森林生態(tài)系統(tǒng)植被自然更新的研究現(xiàn)狀與熱點分析

沙歡 龐丹波 彭妞 陳林

摘要［目的］為未來開展森林生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)和經(jīng)營管理提供參考依據(jù)。［方法］基于Web of Science和中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫，通過可視化文獻分析工具CiteSpace，對2000至2021年全球已發(fā)表的有關(guān)森林生態(tài)系統(tǒng)植被自然更新研究的相關(guān)文獻進行分析。［結(jié)果］該領(lǐng)域的歷年發(fā)文量呈波動上升趨勢，美國、巴西、加拿大的發(fā)文量排在全球前列，在國際間保持著緊密的合作關(guān)系。國內(nèi)發(fā)文量遠低于國外，增長趨勢緩慢且相關(guān)研究起步較晚，國際影響力較弱，與森林資源豐富的國家相比具有明顯差距。國外以ZHU J J、KAREN D H、DANIEL C D等為核心作者形成的研究團隊引領(lǐng)著該領(lǐng)域的發(fā)展。國內(nèi)多以科研院所形成的團隊內(nèi)部合作為主。生態(tài)類期刊是該研究領(lǐng)域?qū)W術(shù)成果展示的重要平臺，《Forest Ecology and Management》期刊收錄的相關(guān)文獻最多，國內(nèi)核心期刊發(fā)文量處在第一位的是《生態(tài)學(xué)雜志》。目前國內(nèi)外對森林植被自然更新影響因素的研究多分布在光照或林窗動態(tài)、種子庫或種子雨、火燒、水分、人為干擾等方面。探究林隙/林窗、土壤、火、種子特性的影響機制是該領(lǐng)域近幾十年的研究熱點。［結(jié)論］氣候變暖引起的夏季極端干旱以及人類對土地的不合理利用造成的植被更新障礙問題成為全球在該領(lǐng)域的新興研究前沿。

關(guān)鍵詞森林生態(tài)系統(tǒng)；自然更新；文獻計量；CiteSpace軟件；研究熱點

中圖分類號S-058 文獻標識碼A文章編號0517-6611（2023）24-0220-10

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.24.048

Research Status and Hotspot Analysis of Natural Regeneration of Forest Ecosystem Vegetation

SHA Huan1，2，3，PANG Danbo2，3，4，PENG Niu1，2，3 et al

（1.School of Forestry and Prataculture， Ningxia University， Yinchuan， Ningxia 750021;2.Breeding Base for State Key Laboratory of Land Degradation and Ecological Restoration in Northwest China， Ningxia University， Yinchuan， Ningxia 750021;3.Key Laboratory for Restoration and Reconstruction of Degraded Ecosystem in Northwest China of Ministry of Education， Ningxia University， Yinchuan， Ningxia 750021;4.College of Ecological Environment， Ningxia University， Yinchuan， Ningxia 750021）

Abstract［Objective］ To provide a reference basis for future forest ecosystem restoration and management.［Method］A visual literature analysis tool CiteSpace was used to analyzed the liferatures on natural regeneration of forest ecosystem vegetation from 2000 to 2021 based on the two databases of Web of Science and CNKI. ［Result］The number of publications in this field fluctuated upward over the years， with the United States， Brazil and Canada ranking among the top in the world and maintaining close cooperation with the international community. The number of domestic publications was much lower than those of foreign countries， with a slow growth trend， a late start of related research and a weak international influence， thus there was an obvious gap compared with countries rich in forest resources. Foreign research teams were leading the development of the field formed by core authors， such as ZHU J J， KAREN D H， DANIEL C D and so on. Domestic research institutes were mainly engaged in internal team cooperation. Ecological journals were an important platform for displaying academic achievements in this research field. The journal of Forest Ecology and Management contained the most relevant literature， and the domestic core journal Chinese Journal of Ecology had the largest number of articles. At present，global researches on the influencing factors of natural regeneration of forest vegetation were mostly distributed in light or gap dynamics， seed bank or seed rain， fire， water， human disturbance and so on. Exploring the influencing mechanisms of forest gaps， soils， fire and seed germination had been a hot research topic in recent decades. ［Conclusion］The problems of extreme summer droughts caused by climate warming and barriers to vegetation regeneration caused by unreasonable land use were emerging research frontiers worldwide in this field.

Key wordsForest ecosystem;Natural regeneration;Bibliometric;CiteSpace;Research hot spots

自然更新是逐步恢復(fù)擾動前生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能和組成的一個重要生態(tài)過程［1］，同時也是負責森林生態(tài)系統(tǒng)世代更替、平衡穩(wěn)定的關(guān)鍵［2］。在森林生態(tài)系統(tǒng)中，植被的自然更新包括各種木本植物和草本植物的自然再生［3-4］，能夠保證種群繁衍生息、維持群落組成結(jié)構(gòu)［5］，對森林資源的可持續(xù)利用和生物多樣性保護具有重要作用，是當前森林動態(tài)研究的熱點［6］。在復(fù)雜的生態(tài)學(xué)過程中，種子的產(chǎn)生、擴散和萌發(fā)，幼苗的存活和建成，林木的衰老和枯倒［3］，每一個階段都會受到不同因素的驅(qū)動，然后通過采取不同更新策略以適應(yīng)當前的生長環(huán)境。其中，種子和幼苗的再生階段對植被自然更新的成功起著至關(guān)重要的作用［7］，不僅受到外界環(huán)境條件的影響，還與物種自身的生物生態(tài)學(xué)特性、林分結(jié)構(gòu)、立地條件及干擾破壞等有關(guān)，是多種影響因素的綜合作用。近年來，由于氣候變化引起溫度和降雨格局的改變，對森林生態(tài)系統(tǒng)中植被的自然更新造成了不同程度的干擾，因此探究植被更新障礙成為國內(nèi)外學(xué)者關(guān)注的焦點。

目前，已有大量研究報道了森林自然更新過程中植被與生物、非生物因子之間的交互作用。在研究手段上，劉玉配［8］通過種子添加試驗來檢驗瀕危物種水杉（Metasequoia glyptostroboides）自然更新的種源限制和微生境限制。Pistón等［9］通過測定植被的功能性狀和群落特征，認為灌木的松散表型相比較緊密表型對群落組成和多樣性有著更積極的影響。施小瑜等［10］從天目鐵木（Ostrya rehderiana）本身的生理生態(tài)學(xué)特性以及外界干擾2個方面著手定性描述其瀕危機制。Zhu等［11］通過Meta分析定量評估林隙對植被更新的影響，結(jié)果顯示林隙的影響會因森林類型、林隙特征、環(huán)境因素和植物性狀而異。Lombaerde等［12］對收集的32項試驗研究數(shù)據(jù)進行Meta分析發(fā)現(xiàn)，清除林下植被會對樹種幼苗的再生產(chǎn)生最大的積極影響。Ahmed等［13］通過溫室試驗驗證了赤桉（Eucalyptus camaldulensis）凋落物會對農(nóng)業(yè)和林木作物的種子萌發(fā)、地上部分和根系生長等產(chǎn)生抑制作用。De Pauw等［14］開展模擬增溫和光照試驗來評估林下層植物群落對溫度和光照水平增加的反應(yīng)，認為光處理對植被的功能性狀和總覆蓋率影響更大。然而，基于文獻計量學(xué)的方法，綜合分析該研究領(lǐng)域的熱點趨勢變化還鮮見涉及。

通過文獻計量分析，能夠有效找出相關(guān)領(lǐng)域在某一時期內(nèi)已開展的研究成果，分析文獻的引用關(guān)系，有助于挖掘研究熱點和發(fā)展態(tài)勢［15-16］。鑒于此，筆者基于Web of Science（WOS）和中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫（CNKI），將檢索到的有效文獻導(dǎo)入CiteSpace軟件進行計量分析，從時間、國家、作者、期刊、關(guān)鍵詞等角度綜合探究該研究領(lǐng)域的熱點演變，為未來掌握森林的更新動態(tài)、了解關(guān)鍵影響因素、開展生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)和森林經(jīng)營管理提供參考依據(jù)，對保護物種的生物多樣性、實現(xiàn)森林資源的可持續(xù)利用、維持生態(tài)系統(tǒng)的平衡具有重要意義。

1材料與方法

1.1數(shù)據(jù)來源及處理

WOS數(shù)據(jù)庫是由美國科學(xué)信息研究所（ISI）推出的引文數(shù)據(jù)庫，收錄了全球最具影響力的學(xué)術(shù)期刊［17］。該研究以WOS數(shù)據(jù)庫的核心合集作為外文數(shù)據(jù)源，以“natural regeneration”“forest”“seed*”為主題詞檢索，時間范圍選擇2000—2021年（檢索日期為2022年2月15日）。初次檢索后的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)量較多，為保證文獻數(shù)據(jù)的有效性，在WOS左側(cè)的精煉檢索結(jié)果欄內(nèi)對文獻類型及研究方向進行勾選，剔除與該研究主題明顯不相關(guān)的文獻，如Pharmacology Pharmacy、Chemistry Medicinal、Marine Freshwater Biology等，共得到文獻2 571篇。將篩選好的文獻以純文本格式導(dǎo)出，運行CiteSpace 5.8.R3軟件對其進行數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換及去重，最終獲得與該研究領(lǐng)域相關(guān)的有效文獻2 570篇。

該研究的中文核心數(shù)據(jù)庫選自中國知網(wǎng)，檢索方式選擇高級檢索，將主題詞設(shè)置為“自然更新”，時間范圍設(shè)定為2000—2021年，以核心期刊和學(xué)位論文庫作為數(shù)據(jù)來源，共搜索到240篇文獻?？紤]到初次檢索的文獻數(shù)據(jù)量較少，并未限定更多的檢索詞。在導(dǎo)出數(shù)據(jù)前對檢索的文獻進行人工審閱，嚴格刪除研究主題、對象與該研究領(lǐng)域不相關(guān)、信息不完整的各類無效文獻。為了提高分析結(jié)果的精確度，將其中的會議報告、期刊會議征稿、學(xué)術(shù)成果等非學(xué)術(shù)性文獻剔除，同樣導(dǎo)入CiteSpace 5.8.R3軟件中進行數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換和去重，最終統(tǒng)計出189篇文獻作為中文數(shù)據(jù)源，其中核心期刊94篇，學(xué)位論文95篇。

1.2研究方法

CiteSpace是由美國Drexel大學(xué)陳超美教授開發(fā)的一款用于計量和分析文獻數(shù)據(jù)的信息可視化軟件［18-19］。該研究利用CiteSpace 5.8.R3軟件并輔以Excel 2019，從歷年發(fā)文量、國家及作者合作關(guān)系、關(guān)鍵詞聚類、突現(xiàn)詞分析等方面對相關(guān)文獻進行數(shù)據(jù)信息的挖掘以及知識圖譜的繪制。設(shè)置Time Slicing（時間跨度）為2000—2021年，# Years Per Slice（時間切片）為1或3年。在Node Types（節(jié)點類型）中分別選擇Author、Country、Keyword等功能類型，設(shè)置Top N（節(jié)點閾值）為40或50，Pruning（剪切方法）選擇Pathfinder法，其他設(shè)置均為默認值。

2結(jié)果與分析

2.1發(fā)文數(shù)量及發(fā)文期刊分析

2.1.1歷年發(fā)文數(shù)量。

歷年發(fā)文數(shù)量可以反映某一研究領(lǐng)域在某個時間段內(nèi)的發(fā)展現(xiàn)狀及持續(xù)熱度變化［20］。2000至2021年WOS和CNKI數(shù)據(jù)庫森林自然更新年度發(fā)文趨勢存在明顯區(qū)別（圖1）。國外針對該領(lǐng)域的研究呈現(xiàn)波動式逐漸攀升態(tài)勢，2008年度發(fā)文量突破121篇，在2021年達到210篇。由于相關(guān)研究涉及多種學(xué)科交叉且受到調(diào)查年限和驗證手段的限制，數(shù)據(jù)獲取較為困難，這可能是造成趨勢波動不穩(wěn)定的因素之一。

由圖1可知，國內(nèi)研究增長趨勢平緩，歷年發(fā)文量遠低于國外，研究起始時間較國外晚3年之久。到2017年峰值也僅為18篇，國外同年發(fā)文量是其8倍之多，說明國內(nèi)學(xué)者對該領(lǐng)域研究的關(guān)注度較低，研究體系仍處于起步階段。2000年CNKI核心期刊上最先刊出的文獻是趙學(xué)海等［21］發(fā)表在《林業(yè)科技通訊》上的“紅松直播在營造接近自然林中的作用”，其次是2002年何維明［22］發(fā)表在《植物生態(tài)學(xué)報》上的“為什么自然條件下沙地柏種群以無性更新為主”，為今后中國進一步探究森林植被自然更新規(guī)律、擴展研究尺度提供參考。以“自然更新”為關(guān)鍵詞發(fā)表的碩博論文始于2005年，其中武小鋼［23］研究了采伐跡地華北落葉松種群（Larix principis-rupprechtii）的自然更新格局，結(jié)果表示林緣更新可作為帶狀采伐更新設(shè)計的根據(jù)。由于只選擇了核心期刊和學(xué)位論文作為數(shù)據(jù)源，導(dǎo)致檢索出的文獻量不夠，這也意味著與國外相比，我國在該領(lǐng)域的高質(zhì)量文章產(chǎn)出不夠、學(xué)術(shù)水平及科研能力不高。

2.1.2期刊刊文情況。

2000—2021年全球共有340種核心期刊發(fā)表了與該領(lǐng)域相關(guān)的研究文獻。該研究以核心期刊刊文量為衡量標準，對收錄相關(guān)文獻最多的前15種期刊進行統(tǒng)計（表1）。在WOS數(shù)據(jù)庫中刊文量較多的是《Forest Ecology and Management》和《Forests》，刊文數(shù)量分別為536和117篇。其中期刊《Forest Ecology and Management》所收錄文獻量占文獻總量的20.86%，遠超其他期刊的文獻貢獻量，在該領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位，較高的影響因子一定程度上也保證了研究結(jié)果的理論和試驗價值。統(tǒng)計CNKI數(shù)據(jù)庫的刊文情況發(fā)現(xiàn)，我國對該領(lǐng)域的研究關(guān)注度不夠，排名前15的核心期刊總刊文量為55篇，遠遠低于WOS數(shù)據(jù)庫收錄的文獻量。排名前3的期刊分別是《生態(tài)學(xué)雜志》《林業(yè)科學(xué)》和《生態(tài)學(xué)報》，處于第1位的《生態(tài)學(xué)雜志》刊文量僅為7篇，相關(guān)研究多集中于國外。

2.2合作網(wǎng)絡(luò)特征分析

2.2.1國家合作網(wǎng)絡(luò)分析。

國家之間的交流合作有利于促進各國科技的發(fā)展與進步［24］。借助CiteSpace軟件對WOS數(shù)據(jù)庫中的2 570篇文獻進行處理，繪制國家合作網(wǎng)絡(luò)圖譜（圖2），得到178個節(jié)點，表明在該領(lǐng)域已有178個國家開展研究，并組成了不同程度的合作關(guān)系。可視化分析可知，發(fā)文量居于前3的國家分別是美國、加拿大和巴西。美國在該領(lǐng)域的關(guān)注度最高且研究起始時間最早，總發(fā)文量高達558篇，占國外發(fā)文總量的21.7%，以0.82的中介中心性處于首位，因此發(fā)表的文章在國際上影響力較強，國家合作緊密度較高；其次是加拿大和巴西，發(fā)文量均為246篇，但中介中心性不高（0.13、0.03），表明與其他國家合作參與度較低，國際影響力偏弱；德國發(fā)文量雖少，但中介中心性較高（0.16），說明以較高質(zhì)量的研究成果得到了國際的普遍認可。我國以180篇外文文獻量排全球第5，與國內(nèi)CNKI數(shù)據(jù)庫文獻量基本一致，這也進一步說明國內(nèi)高水平學(xué)者多傾向于發(fā)表外文期刊以促進科研成果的交流與共享，但中心性僅為0.04，國際影響力偏弱，未來學(xué)術(shù)發(fā)展仍需不斷努力。

2.2.2作者合作關(guān)系分析。

文獻計量學(xué)中把某一領(lǐng)域具有較高學(xué)術(shù)影響力和突出貢獻的研究人員稱為核心作者，可由普賴斯定律［25］計算得出，如下：

M=0.749（Nmax1/2），

式中：M代表核心作者至少應(yīng)發(fā)表的文章量；Nmax代表統(tǒng)計年段內(nèi)發(fā)文量最高的作者其總文章量。統(tǒng)計WOS數(shù)據(jù)庫后得出，Nmax=22、M=3.5，CNKI數(shù)據(jù)庫中Nmax=4、M=1.5。因此該領(lǐng)域發(fā)文量不少于4篇的176位作者成為外文核心作者，對該領(lǐng)域研究作出較大貢獻；發(fā)文量不少于2篇的作者為中文核心作者，共計52位，相比之下我國的研究力量較薄弱，未來還需發(fā)現(xiàn)和培養(yǎng)更多的優(yōu)秀科研人員。

為進一步清楚顯示作者間合作關(guān)系，借助CiteSpace軟件繪制作者共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)圖譜（引文量閾值設(shè)為50）。由圖3a可知，國外研究作者間形成了整體分散部分集中的2類大規(guī)模合作網(wǎng)絡(luò)，一類是以ZHU J J、DANIEL C D、YAN Q L、SVEN WAGNER，JURIJ DIACI等為首的核心作者形成的研究網(wǎng)，發(fā)現(xiàn)來自中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所的ZHU J J（朱教君）所帶領(lǐng)的研究團隊外文發(fā)文量最高（22篇），成為該領(lǐng)域最活躍的核心作者，在國際上具有重要的學(xué)術(shù)影響力。另一類，KAREN D H、DOROTA DOBROWOLSKA、RAFAEL CALAMA等是較早并持續(xù)相關(guān)研究的核心作者，其學(xué)術(shù)思維在不同團隊間得到了發(fā)散性的交流合作，一定程度上引領(lǐng)著該領(lǐng)域的研究。國內(nèi)作者合作網(wǎng)絡(luò)星狀特征明顯，但整體呈分散現(xiàn)象，僅形成了少數(shù)較明顯的作者團隊（圖3b）。主要研究團隊有來自上饒師范學(xué)院生命科學(xué)系的郭連金團隊、西北農(nóng)林科技大學(xué)西部環(huán)境與生態(tài)教育部重點實驗室的李榮團隊、甘肅省治沙研究所的常兆豐團隊等。這表明國內(nèi)作者主要以團隊方式進行學(xué)術(shù)研究，且以重點高校及重點院所為研究主體，內(nèi)部溝通交流頻繁，但跨團隊合作關(guān)系較弱，沒能形成良好的研究網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)主動加強團隊間學(xué)術(shù)交流與合作。

2.3文獻共被引分析

文獻被引頻次可以反映作者的科研水平和學(xué)術(shù)影響力，同時也是一個國家科研結(jié)果被其他機構(gòu)或期刊認可的體現(xiàn)。從WOS數(shù)據(jù)庫文獻被引情況來看（表2），國外作者傾向于從物種自身生物學(xué)特性和火災(zāi)后植被恢復(fù)機制為基礎(chǔ)發(fā)散研究。其中作者Karen D.Holl于2001年發(fā)表在《Restoration Ecology》上的文章被引頻次最高，文中提出撂荒牧場演替為山地森林過程中存在的重要更新障礙，可通過加強種子傳播能力、限制牧草與幼苗生長競爭的手段來促進其自然恢復(fù)。被引頻次排名第2的文章，對撂荒牧場森林的恢復(fù)策略從林火干擾方面進行了進一步的探究，并強調(diào)適當?shù)幕謴?fù)策略取決于土地退化程度、所期望的恢復(fù)速度以及與原生森林物種組成的相似度。排名第3的文章發(fā)現(xiàn)西班牙本土松樹表現(xiàn)出明顯的與火災(zāi)相適應(yīng)的生活史。排名第4的文章通過田間試驗探討了忍冬灌木如何從地上、地下部分對喬木幼苗的生存產(chǎn)生競爭。排名第5的文章則綜合評估了種間競爭、種子擴散限制、火災(zāi)和土壤養(yǎng)分缺乏對限制森林更新的相對重要性。

由表2可知，CNKI數(shù)據(jù)庫中被引頻次最高的文章是羅應(yīng)華于2003年發(fā)表在《生態(tài)學(xué)報》上的，該文與排名第5的文章均研究了在不同間伐處理強度下以及套種不同樹種對林下物種多樣性及喬木幼苗幼樹初期生長的積極影響，提出間伐措施是促進林木更新、健康演替的有效經(jīng)營方式。被引頻次排名第2的文章從林區(qū)火燒后的植被變化情況出發(fā)，探討在自然更新及人工促進下的恢復(fù)過程。排名第3、4的文章對不同林窗、林冠環(huán)境下幼苗的生長和存活狀況進行連續(xù)觀測，探究其對生境差異的響應(yīng)規(guī)律。因此相比較國外，國內(nèi)作者更注重植被更新與實際生產(chǎn)實踐之間的相互作用。

2.4研究熱點及趨勢分析

2.4.1重要影響因素發(fā)文情況統(tǒng)計。

植被自然更新是一個復(fù)雜的生態(tài)學(xué)過程，在這一過程中又包括了種子產(chǎn)生、擴散和萌發(fā)，幼苗定居和建成，林木衰老和枯倒3個階段，每一階段的任何影響因子超過或者低于臨界值均會對生態(tài)系統(tǒng)中的森林資源再生產(chǎn)生不同程度的干擾［3］。目前，國內(nèi)外學(xué)者在該領(lǐng)域已形成一定的理論和試驗成果，因此該研究在收集前人研究成果的基礎(chǔ)上，整理歸納出影響森林植被更新的9種重要因素，通過設(shè)定相應(yīng)的主題詞在已檢索獲得的WOS和CNKI數(shù)據(jù)庫中進行二次檢索。

統(tǒng)計結(jié)果顯示，國外相關(guān)研究多分布在探究光照或林窗動態(tài)（591篇）、種子庫或種子雨（546篇）、火燒（439篇）以及水分（427篇）的影響機制上。而國內(nèi)除在林窗動態(tài)（52篇）、種子庫或種子雨方面同樣集中外（34篇），還更側(cè)重于對人為干擾（28篇）和土壤理化性質(zhì)（27篇）展開探究?？梢姽庹諚l件和種子庫潛力在制約植被更新格局、調(diào)節(jié)群落結(jié)構(gòu)上占據(jù)著重要的地位。其研究方法也主要是通過人工控制光處理、對比調(diào)查不同林冠環(huán)境或不同林分類型下的種子萌發(fā)和幼苗生長狀況以及監(jiān)測種子庫的動態(tài)。在當代氣候變化的背景下，頻繁的火災(zāi)和降雨的減少對森林的管理和恢復(fù)帶來了巨大的挑戰(zhàn)，因此國外多針對火災(zāi)處理后幼苗存活、樹木建立、植被類型等方面展開大量研究以對其進行再生動態(tài)評估［26-27］，同時以季節(jié)性降水作為干旱森林自然更新的重要的預(yù)測因子［28］。國內(nèi)在人為干擾和的土壤理化性質(zhì)上的研究發(fā)文也較多，通過不同的間伐措施進行近自然林分改造以分析更新層至喬木層物種多樣性的變化［29-30］，改變林內(nèi)土壤理化性質(zhì)有助于改善幼苗幼樹在林下的生長和定居［31-32］，是學(xué)者較為關(guān)注的研究內(nèi)容。關(guān)于風(fēng)擾對自然更新的影響，國外發(fā)文量達到了111篇，國內(nèi)鮮見涉及。國外學(xué)者認為，強風(fēng)擾動對樹冠造成嚴重的破壞，大大增加了冠層樹木的死亡率，但對幼苗和幼樹的傷害很小，風(fēng)擾后使林內(nèi)的光照環(huán)境發(fā)生變化，這就為耐蔭物種提供了優(yōu)勢形成提前更新［33-34］，且風(fēng)散種子的傳播在林分的更新發(fā)展上起著重要作用。

2.4.2關(guān)鍵詞聚類分析。

關(guān)鍵詞是作者對文章內(nèi)容的高度凝練和總結(jié)，詞頻越高說明相關(guān)主題受到的關(guān)注程度越高。該研究利用CiteSpace軟件，設(shè)置時間切片為3年，使用pruning和關(guān)鍵詞聚類功能，繪制該研究領(lǐng)域的關(guān)鍵詞聚類時區(qū)圖，并結(jié)合高頻關(guān)鍵詞表對關(guān)鍵詞出現(xiàn)的頻次及其相關(guān)關(guān)系進行匯總，能夠更加直觀地展現(xiàn)目標領(lǐng)域的主要研究熱點和研究方向。2000至2021年，WOS和CNKI數(shù)據(jù)庫分別形成12個關(guān)鍵詞聚類分區(qū)，對前6個分區(qū)可視化，編號順序# 0到# 5，數(shù)字越小說明該聚類分區(qū)包含的關(guān)鍵詞越多、比例越高。

根據(jù)WOS聚類時區(qū)圖（圖4），ModularityQ=0.367 3（>0.3）、Mean Silhouette S=0.763 5（>0.7），聚類分析結(jié)果顯著，達到軟件可靠性的臨界值，得出的聚類圖譜結(jié)果合理。國外對于該領(lǐng)域的研究主要集中在#0 scots pine、#1 Canopy gap、#2 forest recovery、#3 soil、#4 fire、#5 natural regeneration 這6類聚類結(jié)果，其中“Canopy gap”“soil”和“fire”是針對影響因素研究的主要聚類熱點，研究起始時間均較早。#0 scots pine聚類排在最高位（聚類大小為20），表明近幾十年里松科樹種自然更新的建立機制備受世界學(xué)者的關(guān)注，尤以歐洲赤松（Pinus sylvestris）的研究突出，為今后探究林隙、土壤、林火等影響因素奠定了基礎(chǔ)理論和研究方向。#1 Canopy gap和#2 forest recovery（聚類大小為15）聚類的相關(guān)文獻圍繞林冠空隙和森林恢復(fù)關(guān)鍵詞展開。林隙的大小能反映林隙環(huán)境與周圍對照林分環(huán)境的差別程度，是影響植被自然更新過程中種子萌發(fā)、苗木定居、幼苗生長等階段的重要因素，所以研究者常以林隙干擾來研究植被自然更新的反應(yīng)規(guī)律。但從2009年開始，#1 Canopy gap和#3 soil這2種聚類分區(qū)的研究方向不再是國外學(xué)者重點關(guān)注的問題，#2 forest recovery這一研究熱點從2000年一直延續(xù)至今，可見促進森林生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)和重建從始至終都是全球生態(tài)保護工作的核心部分。從關(guān)鍵詞隨時間變化結(jié)果來看，其動態(tài)變化趨勢不明顯，高頻關(guān)鍵詞多集中在2000年（表3），WOS數(shù)據(jù)庫中出現(xiàn)頻次最高的關(guān)鍵詞是“growth”（518次），其次是關(guān)鍵詞“regeneration”（475次），“forest”和“natural regeneration”分別出現(xiàn)434和349次，這些高頻關(guān)鍵詞都是在自然更新的基礎(chǔ)上演化而來的。2001年以后出現(xiàn)頻次較高的關(guān)鍵詞為“diversity”，也反映出了基于物種多樣性研究構(gòu)成了森林更新動態(tài)發(fā)展的研究基礎(chǔ)。

根據(jù)CNKI數(shù)據(jù)庫繪制的關(guān)鍵詞聚類時區(qū)圖（圖5），ModularityQ=0.881 9（>0.3），Mean Silhouette S=0.967 8（>0.7），聚類結(jié)果合理可靠。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)熱點聚類時間較為滯后，從2003年起隨著文獻數(shù)量的緩慢上升，許多研究熱點才開始涌現(xiàn)。主要形成了4類重要聚類熱點，分別是#0植物群落、#1林窗、#3種子萌發(fā)、#5α多樣性，相比較國外研究熱點的演變，兩者之間存在明顯的差異。在這4類研究熱點中#0植物群落和#1林窗的聚類值較高（聚類大小分別為28、27），說明這類熱點方向是研究工作的核心部分。隨著時間的不斷推進，以#3種子萌發(fā)、#5α多樣性為關(guān)鍵詞進行的研究也逐漸成為該領(lǐng)域的重要熱點方向，其中#3種子萌發(fā)聚類熱點從2021年起一直發(fā)展到至今，成為當前主要聚焦熱點。與WOS不同的是，CNKI高頻關(guān)鍵詞隨時間變化較明顯（表3），呈現(xiàn)出較好的演變趨勢。除關(guān)鍵詞自然更新、更新這類相近詞頻次較高外，國內(nèi)學(xué)者也更加集中在探究森林生態(tài)系統(tǒng)更新與植被自身生物、生態(tài)學(xué)特性之間的關(guān)系上。此外隨著時間的推移，“林隙”“光照”“種子”“種子庫”“演替”等關(guān)鍵詞依次突出，與聚類結(jié)果相一致，充分說明了不同時間段內(nèi)國內(nèi)學(xué)者對該領(lǐng)域研究的關(guān)鍵視角。

2.4.3突顯詞可視化分析。

利用CiteSpace軟件提供的突現(xiàn)詞探測算法考察詞頻的時間分布，可以將變化率高的突顯詞從大量的關(guān)鍵詞中探測出來，并依靠詞頻的變動趨勢來確定學(xué)科的研究前沿［35］。突現(xiàn)詞的突現(xiàn)強度越高，越能代表該時間段內(nèi)的最新研究動態(tài)及發(fā)展趨勢［36］。對WOS 數(shù)據(jù)庫和CNKI 數(shù)據(jù)庫進行同義關(guān)鍵詞合并及無關(guān)關(guān)鍵詞排除后，調(diào)整Burstness中的Minimum Duration（最小持續(xù)突現(xiàn)年份）值為2，并分別調(diào)節(jié)r ［0，1］值為1.0、0.3以保證有一定數(shù)量的突現(xiàn)詞。分別檢測出突現(xiàn)詞35和34個，最后選擇前20個繪制關(guān)鍵詞突現(xiàn)圖（圖6）。

在WOS 數(shù)據(jù)庫（圖6a）中最早興起的熱點為“recovery”“deciduous forest”“coniferous forest”，突現(xiàn)時間維持了12年之久，說明國外對森林生態(tài)系統(tǒng)植被恢復(fù)和更新動態(tài)特征的研究對象早期多集中在針葉林和闊葉林，評估植被自然更新的適應(yīng)機制有助于可持續(xù)森林管理的發(fā)展［37］。另外“boreal forest”的突現(xiàn)強度較高、持續(xù)時間也較長，表明北方森林的更新狀況受到國外學(xué)者較高的關(guān)注度。到2009年，興起的熱點有“rain”“tropical rain forest”“seed”，這是由于受到溫室效應(yīng)、全球氣候變化的影響，降水格局發(fā)生改變，水分及降雨對植被更新和幼苗生長的重要性開始被認知，有研究通過對林場不同演替階段下雨季和旱季土壤種子庫的調(diào)查，以了解該地區(qū)的自然更新潛力［38］。2018年以后，“climate change”“l(fā)and use”“drought”“naturalregeneration”等詞成為這一時期的突現(xiàn)詞并延續(xù)至今。其中“climate change”突現(xiàn)強度最高達到15.80，體現(xiàn)了在多變的氣候條件下不斷深化探索植被生長適應(yīng)性問題的趨勢［39］，并有研究發(fā)現(xiàn)氣候變化和自然干擾正在催化森林向不同植被類型的轉(zhuǎn)變，替代植被類型被證明具有彈性，將形成對區(qū)域氣候的生物物理反饋，并影響隨后的干擾機制［40］?？梢?，關(guān)鍵詞突現(xiàn)圖譜的分析結(jié)果為未來的研究趨勢提供了很好的參考。

從CNKI關(guān)鍵詞突現(xiàn)圖譜來看（圖6b），隨著時間推移，“紅松”“遼東櫟”“種子萌發(fā)”“間伐”“生態(tài)恢復(fù)”“林隙”“林窗”等突現(xiàn)關(guān)鍵詞不斷涌現(xiàn)?！胺N子萌發(fā)”“間伐”和“自然更新”3個關(guān)鍵詞突現(xiàn)強度達到2.00以上，分別為291、244、2.78，是該領(lǐng)域的重點研究內(nèi)容。紅松（Pinus koraiensis）作為古老樹種，在闊葉樹等林冠下呈現(xiàn)獨特的簇狀自然更新方式，通過直播造林模擬紅松自然更新方式［21］，摸清直播苗木、幼樹生長規(guī)律成為2000—2005年興起的研究熱點。2006—2014年，李榮團隊發(fā)表的多篇文章通過探究不同間伐措施和強度對遼東櫟（Quercus wutaishanica）植物組成、幼苗自然更新及生長規(guī)律的影響［41-42］，使得“遼東櫟”“種子萌發(fā)”“間伐”成為該時期的最新研究動態(tài)，其中“遼東櫟”突現(xiàn)詞持續(xù)時間最長?！胺N子雨”作為影響植被自然更新過程中生產(chǎn)力變化的重要因子，突現(xiàn)時長達9年，是國際上植物種群生態(tài)學(xué)和植被生態(tài)學(xué)研究的熱點之一［43］，卻僅僅持續(xù)到了2020年，是這一時期的重要研究前沿。隨著研究的不斷深入，持續(xù)到現(xiàn)在的突現(xiàn)關(guān)鍵詞有“群落結(jié)構(gòu)”“閩楠”“影響因子”“岷江冷杉（Abies faxoniana）”“冗余分析”，成為該領(lǐng)域的新興研究手段，通過冗余分析用以探索群落結(jié)構(gòu)及物種組成受響應(yīng)變量約束的關(guān)系。

3討論

近年來，氣候變化已經(jīng)成為各國普遍關(guān)注的環(huán)境問題，各種生物及非生物因子在氣候變化的背景下對森林生態(tài)系統(tǒng)中植被的自然更新產(chǎn)生了不同程度的影響，主要表現(xiàn)在林下植被生態(tài)功能低下、生長發(fā)育退化、演替進程緩慢。國內(nèi)外學(xué)者圍繞各種影響因素開展了較多的科學(xué)研究，并在研究成果上取得了一定的進展。以森林生態(tài)系統(tǒng)植被自然更新為主題的研究自2000年以來呈現(xiàn)逐年波動的增長趨勢，我國發(fā)文量遠低于國外，增長趨勢緩慢且相關(guān)研究起步較晚。一方面是由于國內(nèi)學(xué)者其科研能力及高質(zhì)量文章產(chǎn)出不足，同領(lǐng)域不同團隊之間交流合作欠缺，導(dǎo)致了與發(fā)達國家相比存在較大差距；另一方面也可能與我國林業(yè)的早期發(fā)展實踐有關(guān)，在20世紀70年代以前，我國森林的發(fā)展經(jīng)營主要是通過人工造林措施來增加木材產(chǎn)量，以及森林采伐利用后進行大面積的更新恢復(fù)，很大部分是針對人工林的發(fā)展，導(dǎo)致林內(nèi)生態(tài)環(huán)境破壞和生物多樣性下降［44］，直到90年代才逐漸意識到可持續(xù)森林資源經(jīng)營和生態(tài)系統(tǒng)保護的重要性［45］，通過采取各種造林、撫育措施以及封山育林工程進行人工促進植被更新，恢復(fù)退化森林生態(tài)系統(tǒng)。因此，與歐洲其他經(jīng)驗較成熟的國家相比，我國相關(guān)經(jīng)驗較少且更新手段較差，制約了我國人工促進森林自然更新的發(fā)展［46］。

森林生態(tài)系統(tǒng)作為陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體［47］，植被類型多樣，地理氣候差異復(fù)雜［44］，因此各種生物、非生物因素對林下植被生長和更新進程的影響差異有所不同。從重要影響因素的發(fā)文情況統(tǒng)計來看，全球關(guān)于該領(lǐng)域的研究多分布在“光照或林窗動態(tài)”“種子庫或種子雨”“火燒”“水分”“人為干擾”等因素方面。森林復(fù)雜的冠層結(jié)構(gòu)可以削弱林內(nèi)光照、降低地面輻射，并與林內(nèi)的空氣溫濕度、土壤養(yǎng)分及水分等密切相關(guān)，進而影響到林下幼樹幼苗的生長和發(fā)展［48-49］，而林窗的出現(xiàn)則顯著增強了區(qū)域小環(huán)境的光照強度和植被的生長空間，為其幼苗、幼樹提供了良好的生存環(huán)境［50-51］，他們之間密切的聯(lián)系這一客觀事實早已被學(xué)者所認知。種子雨作為森林群落更新繁殖體的主要來源，種子庫中有活力的種子萌發(fā)后補充種群發(fā)展，均代表了森林植被的更新基礎(chǔ)和更新潛力，是植物群落組成的潛在力量，成為目前該領(lǐng)域的研究焦點［52-53］。歐洲環(huán)境署的多項研究表明，歐洲氣候變暖高于全球的平均水平，許多地區(qū)極端降雨、林野火災(zāi)頻發(fā)事件增加，同時也導(dǎo)致了森林植被自然更新存在很大的不確定性，成為當前應(yīng)對氣候問題的主要挑戰(zhàn)［54-55］，因此國外諸多學(xué)者針對“火燒”和“水分”因素對森林植被自然更新的限制作用這一全球性科學(xué)問題也展開了大量的研究。森林植被的更新不僅受到自然因素的影響，同時也是耦合了人為干擾綜合作用的結(jié)果，干擾性破壞一旦超過系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)的閾值，必然會使森林生態(tài)系統(tǒng)的平衡失調(diào)，造成群落結(jié)構(gòu)的破壞［56］。因此除前幾種影響因素外，我國學(xué)者則更集中于探究“人為干擾”因素對森林植被更新的影響。自1998年以來，我國的一系列天然林保護工程啟動實施以及近自然森林經(jīng)營模式的應(yīng)用，使森林系統(tǒng)的完整功能有效發(fā)揮、結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，推動了森林資源可持續(xù)向更深層次發(fā)展。

對植被自然更新的研究經(jīng)過多年的積累，根據(jù)其研究內(nèi)容和對象的不同形成了不同的熱點聚類。從關(guān)鍵詞聚類來看，國內(nèi)外對該研究領(lǐng)域的熱點聚類可歸納為“歐洲赤松”“植物群落”“林隙/林窗”“土壤”“火燒”“種子萌發(fā)”“森林恢復(fù)”“種子萌發(fā)”等。其中關(guān)于影響因素的聚類結(jié)果與前文重要影響因素的熱點統(tǒng)計結(jié)果基本一致，同時也呈現(xiàn)出2種研究對象聚類：一種是針對歐洲赤松及其變種；另一種則是更廣泛的森林植物群落。歐洲赤松作為歐亞地區(qū)遺傳變異最豐富的針葉樹種，具有重要的生態(tài)價值和經(jīng)濟價值［57-58］。歐洲赤松強烈依賴于有利的外部條件，如土壤層中足夠的水分、不密集的草本層和林地內(nèi)較高光照水平，自20世紀30年代起就成為歐亞森林管理中的一個熱門話題［59-60］。對歐洲赤松林分不斷的商業(yè)砍伐和傳統(tǒng)的管理方式導(dǎo)致很難在大面積實現(xiàn)再生和更新并出現(xiàn)了針葉林退化的問題［61］。加之近幾年極端溫度和頻繁干旱引發(fā)的不利條件，以及歐洲赤松林本身自然更新對氣候變化和采伐方式的敏感性［62］，深入探討歐洲赤松林自然更新成功的因素，并尋求其有效的森林管理手段，成為當前全球科學(xué)家面臨的更困難的挑戰(zhàn)之一?？傊?，無論是針對某一特定樹種還是某一植物群落展開研究，充足的林內(nèi)光照和土壤性質(zhì)、寬闊的生長空間、合理的氣候變化、良好的種子特性以及這些因素之間的相互作用對森林植被自然更新產(chǎn)生的影響難以忽略。最后依據(jù)對相關(guān)文獻的關(guān)鍵詞突現(xiàn)分析，過去國內(nèi)對植被自然更新影響因素的研究雖然在探究種子雨的作用機理上維持了較長的時間，但整體并未形成明顯的前沿動態(tài)。從全球尺度上來看，該領(lǐng)域的研究角度已從植物“種子”特性轉(zhuǎn)變?yōu)閷Α皻夂蜃兓薄巴恋乩谩奔啊案珊怠币蛩氐奶骄?，因此基于全球氣候變化這一背景下，氣候變暖引起的夏季極端干旱以及人類對土地的不合理利用造成的植被更新障礙問題成為目前該領(lǐng)域的新興研究前沿，并且隨著時間的推移，深入探索多變的氣候條件對森林生態(tài)系統(tǒng)中植被自然更新的影響仍會是未來全球關(guān)注的重點。

4展望

CiteSpace軟件具備對目標領(lǐng)域相關(guān)文獻進行可視化分析的作用，得到了科學(xué)界的廣泛應(yīng)用。該研究對引文數(shù)據(jù)庫進行系統(tǒng)檢索后借助CiteSpace軟件，運用文獻計量學(xué)的方法，從多個角度有效整理歸納該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀和熱點視角，對前沿動態(tài)起到了一定的預(yù)測作用，但仍然存在不足和局限。首先，由于該研究的檢索主題詞是通過人為設(shè)定，并不能完全涵蓋其中英文、同義詞的擴展，篩選過程中一些研究內(nèi)容符合，但文獻題目、關(guān)鍵詞部分未包含檢索主題詞的文獻還會被遺漏，導(dǎo)致文獻收集的完整性不夠。其次，該研究在文獻的選取上僅選擇了發(fā)表在Web of Science和CNKI核心數(shù)據(jù)庫中的相關(guān)文獻，雖保證了文獻質(zhì)量，但其他數(shù)據(jù)庫中存在質(zhì)量較好的文獻卻未被納入統(tǒng)計分析中，這也是導(dǎo)致最終從CNKI數(shù)據(jù)庫中統(tǒng)計出的文獻量偏少的原因之一。最后，利用CiteSpace軟件進行文獻計量分析，僅能通過提取文獻關(guān)鍵詞的方法來分析文獻具體研究內(nèi)容的發(fā)展動態(tài)，無法精準的代表文獻的整體主題，可能會造成對研究領(lǐng)域發(fā)展趨勢的掌握略顯不足。因此，未來對目標領(lǐng)域的研究一方面可涉及更廣泛的數(shù)據(jù)庫文獻資源，以提升領(lǐng)域發(fā)展動態(tài)的全面性和完整性；另一方面也可結(jié)合其他文獻計量工具，對目標領(lǐng)域在研究尺度和研究視角上進行更加深入透徹的挖掘，以提高研究結(jié)果的精確度。

森林生態(tài)系統(tǒng)中植被種群的多樣性和外界環(huán)境條件的不穩(wěn)定性決定了自然更新過程的復(fù)雜性，不同更新階段所涉及的干擾因素不同導(dǎo)致對植被生長演替的影響程度不同。因此在今后的科學(xué)研究中，不應(yīng)只局限在某個單一影響因素的探究上，還需耦合多個影響因素的綜合作用，深入挖掘森林植被自然更新與林窗/林隙特征、土壤特性、林野火動態(tài)和種子萌發(fā)特性之間的復(fù)雜響應(yīng)關(guān)系。尤其面對全球氣候問題的加劇和人類高強度的土地開發(fā)利用，植被生長所需外界環(huán)境的不穩(wěn)定性是當前影響其自然更新的最核心的問題。不同影響因素的作用機制是否發(fā)生轉(zhuǎn)變，是否與前人的研究結(jié)果保持一致，需建立氣候干擾的長期動態(tài)監(jiān)測，明確不同植物種群在不同更新階段的生理生態(tài)指標變化特征，預(yù)測森林植被在沒有人為干擾情況下自然更新的可能性。此外還需探索不同立地條件下植被的再生能力，以提高植被更新潛力為導(dǎo)向，優(yōu)化人工促進植被自然更新模式，為創(chuàng)造更適宜植被更新需求的生境條件提供科學(xué)基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。最后，對照國外在森林生態(tài)系統(tǒng)植被自然更新影響因素研究領(lǐng)域的發(fā)展態(tài)勢，我國需加強在國際學(xué)術(shù)上的交流與合作，提高作者及團隊之間的協(xié)同意識，以吸引更多學(xué)者積極參與該領(lǐng)域的研究。尤其應(yīng)提高國內(nèi)研究成果的學(xué)術(shù)水準及國際影響力，以保證高質(zhì)量成果的產(chǎn)出，對進一步促進該領(lǐng)域的發(fā)展演進具有重要作用。

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