中国-中东欧国家森林生态系统研究重点对比及合作方向分析
——基于文献计量研究

马致远,雷静品,2,*,黄金莲,史胜青，胡 琛

1 中国林业科学研究院林业研究所 国家林业和草原局林木培育重点实验室,北京 100091 2 南京林业大学 南方现代林业协同创新中心,南京 210037

中东欧17国是中国“一带一路”倡议的对接区以及通往欧洲大陆的门户。中东欧17国森林资源丰富,是传统的林产工业加工基地,基础设施相对完善,与中国林业优势互补性强,合作潜力大[1—2]。2015年11月5日,中国与中东欧国家林业合作协调机制正式启动[3]。到目前为止,已经对中东欧国家林业投资环境、林业发展现状、旅游动态竞争力、林产品贸易等开展了相关研究[4—7]。但关于中东欧国家林业科研状况的研究不足,对双方林业研究的重点领域和方向缺乏系统性分析,在一定程度上束缚了双方林业研究的深入合作。为推动中国与中东欧国家林业研究合作,落实17+1林业合作机制,有必要对中国与中东欧国家林业研究状况进行比较与分析,为双方林业研究合作提供基础信息。

森林生态系统作为陆地生态系统的主体,在为人类提供物质产品、气候调节、支持生物多样性等方面发挥重要作用。然而,气候变化、氮沉降、生物多样性丧失等全球性环境问题,威胁着中国与中东欧国家森林生态系统健康与林业可持续发展[8—10]。如何推进森林可持续经营,提高森林生态系统服务功能是中国与中东欧国家林业发展的共同目标。中东欧17国森林资源丰富,森林分布地带性明显,森林类型包括温带阔叶林、地中海森林和山地森林。中东欧17国森林总面积为49.62万km2,森林覆盖率达34.5%,森林单位面积蓄积量为230m3/hm2,高于我国的87m3/hm2[11]。中国与中东欧17国,自然资源禀赋不同,优势互补性强,开展森林生态系统研究合作是落实中国-中东欧国家林业合作的重要环节,也是双方的共同愿景。

文献计量学方法是对文献进行一系列的统计工作以获得必要的数据,并通过数据分析从中找出变化规律,以分析科学研究发展状况,预测发展趋势,确定研究热点的研究方法[12],目前已广泛应用于生命科学、环境科学、医学等多个领域[13]。本文通过文献计量学方法,分析中国和中东欧国家森林生态系统研究的发展状况、研究热点、优势领域、主导机构与代表性专家等信息,为中国-中东欧国家林业合作提供新的方向与视角,为双方林业研究合作提供指导与建议。

1 数据来源与分析方法

本文分析的文献数据来源于美国汤森路透公司(Thomson Reuters)Web of Science数据库核心合集。检索主题词 (forest* or forestry*)not (random forest),语言选择：English；文献类型：Article；时间：2016—2020年；检索地址栏分别选择中国及中东欧17国,共检索出24706篇文献,截至2021年4月23日。通过全记录方式导出,导出内容包括每篇文献的标题、作者、摘要、关键词、参考文献等信息。这些文献存在研究领域的不相关性,因此需要对初步获取的文献进行分析筛选。首先,剔除不相关期刊论文1926篇,得到22780篇；然后,对每一篇论文的摘要进行浏览,人工筛选剔除重复和研究内容与林业不相关的文献,最终得到相关文献21903篇,中国12951篇、中东欧国家8952篇。本文采用Citespace 5.7.R5和VOSviewer 1.6.16对研究机构、国家、作者、关键词网络进行可视化分析和关键词突现分析。

2 结果

2.1 中国-中东欧国家森林生态系统研究概况

2.1.1发文量概况

文献数量和被引频次是衡量某一学科或领域研究进展的重要指标,能在一定程度上反映一个国家或地区的整体科研实力和影响力。本文对中国与中东欧17国2016—2020年间森林生态系统研究领域发表的论文分析,结果表明中国与中东欧17国森林生态系统研究发表论文数量不断上升,中国增长速度快于中东欧17国。中国在2016年—2020年间森林生态系统研究发表论文数量均高于中东欧17国发表论文数量的总和(图1)。

图1 2016—2020年森林生态系统研究发文量 Fig.1 Number of publications on forest ecosystem research during 2016—2020

中东欧国家中,波兰和捷克两个国家在森林生态系统研究领域发表论文数量上占明显优势,分别占该地区总量的26.91%和23.52%。斯洛伐克、罗马尼亚、匈牙利、爱沙尼亚、希腊在森林生态系统研究领域发表论文分别占该地区总量的7.32%、6.37%、6.09%、5.79%、5.57%。斯洛文尼亚、塞尔维亚、克罗地亚、保加利亚、立陶宛、拉脱维亚、波黑、黑山、北马其顿、阿尔巴尼亚,在森林生态系统研究领域发表论文数量占该地区总量的比重均低于5%(图2)。

图2 中东欧17国发文量比重Fig.2 Percentage of papers issued by 17 countries in Central and Eastern Europe

在2016—2020年间,中国森林生态系统研究发表论文数量达12951篇,高于中东欧17国总和(8952篇),篇均被引用频次为8.58次/篇,低于中东欧国家平均水平(9.90次/篇)。中东欧17国中发表论文数最多的国家波兰和捷克,分别发表了2409篇和2106篇,篇均被引用频次分别为8.46次/篇和9.85次/篇。斯洛伐克 、罗马尼亚、匈牙利、爱沙尼亚、希腊 、斯洛文尼亚、克罗地亚、保加利亚、立陶宛、拉脱维亚,发表论文数在100—700篇之间,其中爱沙尼亚和保加利亚两国篇均被引用频次为13.95次/篇和12.61次/篇,分别排名本研究的18个国家中的第二和第三。波黑、北马其顿、黑山、阿尔巴尼亚发文量最少,五年累计发文量均低于100篇。其中,北马其顿篇均被引用频次为19.27次/篇,在本研究的18个国家中排名第一(表1)。

表1 2016—2020年中国与中东欧国家森林生态系统研究发文概况Table 1 Status of forest ecosystem research in China and Central and Eastern European Countries during 2016—2020

2.1.2中国-中东欧国家间合作基础

通过对中国与中东欧国家森林生态系统研究合作关系分析,对深化双方已有合作和开展新的合作关系提供参考。本研究采用VOSviewer可视化软件作出2016—2020年中国和中东欧17国间森林生态系统研究的合作关系图。图中节点大小表示该国家在森林生态系统研究领域发表论文的数量,连接线的粗细反映了各国之间合作的紧密度。其中,中国与波兰、捷克、爱沙尼亚在森林生态系统研究领域的合作关系最为紧密(图3)。

图3 2016—2020年中国与中东欧国家森林生态系统研究合作网Fig.3 Cooperation between China and Central and Eastern European Countries in the field of forest ecosystem research during 2016—2020Albania:阿尔巴尼亚;Bosnia &H:波黑;Bulgaria:保加利亚;China:中国;Croatia:克罗地亚;Czech:捷克;Estonia:爱沙尼亚;Greece:希腊;Hungary:匈牙利;Latvia:拉脱维亚;Lithuanian:立陶宛;Montenegro:黑山;North Macedonia:北马其顿;Poland:波兰;Romania:罗马尼亚;Serbia:塞尔维亚;Slovenia:斯洛文尼亚;Slovakia:斯洛伐克

2.2 研究力量分布与合作基础

2.2.1主要研究机构分析

中国-中东欧国家林业研究合作在17+1林业合作机制的基础上继续深化合作。了解中国与中东欧国家研究机构间已有的合作关系,在已建立的合作基础上深化合作,是推动双方林业研究合作的重要途径。本研究采用VOSviewer可视化软件分析2016—2020年,中国和中东欧17国主要研究机构之间的合作关系图。图中节点大小表示该机构的发文量,连接线的粗细反映了合作的紧密度。在2016—2020年期间,波兰科学院、捷克科学院、捷克生命科学大学、塔尔图大学等中东欧国家科研机构均与中国科研机构有合作关系,其主要合作机构有中国科学院、中国科学院大学、中国林业科学研究院、北京林业大学等(图4)。

图4 2016—2020年中国与中东欧国家森林生态系统研究机构合作网Fig.4 Cooperation of forest ecosystem research institutions between China and 17 Central and Eastern European countries during 2016—2020Beijing Forestry Univ:北京林业大学;Beijing Normal Univ:北京师范大学;Charles Univ Prague:查尔斯大学;Chinese Acad Forestry:中国林业科学研究院;Chinese Acad Sci:中国科学院;Czech Acad of Sci:捷克科学院;Czech Univ Life Sci Prague:捷克生命科学大学;Masaryk Univ:马萨里克大学;Mendel Univ Brno:布尔诺孟德尔大学;Nanjing Forestry Univ:南京林业大学;Northeast Forestry Univ:东北林业大学;Northwest A&F Univ:西北农林科技大学;Polish Acad of Sci:波兰科学院;Slovak Acad of Sci:斯洛伐克科学院;Sun Yat Sen Univ:中山大学;Tech Univ Zvolen:兹沃伦技术大学;Univ Chinese Academy Sci:中国科学院大学;Univ Tartu:塔尔图大学

统计2016—2020年森林生态系统研究领域发表论文数量前10的机构,以了解中国森林生态系统研究中占主导的研究机构(表2)。其中,中国科学院和中国科学院大学在森林生态系统研究领域发表论文的数量位居前两位,分别占发文量前10机构发文总量的33.1%和16%,发文量分别为2713篇和1312篇,远高于排名第三的北京林业大学(579篇)。

表2 2016—2020年中国森林生态系统研究发文量前10机构Table 2 Top 10 institutions of China in the volume of publications in the field of forest ecosystem research during 2016—2020

发表论文数量在一定程度上反映了研究机构的科研实力。统计中东欧17国2016—2020年森林生态系统研究领域发表论文数量前10的机构(表3),了解中东欧国家森林生态系统研究中占主导的研究机构,为中国-中东欧林业研究的合作寻找潜在合作目标。中东欧国家中,在森林生态系统研究领域发表论文数量前10的机构有6个来自于捷克,斯洛伐克2个,爱沙尼亚1个,波兰1个。发文量前3的机构分别为：波兰科学院(521篇)、捷克科学院(415篇)、捷克生命科学大学(388篇)。

表3 2016—2020年中东欧国家森林生态系统研究发文量前10机构Table 3 Top 10 institutions of Central and Eastern European Countries in volume of publications in the field of forest ecosystem research during 2016—2020

2.2.2主要作者分析

统计中东欧国家具有代表性的专家,明确其所在研究机构和主要研究方向,为中国-中东欧林业研究合作提供精确合作目标。2016—2020年中东欧国家在森林生态系统研究领域发表论文数量前10的专家中有 5位来自捷克,其中3位来自捷克科学院,其余两位分别来自马萨里克大学和捷克生命科学大学。3位来自波兰,分别来自波兰科学院、华沙大学、波兰格但斯克大学。发文量前10的作者中,排名前三的分别是：拉脱维亚国家森林研究所学者Aris Jansons,发表论文46篇,主要研究方向为森林生态学、植物学；捷克科学院学者Petr Baldrian,发表论文44篇,主要研究方向为土壤微生物学；波兰科学院学者Andrzej M Jagodzinski,发表论文43篇,主要研究方向为森林生态学、土壤学(表4)。

表4 2016—2020年中东欧国家森林生态系统研究发文量前10作者Table 4 Top10 high yield authors of Central and Eastern European Countries in the field of forest ecosystem research during 2016—2020

2.3 中国-中东欧国家森林生态系统研究热点与趋势分析

2.3.1森林生态系统研究关键词共现分析

关键词反映了论文的主题,通过分析关键词能够在一定程度了解学科的发展动态。本研究采用VOSviewer软件,对中国和中东欧国家森林生态系统研究关键词进行关键词聚类分析,将中国和中东欧国家森林生态系统研究分为四个类别。其中,气候变化、生物多样性、森林土壤是中国与中东欧国家森林生态系统研究的共同关注的研究热点。

在中国森林生态系统研究关键词共现图谱中,节点大小表示该关键词的出现频次,不同颜色表示不同聚类(图5)。黄色部分为聚类1,主要为气候变化对森林生态系统造成的影响方面的研究,高频关键词包括：温度(频次为346)、降水(频次为211)、干旱(频次为202)等。红色部分为聚类2,主要为以森林土壤方面为主的研究,高频关键词包括:碳(频次为547)、氮(频次为524)、生物量(频次为420)、分解(频次为225)等；绿色部分为聚类3,主要为以生物多样性为主的研究,高频关键词包括：保护(频次为260)、区域(频次为241)、生态系统服务(频次为207)等；蓝色部分为聚类4,主要为以人工林方面为主的研究,高频关键词包括:黄土高原(频次为349)、造林(频次为185)等。

图5 2016—2020年中国森林生态系统研究热点分布Fig.5 Distribution of hot spots in the field of forest ecosystem research during the period from 2016 to 2020 in ChinaAfforetation:造林;Biodiversity:生物多样性;Biomass:生物量;Carbon:碳;Conservation:保护;Decomposition:分解;Drought:干旱;Ecosystem Service:生态系统服务;Fertilization:施肥;Grassland:草原;Growth:生长;Impact:影响;Land-Use Change:土地利用变化;Litter Decomposition:凋落物分解;Loess Plateau:黄土高原;Nitrogen:氮;Matter:物质;Model:模型;Organic-Matter:有机质;Plant:植物;Precipitation:降水;Quality:质量;Region:范围;Respiration:呼吸;Soil:土壤;Stocks:储量;Temperature:温度;Urbanization:城市化;Variability:变异性;Vegetation:植被;Water:水

在中东欧国家森林生态系统研究关键词共现图谱中,节点大小表示该关键词的出现频次,不同颜色表示不同聚类 (图6)。红色部分为聚类1,主要为以生物多样性为主的研究,高频关键词包括：保护(频次为373)、群落(频次为 301)、种群(频次为234)等；绿色部分为聚类2,主要为以气候变化为主的研究,高频关键词包括：生长(频次为451)、山毛榉(频次为324)、干旱(频次为179)等；蓝色部分为聚类3,主要以森林土壤方面为主的研究,高频关键词包括：碳(频次为217)、生物量(频次为181)、真菌(频次为127)等；黄色部分为聚类4,主要为以森林动态方面为主的研究,高频关键词包括：干扰(频次为206)、动态(频次为401)等。

表5 2016—2020年中国森林生态系统研究高频关键词Table 5 High-frequency keywords in China forest ecosystem research during 2016—2020

图6 2016—2020年中东欧国家森林生态系统研究热点分布Fig.6 Distribution of hot spots in the field of forest ecosystem research during the period from 2016 to 2020 in Central and Eastern European CountriesBiodiversity:生物多样性;Biomass:生物量;Carbon:碳;Classification:分类;Climate Change:气候变化;Communities:群落;Conservation:保护;Dynamics:动态;Dispersal:传播;Disturbance:干扰;Ecology:生态学;Ecosystem Service:生态系统服务;Europe:欧洲;Evolution:演变;Fagus Sylvatica L:欧洲山毛榉;Fungi:真菌;Growth:生长;Habitat:栖息地;Identification:识别;Indicator:指标;Landscape:景观;Land-Use:土地利用;Management:管理;Model:模型;Organic Matter:有机质;Patterns:模式;Picea Aby:挪威云杉;Poland:波兰;Population:种群;Productivity:生产力;Response:响应;Scots Pine:欧洲赤松;Soil:土壤;Species Richness:物种丰富度;Stand:生境;Succession:演替;Temperature:温度;Trees:树木;Vegetation:植被;Variability：变异性

表6 2016—2020年中东欧国家森林生态系统研究高频关键词Table 6 High-frequency keywords in China forest ecosystem research during 2016—2020

2.3.2森林生态系统研究关键词突现分析

突现Burst是指短时间内出现频次明显增加的关键词,突现强度越大,说明关键词增长越快。通过对突现关键词的分析,了解在一定时间内,哪些关键词受到的关注度明显增加。本文分析了2016—2020年,中国和中东欧国家森林生态系统研究中出现的突现关键词(表7),以了解中国和中东欧国家森林生态系统研究的前沿动态[14]。利用Citespace软件中突变检测分析方法得到中国和中东欧17国森林生态系统研究突现关键词。

表7 2016—2020年中国森林生态系统研究关键词突现表Table 7 Burst keywords in forest ecosystem research during 2016—2020 in China

中国森林生态系统研究突现关键词,人工林方面有橡胶人工林(突现强度7.17),主要围绕造林对森林生态系统影响和人工林改良开展。中国人工林面积大、增长快,面积位居世界第一[15],而人工林的快速增长也伴随着一系列问题。长期以来关于人工林的研究是中国森林生态系统研究的重要方向之一,这是与中东欧国家的不同之处。人工林扩张伴随着生物多样性减少、地力衰退,生态效益低下等问题,如何改善人工林质量,提高生态系统可持续性是人工林研究的重点问题[16—19]。

物质循环是森林土壤研究的重点,突现关键词有根呼吸(突现强度7.59),有机质分解(突现强度6.35)等。土壤呼吸是森林碳循环的重要环节,研究气候变化和氮沉降背景下土壤呼吸的变化是了解陆地生态系统碳循环的关键。因此,土壤呼吸对气候变化和氮沉降响应成为近年来的研究热点,大量研究围绕植物根呼吸、微生物呼吸开展[20—23]。

中东欧国家森林生态系统研究热点,汞(突现强度5.58)、铅(突现强度3.36)等重金属污染及受污染的土壤和植被修复等。波兰等中东欧国家,因工业生产等人为因素造成当地汞、铅等重金属污染,相关研究围绕重金属污染评估以及修复开展[24—26]。森林动态的研究主要围绕气候变化、人为活动因素对森林生态系统的影响。在中东欧国家中,防止生物灾害对生物多样性破坏是当地的研究热点之一。如欧洲针叶林区,云杉八齿小蠹 (Ipstypographus)等鞘翅目昆虫暴发对当地森林的威胁。因此,中东欧国家开展了大量的森林干扰方面的研究。捷克生命科学大学开展了鞘翅目昆虫相关研究。研究包括昆虫生理生态特征,通过森林经营措施结合林业遥感技术,对森林病虫害暴发进行预测、监控、防治[27—29]。

中国和中东欧国家共同研究热点有,异速生长模型在林业方面的应用。评估气候变化对森林生态系统碳、生物多样性、碳汇能力的影响[30—32],预测气候变化对生态系统稳定的潜在威胁,以及如何合理开展森林可持续经营是森林生态系统研究的热点。构建异速生长模型的重要目的在于对生物量进行准确评估[33—34]。

表8 中东欧国家森林生态系统研究关键词突现表Table 8 Burst keywords in forest ecosystem research during 2016—2020 in Central and Eastern European Countries

3 结论与建议

本研究结果显示,捷克与波兰两国在森林生态系统研究方面发表高水平论文数量多,研究领域广,是与中国开展林业研究合作的重要对象。爱沙尼亚森林生态系统研究特色突出,研究的重点方向为土壤微生物,在该领域发表大量高质量论文,篇均被引用频次高,是开展土壤微生物研究合作的潜在对象。保加利亚、北马其顿、波黑较少主导研究,主要参与他国主导的高质量研究,同时由于该国发文量少,所以篇均引用频次高。从研究方向上看,气候变化、生物多样性和土壤是中国与中东欧国家共同关注的研究方向,同时也是中国与中东欧国家潜在的林业合作方向。

本研究通过对中东欧国家森林生态系统研究领域发表的论文分析,为中国与中东欧国家林业合作提供以下建议：

(1)气候变化是全球生态学研究的共同议题,开展跨区域合作研究具有必要性。气候变化,尤其是干旱对植物生理生态学特征,以及对生态系统碳循环影响的研究,受到中国与中东欧国家学者的共同关注[35]。因此,中国与中东欧可以开展跨区域研究,从大尺度上探究气候变化对森林生态系统的影响。同时,中东欧主要研究对象有云杉属Picea、冷杉属Abies、水青冈属Fagus,这些属的树种在我国均有分布,研究气候变化对这些树种生理生态学特征的影响,开展引种试验,是中国与中东欧国家潜在的合作方向。中国与中东欧国家开展林业研究合作,在气候变化方面的潜在合作对象有,波兰科学院(代表性专家：Babst Flurin和Jagodzinski Andrzej)、华沙大学(代表性专家：Bogdan Jaroszewicz)、捷克生命科学大学(代表性专家：Miroslav Svoboda)。

(2)中东欧国家关于生物多样性的研究重点是气候变化、氮沉降和生物入侵等对生物多样性的影响,以及森林生态系统生物多样性保护。在我国,小蠹虫、紫茎泽兰、松材线虫等入侵生物爆发,严重威胁森林生态系统健康。如何在全球气候变化,生物入侵事件频发的背景下保护当地生物多样性,维持生态系统可持续性是中国与中东欧国家林业研究的共同目标[36—37]。对中国与中东欧国家共有物种保护的研究是中国与中东欧国家的合作方向。同时,对中国与中东欧已爆发或潜在威胁的入侵生物研究,建立入侵生物识别、监控与防治、风险评估数据库,有利于预防入侵生物爆发,减小入侵生物对森林生态系统造成的破坏,是双方合作的方向。生物多样性研究的潜在合作对象有捷克生命科学大学(代表性专家：Miroslav Svoboda)、捷克科学院(代表性专家：Hedl Radim)、波兰科学院(代表性专家：Jagodzinski Andrzej和Dyderski Marcin),病虫害防治的合作对象有捷克生命科学大学(代表性专家：Holusa Jaroslav)。

(3)微生物作为森林生态系统物质循环的参与者,影响着森林生态系统养分分解与碳循环[38]。研究不同生境条件下的土壤微生物对森林生态系统养分分解与碳循环的影响,是理解生态系统物质循环与能量流动的必要环节。因此,中国与中东欧国家可从微生物生物多样性、生境条件对森林生态系统养分分解和碳循环机制的影响等方面展开合作研究。在土壤微生物方面的潜在合作对象有塔尔图大学(代表性专家：Tedersoo Leho)、波兰科学院(代表性专家：Petr Baldrian)。

(4)工业排放与采矿产生的重金属等有害物质对森林土壤的污染,在中东欧国家与中国的研究中均有报道,评估和缓解重金属污染对生态系统的影响是双方合作研究的方向。研究潜在合作对象有克拉科夫农业大学(代表性专家：Blonska Ewa)、波兰科学院(代表性专家：Magiera Tadeusz)、波兰格但斯克大学(代表性专家：Falandysz Jerzy)。