袁軼男,劉興詔,聶曉嘉,闕晨曦,吳沙沙,蘭思仁,*

1 福建農(nóng)林大學(xué)園林學(xué)院, 福州 350002 2 國(guó)家林業(yè)局森林公園工程技術(shù)研究中心, 福州 350002

城市森林一般被定義為管理城市社區(qū)生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)外的樹(shù)木和森林資源的藝術(shù),科學(xué)和技術(shù)。1894年,城市森林的概念由美國(guó)首次提出,并在20世紀(jì)60年代經(jīng)歷了復(fù)興,作為針對(duì)城市環(huán)境中樹(shù)木生長(zhǎng)及相關(guān)具體挑戰(zhàn)的綜合性和跨學(xué)科方法[1]。城市森林作為城市中重要的生態(tài)系統(tǒng),對(duì)于整體生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定性有著重要作用,城市森林對(duì)于城市內(nèi)氣候調(diào)節(jié)、穩(wěn)定生態(tài)、締造宜居環(huán)境的重要意義引起了學(xué)者們的廣泛重視,相關(guān)方面的研究也逐步增多,成為當(dāng)今的研究熱點(diǎn)。國(guó)際上關(guān)于城市森林的研究以北美和歐洲為代表,已經(jīng)產(chǎn)生了較為嚴(yán)謹(jǐn)、完善的體系化成果,相對(duì)來(lái)說(shuō),國(guó)內(nèi)關(guān)于城市森林的研究開(kāi)始較為滯后。通過(guò)CiteSpace V軟件對(duì)其進(jìn)行梳理、可視化,得到清晰明朗的研究圖譜,有助于理解城市森林研究進(jìn)程、熱點(diǎn)方向。本研究的參考意義對(duì)于國(guó)內(nèi)城市森林的研究進(jìn)程推進(jìn)是十分必要的。

1 研究方法與數(shù)據(jù)來(lái)源

本研究采用CiteSpace V 軟件對(duì)該領(lǐng)域的文獻(xiàn)研究進(jìn)行量化與可視化分析。CiteSpace軟件的開(kāi)發(fā)者為國(guó)際著名信息可視化專家陳超美教授?；谝姆治隼碚?這款信息可視化軟件的突出優(yōu)勢(shì)在于：(1)基于知識(shí)領(lǐng)域龐大復(fù)雜的文獻(xiàn)數(shù)據(jù),以一種多元?jiǎng)討B(tài)的可視化語(yǔ)言將該研究領(lǐng)域的演進(jìn)歷程具象化為可視的知識(shí)圖譜；(2)將標(biāo)識(shí)圖譜上的引文節(jié)點(diǎn)文獻(xiàn)和共引聚類所體現(xiàn)的研究前沿自動(dòng)標(biāo)識(shí)出來(lái)[2]。CiteSpace軟件的共被引分析功能是其核心功能,有著強(qiáng)大的具象、總結(jié)能力,是本研究的所用到的主要方法。

國(guó)際研究數(shù)據(jù)來(lái)源于美國(guó)Thomson Reuters 公司W(wǎng)eb of Science(以下簡(jiǎn)稱WOS)平臺(tái)的WOS核心合集數(shù)據(jù)庫(kù)。通過(guò)多次檢索對(duì)比,并向相關(guān)專家進(jìn)行咨詢,最終確定使用數(shù)據(jù)檢索策略是：主題=“urban forest”,文獻(xiàn)類型= Article or Reference,時(shí)間跨度為1986—2018,檢索得到9650條數(shù)據(jù)。國(guó)內(nèi)研究數(shù)據(jù)來(lái)源為CNKI網(wǎng)站,分別采用了主題詞=“城市森林”和主題詞=“城市森林”并關(guān)鍵詞=“城市森林”的檢索策略,由于前者數(shù)據(jù)過(guò)于冗雜,分析結(jié)果過(guò)于宏觀,無(wú)法實(shí)際體現(xiàn)國(guó)內(nèi)城市森林研究的發(fā)展歷程、研究熱點(diǎn)等問(wèn)題,最終確定檢索策略為：主題詞=“城市森林”并關(guān)鍵詞=“城市森林”,時(shí)間跨度為1986—2018,檢索得到數(shù)據(jù)1854條。

2 數(shù)據(jù)分析

通過(guò)對(duì)文獻(xiàn)初步分析處理,結(jié)果表明,在WOS核心數(shù)據(jù)庫(kù)中,美國(guó)在該方面發(fā)文量最多,其次為中國(guó)、巴西、加拿大、德國(guó)、澳大利亞等國(guó)。相對(duì)來(lái)說(shuō),中國(guó)在城市森林方面的研究起步較晚,但國(guó)家近年來(lái)對(duì)于生態(tài)文明建設(shè)的重視度愈加高漲,城市森林作為城市綠色基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分逐漸成為研究的重點(diǎn),因此中國(guó)在此領(lǐng)域的研究后來(lái)居上,在國(guó)際核心期刊上發(fā)表了大量重要的成果。根據(jù)數(shù)據(jù)初步分析可以看出,在WOS核心數(shù)據(jù)庫(kù)中,2001—2002年左右始現(xiàn)城市森林方面的研究,十余年間,每年發(fā)表的論文數(shù)和每年的引文數(shù)呈現(xiàn)逐年遞增的趨勢(shì),見(jiàn)圖1。國(guó)內(nèi)CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)中,城市森林方面的研究成果從1997年開(kāi)始出現(xiàn),此后發(fā)文量逐漸增加,在2007年左右達(dá)到頂峰,此后至今呈現(xiàn)下降趨勢(shì),見(jiàn)圖2。

3 國(guó)際“Urban Forest”研究共被引分析

通過(guò)CiteSpaceV軟件對(duì)WOS核心數(shù)據(jù)庫(kù)9650條文獻(xiàn)信息進(jìn)行共被引分析,得到城市森林研究文獻(xiàn)的聚類視圖、時(shí)間視圖,將城市森林國(guó)外文獻(xiàn)包含的信息可視化,提煉并直觀反映出發(fā)展歷程、學(xué)術(shù)前沿等信息。

3.1 城市森林研究聚類視圖分析

CiteSpace共被引分析生成聚類視圖圖3,聚類視圖中,節(jié)點(diǎn)表示分析對(duì)象,出現(xiàn)頻次越多,節(jié)點(diǎn)越大；節(jié)點(diǎn)之間的連線表示共現(xiàn)/共引關(guān)系,連線的粗細(xì)表示共現(xiàn)/共引的強(qiáng)度。從文獻(xiàn)研究的共被引網(wǎng)絡(luò)可以看出國(guó)外“urban forest”領(lǐng)域的共被引網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)出清晰的知識(shí)群組劃分,圍繞關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)形成15大聚類,通過(guò)對(duì)15個(gè)聚類內(nèi)標(biāo)志性文獻(xiàn)的通讀,發(fā)現(xiàn)聚類#5 Random forest/隨機(jī)森林算法,是機(jī)器學(xué)上的一個(gè)術(shù)語(yǔ),意為包含多個(gè)決策樹(shù)的分類器[3],由于語(yǔ)義識(shí)別不明的問(wèn)題出現(xiàn)在聚類視圖中,并非本研究所探討的內(nèi)容,故將其從本文的分析討論中剔除。

圖1 國(guó)際研究發(fā)文量Fig.1 International research volume

圖2 國(guó)內(nèi)研究發(fā)文量Fig.2 Chinese research volume

圖3 國(guó)際Urban Forest研究聚類視圖Fig.3 Clustering view of international study in Urban Forest

其余的14個(gè)聚類可表示當(dāng)前該領(lǐng)域最具代表性的14個(gè)研究方向,通過(guò)CiteSpace V的Cluster Explor功能結(jié)合對(duì)各聚類代表性文獻(xiàn)、高頻次代表詞的初步分析,得到表1中的信息。其中聚類大小代表聚類中所含的文獻(xiàn)數(shù)量,如聚類#0的聚類大小為69,表示該聚類中包含了69條文獻(xiàn)信息；同質(zhì)性為衡量整個(gè)聚類成員同質(zhì)性指標(biāo),該數(shù)值越大,則代表該聚類成員的相似性越高,如聚類#9中的同質(zhì)性為0.969,為14個(gè)聚類種同質(zhì)性最大的聚類,該聚類中文獻(xiàn)信息相似性最高,具有較高的統(tǒng)一性；平均年份能夠用來(lái)判斷聚類中引用文獻(xiàn)的遠(yuǎn)近,年份距今近的文章為當(dāng)前的研究前沿,初步分析可知,聚類#1行道樹(shù)、#2覓食、#8地中海地區(qū)、#10生態(tài)服務(wù)、#13心率幾個(gè)聚類的平均年份分別為2012、2013、2012、2012和2011年,較為靠前,為近幾年較為熱點(diǎn)研究方向。

表1 聚類信息表

通過(guò)對(duì)各個(gè)聚類種代表性句子的提取,結(jié)合對(duì)每個(gè)聚類種代表性文獻(xiàn)的通讀分析,可以明確每個(gè)聚類所代表的含義,有助于理解整個(gè)研究進(jìn)程中所出現(xiàn)的重要節(jié)點(diǎn)信息,見(jiàn)表2。

表2 各聚類代表性研究

在共被引分析中,CiteSpace軟件的高被引文獻(xiàn)和高突現(xiàn)文獻(xiàn)提取是兩項(xiàng)重要的功能,最高被引文獻(xiàn)代表了該領(lǐng)域在國(guó)際核心期刊中被引用最多的文獻(xiàn),及在該領(lǐng)域起到奠基作用的文獻(xiàn),通過(guò)表3可以看出,最高被引的10篇文獻(xiàn)中,4篇文獻(xiàn)來(lái)自聚類#0 Fragmentation/破碎化。

表4所類舉出的高突現(xiàn)性論文是指那些被引頻次在時(shí)間維度上出現(xiàn)突增的論文,意味著這些節(jié)點(diǎn)在相應(yīng)的時(shí)間區(qū)間里受到了格外的關(guān)注,一定程度上代表了該學(xué)科在相應(yīng)時(shí)間區(qū)間的研究前沿和熱點(diǎn)問(wèn)題。10篇最高突現(xiàn)文獻(xiàn)中,5篇來(lái)自聚類#0 Fragmentation/破碎化。聚類#0 Fragmentation/破碎化在城市森林研究的奠基基礎(chǔ)文獻(xiàn)和最熱點(diǎn)文獻(xiàn)中都占比最高,可見(jiàn)Fragmentation/破碎化在國(guó)外“urban forest”研究中的重要地位；其次為聚類#6 Wildland-urban interface/郊野-城市交界,在高被引和高突現(xiàn)文獻(xiàn)中各占2篇；#1 Street trees/行道樹(shù)、#2 Foraging/覓食聚類也反復(fù)出現(xiàn),一定程度上代表了城市森林研究領(lǐng)域的重點(diǎn)關(guān)注方向。

表3 高被引文獻(xiàn)信息表

表4 高突現(xiàn)值文獻(xiàn)信息表

3.2 城市森林研究時(shí)間線視圖分析

時(shí)間線視圖側(cè)重于表達(dá)聚類之間的關(guān)系和某個(gè)聚類里文獻(xiàn)的歷史跨度,是將同一聚類排布在同一水平線附近,可以直接高效的展示聚類之間的關(guān)系,即聚類之間的相互聯(lián)系和相互影響,都會(huì)在時(shí)間線視圖上直接的表現(xiàn)出來(lái)?？偟膩?lái)說(shuō),時(shí)間線視圖分析是對(duì)研究歷程興衰過(guò)往、現(xiàn)有熱點(diǎn)的最直觀表現(xiàn)。通過(guò)對(duì)時(shí)間線視圖圖4的直觀解讀分析,可以得到以下信息：(1)整體看來(lái),2004—2014年這10年間為國(guó)外城市森林研究的繁榮期,該時(shí)間段產(chǎn)生了數(shù)量最多、影響力最高的研究文獻(xiàn)。2014年往后至今,國(guó)外城市森林的研究整體熱度下降；(2)歷史上產(chǎn)生過(guò)較大影響而現(xiàn)今逐漸趨冷、關(guān)注度降低的研究有#0 Fragmentation/破碎化、#3 Water quality/水質(zhì)、#6 Wildland-urban inter-face/郊野-城市交界處、#7 Outdoor recreation/戶外休閑。關(guān)于#0 Fragmentation/破碎化的研究起始于1995年,在2002年,該方向的研究達(dá)到第一個(gè)小高潮,較多高影響力的文獻(xiàn)在此時(shí)出現(xiàn),2005—2008年左右達(dá)到最高潮,更多更高影響力的文獻(xiàn)出現(xiàn),2010年以后該方向的研究在漸漸消失。#3 Water quality/水質(zhì)的研究始于1995年,分別于2001年、2004年左右產(chǎn)生影響力較高的文章,這一方向的研究在2008年以后逐漸趨冷；#6 Wildland-urban interface/郊野-城市交界處的研究始于2000年,在2004—2007年左右產(chǎn)生了較多的高被引文獻(xiàn),在2010年以后該領(lǐng)域文章逐漸減少,關(guān)注度降低；#7 Outdoor recreation/戶外休閑的研究始于1997年,在2006年左右最高被引文獻(xiàn)被發(fā)表,2009年之后該方向研究熱度降低。(3)研究起步較晚,近幾年來(lái)關(guān)注度影響力仍然較高的聚類有#1 Street trees/行道樹(shù)、#2 Foraging/覓食、#4 Carbon storage/碳儲(chǔ)量、#8 Mediterranean region/地中海地區(qū)、#10 Ecosystem service/生態(tài)服務(wù)、#13 Heart rate/心率。(4)#9 Carabidae/步行蟲科、#11 Modeling/模型、#12 Landscape modeling/風(fēng)景園林模型、#14 Birdsong/鳥叫聲方面的相關(guān)研究則一直影響力較低。

圖4 國(guó)際Urban Forest研究共被引時(shí)間線視圖Fig.4 Timeline view of international study in Urban Forest

圖5 國(guó)內(nèi)城市森林研究聚類視圖Fig.5 Clustering view of study in Urban Forest in China

4 國(guó)際“Urban Forest”研究的學(xué)術(shù)前沿提取

研究前沿是科學(xué)研究中最先進(jìn)、最近、最有發(fā)展?jié)摿Φ难芯恐黝}或研究領(lǐng)域,通常由一系列的施引文獻(xiàn)組成[17]。根據(jù)共被引分析得到的聚類視圖和時(shí)間視圖,選取部分節(jié)點(diǎn)數(shù)較大或形成時(shí)間距今較近的8個(gè)重要聚類,深入剖析聚類中的重要施引文獻(xiàn)。結(jié)果表明,前沿文獻(xiàn)可拓展為以下幾個(gè)研究分支,分別從城市森林本身及其對(duì)于人類和整體生態(tài)環(huán)境的作用幾個(gè)層次上體現(xiàn)：(1)城市森林本體層面(包括了街道樹(shù)木以及公園、城郊中的大面積城市森林),城市森林的健康狀態(tài)、森林結(jié)構(gòu)及其與森林中動(dòng)植物的互相作用[18]；(2)城市森林對(duì)于人類層面的直接影響,主要體現(xiàn)在生態(tài)服務(wù)功能,其中生態(tài)功能包括減輕污染、降低生態(tài)系統(tǒng)災(zāi)害、提升空氣質(zhì)量和二氧化碳封存、改善當(dāng)?shù)貧夂蚝凸箔h(huán)境健康等的功能[19,20]。服務(wù)功能包括滿足城市居民戶外休閑游憩活動(dòng)需求以及心理健康療養(yǎng)的服務(wù)功能[21],同時(shí)這種正向的影響可以通過(guò)心率變異性(HRV),血壓和脈搏率等生理指標(biāo)進(jìn)行量化衡量,從而更好的發(fā)揮其功能[22]；(3)城市森林對(duì)于整體生態(tài)環(huán)境層面的影響,包括其對(duì)于城市生物多樣性以及城市生態(tài)系統(tǒng)完整性的重要作用[23]。在生態(tài)學(xué)和環(huán)境科學(xué)作為理論支撐基礎(chǔ)上,城市森林建設(shè)對(duì)于整體生態(tài)環(huán)境中的水土流失、酸雨、森林病蟲害等問(wèn)題的解決對(duì)于經(jīng)濟(jì)、自然、社會(huì)可持續(xù)發(fā)展具有戰(zhàn)略意義[24]。

5 國(guó)內(nèi)外城市森林研究對(duì)比分析

通過(guò)CiteSpaceV軟件對(duì)CNKI論文庫(kù)1854條文獻(xiàn)信息進(jìn)行整理轉(zhuǎn)化,再進(jìn)行共被引分析,得到城市森林研究文獻(xiàn)的聚類視圖,如圖5,可視化結(jié)果共有13個(gè)聚類,其聚類信息見(jiàn)表5。該13個(gè)聚類是通過(guò)對(duì)CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)城市森林研究文獻(xiàn)關(guān)鍵詞共被引分析得到的結(jié)果,代表了國(guó)內(nèi)城市森林研究的代表性方向,其中聚類#0深圳、#1森林城市、#4景觀格局、#5樹(shù)種選擇的平均年份較為靠前,且聚類內(nèi)文獻(xiàn)信息較為豐富,是近年來(lái)較為熱點(diǎn)的研究?jī)?nèi)容。

相較于國(guó)際城市森林的研究,國(guó)內(nèi)的研究中重點(diǎn)共現(xiàn)了幾個(gè)城市為代表的關(guān)鍵詞,并且多出了景觀格局這一維度,表明國(guó)內(nèi)城市森林的研究多以一個(gè)城市的城市森林為研究主體,且以景觀格局、生態(tài)建設(shè)和森林城市建設(shè)為切入點(diǎn)去進(jìn)行研究,可見(jiàn)國(guó)內(nèi)外關(guān)于城市森林的研究切入角度有著很大的不同[25]?？偟膩?lái)說(shuō),國(guó)際上關(guān)于城市森林的研究更加多維度和全面,而國(guó)內(nèi)的研究在生物、人體感受、生態(tài)系統(tǒng)等領(lǐng)域相對(duì)欠缺。

6 討論

(1)國(guó)際上關(guān)于城市森林的研究,在WOS核心合集中以2002年為起點(diǎn),研究趨勢(shì)一直處于上升的狀態(tài),其中2004—2014年間為研究發(fā)展的高潮期。就發(fā)文量來(lái)而言,以美國(guó)為首,中國(guó)雖然起步相對(duì)較晚,但后來(lái)居上處于第二的位置。

(2)國(guó)際上關(guān)于“城市森林/urban forest”最為核心的研究為Fragmentation/破碎化、Wildland-urban interface/郊野-城市交界處的相關(guān)研究,同時(shí)Water quality/水質(zhì)、Outdoor recreation/戶外休閑的研究也處于較為核心的位置,以上四個(gè)方向中最具代表性的關(guān)于森林破碎化現(xiàn)象、環(huán)境污染問(wèn)題、以及野外火災(zāi)問(wèn)題的研究代表了國(guó)際上城市森林研究歷程起到奠基作用且最為熱點(diǎn)的位置,目前已經(jīng)形成了較為完整的研究體系,對(duì)國(guó)內(nèi)城市森林研究的進(jìn)行起到了示范性的作用。當(dāng)前較為熱點(diǎn)的研究在Street trees/行道樹(shù)、Foraging/覓食、Carbon storage/碳儲(chǔ)量、Ecosystem service/生態(tài)服務(wù)五個(gè)聚類方面體現(xiàn),并主要體現(xiàn)在城市森林本體健康狀態(tài)、城市森林對(duì)于人類影響、城市森林對(duì)于整體生態(tài)環(huán)境影響三個(gè)層次上。這在一定程度上為國(guó)內(nèi)城市森林的研究方向提供了參考,目前,國(guó)內(nèi)關(guān)于城市森林的研究在“城市森林本體健康狀態(tài)”和“城市森林對(duì)于整體生態(tài)環(huán)境影響”兩個(gè)層面多有涉及,而“城市森林對(duì)人類的影響”與“人與城市森林、自然的關(guān)系”這一層面較少涉及,這一層面研究的缺失對(duì)于國(guó)內(nèi)城市森林建設(shè)發(fā)展有著極其重要的影響,是未來(lái)各學(xué)者專家需要重點(diǎn)考慮的方向,同時(shí)也是從事景觀設(shè)計(jì)、城鄉(xiāng)規(guī)劃、城市林業(yè)的工作者們對(duì)于人與自然環(huán)境關(guān)系再思考的契機(jī)。

表5 聚類信息表

(3) 總體來(lái)說(shuō),國(guó)內(nèi)外對(duì)于“城市森林/urban forest”的研究維度有所差別,國(guó)際上的研究更偏向于城市人居環(huán)境和整體生態(tài)環(huán)境的層面,而國(guó)內(nèi)的研究更偏向于某個(gè)城市的景觀格局層面,同時(shí)國(guó)際研究相較于國(guó)內(nèi)更加豐滿、多維度。兩者區(qū)別的原因在于兩點(diǎn),第一,與我國(guó)政府對(duì)于“國(guó)家森林城市”建設(shè)努力推動(dòng)密不可分,2004年起,全國(guó)綠化委員會(huì)、國(guó)家林業(yè)局啟動(dòng)了“國(guó)家森林城市”評(píng)定程序,并制定了《“國(guó)家森林城市”評(píng)價(jià)指標(biāo)》和《“國(guó)家森林城市”申報(bào)辦法》,體現(xiàn)了國(guó)家、政府、公眾對(duì)于生態(tài)問(wèn)題的重視以及對(duì)于人與人居環(huán)境關(guān)系的理解?，F(xiàn)階段國(guó)內(nèi)關(guān)于城市森林的研究是基于此國(guó)情進(jìn)行,各研究者對(duì)于城市森林的思考維度也多受到“國(guó)家森林城市”建設(shè)的影響。第二,就科技、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)發(fā)展整體進(jìn)程而言,國(guó)外尤其是一些發(fā)達(dá)國(guó)家比我國(guó)更早關(guān)注人與自然環(huán)境之間的關(guān)系,更早的開(kāi)始對(duì)人位于生態(tài)環(huán)境中的位置開(kāi)始思考,從而產(chǎn)生了更多的研究維度。

(4)我國(guó)正處于生態(tài)文明建設(shè)的關(guān)鍵時(shí)期,“綠水青山就是金山銀山”這一生態(tài)環(huán)境生產(chǎn)力理論在社會(huì)發(fā)展中愈加得到了印證。城市森林作為城市中重要的綠色基礎(chǔ)設(shè)施,對(duì)其的研究涵蓋了生態(tài)學(xué)、植物學(xué)、風(fēng)景園林、環(huán)境科學(xué)、林業(yè)等多個(gè)學(xué)科,城市森林建設(shè)的研究需要多個(gè)學(xué)科的交互滲透,同時(shí)也為這些學(xué)科的發(fā)展提供了新的視角。城市森林建設(shè)過(guò)程中所產(chǎn)生的問(wèn)題是生態(tài)環(huán)境破壞、生態(tài)建設(shè)與經(jīng)濟(jì)建設(shè)未能兼顧、人類社會(huì)發(fā)展與自然環(huán)境沖突的集中體現(xiàn),因此,從更高的維度去思考城市森林這一重要綠色基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)是十分必要的。