基于CiteSpace的小微濕地文獻計量分析

何奕忻,蔣海波,張運春,王曉鋒,楊 剛,康曉明,陳 槐,吳 寧

1 中國科學院成都生物研究所,成都 610041

2 西華師范大學環境科學與工程學院,南充 637009

3 重慶師范大學地理與旅游學院,重慶 400047

4 西南科技大學生命科學與工程學院,綿陽 621010

5 中國林業科學研究院濕地研究所,北京 100091

濕地被稱為“地球之腎”,是生物多樣性最高的生態系統之一,為人類提供著多種生態系統服務,一直以來備受研究者和政策制定者的關注。然而,作為濕地的重要類型和組成部分的“小微濕地”(Small and micro wetlands)經常被忽略,其生態系統服務價值被嚴重低估、對經濟發展的積極效應也沒有充分發揮,在濕地保護名錄和濕地資源調查中也往往“缺席”[1—2]。2018年,國際濕地公約第十三次締約國大會接受并通過了中國政府提交的“小微濕地保護管理”決議草案。這是我國首次向國際濕地公約組織提交的決議草案,草案提出關注和發揮小微濕地在水文循環、物種繁殖和避難、生物多樣性保護、文化服務等方面的重要生態功能,避免各種形式的小微濕地喪失。該決議草案引起了各國的熱烈響應,小微濕地成為關注的焦點。

由于小微濕地的概念剛剛提出,關于小微濕地的面積大小目前尚無規范標準[2—5],一般認為小微濕地是面積在8 hm2以下的自然或人工濕地生態系統[2—3,6—7]。自然小微濕地是指自然界在長期演變過程中形成的較穩定生態系統的小型、微型濕地,主要包括小湖泊、河灣、池塘、坑塘、河浜、季節性水塘、壺穴沼澤、春沼、湫洼、濕洼地、溪流、泉眼、丹霞濕地[3,6,8],以及寬度10 m 以下、長度5 km 以下的小型河道、溝渠濕地[6]；人工小微濕地是指雨水濕地、養殖塘、水田、水庫、城市小型景觀水體以及以污水處理為目的的人工濕地等[3]。小微濕地盡管面積比較小,但與人們的生活息息相關,它具有美化景觀和生態環境、水質凈化、蓄水調洪、調節小微氣候、為野生動植物提供小微棲息地、為人類提供舒適的休閑文娛場所等功能[9],還在水生生物的擴散傳播中起著重要作用[7]。

在學術研究中,此前有關小微濕地的相關研究多以 "small wetlands"、"small-scale wetlands"、"small patches of wetlands"、"micro wetlands"、"mini-wetland"以及 "wetland mosaics"等名詞出現[1—2,10—11]。從這些名詞共性來看,一方面強調了“濕地”,另一方面強調“小或微”,屬于小微濕地的研究范疇。通過Web of Science初步檢索,我們發現涵蓋以上概念的研究從1990年左右開始陸續出現,普遍強調其生態學研究。在2018年小微濕地這一概念正式向《濕地公約》提出后,國內相關專家學者[2—3,6—7]均認為,包括“小湖泊、池塘、壺穴沼澤等小型水域生態系統屬于小微濕地”。然而,“池塘”“壺穴”等研究盡管較早,但此前的研究大多未賦予“小濕地”“微濕地”等概念,也更多傾向于環境、養殖等方面的應用研究。因此,結合“小微濕地”概念框架提出的背景以及當前學者對其涵蓋的類型定義,梳理小微濕地研究的發展歷程,理清研究的脈絡有助于找出研究的熱點以及對未來研究方向進行預測。

CiteSpace是—款著眼于分析科學文獻中蘊含的潛在知識,并在科學計量學、數據和信息可視化背景下逐漸發展起來的—款多元、分時、動態的引文可視化分析軟件[12—13]。此軟件可以將科學知識的結構、規律和分布情況可視化的呈現出來,用以分析領域的研究熱點、發展趨勢、核心作者及研究機構等[12]。當前我國在“小微濕地”框架下的研究工作正處于起步階段,本文的分析綜合考慮“小微濕地”這一概念提出的肇始期(1990年)以及國內相關學者對其類型的定義,基于Web of Science核心庫的文獻源,檢索自1990年以來發表的小微濕地類似研究的論文,對檢索結果去重、整理、刪除不相關條目,最終獲得3072篇相關文獻。借助CiteSpace文獻計量學和知識圖譜分析方法進行信息挖掘,對小微濕地研究的相關文獻進行圖譜分析,梳理小微濕地研究的現狀及發展歷程,歸納其研究核心和熱點前沿方向,從而完整呈現小微濕地研究的總體樣貌,以期為研究者準確把握該領域的研究進展、方向及熱點提供理論參考。

1 數據來源與研究方法

1.1 數據來源

本文以Web of Science核心庫(WOS)作為數據來源,以“研究論文”為文獻類型進行高級檢索,檢索條件為：(AK=("small wetlands" OR "small-scale wetlands" OR "small patches of wetlands" OR "micro wetlands" OR "mini-wetland" OR "wetland mosaics" OR "pond" OR "lochan" OR "small and micro wetland") NOT AK=("solar" OR "raceway" AND "pond")) AND 文獻類型: (Article),檢索時間為1990 — 2021年。對檢索結果去重、整理、刪除不相關條目,最終獲得3072 篇相關文獻。將篩選后的文獻以“Refworks”的格式下載保存,作為分析數據樣本。

1.2 研究方法

本研究采用科學知識圖譜和文獻計量學的方法,利用CiteSpace實現文獻分析。CiteSpace是陳超美博士開發以用來挖掘和可視科研文獻數據的應用軟件[13],本文借助信息可視化軟件CiteSpace (V.5.8.R3) 進行分析,在軟件中分別選擇Author(作者)、Institution(機構)、Keyword(關鍵詞)等選項,使用關鍵路徑算法對小微濕地研究進行聚類分析。節點強度默認Cosine(余弦函數)和Within slices(時間切片內)等進行圖譜分析。使用Excel對發文量、機構以及關鍵詞等進行數據的統計與分析。通過對小微濕地研究領域文獻的可視化分析所得到的知識圖譜描述此類研究的現狀、熱點與前沿和發展趨勢。

2 結果與分析

2.1 發文數量和發文學科

對年度發表論文數量進行分析,能夠反映出小微濕地研究發展速度、演化趨勢和受重視程度。圖1給出各年發文數量分布情況。從文獻總量來看,小微濕地研究從1990開始,發文量年際間雖有小的變化,但總體呈遞增趨勢,說明小微濕地的研究越來越受到研究者的重視。根據發文量可以將小微濕地的發展分為四個階段：1990—1994年為研究起始階段,這一階段處于研究的肇始期期,從事這一領域研究的學者較少,發文量也較少；1995—2005年為研究波點成長期,這一階段有不少學者開始關注這一領域,但沒有形成持續的研究,故這一階段論文發表量波動較大；2006—2015年開始發文量逐年遞增,進入穩步增長期,這一階段越來越多的學者關注這一領域,研究成果也逐年遞增；2016年以后為文章激增期,這一時期文章有大幅度的激增,成為研究的熱點之一。

圖1 小微濕地研究文獻年度分布(1990—2021)Fig.1 Number of papers per year on small wetlands from 1990 to 2021

小微濕地研究涉及137個學科。從表1可以看出,論文發表量前10的學科分別是環境科學與生態學(Environmental Sciences & Ecology)、工程學(Engineering)、水資源(Water Resources)、海洋和淡水生物學(Marine & Freshwater Biology)、環境工程(Engineering, Environmental)、漁業學(Fisheries)、農業(Agriculture)、地質學(Geology)、動物學(Zoology)和多領域的地理科學(Geosciences, multidisciplinary)。

表1 小微濕地研究排名前10的學科類別

從最強引用突現的結果看(圖2),小微濕地研究早期重要的研究學科為環境工程(Engineering, Environmental)/水資源(Water Resources)和農業工程(Agricultural Engineering),然后是化學工程(Engineering, Chemical)和多領域的材料科學(Materials Science, Multidisciplinary)。近年研究的重要學科領域是環境研究(Environmental Studies)、材料科學(Materials Science)、城市研究(Urban Studies)、綠色可持續科學技術(Green & Sustainable Science & Technology)和其他類別的科學技術研究(Science & Technology-Other Topics),這些領域可能在未來幾年仍為小微濕地研究的重要學科領域。

圖2 小微濕地研究最強引用前十突現學科Fig.2 Top 10 subject categories with the strongest citation bursts on small wetlands

2.2 核心作者和國家地區分析

發文量較多的作者依次是Bernadette Picot、Jean Bontoux、Claude Casellas、Ivet Ferrer、Zdenek Adamek、Chang Kwei Lin、Derrick Yuk Fo Lai、Claude E Boyd、Ping Yang、Chuan Tong(表2)。

表2 發文量前10的作者

從最強引用突現的結果看(圖3)早期此領域重要的作者是Bernadette Picot,其發文從1991年持續到2005年。通過核心作者共現分析和文獻詳查發現發文較多Jean Bontoux、Claude Casella和Bernard Baleux與其合作較多,發表論文也較多。Chang Kwei Lin發文從1996年持續到2003年,Zdenek Adamek發文從2007年持續到2016年,Ivet Ferrer發文雖然也比較多,但多集中在2013至至2015年。Ping Yang、Chuan Tong與Derrick Yuk Fo Lai為合作者,其發文自2018年開始。從引用突現結果看,Ping Yang、Chuan Tong和Derrick Yuk Fo Lai的文章對未來幾年的研究影響可能較大。

圖3 小微濕地研究最強引用前十突現作者Fig.3 Top 10 authors with the strongest citation bursts on small wetlands

小微濕地研究發文量前十的國家依次是,美國、中國、印度、法國、加拿大、日本、西班牙、英國、澳大利亞和巴西(表3)。從其中介中心性看,英國在小微濕地研究中的中介中心性最大,在研究中起著關鍵作用,對小微濕地研究的影響也最大；中國雖然發文量較多,但其中介中心性值很小,表明發文的原創性和影響力不足。

表3 小微濕地研究前10的國家/地區

從最強引用突現的結果看(圖4),早期法國(強影響年份自1991年至2006年)、摩洛哥(強影響年份自1991年至2005年)、蘇格蘭(強影響年份自1996年至2006年)、瑞典(強影響年份自1998年至2005年)、以色列(強影響年份自1999年至2006年)、泰國(強影響年份自2001年至2004年),土耳其(強影響年份自2014年至2018年)在小微濕地研究方面影響較大,近年來伊朗、南非和中國在此領域影響較大,特別是南非和中國的研究對未來幾年小微濕地的研究可能影響較大。

圖4 小微濕地研究最強引用前十突現學科國家/地區Fig.4 Top 10 countries with the strongest citation bursts on small wetlands

2.3 關鍵詞共現分析

學科領域的關鍵詞處于動態變化,不會憑空產生或消失,且多數學者的研究是基于前人研究成果,關鍵詞具有繼承性和延展[14]。關鍵詞是科技論文中表達主題概念的重要組成部分,能夠反應文章的研究內容和核心主題[15]。關鍵詞共現分析,根據施引文獻中關鍵詞共現的情況繪制,兩個關鍵詞出現在同一篇文獻[15]中即視為一次合作,主要依據關鍵詞共現頻次矩陣。得到結果為關鍵詞共現網絡,此網絡可以反映出某一領域當前研究熱點及過去產生過哪些熱點研究[16]。對小微濕地研究相關文獻的關鍵詞進行分析和歸納,可以揭示小微濕地研究領域的熱點問題、發展脈絡和知識基礎。使用CiteSpace軟件對3072篇有效文獻的關鍵詞進行分析,將處理過的文獻數據導入CiteSpace軟件中,單個時間分區長度為1年；聚類詞來源為Title, Abstract, Author keywords, Keywords plus；節點類型為關鍵詞(Keyword),提取g-index為5的關鍵詞,生成的關鍵詞共現圖譜如圖5,共有節點207個,267條連接,網絡密度為0.0125,其中節點越大,表示其出現頻次越高；字體的大小表示其中介中心性的大小,字體越大,表示其中介中心性越高。

從圖5可以看出,以小微濕地類型為關鍵詞的節點包括“池塘(pond)”和“湖泊(lake)”,其中“池塘(pond)”也是最大的節點,這說明小微濕地研究中,以池塘為研究對象的最多,其次是湖泊。此外,節點較大的是“水(water)”、“生長(growth)”、“沉積物(sediment)”、“保護(conservation)”、“生物多樣性(biodiversity)”和“群落(community)”等,從詞頻出現來看,對小微濕地的研究領域較多的研究集中于小微濕地的水質、生物的生長、沉積物的性質和特性、小微濕地及其生物多樣性的保護、生物群落特征等；從其中介中心性看,這些領域具有重要貢獻的研究為“氮(nitrogen)”、“磷(phosphorus)”、“生長(growth)”、“群落(community)”、“生境(habitat)”、“大小(size)”、“生物多樣性(biodiversity)”等。

圖5 小微濕地研究關鍵詞共現知識圖譜Fig.5 Co-occurrence knowledge map of key words on small wetlands research

圖6 小微濕地研究關鍵詞聚類圖Fig.6 Cluster map of key words on small wetlands research

從圖6關鍵詞的聚類分析看,小微濕地的研究可以歸納為16類,分別是“沉積物(#0 sediment)”、“物種豐富度(#1 species richness)”、“池塘水(#2 pond water)”、“磷(#3 phosphorus)”、“池塘(#4 pond)”、“鯉魚池(#5 carp pond)”、“水質(#6 water quality)”、“空間分布(#7 spatial distribution)”、“水產養殖池(#8 aquaculture pond)”、“臨時池塘(#9 temporary pond)”、“藻類(#10 algae)”、“營養物(#11 nutrients)”、“重金屬(#12 heavy metals)”、“人工濕地(#13 constructed wetland)”、“池塘肥(#14 pond fertilization)”和“滲漏(#15 seepage)”。根據聚類的位置分析可以將16個研究類群分為3種類型,第一類型的類群是偏離主體研究且研究數量較少,不是小微濕地研究的主流領域。這一類型主要是以“滲漏(#15 seepage)”為聚類關鍵詞的類群,此群聚集了“滲漏(seepage)”、“蒸發(evaporation)”、“小淡水湖(lagoon)”、“滲入(infiltration)”等關鍵詞,說明這一類群主要研究小微濕地的水分保持、水分散失等問題。第二類型是和主體研究有一定的距離相對獨立,但有一定的研究量,這一類型包括“池塘(#4 pond)”和“人工濕地(#13 constructed wetland)”兩個類群。第三種類型的類群是相互交叉重疊,繼承和衍生關系密切的類群。包括“沉積物(#0 sediment)”、“物種豐富度(#1 species richness)”、“池塘水(#2 pond water)”、“磷(#3 phosphorus)”、“鯉魚池(#5 carp pond)”、“水質(#6 water quality)”、“空間分布(#7 spatial distribution)”、“水產養殖池(#8 aquaculture pond)”、“臨時池塘(#9 temporary pond)”、“藻類(#10 algae)”、營養物(#11 nutrients)”、“重金屬(#12 heavy metals)”、“池塘肥力(#14 pond fertilization)”為聚類標簽,這一類型占有的類群數最多,為小微濕地研究的主體方向。研究內容包括主要包括各種小微濕地對水體的凈化作用、對水質的維持作用以及對生物多樣性保護的意義等方面。

表4 小微濕地研究近三年高頻關鍵詞

近三年的高頻關鍵詞結合其中介中心性分析可以看出(表4),2019年小微濕地生物治理(bioremediation)和產甲烷(methane emission)的研究為其研究熱點；2020年研究熱點為小微濕地藍細菌的培養(cyanobacteria cultivation)和利用產能進而形成生物循環經常為其研究熱點；雖然2021年還沒有結束,但目前對其關鍵詞中間中心性分析而言,對小微濕地管理(pond management)的研究可能會占有重要的位置。

圖7 小微濕地研究最強引用前十突現關鍵詞Fig.7 Top 10 key words with the strongest citation bursts on small wetlands research

從關鍵詞最強引用突現的結果看(圖7),小微濕地早期的研究重點是“藻類(algae)”(強影響年份自1991年至1998年)、“種群(population)”(強影響年份自1997年至2007年)、“生態(ecology)”(強影響年份自2000年至2006年)、“物種豐富度(species richness)”(強影響年份自2008年至2010年),說明早期小微濕地的研究多集中于種群以及生物多樣性的調查方面；近年來,“微藻(microalgae)”(強影響年份自2013年至2018年)、“土地利用(land use)”(強影響年份自2017年至2019年)在小微濕地研究方面影響較大,這段時間微藻作為能源物質和微藻對水的凈化作用研究較多,另外,利用遙感研究對土地利用方式的研究也是這一時期的研究重點；自2017年開始突現的“氣候變化(climate change)”和“廢水(waste water)”,以及自2018年開始突現的“養殖池塘(aquaculture pond)”和“影響(impact)”,由此可見,全球變化對小微濕地的影響、小微濕地對廢水的處理作用特別是對面源污染的治理,以及養殖用小微濕地的研究在近年較多,對未來幾年小微濕地的研究可能影響較大。

時間線圖主要側重于勾畫聚類之間的關系和某個聚類中文獻的歷史跨度[17](圖8)。小微濕研究根據關鍵詞分成16個類群,關鍵詞時間線圖的各個關鍵詞根據所屬的聚類和發表時間被設置在相應的位置上,形成時間線視圖。同一聚類的關鍵詞按照時間順序被排布在同一水平線上,每個聚類中的關鍵詞被串在一條時間線上,展示該聚類的歷史成果[17]。

圖8 研究關鍵詞時間線圖Fig.8 Timeline map of key words on small wetlands research

關鍵詞時間線圖分析可以看出研究主題的起源和發展及研究時限(圖9)。根據時間分片和持續時間可以將小微濕地研究分為3類：

第一類是持續時間較短的研究主題,這一類型包括#15類群,此類群主要關注小微濕地的滲漏和蒸發問題[18—19]的研究,繼承于#4研究關鍵詞“池塘(pond)”且頻度都很小,主要研究水分保持、水分散失等問題,這一類群不是小微濕地研究的主流,研究數量少,持續時間也短。

第二類是持續時間較長但目前研究較少的主題,這一類型研究主要包括#0、#5、#6、#7、#9、#11、#13、#14八個主題, 研究內容主要涉及沉積物的特征及其利用[20—23]及其對環境和生態系統的影響[24];鯉魚池類小微濕地的生態系統服務功能[25]；小微濕地建設水質狀況[26—27]；小微濕地生物組成的影響因素[28—29],短時小微濕地對生物習性的影響[30—32],富營養化水體生物群落的特征[33],人工濕地的污水凈化作用[34—35],養殖池塘施肥量的測算[36]和施肥與水產產量的關系[37—39]。

圖9 研究關鍵詞時區圖Fig.9 Timezone map of key words on small wetlands research

第三類是持續時間較長而且目前仍為研究熱點的主題,研究包括#1、#2、#3、#4、#8、#10、#12七個主題,這些研究集中于小微濕地對生物多樣性的貢獻[40]、小微濕地保護和管理的研究[41—43]、小微濕地碳氮磷等元素的循環[44—50],小微濕地對生物演替的影響[51—54],小微濕地對溫室氣體排放[55—60],小微濕地中藻類生長狀況及指示作用[61—63],小微濕地的重金屬污染及其評價[64—69]。

根據研究主題的起源和發展及相關性,可以將小微濕地的研究分為3類：

(1)小微濕地組件的特征及應用：這類研究的主題比較分散,主要涉及小微濕地滲漏和蒸發問題[18—19],沉積物理化性質和作為植物肥料增產效果明顯[20—21],小微濕地重金屬的時空分布狀況[22],小微濕地物種[70]及生長模式[71]的研究、物種間的相互作用[72—73],小微濕地二氧化碳的濃度和排放特征[74]等內容。

(2)小微濕地的水環境和管理：小微濕地水環境的惡化問題,如Toor等研究表明印度農村池塘受到污染水質變差[27],Jarosiewicz等比較城市小微濕地和農用地附件的小微濕地,認為城市小微濕地的富營養化狀況要好于農用地小微濕地[75]；小微濕地水環境的監測指標的研究,如Foteinis等用137Cs判斷人為干擾和歷史水位等[76],Broeck等研究了小微濕地評價指標[77],Ruangsomboon等研究了小微濕地水華毒素的積累模式[78]。小微濕地的水體凈化問題,小微濕地是一種低成本、低能耗、高效率的水污染控制技術[35],研究表明,人工小微濕地可以降低到達地表水的農藥含量[79]、可以降低農業面源污染[80]、能夠有效的除去糞細菌[81],小微濕地處理城市地表徑流和污水混合水體既能美化城市又能有效去除氮磷[82]。小微濕地管理問題,如Olmo等發現新修復的池塘隨時間的推移電導率、 pH值、氧氣會降低,植被覆蓋率會增加,功能也會降低[26],需要對小微濕地進行持續管理且保持小微濕地的多元化,如不同類型的蛙類會選擇不同深度的小微濕地進行繁殖[31],小微濕地的水周期、水面寬度和深度影響水中鞘翅目昆蟲的多樣性[32],小微濕地水生植物分布受水的理化性質和水文周期的影響[83]；小微濕地管理方式對大型底棲動物群落[84]和生物多樣性保護都有很大影響[52][42],微濕地的研究不僅僅限于小微濕地本身的管理還涉及周邊,如研究表明集約化耕作造成小微濕地的減少繼而引起生物多樣性降低[85—86]。此外,Turkowski認為養殖類小微濕地的水環境管理需要政府資金的支持[87]。

(3)小微濕地生態系統功能與生物多樣性維持的研究。小微濕地生態系統功能方面的研究,一方面是小微濕地在地球化學循環中的作用,如Guo等研究了小微濕地碳氮磷等元素的收支狀況[44],Remm等認為小微濕地是全球碳循環的凈貢獻者[88]；另一方面是小微濕地對生態系統產量的影響,如Rosell等研究表明小微濕地的增加有助于周邊農田農作物的增產[89]。小微濕地生物多樣性維持的研究較多,也是研究的熱點,多集中在小微濕地生物多樣性的時空分布與影響生物多樣性的因素。小微濕地多樣性時空分布的研究如小微濕地的群落組成[90]和生物多樣性特征[29],富營養化水體生物群落的特征[33,91],不同凈化階段小微濕地的生物種類不同[92]等。影響小微濕地多樣性因素的研究如Karim等研究了浮游植物豐度與小微濕地環境的關系[93]、Pellet等認為小微濕地景觀特征和水質化學指標對樹蛙的分布[94]、Adamek等證實沉積物的生物擾動可以影響底棲大型無脊椎動物和魚類以及浮游動物和大型植物的生長[43],此外,小微濕地是兩棲動物跨越不利生境的避難所和擴散的踏腳石[95]、城市小微濕地的建設可以增加蜻蜓等昆蟲的多樣性[96]、在森林附近建設小微濕地可以增加大型無脊椎動物的多樣性[97—98],而且小微濕地也能夠增加陸生植物的多樣性[51]。

在CiteSpace中時區視圖是側重于從時間跨度上顯示知識演進的視圖[99],通過關鍵詞時區圖我們可以看出小微濕地研究的演變趨勢和相互之間的影響。在關鍵詞時區圖中,所有節點被定位于橫軸為時間的二維坐標中,按照關鍵詞首次出現的時間,不同的節點被放置在相應的時區內[99]。關鍵詞時區圖所展示的是區域內某個關鍵詞出現的多寡,時區內某個關鍵詞出現數量少,節點數量少,則表示該時區相關研究處于低谷時期。另外,通過各時區節點的連線關系,可以看出不同時間段研究的繼承關系[17]。

從關鍵詞的演變來看(圖9),以pond和lake為研究對象的小微濕地成為研究重點,最初研究為小微濕地生物群落的研究,關注浮游生物的生長,后面開始研究生物多樣性、水質、管理、對污染物的去除作用等方面。從研究類群的演變看,對小微濕地研究先后依次是浮游生物的生長動態與共存特征以及表水特征,營養物對浮游生物生長狀況影響,有機物含量及與水生生物生長代謝的關系,磷含量狀況以及與磷相關的廢水處理和水質問題,藻類的狀況及水體富營養化,水生生物的分布、食物、繁殖和多樣性,污水處理效果,溫室氣體釋放,水分散失,沉積物的性質及其環境影響和治理,生物多樣性及其環境因子,生物演替和生物量,水質及與生物多樣性的關系,對小微濕地的保護和管理,水質的管理和水質影響的生物和非生物因素,重金屬污染狀況?？傮w而言,對小微濕地的研究最初注重其自然狀況的研究,后期逐漸轉為對小微濕地在環境中的作用以及其自身污染狀況和管理的研究。小微濕地自身的污染狀況和管理以及其生態服務功能可能成為將來研究的增長點。

2.4 文獻共被引分析

從文獻共被引知識聚類圖譜(圖10)可以看出,被引文獻可以分為主要的5類,根據時間軸切片可以清晰的劃分為3個階段：

第一階段為2005年之前,這一階段可以稱作小微濕地生物研究階段。主要研究小微濕地中生物的構建機制、多樣性等,小微濕地對生物多樣性保護的重要性,主要涉及3個主題,最早的是林蛙(Ranasylvatica)的研究,這一類群中關鍵文獻為Wellborn等1996年關于水生生物群落的構建機制[100]和Marsh 等2001年發表的兩棲動物集合種群的動態和保護[101]的兩篇文章。稍后的是關于短時池塘(temporary pond)的研究,突現文獻為Oertli 等2002年關于池塘大小與生物多樣性關系[102]的文章和Nicolet 等2004年關于臨時塘與濕地動植物關系[103]的文章。之后在無脊椎動物(invertebrates)為主題的研究中突現文獻是Williams等2004年和Biggs等2005年的兩篇文章,Williams等比較了不同類型的小微濕地對大型植物和大型無脊椎動物多樣性的貢獻和相對價值[104]；Biggs等闡述了小微濕地對淡水動植物的重要性以及對池塘的進一步研究和保護[105]。

圖10 小微濕地研究文獻共被引聚類知識圖譜Fig.10 Co-citation references clustering network of small wetlands research

第二階段(2006年—2014年),是研究全球變化背景下的小微濕地。這一階段主要研究小微濕地在全球變化中的作用及貢獻,研究主題中突現文獻為Adamek等2012年對歐洲千年來池塘水產養殖的綜述[106]和Cereghino等2014年以池塘在全球變化中的生態作用(The ecological role of ponds in a changing world)為題目的論文,論文指出雖然池塘的生態作用現在已經確立,但仍然需要基于研究的權威建議,為未來保護小水體的方向提供信息,并進一步彌合科學與實踐之間的鴻溝[107]。

第三階段(2014年以后),主要研究小微濕地的生態功能特征以及小微濕地對城市的重要性,研究中Oksanen的R軟件包Vegan得到廣泛應用也是此類研究的一個重要突現點,另外一篇突現文章為Hassall等[108]2014年發表的城市池塘的生態和多樣性,開始了對城市小微濕地的生態功能研究,文章提出了3項城市小微濕地研究的方向,一是城市小微濕地的設計和位置在影響生物多樣性方面的作用,二是城市濕地對雨水和污染管理的功能,三是公眾對城市生態系統的看法,以及這些看法如何受到與自然系統的相互作用的影響。

3 討論與結論

小微濕地面積雖小,但數量眾多、發揮著獨特的生態功能。隨著學者和政策制定者對小微濕地的日益關注[2]和工程運用的實踐[6],以小微濕地為研究的主題呈上升態勢。小微濕地研究論文始于1990年,發文量前期發展較慢且波動較大,后期呈持續上升態勢,小微濕地的研究受到越來越多研究者的關注,文章總產出量逐年遞增。小微濕地作為一個小而全的生態系統,其研究內容幾乎涉及生命科學的各個領域以及環境、生態、水產等137個學科。環境科學和生態學是在小微濕地研究中占有重要的地位,其文章產出量最多。小微濕地在城市中的功能研究、小微濕地在綠色可持續發展中的作用以及在環境科學技術中的應用可能是今后小微濕地研究的發展方向。

小微濕地雖然是一個“新興”的概念,但對不同類型小微濕地的研究一直都在進行著,比如自20世紀40年代起,美國、英國和愛爾蘭等發達國家陸續開展了針對草原湖穴、池塘等小型濕地的生態調查和保護恢復工作[2]。我國在小微濕地研究方面起步較晚,但小微濕地研究數量今年激增。從研究發文量來看我國居第二位,但我們研究的中介中心性很小,說明雖然發文量較多,但發文總體的原創性和影響力不足,有待加強。文獻突現研究表明近年我國小微濕地研究方面有較大的突破,在未來小微濕地研究方面可能會逐步占據主導地位。小微濕地研究作者呈聚集分布,有明顯的合作繼承關系,例如此領域早期研究影響力較大的Bernadette Picot與Jean Bontoux、Claude Casella和Bernard Baleux合作較多,他們發文量都較多,影響力也都較大,小微濕地研究涉及學科較廣,合作研究會有助于學科的交叉產出突破性的成果。近年來Ping Yang、Chuan Tong和Derrick Yuk Fo Lai幾位作者的文章影響較大值得從事小微濕地研究的學者關注。

小微濕地是水域面積較小的濕地,包括的類型較多,目前研究最多的類型為塘(pond)和湖(lake)。由于小微濕地研究涉及的學科較多,小微濕地研究的方向也比較多,根據關鍵詞聚類可以將其分為16個聚類,這16個聚類各自有不同的研究重點,但有些聚類關系較遠,有些聚類關系密切相互交疊。其中研究小微濕地的水分保持、水分散失等問題的類群分為研究量較少的非主流研究；人工濕地(constructed wetland)和池塘(pond)研究的兩個類群發文量不少但相對獨立；其余的聚類相互交叉重疊,繼承和衍生關系密切,研究內容包括主要包括各種小微濕地對水體的凈化作用、對水質的維持作用以及對生物多樣性保護的意義等方面,可以看作是小微濕地研究的主體。小微濕地的研究內容最初注重其自然狀況的研究,后期逐漸轉為對小微濕地在環境中的作用以及其自身污染狀況和管理的研究。小微濕地主體研究方面全球變化對小微濕地的影響、小微濕地對廢水的處理作用特別是對面源污染的治理、小微濕地的碳排放(如：甲烷的排放)和在碳中和中的作用、小微濕地的管理和小微濕地的生態服務功能的研究可能是未來幾年的研究熱點。

小微濕地的研究經過多年的積累,有3000多篇相關文獻,本文利用CiteSpace文獻共被引知識聚類把小微濕地主流研究的文獻分為5大類,依據時間切片可以將其分為三個階段。第一階段,小微濕地的研究早期只是把小微濕地作為一個研究地點,來研究水生動植物的種群和群落狀況,后來人們開始關注小微濕地對水生動植物種群、群落和生物多樣性的意義,進而提出對小微濕地的管理和保護；第二階段研究集中于小微濕地在全球變化中的作用及貢獻；第三階段著重研究小微濕地的生態功能以及小微濕地對城市的重要性,在未來的研究中城市小微濕地的研究和工程運用可能成為新的增長點。