房舒

（商洛學(xué)院 城鄉(xiāng)規(guī)劃與建筑工程學(xué)院，陜西商洛 726000）

在全球變化的背景下，山區(qū)溫度的增加要比全球溫度增加的平均值高出三倍[1]，極端降水頻率和強(qiáng)度增強(qiáng)的現(xiàn)象也越來越嚴(yán)重[2-3]。占全球陸地森林面積28%的山地森林[4]，具有重要的水源涵養(yǎng)功能[5]，但其壽命較長，適應(yīng)能力差，物種變化和服務(wù)功能更易受到氣候變化的影響[6-7]。同時(shí)山地森林對氣候變化的響應(yīng)具有很大的不確定性，目前還缺乏一定的定量研究[8-9]。

文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)是用數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)的方法定量分析知識載體的學(xué)科，近年來被逐漸運(yùn)用到各個(gè)學(xué)科的學(xué)術(shù)成果中，以分析不同國家、機(jī)構(gòu)、作者的學(xué)術(shù)生產(chǎn)力并評估研究熱點(diǎn)及趨勢[10-15]。英文文獻(xiàn)多基于科學(xué)網(wǎng)（Web of Science，WOS）數(shù)據(jù)庫進(jìn)行[16-17]，中文文獻(xiàn)則依托于中國國家知識基礎(chǔ)設(shè)施（China national knowledge infrastructure，CNKI） 期刊全文數(shù)據(jù)庫[18-19]。Citespace、Pajek、VOSviewer、HistCite、Graph、Maker、Gephi 等 一系列網(wǎng)絡(luò)分析軟件以及一些地信軟件如Google Earth、Arcgis在文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)中的應(yīng)用，促使文獻(xiàn)計(jì)量的分析結(jié)果更加可視化并清晰明了[20-24]。

本文運(yùn)用文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)的方法對2000—2020年以來山地森林對氣候變化響應(yīng)的相關(guān)研究論文概況和趨勢進(jìn)行分析總結(jié)，以期尋求山地森林在氣候變化研究中的重要程度及其主要的研究國家、機(jī)構(gòu)的科技生產(chǎn)力，并通過關(guān)鍵詞分析來探討近年來該領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)以及未來可能發(fā)展的方向。

1 數(shù)據(jù)來源和研究方法

1.1 數(shù)據(jù)收集

本文的數(shù)據(jù)來源為科學(xué)引文索引（Science Citation Index，SCI）和社會科學(xué)引文索引數(shù)據(jù)庫（Social Sciences Citation Index，SSCI）數(shù)據(jù)集。以山地森林（“mountain forest” or“montane forest”）和氣候變化（“climat”or“chang”）作為關(guān)鍵詞搜索2000—2020的文章，并利用文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)的方法對近20年內(nèi)山地森林與氣候變化相關(guān)的文章數(shù)量、分布的主要期刊、主要領(lǐng)域、發(fā)表相關(guān)論文的主要國家、機(jī)構(gòu)、關(guān)鍵詞以及其年際變化進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。

1.2 研究方法

數(shù)據(jù)處理多依據(jù)excel的函數(shù)功能進(jìn)行，并將部分結(jié)果整理，在origin中分析作圖，突出其變化趨勢。用WOS數(shù)據(jù)庫最新期刊引證報(bào)告（Journal Citation Reports，JCRs）的學(xué)科分類來統(tǒng)計(jì)研究的學(xué)科分布。并統(tǒng)計(jì)了山地森林對氣候變化響應(yīng)研究中的高產(chǎn)國家、機(jī)構(gòu)及其之間的合作信息。在國際合作分析中，選擇了可視化網(wǎng)絡(luò)分析軟件Gephi[25]來制作國家間合作關(guān)系網(wǎng)絡(luò)分析圖。最后根據(jù)關(guān)鍵詞的變化討論了20年來研究熱點(diǎn)的變化及未來山地森林對氣候變化響應(yīng)研究的趨勢。

2 結(jié)果和討論

2.1 文獻(xiàn)數(shù)量變化

按照上述方法檢索，一共檢索2000—2020年6 364篇有關(guān)山地森林與氣候變化的文章，包括專利、會議論文、快報(bào)、期刊等。每年的文章及期刊論文數(shù)如圖1所示，其中期刊論文共6 024篇，占總文章數(shù)的95%以上，2010年后期刊論文占出版物的比例超過了80%。出版的總文章數(shù)從2000年的63篇增長到了2020年的596篇，而期刊論文的出版數(shù)量增長了9.46倍。這表明越來越多的論文開始關(guān)注氣候變化對山地森林的影響，相關(guān)研究發(fā)展迅速。

圖1 2000—2020年研究山地森林對氣候變化影響的論文數(shù)量及其比例

同時(shí)以“氣候變化”為關(guān)鍵詞檢索了2000—2020年有關(guān)氣候變化的論文數(shù)量，并分析了山地森林對氣候變化響應(yīng)研究在氣候變化相關(guān)研究論文中所占的比例和年際變化（圖1）。結(jié)果表明在過去20年中，山地森林對氣候變化的響應(yīng)研究始終只占?xì)夂蜃兓芯恐械囊恍〔糠郑ㄐ∮?.50%）而且近年來研究比例沒有明顯的增加。因期刊論文是此類研究論文的主體，保留了6 024篇期刊論文進(jìn)行后續(xù)研究。

2.2 主要期刊及主要領(lǐng)域

如表1所示，在檢索范圍內(nèi)，刊發(fā)山地森林對氣候變化響應(yīng)研究的期刊數(shù)量龐大，共有778個(gè)。前20種期刊中，發(fā)表論文數(shù)最多的期刊發(fā)表論文數(shù)占總論文數(shù)的31.73%。20年內(nèi)發(fā)表在森林生態(tài)與管理（Forestecologyandmanagement）期刊上的該領(lǐng)域論文最多，其次是森林（Forests）。前20種期刊影響因子最高的是發(fā)表論文數(shù)排名第三的全球變化生物學(xué)（Global change biology）（8.502），前20種期刊的平均影響因子為3.696。排名前20種期刊中有4種期刊與古地理學(xué)有關(guān)，此外包含了一些生態(tài)、水文、土壤和生物學(xué)學(xué)方面的期刊。

表1 2000—2020年發(fā)表山地森林對氣候變化響應(yīng)論文最多的期刊

依據(jù)最新期刊引證報(bào)告（Journal Citation Reports，JCRs）中的學(xué)科分類，近20年山地森林對氣候變化的響應(yīng)研究涵蓋了65個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，包含了水資源、大氣、生態(tài)等自然科學(xué)的多個(gè)分支學(xué)科。發(fā)表論文所占比例前10位的學(xué)科類別分別是生態(tài)學(xué)（ecology，1 760篇）、環(huán)境科學(xué)（environmental sciences，1 353 篇）、林業(yè)（forestry，1 280篇）、地質(zhì)與其它學(xué)科（geosciences multidisciplinary，1047篇）、地理物理學(xué)（geography,physical,986）、植物學(xué)（plant sciences，656 篇）、生物多樣性與保護(hù)（biodiversity conservation，509篇）、氣象學(xué)與大氣科學(xué)（meteorology atmospheric sciences，350篇）、水資源（water resources，320篇）及多學(xué)科科學(xué)（multidisciplinary Sciences，287篇）。研究主要集中在生態(tài)學(xué)、林學(xué)和地質(zhì)學(xué)方面。2000年以后各學(xué)科關(guān)于山地森林對氣候變化的響應(yīng)研究都大幅增加，尤其是排名第一的生態(tài)學(xué)。地質(zhì)多學(xué)科及地理物理學(xué)方面的論文增長幅度低于其它幾類學(xué)科，研究從多學(xué)科的結(jié)合逐漸轉(zhuǎn)移到偏自然生態(tài)的專業(yè)方向。

2.3 高產(chǎn)國家和機(jī)構(gòu)

在搜索的期刊論文中，作者和機(jī)構(gòu)所在地理位置基本一致。共有121個(gè)國家發(fā)表過相關(guān)論文。發(fā)表論文較多的五個(gè)國家是美國（2 487篇）、中國（978篇）、德國（696篇）、加拿大（580篇）、西班牙（504篇），其次是英國（404篇）、瑞士（369篇）、法國（365篇）。研究山地森林對氣候變化響應(yīng)的國家主要集中在北美，而南美洲、非洲、除中國外的亞洲國家發(fā)表的論文數(shù)量較少，澳大利亞的研究主要集中在澳洲的東南部。從目前看來，研究山地森林與氣候變化的作者主要集中在擁有較多科研機(jī)構(gòu)的發(fā)達(dá)國家。

近20年發(fā)表了山地森林對氣候變化響應(yīng)的論文的研究機(jī)構(gòu)共有4 755所。發(fā)表論文數(shù)量最多的20所機(jī)構(gòu)中，中國科學(xué)院排首位，發(fā)表的論文數(shù)量占總論文數(shù)數(shù)的12%以上，同時(shí)也是中國發(fā)表論文最多的機(jī)構(gòu)，詳見表2。發(fā)表論文數(shù)量最多的機(jī)構(gòu)中，美國的科研機(jī)構(gòu)及大學(xué)占到了14所，其中美國林務(wù)局發(fā)表的論文最多。

表2 2000—2020年發(fā)表論文最多的20所研究機(jī)構(gòu)

2.4 合作關(guān)系

統(tǒng)計(jì)所有論文的地址信息，得到2000—2020年發(fā)表符合條件論文的前20位國家的合作關(guān)系，如圖2所示。合作發(fā)表的論文要多于獨(dú)立發(fā)表的論文數(shù)。發(fā)表論文最多的國家是美國，論文數(shù)量占全部論文的41%左右，其中只有1 231篇文章是由美國獨(dú)立研究發(fā)表的，其余835篇是與其他國家一起合作發(fā)表的。與美國合作發(fā)表論文最多的國家有9個(gè)，合作最多的是中國，其次是德國、加拿大。美國之后中國、德國、加拿大獨(dú)立發(fā)表的論文數(shù)量也比較可觀，占總比例的35%左右。英國、德國、瑞士與其他國家的合作也比較緊密。

研究機(jī)構(gòu)之間的合作遠(yuǎn)少于國家之間的合作，且多存在于本國的研究機(jī)構(gòu)。由單個(gè)研究機(jī)構(gòu)獨(dú)立完成的論文一共有1 687篇，其中發(fā)表論文最多的前20所機(jī)構(gòu)獨(dú)立發(fā)表的論文有348篇。單獨(dú)發(fā)表論文最多的機(jī)構(gòu)是中國科學(xué)院，遠(yuǎn)高于其他研究機(jī)構(gòu)。美國的科研機(jī)構(gòu)如美國林務(wù)局與俄勒岡州立大學(xué)，美國農(nóng)業(yè)部與愛達(dá)荷大學(xué)，美國地質(zhì)調(diào)查局與科羅拉多州立大學(xué)之間的合作也比較緊密。

圖2 國家間的合作

2.5 關(guān)注熱點(diǎn)

關(guān)鍵詞是作者對論文的研究內(nèi)容和方向的總結(jié)，探討近年來研究所關(guān)注的熱點(diǎn)問題和未來趨勢。首先合并一些重復(fù)的關(guān)鍵詞，如氣候、氣候變化被歸為氣候，花粉和花粉分析歸為花粉等，然后統(tǒng)計(jì)關(guān)鍵詞每五年的變化趨勢（表3）。

表3 2000—2020年研究熱點(diǎn)的變化

山區(qū)氣候變化明顯強(qiáng)于周圍低地，19世紀(jì)50年代后歐洲阿爾卑斯山脈溫度增加程度比全球高兩倍[26]。近50年來我國天山冬季增溫達(dá)到0.51℃/10 a[27]，祁連山地區(qū)極端氣溫和降水事件明顯增加[28]。因此在國內(nèi)外，山地森林對氣候變化的響應(yīng)研究中氣候變化一直是研究中最主要的熱點(diǎn)。

森林火災(zāi)對山地森林的影響一直是氣候變化中對山地森林影響中重點(diǎn)關(guān)注的問題之一，且關(guān)注度在持續(xù)增加。植被、花粉也是關(guān)注的熱點(diǎn)問題之一。全新世氣候變化對山地森林的影響近年來受到的關(guān)注逐漸減弱。研究干擾、溫度、海拔等因素對山地森林的影響的論文越來越多，同時(shí)有關(guān)病蟲害、人類影響、森林管理、降水等因素的影響的研究也一直被關(guān)注。而山地森林對氣候變化的響應(yīng)多關(guān)注在孢粉變化、生物多樣性、林線動態(tài)等方面，并立足于山地森林的保護(hù)。運(yùn)用較多的方法主要有樹木年輪學(xué)、生物地理學(xué)。

2.6 未來方向

用2015—2020年的論文數(shù)目除以2000—2004年的論文數(shù)，得到了各個(gè)關(guān)鍵詞論文數(shù)量的增長率并分析了20年間山地森林對氣候變化的響應(yīng)熱點(diǎn)增長速度超過10倍。

未來關(guān)注的熱點(diǎn)主要是山地森林的氣候變化規(guī)律。山地森林氣候變化主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是氣象因子均值的變化，另一種是極端氣候的發(fā)生，后者較難測量[29]。對于山地森林來說，均值變化主要考慮溫度的升高。溫度升高在山區(qū)容易被放大[30]，是影響山地森林生產(chǎn)力[31]、林線位置及格局[32-34]、森林物候變化[35]等的主要因子。而對極端氣候的變化關(guān)注度也在增加。極端氣候能影響山地森林碳儲存的總量和能力[36]，甚至導(dǎo)致山地森林景觀向更適宜高溫生長的景觀轉(zhuǎn)化[3]，可能給原本在山頂?shù)闹参飵頌?zāi)難性的滅絕[37]。

關(guān)注度增加的地區(qū)主要有安第斯山脈、青藏高原、比利牛斯山脈，非洲；較為關(guān)注的物種集中在高緯度高海拔的森林，有美國黑松、歐洲云杉等。溫度增加的速率會隨著海拔的升高而加大，高山生態(tài)系統(tǒng)比低海拔環(huán)境更容易受到環(huán)境變化的影響，極端氣候的增加也高于其他海拔地區(qū)[1,28,38]，成為最先記錄氣候變化的生態(tài)系統(tǒng)之一[39-40]。但是相關(guān)研究（如海拔＞4 000m的地區(qū)）還是比較匱乏[41-42]。因此，未來高海拔高緯度區(qū)域的山地森林將會成為研究的重要部分。

氣候變化背景下，關(guān)注其他影響山地森林變化的因素主要有自然因素和人為因素兩種。自然因素的關(guān)注點(diǎn)主要在自然災(zāi)害，比如火災(zāi)或者病蟲害對山地森林碳儲量的影響[43-44]。人類活動對山地森林的影響，主要考慮森林管理和土地利用[45]。

研究方法方面，由于山地森林所處環(huán)境復(fù)雜，多采用實(shí)地采樣和控制實(shí)驗(yàn)來研究，但考慮到部分山區(qū)環(huán)境的不可達(dá)到性和山區(qū)環(huán)境對氣候變化響應(yīng)的滯后性[9,46]，同時(shí)為了提高研究的尺度和可信度，遙感和模型的方法也逐漸引入到山地森林對氣候變化響應(yīng)的研究中[47-49]。此外系統(tǒng)地理學(xué)、景觀生態(tài)學(xué)也是未來山地森林對氣候變化響應(yīng)研究中較為關(guān)注的研究方法。

3 結(jié)論

2000—2020年一共檢索到6 364篇山地森林對氣候變化響應(yīng)的相關(guān)論文，涵蓋了778種期刊，65種學(xué)科分類。發(fā)表相關(guān)論文的國家共有121個(gè)，機(jī)構(gòu)共有4 755所。

2000—2020年山地森林對氣候變化響應(yīng)研究的論文數(shù)量增長迅速，但論文在氣候變化研究中的比例卻沒有明顯變化。相關(guān)研究發(fā)表的論文研究方向主要有生態(tài)學(xué)、環(huán)境科學(xué)、林業(yè)學(xué)，發(fā)表的期刊影響因子還需要進(jìn)一步提高。研究的國際間合作尤其是機(jī)構(gòu)間的合作顯著增加。

美國在發(fā)表論文的數(shù)量和相關(guān)科研機(jī)構(gòu)的數(shù)量上占絕對優(yōu)勢，我國發(fā)表的論文數(shù)量緊次其后。以第一作者或通訊作者發(fā)表論文最多的學(xué)者中，中國科學(xué)院的作者占據(jù)第一位，同時(shí)中國科學(xué)院是發(fā)表相關(guān)論文最多的研究機(jī)構(gòu)。說明我國尤其是中國科學(xué)院在山地森林對氣候變化響應(yīng)研究中起著舉足輕重的作用。但我國在與除美國之外的國際合作方面仍需加強(qiáng)。

未來山地森林對氣候變化的研究中，氣溫變暖、極端氣候?qū)ι降厣值挠绊懯侵饕年P(guān)注點(diǎn)。而研究區(qū)域?qū)蚋呔暥雀吆０螀^(qū)域轉(zhuǎn)移，研究方向轉(zhuǎn)向遙感、模型等多手段結(jié)合的方法。