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动态植被模型的国际发展态势解析中国科学院资源环境科学信息中心转载本文需经本平台书面授权，并注明出处：中国科学院资源环境科学信息中心；上海情报服务平台摘 要 对植被的动态监测可以从一定程度上反映气候变化的趋势，因此对气候-植被关系的研究在国内外广泛地开展，动态植被模型（Dynamic Vegetation Model，DVM）应运而生。2005年8月4日在美国科学情报研究所（Institute for Scientific Information, ISI）网络数据库（Web of Knowledge）上检索1986年至今的关于动态植被模型的文献记录共90条。运用德温特分析软件（Derwent Analytics 3.2a）进行数据挖掘，用文献计量学的方法对动态植被模型的SCI论文进行定量的科学分析，以期对该领域的国际发展态势获得客观的认识。从关键词分析发现研究重点围绕碳、气候、生物和森林展开，从文献的标题单词分析发现研究热点有全球气候变化、陆地生态系统碳循环、气候变化响应、火、森林、生产力、冰等。1 引言全球气候呈现变暖的趋势，20 世纪比19 世纪平均升温0.40.8。近20 年尤为明显，20 世纪最暖的9 年都发生在1980 年以后，90 年代是近2000 年以来最暖的10 年。陆地生态系统是人类赖以生存与可持续发展的生命支持系统，全球变化研究最实质的过程与目标是研究人类活动引起的全球变化对陆地生态系统与人类生存环境的作用及其响应。国际生物圈计划的核心研究项目“全球变化与陆地生态系统（GCTE）”成为当前国际全球变化研究中最为活跃和不断扩展的项目。由于植被具有明显的年际变化和季节变化的特点，是联结土壤、大气和水分的自然“纽带”，在全球变化研究中能充当“指示器”的作用，所以对植被的动态监测可以从一定程度上反映气候变化的趋势。气候-植被关系的研究在国内外广泛地开展。例如，张新时和周广胜等在气候-植被分类方面做了大量研究工作；刘纪远等基于GIS 的中国东北植被综合分类研究，选择气温、降水和高程作为3 个影响植被的主要指标；倪键等利用BIOME3模拟中国潜在植被和年净初级生产力（net primary production, NPP）；高琼等利用系统空间仿真模型模拟了NECT 植被的生物量和生产力对CO2 浓度加倍及气候变化的响应。而反映瞬时的陆地生态系统对快速气候变化的响应，需要更多的包含植被动态和生物地球化学过程的综合模型。动态植被模型（Dynamic Vegetation Model，DVM）应运而生。如VECODE(Vegetation Continuous Description model)、LPJ（Lund-Potsdam-Jena Model）、ETEMA（Uropean Terrestrial Ecosystem Modelling Activity）。这些模型都模拟了生态系统功能（水、能和碳交换）和植被结构（分布、物候）对假定CO2 浓度和气候变化的响应。本文对SCI收录的动态植被模型相关文献进行科学计量分析，从而了解动态植被模型的国际发展现状，可以为相关研究提供参考。2 计量方法SCI是美国科学信息研究所ISI（Institute for Scientific Information）建立的科技期刊文献检索系统，被SCI收录的期刊分为核心与外围两个范围，核心部分包括期刊3500多种，涉及基础科学100多个领域，每年报道量约60万篇最新文献。SCI网络版 Web of Knowledge是包括核心部分在内的外围部分，收录期刊约6000种。本次统计通过ISI的网络数据库，以文章标题、关键词和摘要为范围，Dynamic* Vegetation Model* 为主题词，在19862005年8月期间检索到关于动态植被模型的收录共90条。SCI收录的论文反映了科学基础研究水平及当前科学发展态势，用它来进行某学科发展形势的分析评价具有一定的说服力。应用美国汤姆森公司的德温特分析软件（Derwent Analytics 3.2a），进行数据挖掘。共生矩阵（Co-occurrence matrix）能显示两列要素之间的共现特性。关键词是表达文献主题概念的自然语言词汇，它们能够反映研究成果的核心内容，某学科领域研究成果的关键词的变化是该学科研究发展趋势的直接反映，通过分析关键词的变化可以全面地把握该学科发展的动态过程、特点和规律。本文利用共生矩阵分析了主要关键词和出版年代之间的共现特性，并对重要关键词进行了聚类和二级分类。3 结果与分析3.1 引文分析根据主题词检索到的动态植被模型文献共90 篇，其中有12 篇综述，最早的相关文献发表于1994 年。从表1 可见，2003 和2004 年发表论文总数增长较快，1994 年3 篇，2002年7 篇，2003 年迅速增长到15 篇，2004 年增加到26 篇。90 篇论文的总被引次数是1173次，篇均被引次数13.03 次；被引用50 次以上的论文4 篇，占4.44%；从未被引用的文章11 篇，占总数的12.22%。总被引次数较高的是1995、2000、2001、2003 年，分别为106、211、218、137 篇次。被引用次数最高的文章出现在1996、1998、2001、2003 年，1996、1998、2001 年也是篇均被引次数较高的年代，分别为45.5、80.0、36.3 篇次。19942003年出版的文章都被其他SCI 文章所引用，2004、2005 年由于时间间距太短，出现未被引用的情形。表1 19942005 年动态植被模型的SCI 论文篇数及被引情况2001 年德国、英国、美国、瑞典的Cramer W, Bondeau A, Woodward FI 等科研者在Global Change Biology 第7 卷第4 期上所发表的Global Response Of Terrestrial EcosystemStructure And Function To CO2 And Climate Change: Results From Six Dynamic GlobalVegetation Models 一文，到下载日期为止，已被引用153 次。另外，Foley JA, Levis S, PrenticeIC 等合作的Coupling Dynamic Models Of Climate And Vegetation 被引用了80 次。Box EO在Journal Of Vegetation Science 第7 卷第3 期上发表的 Plant Functional Types And ClimateAt The Global Scale 被引用64 次。Sitch S, Smith B, Prentice IC 等在Global Change Biology第9 卷第2 期上发表的Evaluation Of Ecosystem Dynamics, Plant Geography And TerrestrialCarbon Cycling In The LPJ Dynamic Global Vegetation Model 被引用51 次。3.2 科学影响力分析90 篇文章共有257 位作者参与写作，他们来自20 个国家和地区。表2 列出了前10个国家和地区的文章篇数，其中美国作者最多，90 篇文章中有45 篇文章有美国作者参与，有30 篇文章的第一作者是美国人。德国、英国、瑞典等国发表论文也较多，这四国在此领域的国际合作也比较频繁。257 位作者来自108 个科研机构，其中发表论文数在5 篇以上（包括5 篇）的15 个机构中美国占9 个，德国占4 个（表3）。德国波茨坦气候影响研究所、英国谢菲尔德大学、德国马普生物地球化学研究所、美国国家大气研究中心、美国林务局等科研机构在动态植被模型方面的科研实力比较强。中国科学院植物研究所的倪健研究员2003 年在Forest Ecology And Management 第176 卷第13 期上发表的Net Primary Productivity In Forests Of China: Scaling-Up Of National Inventory Data And Comparison With Model Predictions 就是与德国马普生物地球化学研究所合作的成果。90 篇关于动态植被模型的文献分别发表在Global Change Biology、Ecological Modelling、Climate Dynamics、Ecological Applications、Global Ecology And Biogeography等34 种期刊上。在Global Change Biology 和Ecological Modelling 上发表的文章分别为16篇和9 篇，2004 年各有5 篇，该年其期刊影响因子分别为4.333 和1.652。表2 文章作者数居前10位的国家表3 文章篇数居前15 位的研究机构3.3 研究热点分析从文献所涉及的主题类别（Subject Category）可以了解动态植被模型的研究热点领域是生态学，有48 篇文献属于该主题，占总文章数的53.3%。热点领域还包括环境科学、气象学&大气科学、生物多样性保护、地球物理、综合地球科学等。在林学、植物学、生物学、农学、地球化学方面也有所涉猎。另外在计算机科学的软件和应用，土木、电子和环境工程，遥感及水资源等领域具有发展潜力。对文献的标题单词进行分析，出现频次较高的实词有climate、global、change、simulate、carbon、ecosystem、terrestrial、fire、response、atmospheric、forest、functional、productivity、glacial 等。分析表明动态植被模型的研究热点围绕全球气候变化模拟、陆地生态系统碳循环、气候变化响应、火、森林、生产力、冰等展开。把动态植被模型SCI 论文的authors keywords 和 plus keywords 关键词进行合并，对出现次数较多的关键词和出版年代进行共生矩阵分析。表4 TOP26 关键词和年代的共生矩阵从表4 可见，自1999 年起出现较多的关键词是气候变化、森林、CO2、生物圈模型、净初级生产、碳平衡、气候、全球变化等。2003、2004 年随着论文数量的增加关键词的5面也得到扩展，气候变化、森林、CO2 出现次数仍最多。2003 年净初级生产、大气环流模式（general circulation model，GCM）、气孔导度、碳循环等出现较多，2004 年碳平衡、生态系统模型、生物圈模型、碳储存、土地利用等出现较多。2005 上半年新出现的作者关键词有：leaf phenology、allocation、plant biogeography、global biomes、climate-vegetation relationship 等。对所有关键词进行分析，发现与碳、气候、生物、森林、全球、植物有关的关键词比较多。关于碳的关键词共112 个，由于与碳相关的植被研究是学者们颇为关注的热点，因此把所有出现的关键词统计列出（见表5）。对其进行二级分类，发现与carbon 有关的关键词55 个，主要包括碳平衡、碳循环和碳储存等，；与CO2 有关的关键词有55 个；与碳氢化合物有关的关键词有2 个。此外，包含Climate 的关键词共出现76 次，其中climate change 出现了38 次。与生物bio-有关的关键词出现了66 次，其中与biosphere 有关的出现了34 次，与biomass 有关的出现了11 次，与biome 有关的出现了5 次，还有biogeochemistry、biogeography、bioclimatology、biogenic 等词。与forest 有关的关键词出现在56 篇文章中，其中boreal forest出现了13 次，deforestation、tropical forest、forest ecosystems、deciduous forest 出现较多，forest gap models 出现2 次。带有global 的关键词33 个，主要是全球变化。带有plant 的关键词22 个，主要是植物功能型（Plant functional types, PFTs）。表5 与碳有关的关键词出现次数统计表4 结论与讨论运用文献计量学的方法，对动态植被模型的SCI 论文数、被引情况，发表SCI 论文较多的国家机构及来源期刊做了统计归纳，通过主题类别、标题单词和关键词分析研究动态植被模型的研究热点及国际发展态势。分析发现动态植被模型的文献在近10 年才出现在SCI 网络数据库里，虽然篇数不多，但呈发展趋势，2003、2004 两年文献数增长明显。90 篇论文的总被引次数是1173，被引用50 次以上的论文有4 篇，19942003 年未被引用的论文数都为零，可见此类文献虽篇数不多却比较