森林生态系统植被自然更新的研究现状与热点分析

摘要［目的］为未来开展森林生态系统恢复和经营管理提供参考依据。［方法］基于Web of Science和中国知网数据库，通过可视化文献分析工具CiteSpace，对2000至2021年全球已发表的有关森林生态系统植被自然更新研究的相关文献进行分析。［结果］该领域的历年发文量呈波动上升趋势，美国、巴西、加拿大的发文量排在全球前列，在国际间保持着紧密的合作关系。国内发文量远低于国外，增长趋势缓慢且相关研究起步较晚，国际影响力较弱，与森林资源丰富的国家相比具有明显差距。国外以ZHU J J、KAREN D H、DANIEL C D等为核心作者形成的研究团队引领着该领域的发展。国内多以科研院所形成的团队内部合作为主。生态类期刊是该研究领域学术成果展示的重要平台，《Forest Ecology and Management》期刊收录的相关文献最多，国内核心期刊发文量处在第一位的是《生态学杂志》。目前国内外对森林植被自然更新影响因素的研究多分布在光照或林窗动态、种子库或种子雨、火烧、水分、人为干扰等方面。探究林隙/林窗、土壤、火、种子特性的影响机制是该领域近几十年的研究热点。［结论］气候变暖引起的夏季极端干旱以及人类对土地的不合理利用造成的植被更新障碍问题成为全球在该领域的新兴研究前沿。

关键词森林生态系统；自然更新；文献计量；CiteSpace软件；研究热点

中图分类号S-058 文献标识码A文章编号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

自然更新是逐步恢复扰动前生态系统结构、功能和组成的一个重要生态过程［1］，同时也是负责森林生态系统世代更替、平衡稳定的关键［2］。在森林生态系统中，植被的自然更新包括各种木本植物和草本植物的自然再生［3-4］，能够保证种群繁衍生息、维持群落组成结构［5］，对森林资源的可持续利用和生物多样性保护具有重要作用，是当前森林动态研究的热点［6］。在复杂的生态学过程中，种子的产生、扩散和萌发，幼苗的存活和建成，林木的衰老和枯倒［3］，每一个阶段都会受到不同因素的驱动，然后通过采取不同更新策略以适应当前的生长环境。其中，种子和幼苗的再生阶段对植被自然更新的成功起着至关重要的作用［7］，不仅受到外界环境条件的影响，还与物种自身的生物生态学特性、林分结构、立地条件及干扰破坏等有关，是多种影响因素的综合作用。近年来，由于气候变化引起温度和降雨格局的改变，对森林生态系统中植被的自然更新造成了不同程度的干扰，因此探究植被更新障碍成为国内外学者关注的焦点。

目前，已有大量研究报道了森林自然更新过程中植被与生物、非生物因子之间的交互作用。在研究手段上，刘玉配［8］通过种子添加试验来检验濒危物种水杉（Metasequoia glyptostroboides）自然更新的种源限制和微生境限制。Pistón等［9］通过测定植被的功能性状和群落特征，认为灌木的松散表型相比较紧密表型对群落组成和多样性有着更积极的影响。施小瑜等［10］从天目铁木（Ostrya rehderiana）本身的生理生态学特性以及外界干扰2个方面着手定性描述其濒危机制。Zhu等［11］通过Meta分析定量评估林隙对植被更新的影响，结果显示林隙的影响会因森林类型、林隙特征、环境因素和植物性状而异。Lombaerde等［12］对收集的32项试验研究数据进行Meta分析发现，清除林下植被会对树种幼苗的再生产生最大的积极影响。Ahmed等［13］通过温室试验验证了赤桉（Eucalyptus camaldulensis）凋落物会对农业和林木作物的种子萌发、地上部分和根系生长等产生抑制作用。De Pauw等［14］开展模拟增温和光照试验来评估林下层植物群落对温度和光照水平增加的反应，认为光处理对植被的功能性状和总覆盖率影响更大。然而，基于文献计量学的方法，综合分析该研究领域的热点趋势变化还鲜见涉及。

通过文献计量分析，能够有效找出相关领域在某一时期内已开展的研究成果，分析文献的引用关系，有助于挖掘研究热点和发展态势［15-16］。鉴于此，笔者基于Web of Science（WOS）和中国知网数据库（CNKI），将检索到的有效文献导入CiteSpace软件进行计量分析，从时间、国家、作者、期刊、关键词等角度综合探究该研究领域的热点演变，为未来掌握森林的更新动态、了解关键影响因素、开展生态系统恢复和森林经营管理提供参考依据，对保护物种的生物多样性、实现森林资源的可持续利用、维持生态系统的平衡具有重要意义。

1材料与方法

1.1数据来源及处理

WOS数据库是由美国科学信息研究所（ISI）推出的引文数据库，收录了全球最具影响力的学术期刊［17］。该研究以WOS数据库的核心合集作为外文数据源，以“natural regeneration”“forest”“seed*”为主题词检索，时间范围选择2000—2021年（检索日期为2022年2月15日）。初次检索后的基础数据量较多，为保证文献数据的有效性，在WOS左侧的精炼检索结果栏内对文献类型及研究方向进行勾选，剔除与该研究主题明显不相关的文献，如Pharmacology Pharmacy、Chemistry Medicinal、Marine Freshwater Biology等，共得到文献2 571篇。将筛选好的文献以纯文本格式导出，运行CiteSpace 5.8.R3软件对其进行数据格式转换及去重，最终获得与该研究领域相关的有效文献2 570篇。

该研究的中文核心数据库选自中国知网，检索方式选择高级检索，将主题词设置为“自然更新”，时间范围设定为2000—2021年，以核心期刊和学位论文库作为数据来源，共搜索到240篇文献。考虑到初次检索的文献数据量较少，并未限定更多的检索词。在导出数据前对检索的文献进行人工审阅，严格删除研究主题、对象与该研究领域不相关、信息不完整的各类无效文献。为了提高分析结果的精确度，将其中的会议报告、期刊会议征稿、学术成果等非学术性文献剔除，同样导入CiteSpace 5.8.R3软件中进行数据格式转换和去重，最终统计出189篇文献作为中文数据源，其中核心期刊94篇，学位论文95篇。

1.2研究方法

CiteSpace是由美国Drexel大学陈超美教授开发的一款用于计量和分析文献数据的信息可视化软件［18-19］。该研究利用CiteSpace 5.8.R3软件并辅以Excel 2019，从历年发文量、国家及作者合作关系、关键词聚类、突现词分析等方面对相关文献进行数据信息的挖掘以及知识图谱的绘制。设置Time Slicing（时间跨度）为2000—2021年，# Years Per Slice（时间切片）为1或3年。在Node Types（节点类型）中分别选择Author、Country、Keyword等功能类型，设置Top N（节点阈值）为40或50，Pruning（剪切方法）选择Pathfinder法，其他设置均为默认值。

2结果与分析

2.1发文数量及发文期刊分析

2.1.1历年发文数量。

历年发文数量可以反映某一研究领域在某个时间段内的发展现状及持续热度变化［20］。2000至2021年WOS和CNKI数据库森林自然更新年度发文趋势存在明显区别（图1）。国外针对该领域的研究呈现波动式逐渐攀升态势，2008年度发文量突破121篇，在2021年达到210篇。由于相关研究涉及多种学科交叉且受到调查年限和验证手段的限制，数据获取较为困难，这可能是造成趋势波动不稳定的因素之一。