張瑞文，劉昌勝，羅大慶

(西藏農(nóng)牧學(xué)院高原生態(tài)研究所 西藏林芝高山森林生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站 西藏高寒植被生態(tài)安全自治區(qū)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(nèi)的樹(shù)種，年齡，樹(shù)木生長(zhǎng)狀態(tài)大致一樣，即樣地；林分生物量包括了這個(gè)樣地內(nèi)所有樹(shù)木的樹(shù)干、樹(shù)枝、樹(shù)葉以及樹(shù)根的生物量，單位為kg/m2。

在評(píng)價(jià)林木生長(zhǎng)量的過(guò)程中，應(yīng)用最廣泛的是樹(shù)干分析，樹(shù)干解析是對(duì)樹(shù)種和林木分的數(shù)量和質(zhì)量的評(píng)估，揭示林木分分布和長(zhǎng)勢(shì)的規(guī)律性的一個(gè)主要途徑。本文主要運(yùn)用文獻(xiàn)計(jì)量分析法，根據(jù)資料的查閱情況，對(duì)中文學(xué)術(shù)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù)(CNKI)中收集的有關(guān)樹(shù)木生物量的研究資料進(jìn)行分析。關(guān)于文獻(xiàn)計(jì)量分析的主要概念有許多，首先提到的作者為Pritchard，文獻(xiàn)計(jì)量分析法是運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析的方法，來(lái)定性地描述、判斷和推測(cè)植物研究情況及其發(fā)展趨勢(shì)的圖書(shū)情報(bào)學(xué)研究分支，采用的方式主要是通過(guò)書(shū)面交流對(duì)資料的各個(gè)領(lǐng)域的定量性研究。

2 國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展

我國(guó)對(duì)生物量含量的科學(xué)研究始于20世紀(jì)70年代后期，首先是潘維儔等對(duì)黃杉木植林地的調(diào)查[2]，其后是馮宗煒等對(duì)馬尾松植林區(qū)調(diào)查和李文華等對(duì)長(zhǎng)白山區(qū)及溫帶原生林的調(diào)查[3，4]。近年來(lái)，中國(guó)部分專(zhuān)家采用傳統(tǒng)的生物量含量檢測(cè)技術(shù)研究林木生物量成分，如鄭金萍[5]利用微天氣場(chǎng)法(晝夜曲線法)和收獲法、彭培好用標(biāo)準(zhǔn)木和分析法(樹(shù)木層)及樣方收獲法(樹(shù)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(chǎn)力、動(dòng)植物量和分布變化規(guī)律。但目前，國(guó)內(nèi)對(duì)于生物量含量的檢測(cè)仍使用傳統(tǒng)技術(shù)，其難度大、流程繁瑣、周期長(zhǎng)、代表性較低且檢測(cè)技術(shù)還未能建立系統(tǒng)，因而無(wú)法準(zhǔn)確反映中國(guó)大面積宏觀生態(tài)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)變化和生態(tài)環(huán)境情況，也不能適應(yīng)實(shí)際工作的需求[6～11]。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)研究者已經(jīng)對(duì)很多樹(shù)木的生物量含量開(kāi)展了深入研究，同時(shí)也逐步拓展了研究領(lǐng)域，不但從個(gè)體、物種、群體、生態(tài)系統(tǒng)、自然地區(qū)、生物圈等多個(gè)維度進(jìn)行了生物量含量的探討，也同時(shí)比較廣泛地對(duì)同一樹(shù)木的生物量含量開(kāi)展了探討，并涉及該樹(shù)木在不同的種源、不同發(fā)育階段、不同自然地區(qū)的生物量含量特征，以期構(gòu)建高生物量樹(shù)種的指標(biāo)體系，從而達(dá)到對(duì)天然林生物量含量更加準(zhǔn)確的估計(jì)。

近年來(lái)，中國(guó)國(guó)內(nèi)研究者已經(jīng)對(duì)很多樹(shù)木的生物量含量開(kāi)展了深入研究，同時(shí)也逐步拓展了研究區(qū)域范圍，不但從植物個(gè)體、種群、群落、自然生態(tài)體系、氣候區(qū)域、地理生物圈等多個(gè)尺度上進(jìn)行了生物量含量的深入研究，也同時(shí)比較廣泛地對(duì)同一樹(shù)木的生物量含量開(kāi)展了深入研究，包括同一樹(shù)木不同的地理種源、不同生長(zhǎng)與發(fā)育時(shí)期，以及不同自然地區(qū)的生物量含量差異，以期通過(guò)構(gòu)建生物量樹(shù)種的權(quán)重指標(biāo)體系，達(dá)到對(duì)天然林生物量含量更加準(zhǔn)確的估計(jì)[12]。同時(shí)，構(gòu)建普遍適合于各種立地相同樹(shù)種植物和相同立地不同種類(lèi)植物的生物量模型，也會(huì)成為必然趨勢(shì)[13]。因此許多研究者認(rèn)為必須構(gòu)建長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)臺(tái)站網(wǎng)絡(luò)，加強(qiáng)數(shù)據(jù)處理規(guī)范，建立數(shù)據(jù)的共用制度對(duì)各種數(shù)據(jù)實(shí)施統(tǒng)一集中管理，才能進(jìn)行全面數(shù)據(jù)共享與使用。

3 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究分析

3.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

本文數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)知網(wǎng)中國(guó)學(xué)術(shù)期刊網(wǎng)絡(luò)出版總庫(kù)(CNKI)﹐利用數(shù)據(jù)庫(kù)高級(jí)檢索工具欄，主題定為“生物量”。搜索2001年至今近20年在國(guó)內(nèi)期刊上發(fā)表的研究文獻(xiàn)，共計(jì)9.5萬(wàn)篇，經(jīng)進(jìn)一步篩選，約有9.3萬(wàn)篇與生物量相關(guān)聯(lián)的中文文獻(xiàn)。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(guó)內(nèi)文獻(xiàn)，除去會(huì)議類(lèi)文獻(xiàn)，其中約有5134篇主要主題為生物量的中文文獻(xiàn)。

3.2 研究方法

通過(guò)利用Excel軟件整理分析相關(guān)文獻(xiàn)，并完成折線圖、餅圖等相關(guān)制作。

4 文獻(xiàn)分析

4.1 生物量論文發(fā)文量分析

將“生物量”作為主題詞的檢索，可得出結(jié)果：從2001年至今，發(fā)表相關(guān)生物量研究的文獻(xiàn)篇數(shù)為5263篇。由圖1可知，目前該領(lǐng)域研究的文獻(xiàn)年發(fā)文數(shù)量2001～2015年總體呈上升趨勢(shì)，2016年至今呈持續(xù)下降趨勢(shì)，表明近幾年國(guó)內(nèi)樹(shù)木生物量研究的熱度有所下降。

消化系統(tǒng)腫瘤 Xiong等[8]發(fā)現(xiàn) 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(xì)胞對(duì)化療藥物的敏感性，Zhang等[9]提出lncRNA-氨甲酰磷酸合成酶1內(nèi)含子轉(zhuǎn)錄物1可能通過(guò)缺氧誘導(dǎo)因子的失活抑制缺氧誘導(dǎo)的自噬從而抑制結(jié)直腸癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移和上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化。

圖1 生物量論文發(fā)文數(shù)量

4.2 作者、機(jī)構(gòu)及學(xué)科分布

通過(guò)中國(guó)知網(wǎng)中國(guó)學(xué)術(shù)期刊網(wǎng)絡(luò)出版總庫(kù)(CNKI)資料庫(kù)，統(tǒng)計(jì)生物量研究文獻(xiàn)作者分布狀況，所屬機(jī)構(gòu)分布，以及不同學(xué)科的分類(lèi)情況。

4.2.1 作者分布

通過(guò)對(duì)近20年中所出版的5263篇論文的主要撰稿人進(jìn)行分類(lèi)得到：發(fā)文總量在10篇以上的專(zhuān)家學(xué)者共計(jì)21人，他們大多來(lái)自中南林業(yè)科技大學(xué)、中國(guó)林業(yè)科學(xué)院、西南林業(yè)大學(xué)和北京林業(yè)大學(xué)等高校，中南林業(yè)科技大學(xué)田大倫教授發(fā)文量24篇為最高發(fā)文數(shù)量(圖2)。

圖2 作者姓名及所在機(jī)構(gòu)

4.2.2 機(jī)構(gòu)分布

要反映出一個(gè)機(jī)構(gòu)對(duì)生物量領(lǐng)域的影響力，可以通過(guò)中國(guó)知網(wǎng)中國(guó)學(xué)術(shù)期刊網(wǎng)絡(luò)出版總庫(kù)(CNKI)中的檢索功能查找出具體的機(jī)構(gòu)分布情況。經(jīng)過(guò)檢索能夠判斷出，目前國(guó)內(nèi)從事生物量研究的院校，主要是中國(guó)各地方的大學(xué)院校，如首都林大、北東林大、中南林業(yè)科技大學(xué)等，其中北京林業(yè)大學(xué)發(fā)表文獻(xiàn)數(shù)量最多，包括了223篇相關(guān)論文文獻(xiàn)。

4.2.3 學(xué)科分類(lèi)

通過(guò)中國(guó)知網(wǎng)中國(guó)學(xué)術(shù)期刊網(wǎng)絡(luò)出版總庫(kù)(CNKI)中的檢索功能，可以獲取到有關(guān)學(xué)科分類(lèi)的信息。2001年至今，有關(guān)生物量的文獻(xiàn)在林業(yè)(43%)、生物學(xué)(15%)和農(nóng)作物(13.96%)等方面的占比較大，占總體的70%左右，同時(shí)生物量在畜牧與動(dòng)物醫(yī)學(xué)(6.31%)、園藝(3.98%)等領(lǐng)域中的應(yīng)用也是不可忽視的，同時(shí)說(shuō)明，生物量在植物、動(dòng)物以及部分醫(yī)學(xué)領(lǐng)域都可進(jìn)行研究并加以運(yùn)用(圖3)。

圖3 學(xué)科分類(lèi)

4.2.4 研究方法分析

生物量含量的常規(guī)分析技術(shù)一般有二氧化碳平衡法(氣體交換法)、微氣象場(chǎng)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(shù)、干和土地等各部分密封于各種類(lèi)型的氣室，通過(guò)氣室CO2含量變化估計(jì)不同組分的光合速度和呼吸速率，從而推算出對(duì)整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中超臨界二氧化碳的流動(dòng)和平衡量?；诹止诘臉?shù)葉光合特性的空間異質(zhì)性，利用葉片內(nèi)CO2氧合率計(jì)算林冠光合產(chǎn)量，有一種很繁瑣的空間尺度變換過(guò)程[15]。將微氣象場(chǎng)法則與風(fēng)向、速度和氣溫等因素測(cè)量緊密結(jié)合，利用測(cè)量由環(huán)境地表下至林冠上層二氧化碳含量的垂直梯度變化規(guī)律，來(lái)預(yù)測(cè)生態(tài)系統(tǒng)二氧化碳的進(jìn)入與輸出量。

直接采收法是全球最廣泛使用的植物調(diào)查方式，也是對(duì)陸地群落和林木生長(zhǎng)發(fā)育最切實(shí)可行的調(diào)查方式。直接采收法中，爭(zhēng)議最大的內(nèi)容是取樣方式和相應(yīng)于生長(zhǎng)方程的建立。潘維儔[16]等根據(jù)植林地的形態(tài)特征和豐富的植物樣地統(tǒng)計(jì)資料，給出了分級(jí)分層測(cè)定法。王胥輝則根據(jù)增加形態(tài)的變數(shù)如冠長(zhǎng)、冠幅和容積等，完善了相應(yīng)生長(zhǎng)方程。將森林收獲法又可粗略分成3類(lèi)：清查法、平均木法和相對(duì)生長(zhǎng)法。

4.2.5 研究區(qū)域分析

通過(guò)檢索文獻(xiàn)便可看出，中國(guó)對(duì)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(qū))森林生物量研究的文獻(xiàn)數(shù)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(rùn)常綠闊葉林，受到自然界和人類(lèi)活動(dòng)影響，產(chǎn)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(jí)演替發(fā)展階段；在云貴高原以東的貴州，地區(qū)最穩(wěn)定的植物主體為常綠闊葉林，但因?yàn)樽匀画h(huán)境和人類(lèi)影響，形成的退化種類(lèi)和次級(jí)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(qū)的林木覆蓋率雖遠(yuǎn)不及我國(guó)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(xiàn)分析

單篇論文引用頻率位居全國(guó)前3的，依次為來(lái)自北大方精云博士團(tuán)隊(duì)的《全國(guó)林木植被的生命量和凈生產(chǎn)率》，共被引用數(shù)量為1886次；出自北大樸世龍等的《中國(guó)草地植被生物量及其空間分布格局》，被引次數(shù)695次；以及來(lái)自中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心馮宗煒等的《湖南省會(huì)同地方馬尾松林生物量的計(jì)算》，被引次數(shù)628次。

4.2.7 主要期刊分析

通過(guò)統(tǒng)計(jì)近20年中所發(fā)表的5263篇文獻(xiàn)的發(fā)布期刊進(jìn)行分析可以得到，發(fā)文量在30篇以上的期刊有30位，如圖4，其中生態(tài)學(xué)報(bào)發(fā)表文獻(xiàn)最多為150篇(8.49%)，其次為中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào)96篇(5.44%)和應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)89篇(5.04%)。

圖4 期刊分布

5 結(jié)論與展望

本研究通過(guò)Excel軟件對(duì)從中國(guó)知網(wǎng)中國(guó)學(xué)術(shù)期刊網(wǎng)絡(luò)出版總庫(kù)(CNKI)上所選文獻(xiàn)進(jìn)行分析，粗略地總結(jié)了2001～2021年生物量領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)。利用Excel 軟件對(duì)所選文獻(xiàn)從機(jī)構(gòu)、作者、學(xué)科等方面進(jìn)行了分析，通過(guò)研究得出以下結(jié)論：

(1)按發(fā)文量狀況可以分為3個(gè)階段：第一階段為2001～2011年，該階段年發(fā)量平穩(wěn)上升；第二階段為2012～2015年，此階段年發(fā)文量先逐年下降，后平穩(wěn)上升，并在2015年達(dá)到峰值，為331篇；第三階段為2015年至今，年發(fā)文數(shù)量呈下降趨勢(shì)。通過(guò)分析可知，近年國(guó)內(nèi)生物量研究的熱度在逐步下降。發(fā)文學(xué)科中，主要集中在林業(yè)、生物學(xué)和農(nóng)作物等相關(guān)學(xué)科，不同學(xué)科間聯(lián)系密切，交叉性較高。

(2)我國(guó)有關(guān)生物量主要研究機(jī)構(gòu)主要以北京林業(yè)大學(xué)為代表的科研機(jī)構(gòu)，以及東北林業(yè)大學(xué)、中南林業(yè)科技大學(xué)、西北農(nóng)林科技大學(xué)等為代表的農(nóng)業(yè)類(lèi)高校。

國(guó)內(nèi)外近年來(lái)對(duì)許多樹(shù)種的生物量進(jìn)行了研究，并且逐漸擴(kuò)大研究的范圍，在個(gè)體、種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)、景觀、區(qū)域、生物圈等多尺度上開(kāi)展森林生物量的研究[20]。對(duì)同一樹(shù)種的生物量研究更加深入，研究?jī)?nèi)容包括同一樹(shù)種不同地理種源、不同發(fā)育階段、不同自然地帶的生物量差異。研究手段日益先進(jìn)，微觀上采用先進(jìn)的光合測(cè)定儀器，宏觀方面利用衛(wèi)星遙感技術(shù)來(lái)估算森林生物量，同時(shí)對(duì)森林生物量的研究緊緊圍繞氣候、環(huán)境、資源這些與人類(lèi)生存和可持續(xù)發(fā)展密切相關(guān)的重大問(wèn)題[21]。引起生態(tài)學(xué)界和林學(xué)界的極大關(guān)注的研究?jī)?nèi)容有土地利用方式的變化引起的森林生態(tài)系統(tǒng)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(jì)森林生態(tài)系統(tǒng)吸收大氣中CO2的能力；森林生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的整體性；對(duì)潛在生物量的估算；研究森林生態(tài)系統(tǒng)的總有機(jī)物含量和凈生產(chǎn)量以及對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力模型的研究[22～25]。

我國(guó)對(duì)生物量領(lǐng)域的研究起步較晚，但發(fā)展迅猛，且日益豐富。樹(shù)干解析在林木生物量與生長(zhǎng)量研究中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，測(cè)定技術(shù)經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。同時(shí)，在研究有關(guān)生物量的實(shí)驗(yàn)中，也要加強(qiáng)生物量與生物學(xué)等學(xué)科之間的聯(lián)系，爭(zhēng)取為生物量的研究帶來(lái)新的發(fā)展機(jī)遇。