基于CiteSpaceV的國內生態工程研究文獻可視化分析

曹永強,劉明陽

遼寧師范大學城市與環境學院,大連 116029

生態工程起源于生態學的發展與應用,至今不過50年的歷史[1]。20世紀中葉,全球面臨著人口激增、環境資源破壞、能源食物短缺等環境危機的影響,人類對生態系統的干擾超越了其自身的穩定性和恢復力,造成了生態系統退化。1962年美國著名生態學家H.T.Odum教授首次提出了生態工程一詞并賦予其定義。我國生態工程建設先驅馬世駿先生于1979年發表生態工程的理念,此后生態工程的思想迅速在國內傳播開來[2]。生態工程是一門與生態學、系統工程及環境工程等有一定關聯的學科,在生態環境保護的大背景下,人們越發重視生態與可持續發展的重要性,生態工程得到迅速發展,相關文獻數量明顯增多。

科學知識圖譜是以知識領域為研究對象,顯示其發展進程與結構關系的一種圖像。它既能顯示知識單元之間的聯系、結構和互動,又能在龐大的知識群中滋養出新的知識[3]。CiteSpaceV軟件是由美國德雷賽爾大學的陳超美博士開發的一款用于分析和計量文獻的信息可視化軟件,在實際應用中科學簡單,在國內外信息科學領域得到應用[4]。如賀艷華等[5]利用CiteSpaceV軟件分析2006—2016年城市一體化與空間組織研究領域,認為區域創新體系和產業集群等方面是主要研究熱點；王傳雷等[6]運用知識圖譜分析國內外科技新服務能力領域研究狀況,認為國內比國外科技創新水平低,需要加強各地區交流和延伸研究深度；錢鳳魁等[7]對近30年CNKI中有關基本農田領域的相關文獻進行分析,建議基本農田評定和研究需考慮區域特征和國家戰略的需求。目前,國內對生態工程領域知識結構梳理的研究較少,本文運用CiteSpaceV軟件對1992—2017年間《中國學術期刊(網絡版)》中生態工程方面的文獻進行相關分析,構建其知識圖譜,梳理中國生態工程整體研究情況,客觀揭示其未來發展趨勢,為后續研究起到重要作用。

1 分析數據和工具

1.1 數據收集和處理

本文數據來源于《中國學術期刊(網絡版)》(中國知網CNKI),由于CNKI收錄的期刊種類眾多,差距較大,本文選擇中文核心期刊和CSSCI為來源期刊,以便更好地反映中國生態工程相關領域的研究進展。檢索方式為“關鍵詞or主題詞=生態工程”,年限設置為1992—2017年,進行精確檢索,檢索結果共1007條,數據下載時間為2018年2月3日。對檢索到的結果進行去重、整理、刪除會議記錄、報刊首卷、無作者、書評等不符合要求詞條,最終剩余結果945條。

1.2 分析工具

CiteSpaceV是一款基于JAVA程序,用于計量和分析相應的知識領域的可視化工具。其創造性的將引證分析和共引分析相結合,創建出從“知識基礎”映射到“研究前沿”的理論模型[8-11]。知識圖譜中節點越大,代表出現次數越多,說明其在相關領域的貢獻程度越大,聯系密切的節點通過線連接,組成節點群。

2 “生態工程”研究文獻統計分析

2.1 文獻數量分析

文獻數量的變化特征是評價某一知識領域研究近況的重要指標之一。如圖1,我國生態工程領域文獻數量大致呈現出自1992年開始起伏波動,到1998年出現井噴增長至2000年后波動減少。1996年國際生態工程會議在北京舉行,國內外學者充分交流,明確生態工程是可持續發展的必由之路[12]。進入到21世紀我國更加重視生態建設,十七屆三中全會中明確提出現代農業,加強生態工程在農業領域的應用,在國內生態工程研究領域中掀起了新的熱潮[13]。2012—2016年國內生態工程領域研究熱情有短暫的下降,但受到2016年中央深改組審議通過了生態文明改革系列文件的刺激,2017年文獻數量有很大的提升。生態工程成為國內的研究熱點,一定程度上體現了研究的必要性和政策引導的輔助性。隨著十九大提出加快生態文明體制改革,未來幾年生態工程領域研究會達到新的高潮,研究文獻數量將有所增長。

圖1 1992—2017年生態工程領域文獻時間分布圖Fig.1 Document time distribution map of ecological engineering in 1992—2017

2.2 核心作者分析

通過確定某一研究領域的核心作者,可以大致分析出該領域的主要知識力量,從而促進這一領域中學者之間的相互交流與合作。本節使用普賴斯定律計算公式和綜合指數法,確定核心作者,再結合作者合作網絡圖,對生態工程領域核心作者群進行分析。

2.2.1核心作者的確定

根據普賴斯理論對生態工程領域核心作者候選人進行計算

(1)

式中,N為核心作者最低發文量,ηmax為發文量最多作者的篇數[14]。據統計1992—2017年生態工程領域發文量最多的作者發表29篇,則M=3.75,即發表4篇或4篇以上的論文作者為生態工程領域的核心作者候選人,最終滿足條件的候選人為24人。

2.2.2利用綜合指數法測算核心作者

綜合指數=(候選人發文指標+候選人被引指標)×0.5

(2)

候選人發文指標=候選人發文量/候選人平均發文量

(3)

候選人被引指標=候選人被引量/候選人平均被引量

(4)

其中1992—2017年生態工程領域核心作者候選人發表148篇,論文被引頻次為2557次。

2.2.3確定核心作者

根據綜合指數計算公式得到24位核心候選人的綜合指數,具體見表1。選取綜合指數大于1的作者為核心作者[14],其中苗澤華、顏京松、欽佩3位學者最為突出,綜合指數在2以上。

表1 1992—2017年生態工程領域24位核心作者候選人綜合指數Table 1 From 1992 to 2017 eco-engineering field 24 core authors candidate Composite Index

2.2.4作者合作共線分析

使用CitespaceV軟件對發文作者進行共線分析,得到作者合作網絡圖(圖2)。圖譜中共有140個節點,173條連接,網絡密度為0.0178。從圖2可以看出,中國生態工程領域研究呈現出“部分集中,整體分散”的特征,每個研究團隊基本上是由一個核心作者和其所在研究機構組成,可大致分為5個研究團隊：石家莊經濟學院的苗澤華和苗澤偉組成的團隊、中國科學院南京地理與湖泊研究所的顏京松、王如松等組成的學術團隊,浙江省農業科學院的呂仲閑、鄭許松等組成的團隊、中國科學院地理科學與資源研究所的樊江文、黃麟等組成的學術團隊和黃河水利科學院的楊順利和陳江南等組成的學術團隊。

圖2 1992—2017年生態工程領域的研究作者合作可視化知識圖譜Fig.2 Study of the authors in the field of ecological engineering from 1992 to 2017

2.3 研究機構合作分布分析

通過研究機構合作網絡,可以看出中國生態工程領域核心研究機構及其之間的合作關系。使用CiteSpaceV軟件得到研究機構合作可視化知識圖譜,如圖3所示,圖中共有57個節點,20個連接線,節點密度為0.0125。將二級單位進行合并,從出現次數由高到低排序分析,統計出現次數排名前8名的研究機構于表2。其中石家莊經濟學院出現次數最高為25次,是生態工程領域發文量最多的機構,其次是中國科學院地理科學與資源研究所和黃河上中游管理局,出現頻次分別為22次和20次。石家莊經濟學院前身是河北地質學院,屬中國資深地質學院,在2016年又重新更名為河北地質大學,無論名稱如何變化,其一直發揮自身優勢,將河北省區域礦產、土地等資源的持續開發與區域生態管理工程相結合,長期為中國生態工程領域的研究培養人才。中國科學院地理科學與資源研究所是中國較早的地理學研究機構,其主辦了《地理學報》等國內頂尖期刊,在國內乃至國際具有一定的影響力。黃河上中游管理局是水利部黃委會的派出機構,主要負責黃河流域的監管和研究,為我國的水土保持生態建設做出了重要貢獻。從合作關系上看,體現合作關系的節點共有5組,分別是中國科學院地理科學與資源研究所、中國科學院新疆生態與地理研究所與中國科學院研究生院；中國科學院西雙版納熱帶植物園與云南省地理研究所；黃河上中游管理局、烏蘭察布市水利局與涼城縣水務局；中國科學院大學與環境保護部衛星環境應用中心；中南林業科技大學商學院與北京林業大學經濟管理學院。

從區域的角度分析,河北、北京、陜西、云南、新疆等地發文量較高研究基本上是對河流、林地、干旱地區的生態系統可持續管理和脆弱生態區調節與恢復的研究較多,同時這些地區也是我國生態工程需要大力開展的地區。

圖3 1992—2017年生態工程領域的研究機構合作可視化知識圖譜Fig.3 Visualization knowledge map of cooperation between research institutes in the field of ecological engineering from 1992 to 2017

3 研究主題演化和聚類分析

研究主題的演化和聚類可以直觀的表現出研究領域內不同時期的研究熱點的變化情況。而關鍵詞作為最能代表文章內容的詞語,在一定程度上可以揭示研究領域中知識的內在聯系。因此本文通過CiteSpaceV軟件對關鍵詞進行共現分析,得出生態工程領域關鍵詞知識圖譜(圖4),圖中共有146個節點,165條連線,節點密度0.0156,通過對其進行分析來歸納生態工程領域的主要研究方向和熱點領域。

3.1 研究主題演化分析

關鍵詞中心度可以反映其在關鍵詞圖譜的重要性,代表了一段時間內的核心研究主題。本文以中心度為依據,對生態工程領域研究熱點進行辨識分析,由于篇幅所限本文只列出前20位關鍵詞(表3)。

表2 1992—2017年生態工程領域研究發文出現次數前8位的機構Table 2 The top 8 organizations in the research field of ecological engineering in 1992—2017

圖4 1992—2017年生態工程領域的關鍵詞共現可視化知識圖譜Fig.4 Key words co-occurrence visualization knowledge map in the field of ecological engineering from 1992 to 2017

生態工程領域研究在1992—2000年之間處于日漸成熟的階段。我國從20世紀80年代開始接觸生態工程理念,雖研究時間較短,但已經可以將生態工程應用于我國的實際國情中去?！吧鷳B工程”、“林業生態工程”、“農業生態工程”、“水土保持”等幾個關鍵詞呈現出較高的中心度,說明以上關鍵詞是整個研究領域的熱點話題。“生態工程”關鍵詞節點最大,中心度最高,繞著各個時期的知識網絡,說明其一直是研究領域的核心?！傲謽I生態系統”、“農業生態系統”、“黃河水土保持生態工程”是生態工程與國家戰略和安全的產物?！翱沙掷m發展”、“生態建設”是對“生態工程”理念的延伸,生態工程作為人類順應自然和改造自然的手段,這與我國一直強調的人與自然和諧相處的宗旨不謀而合。

生態工程領域相關研究在2001—2010年間得到了進一步的發展,產生了更加豐富的研究領域和研究網絡,根據知識圖譜分析,該階段出現的關鍵詞較多,中心度不盡相同,其中“工業企業”和“生態修復”呈現出較高的中心度,是這個階段的研究熱點。工業企業中實行生態工程的目的是實現經濟、生態、社會的協調與統一,從而實現區域生態工程和工業企業的和諧相處,促進區域經濟和環境更好更快地發展[15]。生態修復同樣是生態工程的一種手段,是以自然演變為主,人為引導為輔,加快生態演替過程,減慢生態系統退化速度[16]?！爱a業化”在此階段中心度也相對較高,產業化是以行業需求和實現收益為目標,憑借專業知識和服務能力,形成標準化的組織形式。將生態工程和產業化理念相結合,以市場為導向,以利益為中心,實行區域生態布局,規范管理,是未來生態工程發展的基本模式[17]。

在2011—2017年生態工程研究關鍵詞呈現出中心度較小,且數量較少的特征,這說明生態工程領域的研究進入到分支階段[18]。從關鍵詞中心性排序表得知,該時期主要的關鍵詞有“生態服務”、“生態文明建設”、“利益相關者”。黨的十八大報告將生態文明建設提高到國家長遠發展的核心戰略高度,生態工程再次得到政府重視,成為研究熱點[19]?！袄嫦嚓P者”本身屬于管理類的名詞,將其與生態工程領域相結合,有利于改善利益最大化的固有思維,促進循環經濟的快速發展,促進經濟、社會、生態的協調統一[20]。

表3 1992—2017年生態工程領域關鍵詞中心性(前20位)排序列表Table 3 List of key words (top 20) in the field of ecological engineering from 1992 to 2017

3.2 研究主題聚類分析

為了更好地把握生態工程領域的研究內容,本文使用CiteSpaceV軟件查詢節點的相關文獻,總結相關規律,將關鍵詞聚類成3個研究主題,分別為生態學基礎理論、生態工程應用領域和生態工程評價監督體系。

3.2.1生態學基礎理論

生態工程是生態學和系統工程學相結合的產物,因此,生態工程中有許多理論名詞與生態學是通用的。結合關鍵詞共現網絡,可以將“生態工程”、“生態建設”、“生態系統服務”、“生物多樣性”、“生態效應”、“生態恢復”、“生態文明”、“可持續發展”等歸為一類。早期研究主要集中在“生態工程”、“生態系統服務”、“生態效應”等基礎概念引入,逐漸創建出生態工程領域的研究內容和基礎框架。隨著國家越來越重視生態環境保護和科學技術的發展生態工程開始與“生態建設”、“生態文明”、“可持續發展”這些宏觀的名詞聯系上,這也促使生態工程的研究成果更好與國家政策相結合,進而加快解決我國生態環境的問題。

3.2.2生態工程應用領域

中國生態工程主要應用在農業、林業、水土保持和工業企業領域。

(1)在我國眾多生態工程研究中,農業生態工程是開展最早、傳播最廣的。農業生態工程將生態工程原理應用于農業建設中,充分提高農業生態系統中能量和物質的轉化效率。農業生態工程主要有三大特點：首先,我國農業生態工程的研究對象往往不是單一個體,而是由各種各樣復雜的農戶與農村組成的。例如貴州省江口縣依靠自身的地理條件及農業發展條件,克服各種自然災害和農業意識落戶等制約因素,以土壤、庭院和觀光等農業生態工程為主體,形成了有復雜生態系統和各種生態經濟結構組成的生態縣[21]；其次,我國生態工程的研究目標不僅僅只考慮經濟收益,而是要求將收益建立在生態環境不被破壞的基礎之上,實現經濟-社會-生態的協調與統一；最后,我國傳統農業中很久以前就已經有像“套種制度”這樣符合生態工程原理的種植模式,但在生產過程中往往出現效率低、危害發現晚等特點[22],當前我國現代農業生態工程將傳統農業種植模式與現代種植技術結合起來,實現更加高效的生態農業。

(2)林業生態工程目的是對自然生態系統進行人為引導和改善,從而達到人與自然和諧相處的結果。我國林業生態系統大致分為兩個階段：①20世紀70年代,我國開始啟動三北防護林工程標志著我國開始利用政府資金進行生態工程建設。隨后又相繼啟動了長江中上游防護林工程等重點工程,這一階段只是單純的進行生態建設,沒有一個系統的評估與管理的平臺[23]；②20世紀90年代,我國林業開始認清現實,將之前的重點工程進行整合,發展出天然林資源保護工程、退耕還林等5個生態工程,開始走大工程帶動大發展,發揮重點工程的新發展路線[24]。此外,我國林業生態工程也有缺點：①資金投入不夠連續。由于林業生態工程持續時間長,很多工程到后來資金中斷導致工程無法繼續[25]；②工程質量不高。我國很多林業生態工程采用散亂作業的方式,施工質量受到影響；③工程監督水平不足。目前我國急需林業生態工程相應的人才[26]。

(3)2000年國務院通過《全國生態環境建設規劃》,將黃河中上游地區,長江中上游地區等地區作為生態環境建設重點工程?！笆晃濉逼陂g黃河水土保持生態工程綜合治理面積5.59萬多km2,年均減少黃河3.5—4.5億,進一步減輕水土流失狀況[27]。在進行黃河水土保持治理的過程中,我國學者在治理模式和砒沙巖的處理技術領域不斷創新,均處于世界領先水平。

(4)工業企業主要包括礦山企業及制藥企業。工業企業在產品生產和排放廢物的過程中破壞周圍生態環境,對其進行恢復或改良的生態工程,能促進工業企業的經濟、生態、社會的協調與統一。苗澤華認為應該將工業企業進行集中管理,將不同企業按照工業生態系統的再生、循環、控制等原理進行資源和生態雙方面的分類與聯系,加強企業之間合作,使企業資源達到最大化利用[28]。

3.2.3生態工程監督評價體系

“指標體系”、“模式”、“效益”、“后評價”等關鍵詞組成這一聚類。生態工程監督評價體系是能夠定量的反應工程效應的評價體系,現有的監督評價體系大多數是針對林業和水土保持領域,而在農業和工業領域相關研究較少。

3.3 熱點詞突顯分析

3.3.1強度最強的突現詞：黃河

熱點詞“黃河”突現起始于2000年,與2006年出現下降趨勢(表4)。1998年長江特大洪水之后,我國明顯加強了對河流水系的治理工作,黃河水土保持生態建設項目進入了前所未有的高潮期[29]。2000年初,黃河水土保持生態工程正式實施。經過十多年治理,流域水土流失狀況初步好轉,區域生態系統健康狀況趨于穩定,逐漸改變了當地居民的生產和生存條件,是我國脫貧攻堅戰的典范[30]。陳伯讓提出四大方面提高黃河水土保持生態工程成效：加強計劃管理,建立多方投資方案,發展主導企業,完善監測體系[31]。楊順利等認為應該加強對黃河水土保持生態工程監理部門的管理,不僅有利于保證工程前期工作,而且還提高項目管理水平和工程的建設質量,保證國家資金用到實處[32]。李文銀認為在黃河水土保持項目實施過程中,各項目縣可以將當地的傳統的施工方式與先進的治理技術相結合,從而達到高標準、高質量的建設目的[33]?！包S河”突現性表現為2000—2007年持續8年研究激增,之后趨于穩定,這與國家政策熱點時間段大致相同。

3.3.2持續時間最長的突現詞：新農村建設

熱點詞“新農村建設”突現起始于2007年,與2016年出現下降趨勢,持續時間最長。2006年中央一號文件《中共中央國務院關于推進社會主義新農村建設的若干意見》中提出了建設社會主義新農村的重大歷史任務[34]。新農村建設主要包括農村生態基礎設施建設和生態工程建設兩個方面。楊學峰認為生態農業發展模式是我國當前新農村建設的理想載體[35]。2008年黨的十七屆三中要求把建設社會主義新農村作為戰略任務,加快實現城鄉經濟快速發展。新農村建設中實現和諧人地關系,轉變舊的生活方式,發展綠色農業技術,最終達到實現城鄉協調發展和建設和諧社會的目標[13]。熱點詞的結束表明“新農村建設”理論體系基本建立完成進入全面成熟階段。

3.3.3出現時間最晚的突現詞：利益相關者

熱點詞“利益相關者”于2014年開始突現。作為可持續發展的一種實現形式,生態工程是為人類提供更好的生存環境,同時做到經濟上可靠、社會上接受的方式。為達到上述目的,人們必須通過與其工程相關聯的不同主體即利益相關者的協調和配合,來實現雙贏乃至多贏。我國學者將利益相關者結合到生態工程領域中的應用尚不普遍,只是在工業、林業生態工程略有涉及。洪富艷認為在中國公共生態治理現有條件尚不成熟的環境下,應該調動利益相關者,使其參與到治理生態過程中,這是當前擺脫政府主導型治理政策的最佳選擇[36]。苗澤華等認為礦山企業實施生態工程需要根據利益相關者各方自身要求和經營方式,形成共生共贏的模式,促進經濟發展[37]。十九大以來,我國把生態文明建設放在突出位置,將其與經濟、政治、文化、社會建設相融合,因此未來一段時間利益相關者在生態工程中的應用仍然是人們研究的熱點話題。

表4 1992—2017年生態工程領域熱點詞突現表Table 4 Emergence of hot spot words in the field of ecological engineering from 1992 to 2017

4 結論與建議

對生態工程研究狀況分析發現：①從發文時間來看,我國生態工程領域文獻數量呈現出自1992年起伏波動,1997年井噴增長和2000年至今穩定波動的特點。②從發文作者來看,苗澤華、顏京松、欽佩等8位作者為核心作者,在作者群方面,基本上呈現出“部分集中、整體分散”的特征。③從研究機構來看,石家莊經濟學院是發文最多的機構,其次是中國科學院地理科學與資源研究所和黃河中上游管理局。

對生態工程研究主題分析發現：①我國生態工程核心研究主題發展經歷了3個階段：日漸成熟階段(1992—2000年)、發展階段(2001—2010年)、進入分支階段(2011—2017年)。②3個關鍵詞聚類分為“生態學基礎理論”、“生態工程應用領域”和“生態工程監督評價體系”,涵蓋了生態工程研究的大多數領域,其中“生態工程監督評價體系”是薄弱研究領域,需要未來加強。③“黃河”是強度最強的突現詞,“新農村建設”是持續時間最長的突現詞,“利益相關者”是出現時間最晚的突現詞。我國生態工程熱點研究有較明顯的政策指向性,熱點詞的出現和消失往往伴隨著政策的指出和實施。

隨著習近平總書記提出,保護環境就是保護生產力。我國越來越重視生態文明建設,生態工程作為打贏這場仗的中堅力量,也將面臨新的危險和發展機遇,未來應該關注如下方面：

(1)我國當前生態工程主要是對農業、林業和水土保持領域的治理與開發,而在城市中除了城市污水、景觀和節能建筑研究之外其他的就少之又少。隨著中國城市化和可持續發展的思路越來越得到重視,傳統城市模式必然會發生變化,生態城市是必然趨勢。生態城市通過調整城市發展模式、加快新能源開發、改變人們的消費方式,達到城市生態系統的信息傳遞、能量轉化、物質流動、資金周轉4個運動狀態,最終實現人與自然和諧相處的一項復雜的生態工程[38]。

(2)研究方法上,生態工程是一種主體多元,機理復雜的領域。其研究應進一步強調多學科的交叉結合,以生態系統理論、利益相關者理論、系統與工程理論、地域系統理論等生態、經濟、工程、地理學理論為支撐,采用適用于復雜系統研究的方法進行綜合集成研究。

(3)我國生態工程由于耗時長、投入資金大,到工程末期很有可能導致管理松散,缺乏合理性和政府法律支持滯后等問題,而生態工程評價體系又起步較晚,大多數只針對林業和水土保持。在未來我國應該建立健全監測和評價體系,對生態脆弱區和已經改造過的地區進行動態實時的監測,建立權威的評價監督機構,制定系統的評價模式,大力培養專業人才,提高各工程對評價機制重要性的重視程度。