嘉陵江生態環境研究回顧與展望
——基于文獻計量的可視化分析

譚晶華,張運春,張橋英cd,王溢琛,陳 馨

(西華師范大學 a.地理科學學院,b.環境科學與工程學院,c.四川省干旱河谷土壤侵蝕監測與控制工程實驗室,d.嘉陵江流域研究所,四川 南充 637009)

近年來,對長江流域的保護與開發已成為國家重大發展戰略之一,嘉陵江作為長江的重要支流,其經濟地位和生態價值不言而喻。然而,在經濟快速發展的時代,人們經常忽略對長江流域生態環境的保護,因此作為長江上游重要生態屏障的嘉陵江更應引起關注。2020年,習近平就長江經濟帶發表講話,強調要從生態系統整體性和流域系統性出發,找出問題根源,從源頭上系統開展生態環境修復和保護[1]。2022年6月8日,習近平在四川宜賓考察調研,了解長江流域生態修復保護的情況。四川省、重慶市等嘉陵江流域地區紛紛響應國家號召,先后出臺了《四川省嘉陵江流域生態環境保護條例》[2]以及《重慶市人民代表大會常務委員會關于加強嘉陵江流域水生態環境協同保護的決定》[3]。本文基于中國知網(CNKI)和Web of Science(WOS)核心庫,檢索有關嘉陵江生態環境研究的論文,借助CiteSpace和知識圖譜分析方法,對嘉陵江生態環境研究進行分析,歸納研究重點,分析前沿趨勢,從而梳理出嘉陵江生態環境研究的總體進展,并結合當前大背景分析未來研究趨勢,以期為嘉陵江生態環境研究的方向及熱點提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 數據來源

本文以CNKI和WOS為數據來源。在CNKI數據庫中,檢索式為SU=(嘉陵江)*(植物+植被+群落+物種+魚+動物+微生物+底泥+土地+土壤+養分+營養+富營養+有機物+污染+重金屬+河岸帶+環境因子+生態風險+生態評估),文獻類型:期刊,檢索時間:不限—2021年,對檢索結果進行人工篩選,最終獲得347篇文獻。在WOS數據庫中,檢索式為TS=(“Jialing River”) AND TS=(plant OR vegetation OR community OR species OR fish OR animal* OR microb* OR sediment OR soil OR nutrient* OR eutrophic* OR organic* OR riparian OR pollut* OR “heavy metal” OR contaminat* OR ecological OR “ecological risk” OR “ecological assessment” OR “environmental factor*”),文獻類型:Article,檢索時間:不限—2021年,經過人工篩選,共得到62篇文獻。

1.2 研究方法

首先,使用Excel對嘉陵江生態環境領域的發文量、核心作者和機構進行分析。其次,提取CNKI或WOS數據庫的關鍵詞進行聚類,并結合原文對關鍵詞進行分析,聚類使用文獻計量學和科學知識圖譜的方法,采用CiteSpace軟件對數據進行處理,設置時區分割為CNKI 1979—2021,WOS 2011—2021,時間切片為1,使用關鍵詞路徑算法對嘉陵江生態環境進行聚類分析,選擇g-index算法,K=25,Links中選擇“Strength為Cosine;Scope為Within Slices”,其他選項保持默認設置;最后,結合WOS數據庫關鍵詞聚類分析和CNKI數據庫關鍵詞時間線的結果,考慮嘉陵江實際地理位置,從而探討嘉陵江生態環境未來研究趨勢。

2 結果與分析

2.1 發文數量

最早關于嘉陵江生態環境研究的中文文獻和英文文獻分別出現在1979年和2011年,所以CNKI數據庫實際分析時間段為43年(1979—2021),WOS數據庫實際分析時間段為11年(2011—2021)。年度發文量情況如圖1所示:嘉陵江生態環境研究領域發文數量呈現年度分布不均的態勢。以2001年為節點,在此以前共發表文章60篇,只占全部發文量的15%,其中,1979年題為《嘉陵江主要經濟魚類越冬場、產卵場、幼魚索餌場調查及保護利用》[4]可認為是嘉陵江生態環境的開篇之作;1994和1999年發文量較突出。在此以后,共發表349篇文章,占全部發文量的85%,且在2011年首次出現了關于嘉陵江生態環境的英文文獻;發文量雖有波動但整體呈現穩定的趨勢,在2021年時發文數量達到最高。CNKI發文數量總體呈上升趨勢,在2008年達到最大值,這與嘉陵江愈來愈重要的戰略地位以及國家對生態環境保護相關政策有很大關系;WOS發文數量較穩定,從2020年開始,發文數量急劇上升,表明了嘉陵江生態環境的研究熱度不斷提升,并呈現一種向上的發展態勢。

2.2 核心作者和主要機構

CNKI數據庫分析結果顯示:發文量位于前5的核心作者依次為曾燏(12篇)、陳林武(11篇)、龍天渝(10篇)、郭蔚華(9篇)、宮淵波(9篇)。WOS數據庫分析結果顯示:發文量位于前5的核心作者依次為Li Yunxiang(6篇)、Long Tianyu(6篇)、Wu Lei(6篇)、Zhang Tuo(5篇)、Xu Fei(4篇)。其中龍天渝(Long Tianyu)學者總體發文量最多,共16篇。

CNKI數據庫分析結果顯示:發文量前5的機構依次為西華師范大學(70篇)、西南大學(52篇)、重慶大學(41篇)、重慶市環境科學研究院(17篇)、重慶交通大學(13篇)。WOS數據庫分析結果顯示:發文量位于前5的主要機構依次為China West Normal University(16篇)、Chongqing University(14篇)、Chinese Academy of Science(13篇)、Southwest University (China)(11篇)、Chinese Academy of Agriculture Science(7篇)。

綜上所述,西華師范大學、西南大學、重慶大學三所高校是嘉陵江生態環境研究的最主要單位,三所高校均坐落于四川或重慶,說明兩地是嘉陵江流域研究的重鎮。再結合核心作者可以發現,主要的學者也來自于這三所高校,說明這3所高校培育了大批嘉陵江流域研究的專業人才。另外,在發文量前5乃至前10的機構中,涵蓋了高校、研究所等不同性質的機構,這表明了我國不同性質的機構一同在嘉陵江生態環境研究中出謀劃策,形成了國家與社會的合力,不斷推進了嘉陵江生態環境的研究。

2.3 關鍵詞分析

關鍵詞聚類和突現分析可以反映研究熱點的轉變,也可以預測一個研究領域的發展趨勢[5-6]。對嘉陵江生態環境研究進行歸納分析,可以更好地揭示嘉陵江研究領域的發展態勢和未來的主要研究趨勢。

2.3.1 CNKI數據庫關鍵詞分析

CNKI數據庫的關鍵詞分析結果如圖2所示:共有節點512個,813條連接線,網絡密度為0.006 2。最大的節點是“水質”,其次是“評價”“三峽庫區”等。從關鍵詞出現的頻次可以發現,嘉陵江生態環境研究主要集中在嘉陵江水質的保護與評價、污染源的調查、生物多樣性的研究和土壤侵蝕等研究。從中介中心性(Between Centrality,BC)來看,近40年以來,嘉陵江生態環境具有重要貢獻的研究是“水質”“富營養化”“污染源”“土壤侵蝕”“長江上游”等。值得關注的是,“三峽庫區”出現的頻次和BC均較大,因嘉陵江位于三峽水庫上游,是三峽水庫的主要水源之一,其對三峽有著重要的影響。以上關鍵詞的BC>0.1,說明各關鍵詞之間聯系緊密,形成了集中的研究方向,這有利于研究進展不斷的深入化,形成更加科學而有力的認識。

圖3為CNKI數據庫有關嘉陵江生態環境研究的關鍵詞聚類,其模塊值為0.899 4,平均輪廓值為0.987 3,說明該聚類獨立性高,聚類結果合理。嘉陵江生態環境的研究可歸納為如圖3所示的16類,分別是:“#0 嘉陵江”“#1 評價”“#2 嘉陵江上游”“#3 沉積物”“#4 水環境”“#5 富營養化”“#6 長江上游”“#7 污染”“#8 水污染”“#10 江北區”“#11 生物學”“#12 空間格局”“#13 生態修復”“#14 土壤侵蝕”“#15 陸生植物”“#21 四環素”。

結合圖2和圖3的結果以及相關文獻,把嘉陵江生態環境研究分成三大研究區域:第一是嘉陵江上游的陜西省段和四川省廣元段,主要研究植物區系、植被類型、土地資源等[7-9];第二是嘉陵江中游的四川省段至重慶市合川區,主要研究土壤侵蝕、污染、水環境、富營養化、水質等[10-14];第三是嘉陵江下游的重慶市地區,注重對水資源、水污染事故、重金屬的研究[15-17]。三大研究區域的研究主題有異同,上游注重生物多樣性的保護[18-19],土地資源的合理利用[20];中游地區更加關注對水資源的保護,找到污染源進行水污染防治工作,為社會安全用水提供保障;下游地區的研究主題跟中游相似,都關注水質問題[21-22]。

通過時間線圖的分析,可以得到嘉陵江生態環境研究主題的方向和演變趨勢,也可以看出研究主題的持續時間[23]。由圖4可知:“#5 水資源”“#7 污染源”“#9 陜西省”“#10 江北區”“#12 空間格局”“#13 土壤侵蝕”這6個類群的研究主題出現時間較早,但是在最近幾年消失,而“#1水質”“#4污染”“#6長江上游”“#11生態修復”這4個類群的研究主題一直持續不斷被關注。通過對關鍵詞時間線的分析可以看出,水質評價、污染物、植被等相關研究主題持續時間長,跨度大,且目前還是研究熱點,在未來也是需要持續關注的研究內容。

2.3.2 WOS數據庫關鍵詞分析

WOS數據庫關鍵詞的分析結果如圖5所示:共有節點271個,881條連線,網絡密度為0.024 1。最大的節點是“Jialing River(嘉陵江)”,其次是“3 gorges reservoir(三峽庫區)”“impact(影響)”“basin(流域)”等,上述關鍵詞的BC>0.1,說明了關鍵詞之間聯系相對緊密。

WOS數據庫從2011年才開始出現關于嘉陵江生態環境的研究,雖然時間較短,發文量相對少,但是卻形成了獨有的研究特點。與CNKI數據庫的分析結果相比,WOS數據庫關鍵詞共現的網絡密度更大,說明WOS數據庫的關鍵詞共現網絡更加完備,從側面反映出隨著時間推移學者們對嘉陵江的研究更加深入。與CNKI數據庫相同,WOS數據庫也出現了“3 gorges reservoir(三峽庫區)”這個較大的節點。

圖6是WOS數據庫關于嘉陵江生態環境的關鍵詞聚類,其模塊值為0.818 2,平均輪廓值為0.941 4,表明聚類獨立性較高,結構合理。把嘉陵江生態環境的研究歸納為11類,分別是“#0 sediment load(泥沙量)”“#1 total phosphorus(總磷)”“#2 jialing river watershed(嘉陵江流域)”“#3 risk assessment(風險評價)”“#4 DGT(薄膜擴散梯度法)”“#5 multimodal(多模態)”“#6 urban river(城市河流)”“#7 alkaling phosphatase activity(堿性磷酸酶活性)”“#8 tailing spill(尾礦外泄)”“#9Dehalococcoidesspp.(脫氯菌屬)”“#10 sulfuric acid(硫酸)”。

結合圖5和圖6的結果以及相關文獻,可以把嘉陵江生態環境的研究分為三大類:第一類是對生物(主要是魚類)的研究,在對魚類的研究中主要集中于線粒體基因組測序[24-25]以及新種的發現[26];第二類是對污染的研究,主要涉及到尾礦泄露、重金屬、非點源污染等;第三類是研究方法,如圖6中的“薄膜擴散梯度法(DGT)”,此外還有流域尺度模型、二維非穩定生態動力學模型、多模式水質預測模型等[27-29]。

結合2個數據庫的發文情況和CNKI數據庫的關鍵詞時間線圖以及文獻分析,對于嘉陵江生態環境的研究,學者們首先關注嘉陵江沿岸植被類型和魚類資源的調查與研究[30-32],但這些研究只是停留在調查的層面,并沒有深入研究,并且相關研究逐漸減少,到最后幾乎少有報道;之后,土地類型調查與利用狀況、水土流失狀況及對策、水質污染特征及預測等方面的研究不斷出現,嘉陵江生態環境領域的研究主題得到不斷的豐富;最后,近10年來,研究方向主要是研究方法的改進,利用新技術研究相關內容,比如利用數學模型對水質狀況、泥沙量和污染物進行模擬預測,采用薄膜擴散梯度法對沉積物中的金屬進行風險評價,還有利用3S技術建立相關的模型等。

3 結論與展望

綜上所述,關于嘉陵江生態環境的研究正在不斷拓寬與深入,從基礎理論研究到研究方法的創新,為未來的研究奠定了基礎。與此同時,結合嘉陵江的地形和氣候等因素,以及當前國家相關政策,未來對于嘉陵江生態環境的研究可從以下幾方面加以拓展和深入。

1)加強研究機構之間的合作,實現跨區域交流與整合。研究者之間應加強共享,通過國家政策支持,項目合作等方式,來加強研究單位之間的交流,促進嘉陵江生態環境研究的高質量發展。

2)新時代,機遇與挑戰并存,需要緊跟時代需求,結合國家方針政策為區域發展作貢獻。黨的十八大以來,以習近平同志為核心的黨中央提出了一系列生態文明建設理念、思想,開展了一系列重要舉措,其中水生態安全是國家重大戰略,作為長江上游的重要支流,嘉陵江水環境至關重要,尤其在全球氣候變化背景下可能出現的高溫或干旱等極端氣候事件下的應對策略研究迫在眉睫;“山水林田湖草沙”生命共同體的統籌治理也是嘉陵江乃至長江流域生態環境保護的重要主題;嘉陵江上游是新成立的大熊貓國家公園的重要組成部分,該區域生態環境的和諧穩定與大熊貓國家公園的持續向好息息相關。學者們應積極響應黨的號召,結合國家大政方針,為嘉陵江生態安全貢獻一份力量。

3)加速推進嘉陵江生態環境保護的相關法律體系構建。嘉陵江生態環境的研究與保護想要取得有效的成果以及長期的效益,就必須制定相關的法律法規,以法律為堅實的后盾。在嘉陵江生態環境立法上應遵循“綠水青山就是金山銀山”的理念,平衡好生態環境與社會經濟發展的關系,從根本上制止環境破壞。

4)研究和建立嘉陵江生態環境的監測預警機制,加強技術創新。研究者應加強對植被的保護與修復,建立洪災預測和預警系統,完善水質監測系統;新技術的不斷應用與創新,例如3S技術,土壤流失方程等。同時結合嘉陵江的地理位置以及氣候,建立防災減災體系,確保沿線城市的生態安全及居民的生活安全,也為長江流域的建設與保護提供理論支撐和經驗支持。

5)根據WOS數據庫近10年關鍵詞聚類結果,以及CNKI關鍵詞時間線圖,同時結合嘉陵江自身地形和氣候等因素,未來的管理和研究可以從以下幾個方面進行:加強動植物的監測與管理;洪澇災害對嘉陵江生態環境的影響;環境污染對嘉陵江生態系統的影響;嘉陵江的地球化學過程;數學模型的創新以及在嘉陵江生態環境研究中的應用等。