research over the past 20 years.The results showed that in the past 20 years, 2168 articles and 5810 articles on wetland carbon had been published in China and international countries, respectively. The amount of articles published in the past 10 years had increased by 3-4 times compared with the amount of domestic and foreign articles published in the previous 10 years. Compared with foreign wetland carbon research, the early stage of wetland carbon research in China was mainly for the sewage treatment. However, the early stage of wetland carbon research in the world initially focusedon the wetland soil, water, and nitrogen research, and sustainable development in the direction of global climate change, dynamic changes in carbon, and wetland sediments; the high-frequency words, such as carbon cycle, greenhouse gases, carbon sink, were appeared in the wetland research in China because of the unique environmental status and geographical environment, indicating that the wetland carbon research in China gradually shifted to the research of carbon biogeochemical cycle and climate change. Finally, through comparative analysis of the hotspots and frontiers of wetland carbon research at home and abroad over the past 20 years, future research of wetland carbon in our country was proposed.

wetland carbon; Citespace; network map analysis; bibliometric analysis; climate change

10.14108/j.cnki.1008-8873.2024.01.026

S157

A

1008-8873(2024)01-218-11

2021-08-14;

2021-11-10

国家自然科学基金项目(42007049); 粤桂科技合作基础与应用基础研究项目(2022GXNSFDA080009); 广东省水利科技创新项目(2020-07); 广东省基础与应用基础研究基金项目(2020A1515110524); 中央高校基本科研业务费项目(21620303)

吴志男(1997—), 男, 湖北孝感人, 硕士研究生, 主要从事土壤侵蚀与湿地碳循环方面研究, E-mail: zhinanwu@stu2020.jnu.edu.cn

通信作者:刘春, 男, 博士, 副教授, 主要从事土壤侵蚀与碳循环研究, E-mail: lspring@hnu.edu.cn

吴志男, 欧正蜂, 吴睿智, 等. 基于文献计量分析的近20年湿地碳研究进展与趋势[J]. 生态科学, 2024, 43(1): 218–228.

WU Zhinan, OU Zhengfeng, WURuizhi, et al. Research progress and trend of wetland carbon in the past 20 years based on bibliometric analysis[J]. Ecological Science, 2024, 43(1): 218–228.