基于CiteSpace分析國內樹洞研究文獻及發展趨勢

王玲?鄭偉?徐曉丹

摘要：樹洞是一種常見的樹木腐朽現象，為了解樹洞的研究現狀和發展趨勢，借助CiteSpace軟件，對中國知網、萬方、維普三大國內數據庫截至2021年7月收錄的期刊文獻進行分析，并形成可視化圖。結果發現：國內樹洞研究在1957年進入起步階段，21世紀后發展速度開始加快，發文量整體呈上升趨勢，研究內容集中在樹洞修補、樹洞養護管理、樹洞生物、巢箱設計、樹洞周邊愈傷木和森林空心樹6個方面。同時，在此基礎上依據關鍵詞突現圖分析發展趨勢，結果顯示：對樹洞的研究在初期以森林生態系統為主，后期逐漸傾向于對樹木的保護復壯和生態系統的維護，研究范圍逐漸擴大。

關鍵詞：樹洞;CiteSpace;樹洞生物;生物多樣性;愈傷木

中圖分類號：S688

文獻標志碼：A

文章編號：1671-2641（2022）03-0017-04

投稿日期：2021-08-27

修回日期：2021-10-17

Abstract：Tree hole is a common phenomenon of tree decay. In this study， the periodical literatures collected by CNKI， Wanfang and Weipu up to July 2021 were analyzed and visualized based on the CiteSpace software， so as to analyze the research status and development trend of tree holes in China. It was concluded that the tree hole researches entered the initial stage in 1957， and developed rapidly in the 21st century. The number of published articles were rising steadily. The research contents focused on six aspects： tree hole repair， tree hole maintenance and management， tree hole biology， nest box design， callus around tree hole and forest hollow tree. Subsequently， the development trend of tree holes was analyzed according to key words emergent graph. It was known that the research scope of tree holes has gradually expanded， from forest ecosystem in the initial stage， to the protection and rejuvenation of trees， the maintenance of ecosystem， and so on.

Key words：Tree holes; CiteSpace; Tree hole organism; Arboreal animals; Bio-diversity; Callus wood

樹洞是樹體在內因（樹木自身特征）和外因（人為或自然因素）的綜合作用下，形成的大小不等、形態各異的洞口，大致可分為兩類，一類為鳥掘、蟲蛀或受其他因素影響形成的樹洞，另一類是在活樹上天然形成的樹洞[1]。關于樹洞，一方面，其破壞了樹體的輸導組織，嚴重影響了樹體水分和營養成分的運輸和貯存，并在一定程度上影響了園林樹木的景觀效果，嚴重時還會導致樹體出現主干中空、傾斜等狀況，在大風和車輛等外力作用下容易折斷、傾倒，存在安全隱患[2]。而另一方面，樹洞在維護生物圈的物種多樣性方面發揮著重要作用，它能為巢居動物、蚊蟲、微生物提供棲息繁殖地，是森林生態系統的重要組成部分[3]。

隨著全國各省市園林綠化部門對樹木保護力度的不斷加大，生態文明建設的不斷加強，以及對生物多樣性的保育和生態系統的維護重視程度的提高，學者們對樹洞的研究范圍也越來越廣，涵蓋了樹洞形成原因與過程、樹洞預防與修補以及樹棲動物等多個方面。但有關該領域的研究動態和發展趨勢的關注相對較少。基于此，本研究利用科學知識圖譜分析軟件CiteSpace，對目前樹洞的相關資料進行總結分析，探討樹洞未來研究方向，以期更好地為該領域相關研究與應用提供科學參考。

1 數據來源與研究方法

為最大程度保證數據的客觀性和完整性，文章選用國內三大數據庫中國知網（CNKI）、萬方、維普作為數據來源，以“樹洞”為主題進行檢索，時間設定為截至2021年7月，去掉無參考性及與研究主題關聯性低的文獻數據，共獲得613條數據。通過EndNote X9.1軟件對數據除重，最終獲得487條有效數據。將數據導入Notepad++軟件中編輯，把文本內的“DS 萬方數據”“DS 重慶維普”均替換為“DS CNKI”，以便于CiteSpace數據分析。

本文借助CiteSpace 5.8.R1（64bit），用關鍵詞計數功能繪制其共現圖和聚類圖，結合期刊文獻分析樹洞的研究內容，了解樹洞的研究動態和研究熱點，并根據關鍵詞突現強度，分析樹洞研究的發展趨勢，并探討未來需要彌補的研究缺陷。

2 研究結果與分析

2.1 國內樹洞研究整體特征

根據文獻檢索結果得知，國內最早公開發表的樹洞研究論文始于1957年，張敦厚[4]對樹洞蚊種調查開啟了樹洞研究的探索歷程。分析1957—2020年的發文量數據（圖1）可得，1957年國內樹洞相關研究進入起步階段，經歷了一段時間的緩慢發展后，于20世紀90年代取得了突破性的進展，但整體的發文量還較少;進入21世紀后發展速度開始加快，發文量整體呈上升趨勢，說明該領域的關注度有了明顯提升，這與生態文明建設的推進密不可分。

2.2 研究熱點分析

關鍵詞是文獻研究的核心內容[5]。本文通過Citespace繪制了關鍵詞共現圖（圖2），圖中節點越大表示詞頻越高，“古樹名木”“空心樹”“古樹保護”“樹洞修補”“生物多樣性”“次級洞穴鳥”“愈傷木”等是研究頻次較高的關鍵詞。

“關鍵詞聚類”功能是將熱點主題進行聚類，以此反映某一研究領域的發展特征[6]。本文在共現圖的基礎上，對關鍵詞進行聚類，得到的關鍵詞聚類圖（圖3）呈現出樹洞研究熱點集中在“古樹名木”“伊蚊屬”“次級洞穴鳥”“愈傷木”“樹洞修補”等10個主題詞聚類中。通過對聚類標簽進行分類，可以將樹洞研究分為6個領域：樹洞修補、樹洞養護管理、樹洞生物、巢箱設計、樹洞周邊愈傷木和森林空心樹研究。

2.2.1 樹洞修補研究

樹洞修補是樹洞研究領域的一大難題，相關文獻以古樹樹洞修補與古樹復壯為主，涉及的議題有樹洞檢測、修補方法、修補材料、古樹復壯等。樹洞檢測是樹木安全評估的依據[7]，最基本的檢測方式包括目測、打洞、敲擊判斷等[8]。為減小檢測誤差，有研究者采用應力波斷層成像技術、阻力儀和超聲波等技術對不同樹種的樹洞進行檢測，總結出不同檢測方式的可靠性和應用范圍，提高了檢測結果的準確性[9～10]。關于樹洞修補，國內研究起步較晚，于20世紀70年代末在借鑒國外經驗的基礎上開始探索[1]。目前，樹洞修補采用填充法、封閉法和開放法，但是傳統的填充法和封閉法會出現排水不暢的情況，漏水會加速木質部腐蝕。現在多以開放法修補樹洞，即將洞內腐爛的木質部徹底清除，用藥劑消毒并涂防護劑[8，11]。常用消毒藥劑有高錳酸鉀溶液、硫酸銅液、福爾馬林液、波爾多液、甲醛液、季氨銅（ACQ）、景翠、必治等[2，8]，防腐常用桐油、植物精油、松香和一些化學試劑的防腐劑[11]。隨著生態材料學的興起，聚氨酯發泡劑、紫膠脂、二丁酯等新型材料被廣泛應用于樹洞修補，但受雨水等外界因素影響，目前很多技術難關仍難以克服[11～12]。未來還可以尋求無毒無害、防腐防水、牢固輕便、仿真度高、生物性能強的新型材料來完善樹洞修補工作。

2.2.2 樹洞養護管理措施

樹洞養護管理是樹木養護的重要措施之一，在做好水分、土壤、養分等管理的同時，還應采取預防和保護相結合的手段進行持續管理。首先要防止機械等外力造成樹干局部缺失，對于已形成的空洞要及時清理腐爛位置并做補救措施。此外，有研究者發現，在調查樹木的地上、地下生長環境的基礎上，有針對性地改良樹木及周邊環境，對樹木的生長勢具有改善作用，能有效地預防樹洞的形成[13]。其次，低溫雨雪冰凍等極端氣候對樹洞的影響極大[14]。2008 年我國南方出現的極端冰凍氣候災害，致使森林樹洞遭到嚴重破壞，園林樹木也或多或少存在樹洞和斷枝現象。目前可運用3S技術提高對極端氣候的監測預警水平[15]，并注意樹種的優化，加大防護管理力度，防止次生災害的發生。火對樹洞形成也有極其顯著的影響[16]，而樹洞修補可以有效地防止樹洞起火，此外還可在樹干或者樹木周圍建筑物上安裝防雷保護裝置[17]，并可采取如定期清理樹洞、加強巡查及加強樹木的養護管理等有效措施管控人為火源。

2.2.3 樹洞生物研究

樹洞生物的研究，對生物多樣性和生態系統的維護具有重要意義[16]。有研究者分別從植物、動物、微生物的角度進行研究，結果發現樹洞對樹體本身的呼吸作用、樹體寄生植物種子萌發、幼苗生長及臨近健康植物會產生影響[18～19]，且這種影響會隨著洞口的增大而加大[20]。同時，樹洞作為樹棲動物筑巢、棲息、繁殖和逃避天敵的場所發揮著重要的生態功能[19， 21]。研究表明，喬木達到一定的胸徑后形成的樹洞可滿足樹洞巢居動物的需求，洞口大小[16]、方向[22]、在樹干的分布位置[20]等特征是影響樹洞巢居動物選擇利用樹洞的重要因素。但值得考慮的是動物的糞便會加速洞內腐爛[23]，因此還需進一步探討樹洞特征與動物利用之間的關系。樹洞易積水，因此許多蚊蟲將其作為繁殖地點。資料顯示，樹洞積水孳生的蚊種近100種，以伊蚊屬和庫蚊屬居多[4]。豐富多樣的蚊蟲也帶來一些問題，比如部分樹洞蚊蟲攜帶的病菌會導致嚴重的公共衛生問題。盡管殺蟲劑能短暫緩解蚊蟲問題，但若持續使用則會導致不良的生態后果。因此，采取將拮抗真菌引入樹洞的方式來控制蚊蟲傳播疾病至關重要。有研究表明，共生菌wolbachia pipients（一種微生物寄生物）已用于防治蚊子攜帶病毒，但由于其與寄主的關系十分復雜，引入真菌寄生于蚊蟲仍需繼續研究[24～25]。此外，樹洞附生土①是大量微生物的棲息地，有學者研究了刺槐Robinia pseudoacacia樹洞附生土的真菌群落組成，發現樹洞附生土真菌數量明顯高于根際土

壤[26]。因此，蘊含著豐富真菌群落的樹洞是發現新資源的重要場所之一，該領域在未來有待繼續研究。

2.2.4 巢箱設計研究

巢箱是人工模擬樹洞制作的一種供樹棲動物棲息的場所，也稱為人工樹洞[27]。目前我國巢箱主要用于鳥類和中華蜜蜂[28]的招引與使用，相關研究文獻較少。懸掛人工巢箱是人為增加洞巢資源的常用手段，不僅可以控制巢箱位置便于查找，還可以根據招引對象和實驗地點設計不同類型的巢箱[29～30]。巢箱的設計要考慮外形、尺寸、材質、顏色、入口特征、固定方式、排水與通風、光環境等因素，不同的設計對個體生存繁殖和種群變化的影響有所差異。但研究發現，溫度不易調控與使用壽命等問題會導致巢箱的實際使用性較差[30]。因此，對于巢箱的設計仍有較大提升空間，可以結合材料學、建筑設計學、藝術學等學科進一步完善。

2.2.5 樹洞周邊愈傷木研究

樹洞周圍往往會有一圈或倒V字形的愈傷木，其顏色、紋理、纖維密度等與正常木之間存在很大差別[31]。研究樹洞周邊愈傷木與正常木的材性差異，測定樹枝枝杈抗劈裂的力學強度和抗壓強度，可為樹木保護和樹洞處理方式的改進提供可靠的理論依

據[9，31]，但目前相關研究較少。有研究者采用X射線法對樹洞周邊的愈傷木及其附近的正常木進行檢測，結果表明愈傷木的結晶度、纖維素和木質素的質量分數、基本密度、順紋抗壓強度及材性指標均比正常木的高，可以增強樹干結構強度，但具體的增強機制還需進一步研究[32]。

2.2.6 森林空心樹研究

空心樹是森林生態系統的重要結構，但大量空心樹的砍伐減少了樹洞的數量，嚴重影響了生態系統生境的完整性[3，20]。目前，該方向的研究集中在空心樹的形成過程、樹洞豐富度和其分配格局，以及動物生境等方面，但相關研究還較少，僅在云南哀牢山中山濕性常綠闊葉林[19]和西雙版納熱帶森林[20]開展了相關研究。受火災、高溫、強風、生物及人為砍伐等因素影響，森林中樹體木質部分解逐漸形成樹洞，但樹木空心的影響機制還有待研究。樹洞豐富度和分布格局的研究對生物多樣性的保護極其重要[20]，研究者通過對比分析得出森林樹木密度、生境條件和生態演替均是森林空心樹分布密度的重要影響因素[33]。因此，可以通過優化樹洞分配格局來維護樹棲動物的生境，為動物提供繁殖棲息的場所，進而促進生物多樣性的保育。

2.3 發展趨勢分析

某領域的研究前沿和發展趨勢可以通過“關鍵詞突現”的文獻統計方法進行分析[6]。本文通過CiteSpace軟件得到樹洞相關研究的關鍵詞突現圖（圖4），其中“Strength”表示關鍵詞突現強度，“Begin”為該關鍵詞首次出現的年份，藍線為1957—2021年的時間線，紅線代表關鍵詞出現及結束的相應年份。在國內樹洞研究初期，“生物多樣性”和“空心樹”的突現率較高，持續時間也較長，由此可見，初期對樹洞的研究以森林生態系統為主，旨在改變當地的生物多樣性。隨著森林保護力度的加強，研究方向逐漸傾向于對古樹名木的保護與復壯。樹洞修補作為樹木復壯的措施之一[34]，成為當今研究的熱點，修補方法、修補材料及具體樹種的修補措施等都得到園林綠化界的關注。在未來的研究中，園林工作者還可以綜合多學科，從多角度出發探討樹洞，提高樹洞的景觀價值和生態價值。

3 總結

綜上所述，國內樹洞研究的熱點以“樹洞修補”“樹洞養護管理”“樹洞生物”“巢箱的設計” “樹洞周邊愈傷木”和“森林空心樹研究”為主，范圍正在逐漸擴大。其中，關鍵詞突現強度最高的為“生物多樣性”，表明已有的研究大多基于當地生物多樣性保護。該領域研究的發展趨勢則隨著生態文明建設的推進和對樹木保護力度的加大，從初期以森林空心樹為主，趨向于樹木的保護復壯和生態系統的維護。但是研究多以森林空心樹和古樹名木為主體，今后的研究還需擴大對象范圍，并結合其他學科進一步深入，提高樹洞的綜合價值。

注：圖片均為作者自繪。

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