近5年森林生態(tài)系統(tǒng)服務價值評估研究進展
——基于CiteSpace文獻計量學分析方法

虞依娜，徐曼，葉有華

1. 華南農業(yè)大學林學與風景園林學院，廣東 廣州 510642；2. 仲愷農業(yè)工程學院園藝園林學院，廣東 廣州 510225

森林是陸地最大的生態(tài)系統(tǒng)，森林生態(tài)系統(tǒng)對人類的生存與發(fā)展與地球環(huán)境的維持起著重要的作用。森林為人類提供了多種類型的生態(tài)系統(tǒng)服務如固碳、水源涵養(yǎng)、木材與林產品供給以及休閑娛樂等，而生態(tài)系統(tǒng)服務價值評估在提高人們對于森林管理和保護政策的認識和支持決策方面可以發(fā)揮作用（Liu et al.，2010；D'Amato et al.，2016）。生態(tài)系統(tǒng)服務是指生態(tài)系統(tǒng)對人類的福祉（Costanza et al.，1997；Daily，1997）。1997 年由Costanza等人發(fā)表在《Nature》上的一篇文章首次對全球生態(tài)系統(tǒng)服務價值進行了評估，緊隨其后我國對于生態(tài)系統(tǒng)服務價值的一些研究也陸續(xù)發(fā)表。1999年，歐陽志云等（1999）對我國陸地生態(tài)系統(tǒng)服務功能經濟價值進行了研究；同年蔣延玲等（1999）根據全國第三次森林資源清查資料對我國38種森林類型生態(tài)系統(tǒng)服務的總價值進行了評估。通過生態(tài)系統(tǒng)服務價值的量化研究，人類已經逐漸認識到森林生態(tài)系統(tǒng)對于維持地球陸地生態(tài)環(huán)境的重要性。

森林生態(tài)系統(tǒng)服務功能對人類福祉具有重大意義（Costanza et al.，1997），隨著全球氣候變化和土地利用變化逐漸加劇，人與自然的矛盾逐漸加深，森林對于改善這些問題所起到的作用不可忽視。國內外已有許多學者在森林生態(tài)系統(tǒng)服務價值評估的方法和應用等方面開展了大量的研究，以我國目前已開展的森林生態(tài)系統(tǒng)服務價值評估的研究為例，研究區(qū)域的尺度上從國家到省、市（趙同謙等，2004；宋萍等，2003；潘勇軍等，2013），林分類型上從天然林到人工林（張曉暉等，2006；李振等，2013；黃繼紅等，2014），以及具體到不同的服務類型（如調節(jié)、文化、供給服務等）都陸續(xù)開展了此類研究，但是少有文章對已發(fā)表的研究進行綜合性文獻計量分析。通過文獻計量分析，有助于識別新興的和已開展研究的地區(qū)，可以幫助識別出有影響力的研究人員，并通過捕獲研究人員所涵蓋的最新主題，來確定新興的研究領域。為了全面了解近5年森林生態(tài)系統(tǒng)服務價值評估方面的研究，本文使用 CiteSpace文獻計量學分析方法對來自國內外的 3000多份已發(fā)表的論文進行了綜合性分析，旨在總結當前森林生態(tài)系統(tǒng)服務價值評估研究領域的研究現狀、發(fā)展脈絡、研究熱點和前沿，識別出具有重要價值的期刊和作者和文章，對于進一步開展森林生態(tài)系統(tǒng)服務價值評估研究具有重要的借鑒意義。

1 方法與數據來源

文獻綜述的目的是繪制和評估文獻的主體，以確定潛在的研究空白，并高度重視知識的邊界（Tranfield et al.，2003）。我們采用數據收集和該領域的全面評估的四步方法，以確定最有影響力的研究，確定研究的主題領域，并為該領域目前的研究和未來的方向提供見解。

1.1 定義適當的檢索詞

本文以Web of Science（WoS）核心合集中的科學引文索引擴展版數據庫（SCI-EXPANDED）和中國知網（CNKI）作為數據源，通過已定義的檢索詞收集和存儲“期刊”文章（包括會議報紙，書籍和章節(jié)）。檢索策略分別是：WoS數據庫：TS=（forest*）and（“ecosystem service” or “ecosystem services”）and（value or valuation or assess or assessment or evaluate or evaluation）；中國知網（CNKI）：檢索詞：主題=（森林或含林業(yè)）并且（生態(tài)系統(tǒng)服務或含服務）并且（價值或含評估）；時間跨度：2015—2019年。

1.2 檢索結果與細化

通過檢索分別得到2837篇（WoS）和1017篇（CNKI）文獻，為了保證文獻數據的有效性，本文在進行分析之前刪去了重復文獻以及文章研究內容與本研究主題無關的文獻，最終分別得到 2834篇（WoS）和810篇（CNKI）文獻。

1.3 初始數據統(tǒng)計

1.3.1 研究趨勢分析

從 WoS和 CNKI兩大數據庫中搜集來的信息看，近5年發(fā)表在WoS數據庫中的文獻較五年前增長幅度較大，而與之相反，收錄于CNKI數據庫中的文獻量從2016年開始處于下降的趨勢（如圖1、2）。WoS數據庫中發(fā)表量排名前5的國家的年發(fā)表量同樣處于增長的趨勢（圖2），其中，2018年美國和中國的文獻發(fā)表量均達到了研究區(qū)間的峰值。

1.3.2 文獻來源分布

圖1 文獻發(fā)表量年趨勢Fig. 1 Dynamics in the number of publications in this field from the WoS and CNKI

圖2 前五位國家發(fā)表量年趨勢（WoS）Fig. 2 Dynamics in the number of publications of the top 5 countries (WoS)

由于本文所獲取的文獻數據中有一部分屬于碩博論文（源于CNKI數據庫），因此本文以文獻來源分布作為計量標準，發(fā)文量排名前 10的文獻來源如表1所示。在本文獲取的WoS文獻數據中，Ecosystem Services所收錄本領域的文獻數量最多，其次是Ecological Indicators，Forests，Sustainability等雜志。而從CNKI數據庫中獲取的文獻來源經過統(tǒng)計分析之后發(fā)現，來自于中南林業(yè)科技大學和北京林業(yè)大學的碩博論文數量最多，而期刊則是綠色中國、生態(tài)學報、安徽農業(yè)科學、生態(tài)經濟的發(fā)文量較多，可以發(fā)現高校碩博論文占CNKI數據庫該領域文獻總量的一半以上。

1.4 數據分析

考慮到分析研究的本質，本文采用文獻分析法和文獻計量學分析方法，結合 Citespace.5.5.R2和Gephi-0.9.2分別對Web of Science（WoS）和中國知網（CNKI）數據庫中檢索出來的相關文獻數據進行分析得出合作網絡圖譜、文獻共被引分析圖譜、聚類圖譜和關鍵詞共現圖譜，通過文獻數據可視化來分析森林生態(tài)系統(tǒng)服務價值評估研究的發(fā)展現狀。

表1 發(fā)文量前10位的文獻來源（WoS和CNKI）Table 1 Top 10 published sources (WoS and CNKI)

2 文獻計量與可視化分析

2.1 國家與地區(qū)之間合作關系

國家與地區(qū)之間的交流合作更加有利于科技的發(fā)展與進步。在森林生態(tài)系統(tǒng)服務價值評估的研究中已經有133個國家或地區(qū)開始關注該領域的發(fā)展，并開展了相關的研究。本文對發(fā)表量前19位的國家進行科研合作網絡分析發(fā)現 19個國家之間的合作關系表現出了較大的差異（圖3）。結果表明發(fā)文量最多的美國（824篇）與中國（374篇）、德國（336篇）、英國（271篇）、巴西（242篇）等9個國家在該領域具有合作關系。雖然中國發(fā)文量位居第二，但是僅與美國、芬蘭（109篇）和加拿大（179篇）存在合作關系。

2.2 研究機構與作者合作網絡分析

對兩類數據庫的檢索結果分別進行研究機構與作者合作網絡分析，得出在森林生態(tài)系統(tǒng)服務價值研究領域研究力度較大的單位、作者以及科研合作關系圖譜。相比于國家之間的合作網絡，中國的科研機構在森林生態(tài)系統(tǒng)服務價值研究領域的科研活動更為活躍，中國科學院在該領域發(fā)表的文章數量最多（有163篇）且與清華大學、斯坦福大學等多個機構有合作關系，其次是美國林務局（94篇）與加利福尼亞大學、美國地質調查局、美國環(huán)境保護署等多個機構有合作關系。

從CNKI數據庫中分析得出中國環(huán)境科學研究院、中國科學院、北京林業(yè)大學、中國林業(yè)科學研究院、全國政協人口資源環(huán)境委員會等機構在該領域發(fā)表的論文更多；在機構之間的合作網絡上，中國林業(yè)科學研究院、國家林業(yè)與草原局等機構之間合作密切。從研究機構所占比重上可以看出，中國科學院（163篇）、中國科學院大學（69篇）在WoS數據庫收錄的論文中占我國總的發(fā)文量的 60%以上，由此可見中國科學院在森林生態(tài)系統(tǒng)服務價值評估領域做出了較大的貢獻。通過WoS數據庫中的作者合作網絡分析可知，Brancalion Pedro H S（14篇）；Paletto Alessandro（13 篇）；Angelstam Per（13篇）；Nowak David J（12篇）等人在該領域發(fā)表的論文數量較多，且在近3年較為活躍（圖4）。而從CNKI數據庫中分析可知，在該領域的學術合作中，中國的學者王兵（18篇）、牛香（18篇）、宋慶豐（12篇）3人之間的學術合作均較為密切且文獻發(fā)表量較多，同樣活躍的學者集群為張林波、高艷妮、楊春艷等學者和歐陽志云、王莉雁、博文靜等學者之間的學術合作等（圖5）。

圖3 國家合作網絡圖譜Fig. 3 National cooperation network

2.3 共被引文獻與聚類分析

圖4 作者合作網絡圖譜（CNKI）Fig. 4 Author cooperation network (CNKI)

圖5 作者合作網絡圖譜（WoS）Fig. 5 Author cooperation network (WoS)

圖6 文獻共被引網絡圖譜Fig. 6 Reference co-citation network

圖7 文獻聚類分析網絡圖譜（以標題詞聚類）Fig. 7 Reference clustering analysis network (clustering by title)

使用Citespace對WoS數據庫中導出的數據進行共被引文獻分析，得出共被引文獻圖譜和聚類分析圖譜（圖 6、7）。結果顯示，Costanza et al.（2014）發(fā)表在Global Environmental Change上的一篇文章共被引頻次最高（157次），其次是 Hansen et al.（2013）發(fā)表在Science上的一篇文章，共被引頻次高達149次（表2）。對文獻進行聚類分析去除最小類別，最終得到了9個類別，分別是：（1）mapping ecosystem service；（2）cultural ecosystem sevice；（3）ecosystem service value；（4） forest landscape restoration；（5）protected area；（6）mountain forest；（7）farmland abandonment；（8）land-sharing debate；（9）social feedback。其中，文獻共引聚類分析圖譜的模塊值Q=0.6229，根據陳悅等（2015）在研究中提出的聚類圖譜的評價標準，可以認為本文得出的聚類結果是顯著的。

聚類分析結果表明：當前世界范圍內對于森林生態(tài)系統(tǒng)價值評估的研究領域主要側重于生態(tài)系統(tǒng)服務制圖、文化生態(tài)系統(tǒng)服務、生態(tài)系統(tǒng)價值、森林景觀資源恢復、保護地、山地森林、耕地廢棄（土地利用變化）、土地共享爭議、社會反饋等9個方面。

表2 高頻共被引文獻Table 2 Highly co-cited references

2.4 關鍵詞共現分析

關鍵詞共現圖譜匯總了關鍵詞出現的頻次及其相關關系，對于認識森林生態(tài)系統(tǒng)服務價值評估研究領域的學科熱點具有重要的作用。在關鍵詞共現圖譜中“ecosystem service”，“biodiversity”，“conservation”，“forest”，“management”，“climate change”，“l(fā)and use change”，“model”等關鍵詞有較高的共現頻次，共現頻次均在100次以上（圖8）；而CNKI數據庫中的文獻數據分析顯示“森林生態(tài)系統(tǒng)”，“生態(tài)系統(tǒng)服務”，“價值評估”，“生態(tài)服務功能”，“生態(tài)補償”，“生態(tài)服務價值”，“評估”，“價值量”，“InVEST模型”等關鍵詞具有較高的共現頻次，共現頻次可達15次以上（圖9）。關鍵詞共現圖譜的結果表明，國內外的研究熱點大致趨于一致，細節(jié)處有所不同，具有一定的差異性。對WoS文獻中所提取的高頻關鍵詞進行定性歸類可大致分為評價對象、影響因素、評價類型、評價方法與 指標四類（表3）。

圖8 關鍵詞共現圖譜（WoS）Fig. 8 Keywords co-occurrence network (WoS)

圖9 關鍵詞共現圖譜（CNKI）Fig. 9 Keywords co-occurrence network (CNKI)

3 討論

本文通過檢索近5年WoS和CNKI兩大數據庫中的有關文獻并對其進行文獻計量學分析，獲得了森林生態(tài)系統(tǒng)服務價值評估領域的最新研究進展、重點文章和作者以及文獻聚類和熱點分布。從WoS數據庫中獲取的信息來看，近5年該領域的文獻出版量呈逐年上升趨勢。文獻量排名前5的國家中，美國的文獻出版數量是中國等其他4個國家的兩倍以上，這說明在該研究領域美國的文獻量占比是最高的。而中國的文獻出版量雖然在 2015年時位居世界第四，但自 2016年起文獻出版量迅速增加，到2018年文獻量增加了兩倍以上。對比收錄在CNKI數據庫的文獻數量來看，中國收錄在WoS中的文獻數量正在逐漸與 CNKI中的文獻數量比例相接近（圖1、2），表明在這一研究領域中國學者發(fā)表在國際學術期刊上的文章所占比重正在逐年上升。

國家、機構和作者合作網絡圖譜展示了在森林生態(tài)系統(tǒng)服務價值研究領域不同國家、機構、作者之間的合作關系較為突出的集群和個體。雖然在文獻量產出上，中國和巴西分別位居世界第二和第五，但是美國、德國、英國、法國等多數西方國家之間的相互合作相對于中國、巴西等發(fā)展中國家表現的更加活躍。在研究機構中，中國科學院的文獻發(fā)表量最多，其中中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心、中國科學院地理科學和資源研究所貢獻較為突出，所發(fā)表的文章在前 30篇中國科學院高被引文獻中分別占36.7%和26.7%，生態(tài)系統(tǒng)服務研究領域比較權威的專家學者如歐陽志云、傅伯杰、王效科、于貴瑞、謝高地、趙同謙等人多來自以上兩個中國科學院的研究機構；從CNKI數據庫中獲取的文獻量最高且合作密切的作者集群：王兵（2015）、宋慶豐等（2015）來自中國林業(yè)科學研究院森林生態(tài)環(huán)境與保護研究所，他們在近5年森林生態(tài)系統(tǒng)服務研究領域發(fā)表文獻較多，研究領域多圍繞森林生態(tài)系統(tǒng)服務功能、價值以及森林生態(tài)效益等領域，他們還提出了基于森林資源連續(xù)清查系統(tǒng)、生態(tài)系統(tǒng)定位觀測研究網絡或 3S技術等大數據的應用開展森林生態(tài)系統(tǒng)服務評估的理論。

表3 森林生態(tài)系統(tǒng)服務價值評估研究領域關鍵詞分類表（WoS）Table 3 Keywords category in forest ecosystem services valuation research field (WoS)

文獻聚類分析為未來開展更深入層次的分析提供了知識基礎，利用 CiteSpace的引文聚類得到了9個方面的研究，占總文獻數據量的41.5%；其中最大的4個聚類所包含的文獻占該領域總文獻數量的21.8%，分別是：生態(tài)系統(tǒng)服務制圖、生態(tài)系統(tǒng)服務價值、文化服務和森林景觀恢復。森林生態(tài)系統(tǒng)服務價值評估領域的熱點分布在兩大數據庫中存在一定的差異，主要表現在高頻熱點的分布有所不同。前 50位高頻關鍵詞中本文檢索設定的檢索詞匯的詞頻在兩大數據庫中的占比分別是27.36%，65.06%，除此以外的高頻關鍵詞有“土地利用”、“碳”、“管理”、“保護”、“氣候變化”、“生物多樣性”（WoS）和“生態(tài)補償”“生態(tài)效益”“InVEST模型”、“水源涵養(yǎng)”、“碳儲量”、“固碳釋氧”（CNKI）。由此可見以WoS為代表的國際上的研究熱點和以CNKI為代表的國內研究熱點分布存在著一定的差異，但是共同點是二者都高度關注森林固碳釋氧的服務價值。

4 結論與展望

本文從文獻分析學和文獻計量學的角度對森林生態(tài)系統(tǒng)服務價值評價國內外研究進展進行了簡要概括。首先，中國在該領域的研究比重不斷增加，尤其是中國科學院在該領域研究所做的貢獻尤為突出，但是研究的國際間合作較少，這在一定的程度上阻礙了新思想和新技術的交流；其次，Costanza et al.（2014）和 Hansen et al.（2013）發(fā)表的兩篇文章具有較高的共被引頻次，是近5年來本研究領域的經典文獻；第三，文獻類型依據CiteSpace聚類分析得出主要的4個類別分別是：生態(tài)系統(tǒng)服務制圖、文化生態(tài)系統(tǒng)服務、生態(tài)系統(tǒng)價值、森林景觀資源恢復；第四，從研究熱點上來看，國內國外在熱點的分類上大致相同，但高頻熱點略有，總體可大致分為影響因素、評價類型、評價對象、評價方法與指標4個類型進行概括。

森林生態(tài)系統(tǒng)價值評價對于量化森林質量與生態(tài)效益，評估生態(tài)系統(tǒng)服務之間的權衡關系，支持森林經營管理決策能力具有重要的作用（Hayha et al.，2015）。本文結合聚類和熱點分析結果對未來森林生態(tài)系統(tǒng)服務價值評估領域研究的發(fā)展提供了一些方向性的建議。

4.1 全球氣候變化和土地利用變化的影響

當前全球氣候變化已經威脅到生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性繼而影響到服務價值（Wang et al.，2016），另一方面自然或人類活動造成的土地退化、恢復等土地利用變化同樣對生態(tài)系統(tǒng)服務有著重大的影響，并且已經成為了一種全球現象（Turner et al.，2016；MEA，2005）。目前針對氣候變化或土地利用變化對森林生態(tài)系統(tǒng)功能的研究較多，而對生態(tài)系統(tǒng)服務價值的研究較少；對單一影響因素的研究較多而對多變量交互作用的研究較少。基于氣候變化和土地利用變化以及二者的相互作用效應對森林生態(tài)系統(tǒng)服務影響的時空分析（Fu et al.，2017；Clerici et al.，2019），有利于更好的量化森林生態(tài)系統(tǒng)不同服務之間的權衡作用。

4.2 多類型的覆蓋

通過熱點分布分析可知，固碳釋氧服務在兩大數據庫中均有較高的熱度，這一點在許多有關研究中被印證（Pearce，2001），但森林同樣具有其他諸如提供木材、林產品等供給服務，提供新鮮空氣和充足的氧負離子、涵養(yǎng)水源、減少水土流失等調節(jié)服務，提供人們文化、旅游、休閑、教育等文化服務等等其他服務的能力。因此，對于森林生態(tài)系統(tǒng)服務的研究應當擴大到對生態(tài)系統(tǒng)服務的所有類型，以便正確審視森林對于人類的綜合福祉。

4.3 方法優(yōu)化與模型的開發(fā)與應用

盡管目前存在許多對生態(tài)系統(tǒng)服務價值評價質疑的聲音，認為價格不應放在自然資源的評價上（Costanza et al.，2017）。但是量化的方法有利于我們更便捷的認識生態(tài)系服務的動態(tài)變化，盡管目前受科學技術條件、數據獲取與處理等條件的制約，生態(tài)系統(tǒng)服務評價對于人們認識森林生態(tài)系統(tǒng)仍然具有一定的研究意義與價值。模型應用將是未來森林生態(tài)系統(tǒng)服務價值評價的發(fā)展方向，集成性、動態(tài)性、空間顯式以及可參與性將是模型應用的主要特征（Turner et al.，2016），而通過森林資源連續(xù)監(jiān)測和清查等監(jiān)測活動所獲取的數據將提供模型所需的重要數據來源（宋慶豐等，2015；王兵，2016）。