近30年城市森林研究熱點(diǎn)與前沿*
——基于CiteSpace的知識(shí)圖譜分析

張新平 王 慧 李 皓 閆 杰 喬 治 孫 昕 張芳芳 王得祥

1 西安理工大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院 西安 710054

2 西北農(nóng)林科技大學(xué)林學(xué)院 陜西楊凌 712100

3 陜西省農(nóng)業(yè)廣播電視學(xué)校西安市高陵分校 西安 710200

城市森林在應(yīng)對(duì)城市增長(zhǎng)所致的環(huán)境問題與改善人們健康福祉上發(fā)揮著重要作用[1]，如凈化空氣[2]、緩解城市熱島[3-4]、降低噪聲[5]、改善水質(zhì)[6]、提供棲息地與生物多樣性[7]以及教育、美學(xué)、靈感、休閑與生態(tài)旅游[8]等。富有藝術(shù)性的樹木配置和健康的城市森林是決定城市視覺形象和生活質(zhì)量的最重要因素[9]，城市森林是人類命運(yùn)共同體的重要組成部分[10]。可見，城市森林研究具有較強(qiáng)的學(xué)科交叉性，尤其是近些年來(lái)該領(lǐng)域研究發(fā)展迅速，研究成果不斷涌現(xiàn)，而相關(guān)的綜述類文獻(xiàn)主要聚焦某一研究方向或地理區(qū)域，如城市綠色空間的健康益處[11]、城市公園可達(dá)性[12]、城市綠地與城市景觀的管理[13]、城市綠地及其花粉過敏[14]、美國(guó)國(guó)家公園及其公園聲景觀[15]、城市環(huán)境中種植行道樹的益處與挑戰(zhàn)[16]、城市綠色空間中體育活動(dòng)及其干預(yù)[17]、城市綠色空間對(duì)社會(huì)犯罪的影響[18]、高密度城市綠色空間規(guī)劃的挑戰(zhàn)與策略[19]、城市森林調(diào)控空氣顆粒物功能研究進(jìn)展[20]、北美城市森林文化生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)價(jià)值綜述[21]、地中海地區(qū)的城市森林研究綜述[22]、遙感在城市森林監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用綜述[23]等，但是整個(gè)城市森林領(lǐng)域缺乏知識(shí)圖譜分析。文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)的發(fā)展為研究文獻(xiàn)情報(bào)的分布結(jié)構(gòu)、數(shù)量關(guān)系、變化規(guī)律和定量管理提供了科學(xué)工具[24-26]，文獻(xiàn)計(jì)量分析軟件CiteSpace能夠可視化地刻畫某個(gè)領(lǐng)域的知識(shí)圖譜和研究熱點(diǎn)演進(jìn)關(guān)系[26]。基于此，本文運(yùn)用文獻(xiàn)計(jì)量的方法，從比較分析的視角，揭示我國(guó)與國(guó)外城市森林研究在發(fā)展趨勢(shì)、研究熱點(diǎn)、關(guān)鍵文獻(xiàn)和學(xué)術(shù)影響力等方面的差異，并對(duì)未來(lái)研究方向進(jìn)行展望。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源與分析方法

本研究使用的數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)CNKI和美國(guó)Web of Science核心合集 (WOS)，檢索時(shí)間為2019年1月20日，檢索條件為主題＝“城市森林”、Theme＝ “urban forest”，檢索時(shí)段 (Time Expand) 為 “1992—2018”，在WOS和CNKI中分別檢索滿足上述檢索條件的中文、英文全文期刊文獻(xiàn)，獲取文獻(xiàn)信息數(shù)據(jù)。根據(jù)陳悅等[26]提出的知識(shí)圖譜分析方法，本研究運(yùn)用CiteSpaceⅤ對(duì)文獻(xiàn)進(jìn)行去重和可視化分析，分析參數(shù)設(shè)置參考張新平等[27]的研究方法，借助發(fā)文量、被引頻次、h指數(shù)[28]等文獻(xiàn)計(jì)量指標(biāo)分析學(xué)術(shù)影響力，同時(shí)評(píng)述高被引用文獻(xiàn)[29]、關(guān)鍵文獻(xiàn)[30]和經(jīng)典文獻(xiàn)[31]。

2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析

2.1 城市森林研究文獻(xiàn)發(fā)表年份分布

圖1表明，CNKI與WOS年文獻(xiàn)量的時(shí)間序列模型均為以下開口拋物線為指數(shù)的復(fù)合函數(shù)。據(jù)此推斷未來(lái)關(guān)于城市森林研究的增長(zhǎng)趨勢(shì)仍然會(huì)持續(xù)一段時(shí)間，但指數(shù)型曲線僅僅是學(xué)科知識(shí)發(fā)展初期的特征[32]，說(shuō)明現(xiàn)在學(xué)術(shù)界對(duì)此的研究處于繁榮發(fā)展階段。20世紀(jì)90年代中后期國(guó)外興起關(guān)于 “urban tree canopy coverage”(城市樹木冠層覆蓋率)的研究，對(duì)國(guó)內(nèi)的研究產(chǎn)生很大影響，是城市森林更為直接的研究?jī)?nèi)容。國(guó)內(nèi)年文獻(xiàn)量自2011年后有下降趨勢(shì)，其原因之一是由于中國(guó)學(xué)術(shù)評(píng)價(jià)注重SCI、SSCI等國(guó)際檢索論文，驅(qū)使國(guó)內(nèi)城市森林研究團(tuán)隊(duì)熱衷于發(fā)表英文文章。

2.2 城市森林研究國(guó)家分布與合作情況

圖2a表明，WOS中的城市森林主題的論文來(lái)自164個(gè)國(guó)家 (略去未形成合作研究網(wǎng)絡(luò)的國(guó)家)，其中發(fā)文量排名前5的國(guó)家為美國(guó)、中國(guó)、巴西、加拿大和德國(guó)，累計(jì)被引頻次前5位的國(guó)家為美國(guó) (107 668次，h＝132)、中國(guó) (16 538次，h＝59)、加拿大 (14 243次，h＝55)、巴西(8 886次，h＝44)和澳大利亞 (8 093次，h＝43)。從發(fā)文量上看，城市森林的研究集中在中美兩國(guó)，合作度 (網(wǎng)絡(luò)密度)前5名的國(guó)家為美國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、荷蘭和加拿大，其中美國(guó)是合作研究網(wǎng)絡(luò)的核心成員，中國(guó)與美國(guó)、德國(guó)、日本、印度和加拿大有緊密的合作研究關(guān)系。圖2b呈現(xiàn)了1992—2018年對(duì)城市森林研究引文爆發(fā)強(qiáng)度 (strength)前20位的國(guó)家或地區(qū)，其中前3位的國(guó)家為美國(guó)、中國(guó)和意大利；研究熱度持續(xù)時(shí)間前3位的國(guó)家為美國(guó)、新加坡和墨西哥。

圖1 國(guó)內(nèi)外城市森林研究年文獻(xiàn)量增長(zhǎng)趨勢(shì)

圖2 WOS中城市森林研究發(fā)文量 (a)和引文爆發(fā)強(qiáng)度 (b)前20位的國(guó)家和地區(qū)

3 國(guó)內(nèi)外城市森林研究熱點(diǎn)階段性演進(jìn)分析與關(guān)鍵文獻(xiàn)評(píng)述

3.1 研究熱點(diǎn)階段性演進(jìn)分析

國(guó)外城市森林研究熱點(diǎn)的演進(jìn) (圖3)可劃分為3個(gè)階段:1992—2002年為大氣沉降與城市森林相互關(guān)系探索階段；2003—2013年為城市森林生境破碎化過程與機(jī)理探尋階段；2014—2018年為城市森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的監(jiān)測(cè)與評(píng)估探索階段。引文頻次爆發(fā)強(qiáng)度檢測(cè)出近30年WOS中城市森林主題論文的110個(gè)熱點(diǎn)關(guān)鍵詞，其中引文爆發(fā)強(qiáng)度前10位的關(guān)鍵詞為ecosystem service(生態(tài)系統(tǒng)服務(wù))、random forest(隨機(jī)森林)、climate change(氣候變化)、habitat fragmentation(生境破碎化)、 China(中國(guó))、 nitrogen(氮)、urban area(城市區(qū)域)、air quality(空氣質(zhì)量)、ozone(臭氧)和forest soil(森林土壤)；引文爆發(fā)持續(xù)時(shí)間前10位的關(guān)鍵詞為fire(火，1997—2013)、 deposition (沉 積 物， 1995—2010)、transport(運(yùn)輸， 1992—2006)、 boundary layer(邊界層，1993—2007)、 ozone(臭氧，1992—2005)、California(加利福尼亞，1993—2006)、chemistry(化 學(xué)， 1992—2005)、water(水，1992—2005)、 precipitation(降水， 1993—2005)和organic matter(有機(jī)質(zhì)，1996—2008)。近30年研究熱度較高的關(guān)鍵詞有air quality，climate，ecosystem service， random forest， urban forest，pollution和climate change。近30年國(guó)外城市森林研究熱點(diǎn)演進(jìn)情況為生態(tài)學(xué)＋污染→土地利用→森林→生物多樣性→天然源排放→保護(hù)→影響→承載力→氣候→磷→農(nóng)業(yè)景觀→物種豐富度→土地覆蓋→中國(guó)→氣候變化→城市生態(tài)→城市區(qū)域→響應(yīng)→生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)→流失→雷達(dá)→國(guó)家公園→隨機(jī)森林→綠地空間，其中，遙感、分類、土地覆被、土地利用變化、城市區(qū)域、熱輻射、中國(guó)、樹木、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)、空氣質(zhì)量、氣候變化、污染和隨機(jī)森林作為研究熱點(diǎn)將會(huì)持續(xù)一段時(shí)間。

圖3 WOS中城市森林研究熱點(diǎn)演進(jìn)簡(jiǎn)圖

結(jié)合中國(guó)城市森林研究的實(shí)際情況，1994年我國(guó)成立城市森林分會(huì)，2003年 《中國(guó)城市林業(yè)》創(chuàng)刊，2004年開始創(chuàng)建 “國(guó)家森林城市”。國(guó)內(nèi)城市森林研究熱點(diǎn)的演進(jìn) (圖4)也劃分為3個(gè)階段:1994年前是概念引入階段；1994—2003年為研究起步階段；2004年開始為實(shí)踐及發(fā)展階段。引文頻次爆發(fā)強(qiáng)度檢測(cè)出近30年CNKI中城市森林主題論文的95個(gè)熱點(diǎn)關(guān)鍵詞，其中引文爆發(fā)強(qiáng)度前10位的關(guān)鍵詞為森林城市、城市林業(yè)、城市森林公園、城市森林、中華人民共和國(guó)、城市綠化、城市群、景觀格局、森林村莊和人類；引文爆發(fā)持續(xù)時(shí)間前10位的關(guān)鍵詞為園林 (1992—2007)、美國(guó)(1992—2006)、園林綠化 (1995— 2007)、北美洲 (1992—2003)、美利堅(jiān)合眾國(guó) (1992—2003)、 人 類 (1992—2002)、 綠 地 面 積(1994—2003)、城市生態(tài)環(huán)境 (1995—2003)、總體規(guī)劃 (2010—2018)和城市森林公園(2011—2018)，其中，森林生態(tài)系統(tǒng)、森林城市、生態(tài)文明、習(xí)近平總書記、價(jià)值評(píng)估、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)、森林公園、北京和城市群作為研究熱點(diǎn)將會(huì)持續(xù)一段時(shí)間。

圖4 CNKI中城市森林研究熱點(diǎn)演進(jìn)簡(jiǎn)圖

3.2 研究領(lǐng)域的關(guān)鍵文獻(xiàn)評(píng)述

關(guān)鍵文獻(xiàn)是中介中心性和被頻次較高的文獻(xiàn)，也是連接各文獻(xiàn)聚類的 “知識(shí)拐點(diǎn)”[30]，還是特定科學(xué)主題研究的重要入口，因此分析城市森林領(lǐng)域的關(guān)鍵文獻(xiàn)有助于進(jìn)一步厘清城市森林知識(shí)領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)和主干理論演進(jìn)。本文根據(jù)共引網(wǎng)絡(luò)的中介中心性提取了國(guó)內(nèi)外城市森林領(lǐng)域研究的前30個(gè)關(guān)鍵文獻(xiàn)，經(jīng)過逐篇閱讀和凝練，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，WOS中關(guān)鍵文獻(xiàn)的主要焦點(diǎn)為城市化對(duì)城市森林生態(tài)系統(tǒng)的影響 (如生物均質(zhì)化、生物多樣性喪失、碳儲(chǔ)量降低等)、城市森林的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù) (如污染緩解、降溫、空氣污染去除、改善空間異質(zhì)性、人類健康、應(yīng)對(duì)氣候變化等)、城市森林研究的主要方法 (如遙感分析、梯度分析、數(shù)學(xué)建模、數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)、系統(tǒng)綜述等)；CNKI中關(guān)鍵文獻(xiàn)的主要關(guān)注點(diǎn)為城市森林的相關(guān)概念和基本理論 (如概念、范圍、成分、類型、特點(diǎn)、經(jīng)營(yíng)對(duì)策、評(píng)價(jià)指標(biāo)、生態(tài)學(xué)的基本理論與研究方法等)、中國(guó)城市森林的評(píng)價(jià)與分析(如景觀美景度測(cè)定、生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)服務(wù)功能評(píng)價(jià)、三維綠量測(cè)算)、城市森林景觀格局與過程研究 (如城市森林格局與熱島效應(yīng)的關(guān)系、森林景觀格局特征與空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化等)、城市森林結(jié)構(gòu) (如量化、與空氣負(fù)離子水平的關(guān)系等)、中國(guó)特色城市森林建設(shè)理論與實(shí)踐探索 (如林網(wǎng)化與水網(wǎng)化、近自然的設(shè)計(jì)和管護(hù)等)。相對(duì)國(guó)外城市森林關(guān)鍵文獻(xiàn)而言，國(guó)內(nèi)城市森林的研究主要以結(jié)合國(guó)情應(yīng)用國(guó)外研究成果為主。

4 結(jié)論與展望

目前學(xué)術(shù)界對(duì)城市森林的研究處于繁榮發(fā)展階段。學(xué)科交叉特征顯著，與生態(tài)環(huán)境科學(xué)、林學(xué)和城市林業(yè)3門學(xué)科聯(lián)系最為密切。美國(guó)的Journal of Arboriculture(2002年改為Urban Forestry＆Urban Greening)和英國(guó)的Arboricultural Journal為20世紀(jì)90年代之前國(guó)際上發(fā)表城市森林文章的主要雜志，2004年后，Urban Forestry＆Urban Greening和 《中國(guó)城市林業(yè)》分別為國(guó)際、國(guó)內(nèi)刊載城市森林研究論文的重要期刊。近30年國(guó)內(nèi)城市森林研究明顯地呈現(xiàn)出探索起步、波動(dòng)發(fā)展和蓬勃發(fā)展3個(gè)階段；國(guó)外城市森林研究則呈現(xiàn)出穩(wěn)步增長(zhǎng)和蓬勃發(fā)展2個(gè)階段，研究方法逐漸由定性趨向定量。國(guó)內(nèi)外城市森林的研究方向均呈現(xiàn)多樣化和多尺度化態(tài)勢(shì)，其中對(duì)城市森林生境破碎化過程與機(jī)理探尋及生物多樣性保護(hù)、城市森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的監(jiān)測(cè)與評(píng)估、城市森林建設(shè)實(shí)踐探索等方面關(guān)注度較高。國(guó)內(nèi)城市研究的合作強(qiáng)度弱，科研力量區(qū)域不平衡 (西部地區(qū)較為薄弱)，以案例研究為主、原創(chuàng)性相對(duì)缺乏，后續(xù)研究應(yīng)該加強(qiáng)。氣候變化、鄉(xiāng)村振興、城市群建設(shè)、空氣污染去除、城市綠地服務(wù)公平性和“一帶一路”等將成為中國(guó)城市森林研究關(guān)注的焦點(diǎn)。

過去30年學(xué)者們主要關(guān)注城市森林對(duì)人類的益處及城市增長(zhǎng)所導(dǎo)致的生境破碎化，近年來(lái)逐漸開始研究其積極作用后的負(fù)面效應(yīng) (disservice)[33]，如花粉過敏[14]、排放BVOC[34]和影響通風(fēng)[35]等，并開始考慮破碎生境的價(jià)值 (如緩沖了樹木免受氣候變暖和害蟲的侵襲[36]、為森林恢復(fù)提供實(shí)驗(yàn)條件[37]、向新物種定居提供棲息地[38]等)、生物入侵[39]、鳥類多樣性[40]、聲景觀[41]和無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)[42]等。近期多位學(xué)者共同在國(guó)際期刊Frontiers in Ecology and the Environment上發(fā)文呼吁城市急需具有實(shí)踐邏輯的生態(tài)知識(shí)指導(dǎo)城市建設(shè)[43]，幸運(yùn)地是，在城市林業(yè)領(lǐng)域已有學(xué)者開始了生態(tài)實(shí)踐理論的探索，如，北京林業(yè)大學(xué)張志強(qiáng)團(tuán)隊(duì)從城市森林保護(hù)與改善的視角，探討森林覆蓋面積與林地面積的關(guān)系在城市森林景觀空間格局分析中的重要性44]；美國(guó)肯塔基大學(xué)學(xué)者Sass C K等構(gòu)建了耦合生物物理和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的城市森林規(guī)劃適宜性評(píng)估模型[45]；Pirnat J和Hladnik D基于自然度評(píng)估探討城區(qū)和郊區(qū)綠地中社會(huì)資本的調(diào)動(dòng)[46]。總之，經(jīng)過近30年的發(fā)展，學(xué)術(shù)界針對(duì)城市森林展開了廣泛而深刻的討論，盡管城市森林研究已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但中國(guó)特色的城市林業(yè)理論體系還需不斷完善。中國(guó)加快生態(tài)文明體制改革，人民對(duì)美好生活日益增長(zhǎng)的需要與建設(shè)美麗中國(guó)的宏偉藍(lán)圖，就是對(duì)城市森林研究不斷追問、深思的持續(xù)動(dòng)力。