基于Web of Science 的海岸生態修復研究發展態勢分析

聶超輝，李雪飛，王 丹，魏 瀟

（1.山東省海洋資源與環境研究院 山東省海洋生態修復重點實驗室，山東 煙臺 264006；2.上海海洋大學海洋科學學院，上海 201306；3.臨沂市自然資源開發服務中心，山東 臨沂 276001）

海岸帶是陸海交接的過渡帶，享有優越的資源與環境條件，與人類的生產活動、經濟發展密切相關。然而，長期以來人類在對海岸帶資源開發利用的同時，卻忽視了對海岸帶生態系統的保護，導致水體富營養化、岸線侵蝕、濕地退化、物種減少、抵御風暴潮能力減弱等問題突出[1-2]。為解決這些問題，海岸生態修復應運而生。國外在海岸生態修復的術語界定上略有差別，對于受損海岸有生態恢復（Restoration）[3]、生態修復（Rehabilitation）[4]、生態重建（Reconstruction）、生態重置（Replacement）等幾種表述方式[5]，其差別主要與人類干預程度、修復目標和修復軌跡有關。國內對于海岸生態修復的定義則較為統一[5-7]，是指在海岸生態系統遭到退化、損害和破壞后，利用生態系統的自我修復能力，或通過適當的人工輔助措施，將海岸生態系統的結構和功能修復到健康、穩定和可持續利用狀態的有益活動的總稱。

根據地理地貌特征和開發利用情況，海岸可分為自然海岸與人工海岸，自然海岸包括河口、基巖海岸、沙礫質海岸、淤泥質海岸、濱海濕地、生物海岸等，人工海岸包括建設圍堤、交通圍堤、碼頭海岸、農田圍堤、鹽田圍堤、養殖圍堤等[8-9]。不同海岸類型具有不同的損壞特點或退化過程，因此海岸生態修復更傾向于因地制宜，針對不同修復對象采取恰當的技術手段，海岸生態修復適用范圍包括紅樹林、鹽沼、海草床、海藻場、珊瑚礁、牡蠣礁等典型生態系統和岸灘、海灣、河口、海島等綜合生態系統[7]。諸多學者對此開展大量研究，THAMPANYA U 等[10]研究發現泰國南部海岸受圍海養殖影響海岸侵蝕加劇，而紅樹林可使岸段受侵蝕程度減輕；管博等[11]和于文勝等[12]在黃河三角洲重度退化濱海濕地開展堿蓬、檉柳修復工程，分析了修復工程對土壤肥力、植物群落結構和生物量的改善和提高作用；李元超等[13]初步評估了西沙趙述島珊瑚礁生態修復效果，提出利用人工礁基作為造礁石珊瑚的培植基底有利于提高珊瑚礁三維結構的復雜性。

近年來，海岸生態修復研究日益受到國內外的高度重視，陸續有學者對海岸生態修復領域的研究進展進行總結。例如，張明慧等[6]總結了近20 年來海岸整治修復相關研究進展，包括海岸資源環境的損害問題、診斷措施、技術方法、修復效果及評估；POWELL E J 等[14]歸納了潮汐沼澤、海灘、生物礁和紅樹林等海岸作為自然基礎設施分別在應對沿岸自然災害時起到的重要作用；陳彬等[15]主要針對濱海濕地生態修復相關研究進行了總結與探討，涉及生態退化診斷、修復目標、修復檢測與措施、修復成效與評估等方面；SAPKOTA Y 等[16]介紹了紅樹林、鹽沼、海草床等蘊含的藍碳生態價值，并指出了適用于濱海濕地保護修復的碳匯方法及過程。

隨著建設海洋強國的必然要求和海洋生態文明建設的持續推進，我國對海岸生態修復工作也愈加重視，2016 年國務院發布《濕地保護修復制度方案》，2021 年通過的《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035 年遠景目標綱要》中提出“積極開展海域海島生態系統保護和修復”“開展海域生態系統修復成效監測與評估”等要求，2022 年國家標準《海洋生態修復技術指南》（GB/T 41339）正式發布，這些舉措對我國海岸生態修復研究的穩步推進具有重要意義。為進一步了解當前海岸生態修復研究進展，本文基于Web of Science 核心合集數據庫，采用文獻計量學的方法，分析了海岸生態修復研究現狀與演進歷程，并進行前沿主題的探測，進而提出展望與建議，以期為海岸生態修復領域未來的研究方向提供參考。

1 數據與方法

1.1 數據來源

本文選取廣泛應用于文獻索引與計量分析的Web of Science 核心合集數據庫[17]作為檢索庫。本文檢索式設置為：“coastal ecological restoration”OR“marine ecological restoration”OR“coastal restoration”OR“marine restoration”OR“coastal renovation”OR“marine renovation”OR“coastal rehabilitation”OR“marine rehabilitation”。清洗重復數據后，最終得到7 194 條文獻數據。這組數據收錄了1995—2022 年的海岸生態修復相關研究型文獻信息，包含每篇文獻的標題、作者、機構、出版年份、刊物及卷期號、關鍵詞和摘要等信息，可以有效準確地反映海岸生態修復研究內容及特征。本文數據檢索及下載的時間為2022 年6 月9 日，并以此時間作為本文所用Web of Science 平臺版本的參考。

1.2 方法與工具

文獻計量學采用多種統計方法定量分析特定研究領域的文獻特征、研究布局與發展態勢[18]，現已被廣泛應用于各種學科領域。本文采用的是陳超美教授基于Java 平臺研發的文獻計量工具CiteSpace[19]。

在對研究主題進行演進分析時，本文構建文獻共被引時間線網絡圖譜，將時間跨度（Time Slicing）設置為1995 年1 月至2021 年12 月，節點類型（Node Type）設置為參考文獻（Reference）。為評價圖譜網絡結構和聚類效果的優劣，CiteSpace 設定了模塊值（Modularity，簡稱Q 值） 和平均輪廓值（Mean Silhouette，簡稱S 值） 兩個指標。一般而言，Q ＞0.3 表示網絡結構是顯著的；S ＞0.4 表示聚類劃分是合理的[20]。本文的文獻共被引時間線圖譜Q 值為0.863 9，S 值為0.955 0，表明聚類輪廓清晰，結果合理。

在對文獻關鍵詞進行前沿探測時，本文構建關鍵詞共現時區圖譜，將時間跨度設置為2013 年1月至2022 年6 月，節點類型設置為關鍵詞。本文的關鍵詞共現時區圖譜共有250 個節點，298 條連接，網絡結果表現合理。

2 結果與討論

2.1 發文量及趨勢

圖1 展示了1995—2022 年海岸生態修復研究發文數量年度分布，1995—2021 年海岸生態修復研究發文數量整體呈現不斷增長的趨勢。圖1 還給出了年度發文數量的擬合曲線，該曲線由指數函數（y = 34.206e0.1157x）擬合得出，其擬合優度（R2=0.977 8）大于95%，可以近似認為，海岸生態修復研究年度發文數量符合指數型增長趨勢。同時，由該擬合曲線可以預測，2022 年的發文數量在900 篇左右。

圖1 1995—2022 年海岸生態修復研究發文數量年度分布

若某研究的發文數量呈指數型增長趨勢，一般認為該研究當前處于尚未飽和的發展狀態，有很大發展空間，將在未來一段時期不斷涌現更為豐碩的研究成果[21]。由此可見，海岸生態修復研究依然存在更大的發展空間和更廣闊的研究前景。

2.2 學科分類與期刊來源

CiteSpace 學科共現結果表明，海岸生態修復領域共現頻次在300 次以上的研究學科共計11 個（表1），最常涉及的三大學科是環境科學（Environmental Sciences）、生態學（Ecology） 和海洋與淡水生物學（Marine&Freshwater Biology）。

表1 共現頻次超過300 次的研究學科

CiteSpace 期刊共被引結果表明，海岸生態修復領域共被引頻次在1 400 次以上的期刊共計11 個（表2），發文量前五的期刊依次為Science、Ecology、Estuarine Coastal and Shelf Science、Marine Ecology Progress Series 和Nature，說明這些期刊普遍被研究者認同，可作為該領域潛在投稿期刊，并且這些期刊普遍涵蓋環境科學、生態學或海洋學等學科，與海岸生態修復對應性較強。

表2 共被引頻次超過1 400 次的期刊

2.3 較為關注該研究的機構

CiteSpace 機構合作網絡結果（圖2）中，圓圈節點越大代表共現頻次越高[22]。表3 列出了該領域共現頻次超過70 次的研究機構，共計16 個，排名前五的機構依次為路易斯安那州立大學、美國地質調查局、中國科學院、美國國家海洋和大氣管理局、佛羅里達大學。16 個機構中，所屬美國的占絕大多數，說明美國在海岸生態修復領域中具有較大影響力。同時也可以看出，中國的中國科學院、北京師范大學和中國科學院大學的研究成果在世界上也尤為突出，反映了中國在海岸生態修復領域也具有較強實力。

表3 共現頻次超過70 次的研究機構

圖2 機構合作網絡圖

2.4 研究發展階段分析

本文構建時間線圖譜對研究發展階段進行分析，如圖3 所示，橫軸為發文年份，縱軸列出聚類主題的編號；圖中每一圓圈節點都代表一篇文獻，圓圈越大表示該文獻被引頻次越高[23]。本文在綜合參考了聚類規模（Size）和輪廓值（Silhouette）兩個指標后，選擇了最具代表性的15 個聚類主題（表4） 在時間線圖譜上予以呈現。其中，LLR （Log-Likelihood Ratio） 是指對數似然率，LLR 值越大，表明該主題詞對所在聚類的代表性就越好[24]。

表4 文獻共被引時間線圖譜對應的聚類主題

圖3 基于1995—2021 年被引頻次前20 文獻構建的共被引時間線圖譜

根據年份跨度和持續時間，本文將各聚類主題分為3 個研究演進階段。

（1）研究萌芽階段（1988—1998 年）。通過時間線圖譜可以看出，這個階段主要包含的聚類為#5、#8 和#13。該階段文獻總量和高影響力文獻數量相較其他階段而言均偏少，各聚類間的聯系也偏弱，結合閱讀該階段內的代表性文獻，可判斷出這一階段所進行的研究大多是針對單一生境或單一物種，空間尺度上主要以小型區域的海岸修復項目為主。#5、#13 聚類中的研究主要涉及生態學理論在海岸修復領域的拓展，例如開發海岸景觀的生態恢復方法，并建立基本的概念框架以適用于大尺度恢復問題[25]；將群落生態學、恢復生態學等理論應用于海岸問題以達到加快修復的目的[26]。#8 聚類中的研究著重于南加利福尼亞州區域的海岸，例如該海岸圣地亞哥灣人工鹽沼和自然鹽沼的土壤含氮量的區別研究[27]、修復該海岸現有濕地與新造濕地的策略對比研究[28]等。

（2）研究拓展階段（1998—2007 年）。該階段所包含的聚類為#3、#4、#6、#7、#9、#11、#12和#14，文獻總量相較上一階段有了顯著的增加，影響力高的文獻也很多，各聚類間的聯系非常密切。該階段研究在各方面都呈不斷充實、不斷豐富趨勢，無論從修復區域還是修復的技術、方法和理論方面都在不斷擴張發展。#6 和#7 兩個聚類中，諸多學者對海岸生態破損原因進行分析，例如化石燃料的燃燒、肥料的濫用等人為因素導致海岸海水富營養化[29]；圍塘養殖、填海造陸等人類活動的不合理開發導致自然濕地減少、紅樹林破壞[30]；過度捕撈活動造成魚類種群減少，導致海洋系統生態退化[31]；入侵物種對海岸物種的負面影響及對當地生態的改變作用[32]。#3、#4 和#14 三個聚類中，有很多學者對海岸生態修復方法進行探索研究，例如建立或優化海岸生態系統定量分析模型，以實現精準化預測[33]；建立健全對海岸種群的觀測體系，適當選取監測范圍和對象，并將研究區域與其他典型區域進行對比[34]；盡量在人為干預下，讓海岸通過其自身的生態恢復驅動力來實現修復目標[35]。#9、#11和#12 三個聚類中，有很多研究在積極地擴展和補充海岸生態修復理論，例如自然變異性的概念及其在生態修復中的應用[36]、可變狀態理論與恢復生態學的結合[37]等，這些理論對實際的海岸修復項目提供了新的參考思路。

（3）研究深化階段（2007—2021 年）。該階段所包含的聚類為#1、#2 和#10，通過時間線圖譜可以看出3 個聚類的文獻總量很大，影響力高的文獻也很多，各聚類間的聯系也非常密切，這一時期的研究相較上一階段又有了更深入的發展。越來越多的研究將關注點放在發掘海岸生態修復所能帶來的深層價值上。生物海岸具有參與自然界營養循環的生態價值，對維護海岸物種多樣性具有重要作用[38]，并且像牡蠣礁等海岸不僅可以防止自然岸線侵蝕，而且還對近岸魚類和貝類群落具有很好的保護作用[39]。紅樹林、海草床和沼澤濕地等可以有效捕獲近岸海域懸浮物和其中蘊含的碳元素，這一功能被稱為“藍碳”[40]，是將碳封存在海岸生態系統中以緩解溫室效應、調節全球氣候。海岸生態修復的經濟效益評估研究也愈發受到重視，例如BARBIER E B 等[41]在對泰國紅樹林海岸保護項目進行價值評估中，發現海岸修復程度與土地利用總價值并不呈線性關系，而最優的土地利用方式是開發與修復一體化方案，基于生態系統的管理目標，以協調沿海棲息地的開發與修復的競爭關系。

2.5 研究前沿分析

關鍵詞是對一篇文獻研究主題的凝練與概括，對施引文獻的關鍵詞進行統計分析往往可以探索出該研究領域的前沿與熱點[42]。本節利用2013—2022年的文獻關鍵詞構建關鍵詞共現時區圖譜（圖4）對海岸生態修復研究前沿進行分析。

圖4 2013—2022 年海岸生態修復研究關鍵詞共現時區圖譜及年度高頻關鍵詞

根據該時區圖譜，從2013 年開始，restoration（修復）、management（管理）、impact（影響）、conservation（保護）等一直是熱門關鍵詞，并且與此后年份的聯系都十分密切，這些也是承接了前期研究基礎，為后來新興主題做好鋪墊，2014 年的resilience（恢復力）、system（系統） 出現頻次很高，結合2015 年的fishery（漁業）、2016 年的framework（框架）、2019 年的nature-based solution（基于自然的解決方案）、2020 年的human impact（人類影響）和2021 年的strategy（策略），類似這些關鍵詞的聚焦點在于海岸生態修復的管理、規劃及策略。海岸生態修復屬于一個較新的環境保護領域，在制度建設、統籌規劃、技術策略及監督管理等方面亟需進一步完善和探索。

珊瑚礁、紅樹林等生物海岸在維持海岸生物多樣性、穩固岸線、凈化海岸水質、預防濱海地區洪水災害中都發揮著重要作用[43]，結合2014 年的spartina alterniflora（互花米草），2015 年的coral reef（珊瑚礁），2016 年的phragmites australis（蘆葦）、pollution（污染），2017 年的mangrove forest（紅樹林），2021 年的health（健康）和2022 年的artificial reef（人工漁礁）等關鍵詞均說明越來越多的研究關注著各種海岸生態系統服務功能的監測評估等問題。對于生態系統的狀態及其變化趨勢的跟蹤監測、監測區域與方法，修復效果的定量或半定量的評估方式[44-45]，均是當前海岸生態修復研究熱點。

海岸生態修復若要取得成效，不僅需要考慮自然條件因素，更要統籌經濟學、規劃學、管理學等社科因素[46]，結合2017 年的marine protected area（海洋保護區）、2018 年的risk（風險）和2022 年的damage（損失），可以看出目前有很多研究圍繞著海岸生態修復的成本效益展開[47]，也有很多研究關注修復模式的改變對效益成本比的影響，如同樣的物種植被在不同的空間布局下會產生修復效果的差異[48]，也就是修復成本不變的情況下，對規劃管理模式做出一些改變可提高修復效益[49]。

自2017 年的organic carbon（有機碳）、sequestration（封存）、storage（貯藏） 等關鍵詞突現后，結合2019 年的emission（排放） 和2021 年的blue carbon（藍碳），這些都表明了藍碳也已成為海岸修復研究的前沿話題。藍碳為調節全球氣候起到了重要作用，對于濱海濕地碳儲量估算[50]、固碳過程機制及影響因素[51-52]等相關研究也成為近年熱點。

總的來說，當前海岸生態修復研究呈現出不斷豐富、不斷深化的多元趨勢，在前期研究基礎上，著重關注海岸生態修復的管理、規劃及策略研究，海岸生態系統服務功能的監測評估研究，修復模式與成本效益研究，以及藍碳等相關研究。

3 結論與展望

在全球海洋陸地環境演變和氣候變化的背景下，海岸生態修復的重要性愈顯突出。2015 年，第70 屆聯合國大會通過了《2030 年可持續發展議程》，提出保護和可持續利用海洋和海洋資源以促進可持續發展的目標。2022 年，第十四個“世界海洋日”將主題定為“保護海洋生態系統，人與自然和諧共生”，海岸生態修復逐漸成為全球共識[53]。我國在全面加強生態保護的基礎上，不斷加大生態修復力度，陸續開展了沿岸防護林、濱海濕地修復、“南紅北柳”工程、珊瑚礁保育、岸線整治修復、海灣綜合整治等工作，海岸生態修復取得積極成效[54]。但在生態方面我國仍存在歷史欠賬等問題[55]，生態保護壓力依然較大，由于海岸資源類型多樣，生態系統復雜，人類活動的干擾與破壞影響較顯著，使得海岸資源環境問題復雜[6]。當前主要存在的問題有：①缺乏系統性的陸海一體化統籌規劃。從沿海省、市層面看，很少有地區能夠對管轄的海岸帶和海域進行“一張圖”管控修復，現有的修復方式還是根據當地經濟社會發展需要對個別岸段進行申報，缺乏系統性和整體性的統籌規劃[56]。②海岸生態修復項目效果評估機制尚不完善。當前海岸生態修復項目的評估工作，對于當地生態環境的恢復和改善仍缺少定量考核指標，較多采用定性描述[56]。并且，項目管理往往隨著項目工期的結束而終止，缺乏生態修復項目的長效評估及管理。③海岸帶資源環境損害問題長期監測與預測研究不足。例如，大規模圍填海對局部海域水動力過程引起的長期累積影響等研究不足，會導致某些補沙養灘工程出現岸灘侵蝕問題[6]，因此亟待提高對于海岸帶資源環境受損機制及演變過程的長期預測與災害預警能力。

圍繞全球海岸生態修復研究進展與前沿，結合我國海岸生態修復的實踐經驗，提出以下展望與建議。

（1）推進陸海統籌的海岸生態修復整體性與多尺度研究。科學辨識生態修復空間，增強整體修復觀念[57]，結合生態安全格局構建、生態重要性和生態敏感性分析，以及海洋功能區劃等影響因子[53]，構建海岸帶生態修復分區技術框架，以更好地指導相關生態修復工程的實施。

（2）完善海岸生態修復項目效果評估。項目效果評估目的不僅是通過監測手段分析項目實際實施內容與考核指標的符合性，更要滿足修復后中長期生態管理需求，因此根據修復的不同階段，適時開展工程竣工評估、初期修復效果評估和中長期修復效果評估。

（3）開展海岸帶自然資源與環境損害調查。掌握海岸帶自然資源環境損害狀況可為后續評估及修復工作的開展提供參考依據，同時將積累的材料數據歸納整合，建立持續更新的海岸生態環境信息數據庫，更好地服務海岸綜合管理與災害預警工作。

（4）加強海岸帶藍碳科學研究。深入認識藍碳形成過程、調控機制與對氣候的響應，加強固碳減排增匯技術和藍碳評估等工作，完善紅樹林、海草床和鹽沼等藍碳生態系統的監測平臺布局，同時開展受損藍碳生態系統恢復的案例研究。