喬木樹種生物量研究文獻分析

張瑞文，劉昌勝，羅大慶

(西藏農牧學院高原生態研究所 西藏林芝高山森林生態系統國家野外科學觀測研究站 西藏高寒植被生態安全自治區重點實驗室，西藏 林芝 860000)

1 引言

林分生物量是指在林分下的生物量，林分是有一定的面積，其內的樹種，年齡，樹木生長狀態大致一樣，即樣地；林分生物量包括了這個樣地內所有樹木的樹干、樹枝、樹葉以及樹根的生物量，單位為kg/m2。

在評價林木生長量的過程中，應用最廣泛的是樹干分析，樹干解析是對樹種和林木分的數量和質量的評估，揭示林木分分布和長勢的規律性的一個主要途徑。本文主要運用文獻計量分析法，根據資料的查閱情況，對中文學術期刊全文數據庫(CNKI)中收集的有關樹木生物量的研究資料進行分析。關于文獻計量分析的主要概念有許多，首先提到的作者為Pritchard，文獻計量分析法是運用數理統計分析的方法，來定性地描述、判斷和推測植物研究情況及其發展趨勢的圖書情報學研究分支，采用的方式主要是通過書面交流對資料的各個領域的定量性研究。

2 國內外研究進展

我國對生物量含量的科學研究始于20世紀70年代后期，首先是潘維儔等對黃杉木植林地的調查[2]，其后是馮宗煒等對馬尾松植林區調查和李文華等對長白山區及溫帶原生林的調查[3，4]。近年來，中國部分專家采用傳統的生物量含量檢測技術研究林木生物量成分，如鄭金萍[5]利用微天氣場法(晝夜曲線法)和收獲法、彭培好用標準木和分析法(樹木層)及樣方收獲法(樹木、草本)研究川西草原及山麓寬河谷地帶光果西南樺人工林的生產力、動植物量和分布變化規律。但目前，國內對于生物量含量的檢測仍使用傳統技術，其難度大、流程繁瑣、周期長、代表性較低且檢測技術還未能建立系統，因而無法準確反映中國大面積宏觀生態系統的動態變化和生態環境情況，也不能適應實際工作的需求[6～11]。近年來，國內研究者已經對很多樹木的生物量含量開展了深入研究，同時也逐步拓展了研究領域，不但從個體、物種、群體、生態系統、自然地區、生物圈等多個維度進行了生物量含量的探討，也同時比較廣泛地對同一樹木的生物量含量開展了探討，并涉及該樹木在不同的種源、不同發育階段、不同自然地區的生物量含量特征，以期構建高生物量樹種的指標體系，從而達到對天然林生物量含量更加準確的估計。

近年來，中國國內研究者已經對很多樹木的生物量含量開展了深入研究，同時也逐步拓展了研究區域范圍，不但從植物個體、種群、群落、自然生態體系、氣候區域、地理生物圈等多個尺度上進行了生物量含量的深入研究，也同時比較廣泛地對同一樹木的生物量含量開展了深入研究，包括同一樹木不同的地理種源、不同生長與發育時期，以及不同自然地區的生物量含量差異，以期通過構建生物量樹種的權重指標體系，達到對天然林生物量含量更加準確的估計[12]。同時，構建普遍適合于各種立地相同樹種植物和相同立地不同種類植物的生物量模型，也會成為必然趨勢[13]。因此許多研究者認為必須構建長期監測臺站網絡，加強數據處理規范，建立數據的共用制度對各種數據實施統一集中管理，才能進行全面數據共享與使用。

3 數據來源與研究分析

3.1 數據來源

本文數據來源于中國知網中國學術期刊網絡出版總庫(CNKI)﹐利用數據庫高級檢索工具欄，主題定為“生物量”。搜索2001年至今近20年在國內期刊上發表的研究文獻，共計9.5萬篇，經進一步篩選，約有9.3萬篇與生物量相關聯的中文文獻。在其中采用“篇名—生物量+主要主題—生物量”為檢索模式，檢索到5263篇國內文獻，除去會議類文獻，其中約有5134篇主要主題為生物量的中文文獻。

3.2 研究方法

通過利用Excel軟件整理分析相關文獻，并完成折線圖、餅圖等相關制作。

4 文獻分析

4.1 生物量論文發文量分析

將“生物量”作為主題詞的檢索，可得出結果：從2001年至今，發表相關生物量研究的文獻篇數為5263篇。由圖1可知，目前該領域研究的文獻年發文數量2001～2015年總體呈上升趨勢，2016年至今呈持續下降趨勢，表明近幾年國內樹木生物量研究的熱度有所下降。

消化系統腫瘤 Xiong等[8]發現 HULC/泛素特異蛋白酶22/組蛋白去乙酰化酶/自噬通路減弱了肝癌細胞對化療藥物的敏感性，Zhang等[9]提出lncRNA-氨甲酰磷酸合成酶1內含子轉錄物1可能通過缺氧誘導因子的失活抑制缺氧誘導的自噬從而抑制結直腸癌細胞的轉移和上皮間質轉化。

圖1 生物量論文發文數量

4.2 作者、機構及學科分布

通過中國知網中國學術期刊網絡出版總庫(CNKI)資料庫，統計生物量研究文獻作者分布狀況，所屬機構分布，以及不同學科的分類情況。

4.2.1 作者分布

通過對近20年中所出版的5263篇論文的主要撰稿人進行分類得到：發文總量在10篇以上的專家學者共計21人，他們大多來自中南林業科技大學、中國林業科學院、西南林業大學和北京林業大學等高校，中南林業科技大學田大倫教授發文量24篇為最高發文數量(圖2)。

圖2 作者姓名及所在機構

4.2.2 機構分布

要反映出一個機構對生物量領域的影響力，可以通過中國知網中國學術期刊網絡出版總庫(CNKI)中的檢索功能查找出具體的機構分布情況。經過檢索能夠判斷出，目前國內從事生物量研究的院校，主要是中國各地方的大學院校，如首都林大、北東林大、中南林業科技大學等，其中北京林業大學發表文獻數量最多，包括了223篇相關論文文獻。

4.2.3 學科分類

通過中國知網中國學術期刊網絡出版總庫(CNKI)中的檢索功能，可以獲取到有關學科分類的信息。2001年至今，有關生物量的文獻在林業(43%)、生物學(15%)和農作物(13.96%)等方面的占比較大，占總體的70%左右，同時生物量在畜牧與動物醫學(6.31%)、園藝(3.98%)等領域中的應用也是不可忽視的，同時說明，生物量在植物、動物以及部分醫學領域都可進行研究并加以運用(圖3)。

圖3 學科分類

4.2.4 研究方法分析

生物量含量的常規分析技術一般有二氧化碳平衡法(氣體交換法)、微氣象場法(晝夜曲線法)和收獲法[14]。二氧化碳平衡法一般是把林木體系的葉、樹、干和土地等各部分密封于各種類型的氣室，通過氣室CO2含量變化估計不同組分的光合速度和呼吸速率，從而推算出對整個生態系統中超臨界二氧化碳的流動和平衡量。基于林冠的樹葉光合特性的空間異質性，利用葉片內CO2氧合率計算林冠光合產量，有一種很繁瑣的空間尺度變換過程[15]。將微氣象場法則與風向、速度和氣溫等因素測量緊密結合，利用測量由環境地表下至林冠上層二氧化碳含量的垂直梯度變化規律，來預測生態系統二氧化碳的進入與輸出量。

直接采收法是全球最廣泛使用的植物調查方式，也是對陸地群落和林木生長發育最切實可行的調查方式。直接采收法中，爭議最大的內容是取樣方式和相應于生長方程的建立。潘維儔[16]等根據植林地的形態特征和豐富的植物樣地統計資料，給出了分級分層測定法。王胥輝則根據增加形態的變數如冠長、冠幅和容積等，完善了相應生長方程。將森林收獲法又可粗略分成3類：清查法、平均木法和相對生長法。

4.2.5 研究區域分析

通過檢索文獻便可看出，中國對西北部地域(云南省、貴州省、四川省、成都市)和西北(新疆州、西藏自治區)森林生物量研究的文獻數量居多。云貴青藏高原以西的云南，地帶性植物主要為半濕潤常綠闊葉林，受到自然界和人類活動影響，產生了云南落葉松、云南松針闊混交林、次生灌叢、植林地等各種退化形式以及次級演替發展階段；在云貴高原以東的貴州，地區最穩定的植物主體為常綠闊葉林，但因為自然環境和人類影響，形成的退化種類和次級演替階段大多為次生性的常綠闊葉林、灌木叢、荒山等，其中在土壤比較厚的地方還散布著馬尾松林[17]；西北部山區的林木覆蓋率雖遠不及我國其他地方，但在阿爾泰山、祁連山山脈一帶，仍然散布著大面積的針葉林和針闊葉混交林[18，19]。

4.2.6 被引文獻分析

單篇論文引用頻率位居全國前3的，依次為來自北大方精云博士團隊的《全國林木植被的生命量和凈生產率》，共被引用數量為1886次；出自北大樸世龍等的《中國草地植被生物量及其空間分布格局》，被引次數695次；以及來自中國科學院生態環境研究中心馮宗煒等的《湖南省會同地方馬尾松林生物量的計算》，被引次數628次。

4.2.7 主要期刊分析

通過統計近20年中所發表的5263篇文獻的發布期刊進行分析可以得到，發文量在30篇以上的期刊有30位，如圖4，其中生態學報發表文獻最多為150篇(8.49%)，其次為中南林業科技大學學報96篇(5.44%)和應用生態學報89篇(5.04%)。

圖4 期刊分布

5 結論與展望

本研究通過Excel軟件對從中國知網中國學術期刊網絡出版總庫(CNKI)上所選文獻進行分析，粗略地總結了2001～2021年生物量領域的發展趨勢。利用Excel 軟件對所選文獻從機構、作者、學科等方面進行了分析，通過研究得出以下結論：

(1)按發文量狀況可以分為3個階段：第一階段為2001～2011年，該階段年發量平穩上升；第二階段為2012～2015年，此階段年發文量先逐年下降，后平穩上升，并在2015年達到峰值，為331篇；第三階段為2015年至今，年發文數量呈下降趨勢。通過分析可知，近年國內生物量研究的熱度在逐步下降。發文學科中，主要集中在林業、生物學和農作物等相關學科，不同學科間聯系密切，交叉性較高。

(2)我國有關生物量主要研究機構主要以北京林業大學為代表的科研機構，以及東北林業大學、中南林業科技大學、西北農林科技大學等為代表的農業類高校。

國內外近年來對許多樹種的生物量進行了研究，并且逐漸擴大研究的范圍，在個體、種群、群落、生態系統、景觀、區域、生物圈等多尺度上開展森林生物量的研究[20]。對同一樹種的生物量研究更加深入，研究內容包括同一樹種不同地理種源、不同發育階段、不同自然地帶的生物量差異。研究手段日益先進，微觀上采用先進的光合測定儀器，宏觀方面利用衛星遙感技術來估算森林生物量，同時對森林生物量的研究緊緊圍繞氣候、環境、資源這些與人類生存和可持續發展密切相關的重大問題[21]。引起生態學界和林學界的極大關注的研究內容有土地利用方式的變化引起的森林生態系統總生物量變化，森林在減緩全球氣候變化，特別是保持CO2平衡中所起的作用；估計森林生態系統吸收大氣中CO2的能力；森林生態系統結構和功能的整體性；對潛在生物量的估算；研究森林生態系統的總有機物含量和凈生產量以及對森林生態系統生產力模型的研究[22～25]。

我國對生物量領域的研究起步較晚，但發展迅猛，且日益豐富。樹干解析在林木生物量與生長量研究中的應用也越來越廣泛，測定技術經過幾十年的發展，取得了長足的進步。同時，在研究有關生物量的實驗中，也要加強生物量與生物學等學科之間的聯系，爭取為生物量的研究帶來新的發展機遇。