貴州花江喀斯特研究進展

趙宇鸞，趙 佳，李 淵，薛啟玉

(1.貴州師范大學 地理與環境科學學院/喀斯特研究院，貴州 貴陽 550025；2.貴州省喀斯特山地生態環境國家重點實驗室培育基地，貴州 貴陽 550001;3.貴州師范大學 關嶺喀斯特生態系統觀測研究站，貴州 關嶺 561301)

0 引言

貴州省是中國喀斯特地貌最典型、石漠化面積最大的省份?！秶鴦赵宏P于支持貴州在新時代西部大開發上闖新路的意見》(國發〔2022〕2號)文件提出加快貴州生態文明建設，科學推進石漠化綜合治理，鞏固拓展脫貧攻堅成果，有效銜接鄉村振興。石漠化問題始終是關系貴州發展的重大問題，解決石漠化問題是新時代西部大開發最為緊迫的任務之一。

貴州省花江峽谷長約80 km，寬3 km，總面積約300 km2，是中國最長的巖溶峽谷，是全省石漠化、生態環境脆弱的典型地帶[1]。20世紀90年代初期，學界開始系統研究花江喀斯特峽谷石漠化。本文總結20世紀90年代以來花江喀斯特研究成果、發展階段及研究特點，對持續開展花江喀斯特研究、科學推進石漠化綜合治理實踐有重要意義。

文獻計量學是以文獻體系和文獻計量特征為研究對象，采用數學和統計學的方法，定量地分析文獻的交叉科學。文獻計量學被借助于分析文獻的數量、分布的動態變化特征及規律[2-3]。本研究采用文獻計量軟件CiteSpaceV.5.8.R3分析和挖掘研究領域的前沿與熱點[4-8]，進而對研究進展做出評價。已有文獻大多集中于專業領域的進展研究和熱點分析，如國內外鄉村旅游研究[9-10]、城鎮化的進展研究[11]、學科教育研究等[12]，基于地域視角對某區域的相關研究進行統計分析的文獻相對較少，多側重于對長江經濟帶[13]、京津冀[14]、粵港澳大灣區[15]和城市群[16]等大范圍區域進行研究，小范圍地域的研究較匱乏。選取西南典型喀斯特生態脆弱區花江峽谷作為研究區，采用CiteSpace軟件對1993—2021年以來與花江相關的研究文獻進行分析，揭示研究主題演變的過程，根據研究主題和內容特征進行研究階段的劃分，并通過對關鍵文獻的解讀，挖掘研究的演變特征和規律，旨在為該區域喀斯特科學研究發展和貴州乃至西南喀斯特生態脆弱區保護利用提供參考。

1 研究方法和數據來源

1.1 數據收集和整理

以中國知網(CNKI)數據庫為數據源[17]，利用高級檢索功能，設置主題=“花江” OR 摘要=“花江示范區” OR 關鍵詞=“花江” OR 全文=“花江大峽谷” OR 篇名=“花江”為檢索詞，文獻類型選擇“學術期刊”和“學位論文”，檢索時間跨度為1993—2021年，對檢索結果中與研究主題不相關的非學術性文獻逐條篩選后，得到英文文獻14篇、中文文獻484篇。將文獻以Refworks文件格式導出，作為分析數據樣本[18]。

1.2 研究方法

美國德雷塞爾大學陳超美博士研發的可視化分析軟件CiteSpace，基于JAVA程序語言編寫，被廣泛應用于分析某一研究領域的研究熱點及趨勢[19]。CiteSpace是利用信息可視化方法、文獻計量學法和數據挖掘算法集成的基本原理，通過繪制可視化圖譜、建立節點之間的關聯來分析研究對象之間的相互關系。

1.2.1 共現和熱點聚類分析

通過共現分析[20]，提取所需信息間的相互關聯性。在關鍵詞共現圖譜中，每一個節點代表一個關鍵詞，節點越大，字體越大，關鍵詞出現頻率越高。每個節點以圓形的年輪形式呈現，年輪從內向外時間由遠至近，每圈年輪的寬窄代表關鍵詞出現的頻次，年輪越寬，關鍵詞在該階段出現頻次越高。節點之間使用線條連接，表示某關鍵詞在同一篇文獻中出現，線條粗細反映關鍵詞共現頻次的多少，表征二者關系的密切程度。通過線條顏色可判別關鍵詞出現的時間。在關鍵詞共現分析的基礎上，通過CiteSpace對關鍵詞進行熱點聚類分析[21-22]，把握該領域研究前沿。

1.2.2 階段劃分法

“自然斷裂點”分級法[2]是一種根據數值統計分布規律來分級和分類的統計方法，通過對統計數據的特殊點進行識別，用這些點將研究對象分成性質相似的群組，并在數據值差異相對較大的位置處設置類邊界。

2 結果分析

2.1 文獻作者、期刊和學科分析

2.1.1 文獻作者特征

CiteSpace作者共現分析可識別出一個研究領域的核心人物及研究人員之間的合作關系。采用軟件生成花江研究的作者共現圖譜(圖1)，其節點數為465，連線數為659，密度為0.006 1。由圖1可知，從事花江研究的人員較為集中，各作者節點之間的連線錯綜復雜，說明該研究領域的作者合作較多，且合作規模多為4人以上，多為獨立的研究團體，分別是以熊康寧為帶頭人，楊文祿、高漸飛、喻陽華等組成的團體網絡結構，以喻理飛為帶頭人，王德爐、李安定等組成的網絡結構，以王世杰為帶頭人，杜雪蓮、程安云等組成的網絡結構。文獻涉及394位作者，作為第一作者發文量較多的是容麗、魏媛、李陽兵、熊康寧等。選取共現頻次排名前10的作者分析，從表1可知，熊康寧等作者位居前列，說明其影響力較大。半衰期表示學者發表文獻的老化速度，通過半衰期可知，熊康寧等影響期限較長，表明其文獻老化速度較慢，有效價值較大，文獻在發表近10年都具有較高的活力和影響力。從中心性來看，熊康寧等中心性較大，表明其合作范圍較廣。從突發性來看，喻理飛等作者較高，表示其在研究領域具有較大潛力。

圖1 1993—2021年花江研究的作者合作網絡圖譜

表1 作者發文量、突現度、中心性和半衰期情況

2.1.2 期刊和學科特征

據統計，花江研究論文發表在127個期刊上。對刊文量3篇及以上的期刊進行分析(圖2)，居前三的是《貴州師范大學學報(自然科學版)》、《中國巖溶》和《水土保持通報》，分別為31篇、24篇和14篇。其他刊文量較大的有《安徽農業科學》、《貴州科學》、《生態學報》、《地球與環境》、《貴州農業科學》和外文期刊《Carbonates and Evaporites》、《Environmental Earth Sciences》?；ń芯烤邆涠囝I域交叉性，它包含了地理、資源、生態、環境等諸多學科的特點，研究較多的學科包括農業科學、資源學、環境學和自然地理學(圖3)。

圖2 花江成果來源期刊分布圖

圖3 花江研究學科分布

2.2 研究前沿分析

利用聚類分析得到關鍵詞的聚類圖(圖4)，其中， ModularityQ為網絡模塊化評價指標，Q值越大，說明圖譜網絡聚類較好，聚類結果越理想。Silhouette為網絡同質性評價指標，其值越接近1，同質性越高。本研究測算ModularityQ=0.859 7，Mean Silhouette=0.957 4，表明圖譜網絡聚類較好，同質性較高，聚類結果理想。選取Silhouette>0.7且Size>10的10個聚類熱點，歸納和總結有3個方面的前沿主題，包括花江石漠化治理及生態修復研究、土壤研究和農業技術研究。

圖4 關鍵詞聚類知識圖譜

花江石漠化治理及生態修復研究?；ńλ固匕l育典型，石漠化演變特征、治理技術及環境效應是區域研究熱點。研究主要有兩個視角，一方面是以花江作為單獨的研究區進行研究，比如探析花江石漠化成因[23]；因地制宜地提出土地利用方式和生態恢復建議[24]；通過調整農業內部結構[25]及生產模式[26]，進行花江石漠化土地生態重建或生態綜合治理；運用GIS技術評價花江石漠化綜合治理示范區[27]的生態安全和生態系統的健康狀況[28]?；诖艘暯堑难芯恐饕獋戎胤治鍪卫砗蜕鷳B恢復。另一方面是在代表南方喀斯特環境類型總體結構的貴州高原山區中，選取包括花江在內的具有代表性的喀斯特生態環境類型作為研究區，花江是中度-重度石漠化區的代表，通過對不同等級的石漠化區的石漠化現狀進行對比分析，探討石漠化特征及演化差異[29-30]，揭示不同地貌條件下的土地利用時空變化特征和規律[31]；比較石漠化梯度下不同類型森林涵養水源的能力[32]；對不同石漠化類型區的巖體和土體中化學元素含量的差異性及與石漠化等級之間的關系進行深入分析[33]?？偟膩碚f該視角主要圍繞石漠化的空間特征及生態環境效應進行研究。

土壤研究。水土流失導致石漠化的產生，土壤是喀斯特生態系統中最為重要的環境要素之一，有關花江土壤的研究可分為3類，一是石漠化土壤研究，包括對土壤水分[34]、有機碳[35]、質量[36]和保持功能[37]等研究。二是石漠化的土壤效應研究，包括研究不同石漠化等級下各類型生物結皮對其下層土壤理化性質的影響[38]、人工生態恢復的土壤溫度及水分效應[39]。三是從植被演替[40-41]、生態修復[42]、地形因子[43-44]、土地利用方式[45]和管理模式變化[46]等方面分析土壤的響應特征。其中，前兩類研究主要基于石漠化和土壤之間的關聯性，對土壤問題進行分析，第三類研究則是基于其他環境要素或人為視角來研究土壤問題。

農業技術研究。主要圍繞農業、農村和生態環境3個方面展開。農業方面，主要涉及農業生產技術，包括研究花江頂壇花椒的生產栽培技術[47]、中藥材[48]、農草[49]、經果林[50]種植和牛羊健康[51]養殖技術。農村方面，隨著經濟水平提高，石漠化農村地區基本由過去主要使用薪柴、秸稈等生物質能源逐漸轉為使用煤、電、液化氣等商品能源，但仍有部分地區保留傳統用能模式[52]，農村能源消費結構變化研究受到關注。農村生物質廢棄物能源的有效利用是促進農村石漠化治理的重要途徑，因此涉及到能源[53]、廢物處理及清潔管理技術等的研究逐漸增多[54]。生態環境方面，石漠化治理最有效的生態修復途徑是植被恢復，因此有關生態環境方面的研究多集中在植被恢復技術上。明晰植物群落演替規律[55]及驅動因素，進行林灌草植被修復、喬灌草修復機制[56]的技術研發和應用示范及驗證，為花江石漠化治理工程提供了參考。

2.3 研究階段劃分

為揭示不同發展時期花江的研究熱點，結合文獻數量(圖5)、關鍵詞共現情況和突現詞等判斷花江研究的階段特征。

圖5 花江研究的發文量變化趨勢

統計1993—2021年花江文獻的高頻關鍵詞，利用CiteSpace進行關鍵詞共現分析并繪制共現圖譜(圖6)和關鍵詞共現頻次變化圖(圖7)，對關鍵詞的提取是其首次出現的年份。由圖6可知，最大的節點為石漠化，其次是喀斯特、水土流失、農業模式、花江峽谷、技術等。通過對重要節點及所對應的相關文獻分析后判斷，上述關鍵詞所鏈接的網絡關系時間跨度較小，結構復雜，涉及環境、文化、政策、景觀等多方面，表明花江研究視角和研究內容多元[10]。關鍵詞突現度反映一段時間內影響力較大的研究領域。通過分析得到花江研究的8個突現詞(表2)，從突現詞影響的周期來看，“花江峽谷”研究領域最長，為8年，“貴州”“技術”為4年，其他大多數時間集中在2～3年，可見花江研究關注的石漠化、生態和區域發展等問題持續性較強。

表2 1993—2021年前8次突現關鍵詞

圖6 關鍵詞共現圖譜

圖7 關鍵詞共現頻次變化圖

利用CiteSpace生成關鍵詞TimeLine時間線圖譜(圖8)，將相同時間內的節點集合在相同的時區內，圖譜中由左向右按時間從遠到近的順序排列。結合文獻數量、關鍵詞演化、主題發展趨勢等，將花江的研究分為3個階段：萌芽階段(1993—2002年)、初步多元化階段(2003—2009年)、快速多元化階段(2010—2021年)。

圖8 時間線圖譜

第一階段(1993—2002年)：萌芽階段。1993—2002年花江研究的論文發文量較少，關鍵詞共現頻次較低，關注內容主要包括農業發展[57]、石漠化[58]、水土流失[59]等方面，研究內容較單一。 “九五”時期起國家重點強調改善石漠化問題，花江政府加強對石漠化、水土流失等問題的治理，同時，為因地制宜地發展農業，促進農民增收制定相關政策。該時期貴州石漠化研究工作相繼展開，相關研究逐漸增多，多圍繞石漠化的發生發展過程及原因探究，石漠化治理仍處于初探期。

第二階段(2003—2009年)：初步多元化階段。該階段花江的研究領域逐步拓展，初現多元化。自2003年起，文獻發文量逐漸增加，關鍵詞共現頻次在2003年和2005年分別達到31個和27個，呈現2個峰值，頻次明顯增加，表明研究領域的擴展和豐富程度增強，類別呈多元化趨勢，農村[60]、社區[61]、景觀[62]和人地矛盾[63]等研究交織在一起。結合突現詞可知，花江石漠化治理[64]、土地利用[65]和頂壇花椒[66]等是該階段研究的熱點。究其原因，政府為促進農民增收，通過坡改梯、退耕還林(草)等工程[67]，因地制宜發展頂壇花椒等經濟作物[68-69]，并積極發展畜牧業、旅游園藝業和旅游觀光農業等產業。農用地內部存在著較明顯的由低值糧田向高值經果園轉移現象，農用地利用轉型特征明顯，由此，土地利用變化、頂壇花椒的關注度隨之提高。此外，石漠化治理成為當前研究的熱點，國家政策的促進作用明顯，“十一五”期間，國家加大對石漠化治理的投入，石漠化治理問題被廣泛關注。

第三階段(2010—2021年)：快速多元化階段。該階段花江研究的發文量經歷了先下降，后波動上升的過程。關鍵詞共現頻次總體平穩增加，類別更為豐富，新增聚落[70]、社會[71]、旅游[72]、經濟[73]等方面的研究。從生態環境的視角研究石漠化問題是該時期花江研究的主要特征。具體來看，2010—2012年花江研究的發文量逐步下降，但持續時間較短，處于過渡期。這一階段關鍵詞出現頻次較高、較活躍的是人為干擾[27]、植被演替等，多涉及生態問題。2013—2021年花江研究進一步拓展，博士、碩士生研究文獻增多，發文量總體呈現波動上升趨勢，關鍵詞的共現頻次逐步增加，主題更加多元化。突現詞表現為模式、石漠化、技術和土壤養分。在國家生態文明建設和石漠化綜合治理政策的驅動下，改善生態環境現狀是區域發展的現實需求，探究區域石漠化治理方式和監測技術，改善水土流失等問題成為研究熱點。同時，圍繞生態方面的水源涵養、森林、土壤等詞匯較活躍，包括分析花江石漠化綜合治理區不同恢復模式的土壤養分變化特征[74]和生態效應[75]、土壤藻類植物群落區系[76]、大型土壤動物特征及分布特點[77]、石漠化程度與林分水源涵養的相互關系[32]等研究。

總之，1993—2021年期間，花江喀斯特研究呈現出從開始的逐漸升溫、各方關注，再到逐步穩定、持續發展的態勢。

3 結論與討論

總結30年來花江峽谷喀斯特研究的發展趨勢和熱點領域，得出結論：

1)1993—2021年以來花江刊文量呈增加趨勢，學界關注的程度增強。研究主要集中在農學、資源學、環境學和地理學4類學科。研究人員較集中，各團隊合作頻繁緊密?；ń芯窟M展劃分為3個階段：1993—2002年(萌芽階段)發文量較少，關鍵詞類別單一。高頻關鍵詞包括農業發展模式、頂壇花椒、喀斯特和水土流失；2003—2009年(初步多元化階段)發文量逐步增加，研究領域逐步拓展，關鍵詞共現頻次明顯增加，初現多元化?；ń卫?、土地利用和頂壇花椒等是該階段研究的熱點；2010—2021年(快速多元化階段)發文量呈先減后增的波動上升趨勢，關鍵詞共現頻次表現出相對平穩的增加態勢，從生態環境視角研究石漠化問題是該時期研究的重點。

2)綜合30年的研究，從整個研究脈絡來看，經濟視角是主線，農業和農業技術相關的研究成果較多；政策導向較明顯，研究主題緊跟國家政策變化呈現階段特征，石漠化治理和生態環境的研究貫穿始終。

3)自石漠化綜合治理和生態文明建設等政策出臺后，花江喀斯特研究引起廣大學者的高度關注。更重要的是，區域發展的現實需求和國家政策的支持推動了花江研究的蓬勃發展。未來花江喀斯特研究應面向國家和地方生態文明建設、鄉村振興和石漠化綜合治理的需求，聚焦喀斯特氣地水土生循環過程監測與模擬、生態系統演化機理與恢復、社會生態系統演化機制與調控、碳源碳匯綜合觀測與“雙碳”技術研發、生態大數據決策支持與優化管理等方面研究與示范。