基于CiteSpace的国内外森林碳汇领域热点与前沿进展可视化分析.pdf
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1、DOI:10.13931/ki.bjfuss.2022131基于 CiteSpace 的国内外森林碳汇领域热点与前沿进展可视化分析乔 丹1,袁婉潼2,柯水发2,李红勋1(1.北京林业大学经济管理学院;2.中国人民大学农业与农村发展学院)摘要:在“双碳”背景下,森林碳汇在应对全球气候变化中有重要作用,是实现碳中和的必然选择。为探究森林碳汇的发展历程、研究热点和未来研究趋势,以 Web of Science 数据库和中国知网数据库为基础搜索,并分别选取与森林碳汇主题相关的文献 12 216 篇、456 篇进行分析。通过 CiteSpace 软件对森林碳汇研究产出成果最多的国家、机构、作者及期刊进行
2、数量化统计分析,采用可视化方法确定了森林碳汇领域的高频关键词、热点和研究前沿。结果表明,美国目前是对森林碳汇研究最多的国家,但是中国近年来的研究势头较好,且国际影响力也有所提升;目前全球对森林碳汇的研究多集中在环境科学和生态学相关领域,经济学科方面研究较少;中国森林碳汇领域的研究趋势主要经历了起步、发展、衰退、爆发 4 个阶段。未来,中国学界可进一步推动森林碳汇与其他学科交叉融合,深入挖掘森林碳汇的潜力与空间效应,建立健全森林碳汇交易市场,推动实现双碳目标。关键词:森林碳汇;研究热点;演变趋势;知识图谱中图分类号:F326 文献标志码:A 文章编号:1671-6116(2023)-02-006
3、0-10A Visualization Analysis of Forest Carbon Sequestration Based on CiteSpaceQiao Dan1,Yuan Wantong2,Ke Shuifa2,Li Hongxun1(1.School of Economics and Management,Beijing Forestry University,100083,P.R.China;2.School of Agricultural Economics and Rural Development,Renmin University ofChina,Beijing,10
4、0872,P.R.China)Abstract:Forest carbon sequestration play an important role in addressing climate change and are aninevitable choice for achieving carbon neutrality under the double carbon(peak carbon dioxide emissionand carbon neutrality).To explore the development history,research hotspots and futu
5、re research trends offorest carbon sequestration,this paper selects 12 216 and 456 papers related to the topic of forest carbonsinks based on Web of Science database and China National Knowledge Infrastructure(CNKI)database,respectively,for analysis.The CiteSpace software was used to identify the co
6、untries,institutions,authors,and journals with the most output of forest carbon sequestration research.Visualization methods were usedto identify high-frequency keywords,hotspots and research frontiers in the field of forest carbonsequestration.The results showed that the United States is currently
7、the country with the most research onforest carbon sequestration,but Chinas publication rate has increased rapidly in recent years,and theinternational influence has also increased.The research of forest carbon sinks is carried out more from theperspective of environmental science and ecology,but le
8、ss from the aspect of economics.The research inthe field of forest carbon sequestration in China has mainly gone through four stages:beginning,development,decline,and explosion.Climate change,influenced by the double carbon strategy,startedto explode in 2020 and became a new research field of forest
9、 carbon sequestration.In the future,Chinese收稿日期:2022-02-10第一作者:乔丹,博士。主要研究方向:林业政策与管理。Email:地址:100083 北京林业大学经济管理学院。责任作者:李红勋,博士,教授,博导。主要研究方向:林业经济理论与政策。Email:地址:100083 北京林业大学经济管理学院。第 22 卷 第 2 期北 京 林 业 大 学 学 报(社 会 科 学 版)Vol.22 No.22023 年 6 月Journal of Beijing Forestry University (Social Sciences)Jun.2023
10、can further focus on the interdisciplinary integration of forest carbon sequestration,deeply explore thepotential and spatial effects of forest carbon sequestration,establish a sound forest carbon sequestrationtrading market,and promote the realization of double carbon goal.Key words:forest carbon s
11、equestration;research hotspots;research trend;knowledge mapping 气候变化对自然生态系统和社会经济系统会产生多维度全方位的影响。人类活动包括化石燃料的大量使用,会导致空气中温室气体浓度增加,造成全球变暖,是目前世界上主要的环境问题之一1。目前,气候变化已被联合国列入人类面临的十大生态问题之一。联合国可持续发展大会中明确指出,“人类过度频繁的活动已超出地球的承载能力,已对人类自身生存安全造成巨大威胁”,应对气候变化是实现人类可持续发展的重要使命。如何减缓和适应气候变化,已成为世界各国政府高度关注的话题。在过去 10 年中,应对气候变化
12、威胁的国际合作在机制上变得更加多样化,比如多种规模的治理方案以及气候变化问题日益被纳入其他政策领域。从 1997 年的京都议定书到 2015 年的巴黎协定,联合国气候变化框架公约下的合作一直在不断发展,而其他政府和私营部门的国际合作论坛也随之出现。随着致力于缓解气候变化的国际合作活动水平的提高,相关的学术文献也在增加。针对温室气体的治理主要有两种路径,即减少碳排放(碳源)和增加碳吸收(碳汇)。森林是陆地生态系统中最大的碳库,也是目前最直接有效的碳汇手段之一。森林通过将碳封存在生物群落或是林产品中达到吸收二氧化碳的作用。为提升森林碳汇效应,国内外就包括森林碳汇政策2、森林碳汇价值实现3、森林碳汇
13、潜力与气候变化4等方面进行了深入讨论。森林在减缓气候变化方面能够发挥重要作用已被学者证实4,尤其是从长期来看(2050 年以后),基于森林的固碳比其他方式更具成本收益5:一是森林植被碳库的固碳边际成本比其他可再生能源的平均边际减排成本低至少两倍6;二是森林土壤碳库通过异养呼吸调节有机质库和生态系统的稳定;三是森林产品碳库通过短期和长期的碳储存有效抵消化石燃烧所排放的碳量,进而达到调节生物系统中的碳库平衡7。在“双碳”重大战略背景下,森林等生态系统的碳汇作用更加凸显8。为了更好地推动森林碳汇的相关研究,探讨森林碳汇的研究热点与前沿,对已有相关文献进行梳理总结是很有必要的。文献计量分析可以有效地对
14、某一学科的研究状况、特点和发展趋势进行分析,通过借鉴已有文献和研究成果,可以对森林碳汇的热点文献进行聚类,并确定共引集群。因此,本文利用 CiteSpace 软件对森林碳汇领域已有研究机构、作者、发文期刊及研究热点和未来研究方向进行总结和探讨,使学者更好地了解该领域的研究概况和前沿进展,以期推动森林碳汇研究的深入发展。一、研究方法和数据(一)方法本文使用 CiteSpace 5.8 R3,指定与森林碳汇相关文献发表的时间段,选择包括作者、机构、国家、关键词、被引文献等相应节点,并设置具体阈值,构建文献可视化图。通过分析与森林碳汇相关的知识基础、热点、新兴趋势和论文的关键词,以总结前期森林碳汇的
15、相关研究,为推动森林碳汇研究的进一步发展提供理论基础。(二)数据来源为保证分析结果的权威性和代表性,选择中国知网(China National Knowledge Infrastructure,简称CNKI)收录的中文社会科学引文索引、中国科学引文数据库和北大中文核心期刊作为数据来源。国际期刊是基于 Web of Science(WOS)进行搜索,包括科学引文索引扩展版、社会科学引文索引和艺术与人文科学引文索引数据库,以保障所选取期刊的覆盖全面性9。在中国知网以“森林碳汇”“林业碳汇”为主题进行检索,时间范围设定为 2000 年 1 月 1 日至2021 年 12 月 31 日,初步进行模糊检
16、索后得到 672篇文献。在剔除了会议记录、文件政策等不符合研究目的的条目后,最终得到 456 篇中文文献进行保存和数据转换。在 WOS 以“forest carbon sequestration”“forestcarbon sink”为主题进行检索,时间范围设定为全部年份(即 1950 年2021 年),语种选定为英文,文章类型确定为学术论文或综述,初步检索后得到 14 499篇文献。经过数据库过滤和人工判读筛选后得到英文文献 12 216 篇,以“全记录与引用的参考文献”进行条目保存及后续数据分析。二、总体情况由图 1 可知,WOS 和 CNKI 中与森林碳汇相关的研究总体处于稳定增长状态,
17、且自 2017 年开始,增长势头更为明显。国际上第一篇关于森林碳汇的 第 2 期乔丹等:基于 CiteSpace 的国内外森林碳汇领域热点与前沿进展可视化分析61文献发表于 1990 年,而国内相关文献在核心期刊的发表时间为 2000 年,较国际期刊晚 10 年。国际上2021 年发表文献 302 篇,为发表文献最多的一年,而国内 2021 年发表文献 31 篇,约占国际期刊发文量的 1/10。总体上,国内外森林碳汇研究的发文量都日益增加,且近 10 年来增长迅速,是重要的研究热点之一。表 1 展示了全球森林碳汇研究产出成果排名前 10 的国家的共现情况,1990 至 2021 年,美国科研院
18、校及其他机构发表论文被引频次为 3 879,中国科研院校及其他机构发表论文被引频次为 2 904,德国科研院校及其他机构发表论文被引频次为 1 022。为分析某国在森林碳汇研究领域的重要性,衡量连接不同网络关系的节点重要程度,本文进一步计算各节点的中介中心性,即各国发文的最短路径。当中介中心性大于等于 0.1 时,该节点被称为关键节点10。由表 1 可知,尽管中国有大量的出版物,但中介中心性较低,仅为 0.07,表明合作机构较少,在森林碳汇研究方面的发文影响力和重要程度较低。图 2 展示了森林碳汇相关研究机构的合作网络图谱。圆圈表示节点,为关键词类别,其大小与文献中关键词出现的频次成正比。连线
19、表示不同关键词之间的共现关系,圆圈各圆环颜色与年份相对应。由图 2 可知,美国作为森林碳汇研究发文量最多的国家,论文产出主要集中在各大高校,排名第 1 的是俄亥俄州立大学(Ohio State University),紧随其后的是俄勒冈州立大学(Oregon State University)和 表 1 森林碳汇研究相关国家共现频次(前 10 名)序号国家被引频次中介中心性论文集中分布年份1美国3 8790.7520002中国2 9040.0720093德国1 0220.2920094澳大利亚9930.2320085加拿大8730.1320096英国6030.1020117瑞典4660.092
20、0098意大利4340.0620099瑞士3920.05200910芬兰3440.052008 01990199119921993199419951996199719981999200020012002200320042005200620072008200920102011201220132014201520162017201820192020202120406080100120140160180200220240260280300320发文量/篇年份WOSCNKI 图 1 国内外森林碳汇研究发文量统计 图 2 森林碳汇研究机构合作网络图谱 62北京林业大学学报(社会科学版)第 22 卷佛罗里
21、达大学(University of Florida)。除此之外,美国林务局(United States Forest Service)也是主要的研究机构之一。中国的研究机构以中国科学院(Chinese Academy of Sciences)为主。由图可知,以上各机构间保持有比较紧密的联系,如俄亥俄州立大学与杜克大学之间,美国林务局与俄勒冈州立大学之间有比较紧密的联系。中国科学院与北京林业大学、沈阳农业大学有较为紧密的联系。但同时也发现,中国的研究机构以北京林业大学和中国科学院作为代表与国外研究机构有科研合作,其合作研究机构主要有不列颠哥伦比亚大学(University ofBritish C
22、olumbia)、密歇根州立大学(Michigan StateUniversity)、路易斯安那州立大学(Louisiana StateUniversity)等高校。三、研究热点分析为了探寻近年来森林碳汇相关研究的热点和发展趋势,本文通过关键词共现、聚类高频词分析以及关键词时间演进分析,力争全面展示森林碳汇的发展动向。(一)中文文献关键词共现和聚类分析关键词作为文章的内容核心体现,能够高效地反映出作者的研究目的及关注重点。本研究首先对CNKI 发表的文献进行分析,将时间切片长度设为1,选取每个时间切片长度内排名前 50 的关键词,并利用 Pathfinder 方法对构建的网络进行剪切,进行共现
23、可视化分析,以确定森林碳汇领域的研究热点及各主体之间的相互关系,得到图 3。其含义同图 2 一样,各节点圆环颜色与年份相对应,最外层颜色越深则表明该关键词的中心度越高。由图 3 可知,图谱中共形成 332 个节点,676 条连线。表 2 展示了具体的频次和中心性情况。目前国内学界对森林碳汇的研究主要聚焦在森林碳汇(频次 107)、林业碳汇(频次 35)与气候变化(频次 30)这 3 大类上。此外,碳中和(频次 21)、生态补偿(频次 18)、碳排放(频次 15)等也是国内关注的领域(见表 2)。表 2 中文文献关键词共现频次(前 10 名)序号关键词频次中心性平均年份1森林碳汇1070.982
24、0082林业碳汇350.3220093气候变化300.2320004碳中和210.1320135生态补偿180.1320106碳排放150.1020117中国130.0920098碳储量120.0720029低碳经济100.05200910碳达峰90.052021注:平均年份是对各聚类中热点词首次出现的年份进行平均处理后所得结果。本研究在对关键词共现分析的基础上进一步进行聚类分析,采用对数似然比对每一个关键词集群进行核心提取,使其形成聚类。轮廓值作为衡量聚类同质水平的重要指标,其取值介于 0 至 1 之间。该指标值越大,则表明该聚类的同质性越高。一般当轮廓值大于 0.5 时,则可认为该聚类结果
25、高度可靠且合理11。关键词聚类情况见表 3。表 3 国内森林碳汇研究的关键词聚类 聚类序号聚类名称 轮廓值主要关键词0森林碳汇0.879生态补偿、碳源、价值核算等1林业碳汇0.714碳汇项目、低碳经济、扶贫等2气候变化0.882碳排放、碳达峰、碳中和等3碳密度0.708杉木、生物量、碳汇交易等4森林管理0.771土地利用变化、造林、木材收益等5低碳0.769气候变暖、碳减排、交易机制等 总体来讲,轮廓值大于 0.7,表明该关键词聚类结果是可信的。聚类 0 的标题名为“森林碳汇”,包括了生态补偿、碳源、价值核算等主要关键词。该聚类模块中,主要采用定量分析,围绕森林碳汇发展进行整体宏观的研究与估算
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