基于知识图谱的生态系统价值评估研究进展与热点的可视化分析
时间：2023-04-22 15:35:05 来源：千叶帆 本文已影响人
邓林昊 谢光权 袁梦 吴小刚
(福建农林大学 风景园林与艺术学院，福建 福州 350100)
生态系统组分及其生态过程创造维持了地球生命支持系统，是人类赖以生存发展的基础与必要条件[1]。森林、湖泊、沼泽、河流等各类自然生态系统为人类生产生活提供了物质产品,各类生态系统所提供的服务功能更是人类生存发展所必需的,包括调节气候、释放氧气、固定二氧化碳、防风固沙等,为人类社会发挥了巨大的生态、社会、经济效益。生态学者、经济学者等相关领域学者关于生态系统价值评估领域也已展开深入研究。党的十八大正式将生态文明建设作为党和国家的战略决策，而生态系统价值评估正是实现生态文明战略的重要一步[2]。在此背景下，对生态系统价值评估相关研究进行系统性梳理十分重要，以期借此推动多学科关于生态系统价值评估相关研究的进一步发展。本文以CNKI数据库中关于生态系统价值评估相关研究的核心文献作为数据基础，借助CiteSpace可视化软件作为分析平台，绘制生态系统价值评估相关研究的知识图谱，并进一步梳理其研究现状，探究未来研究热点与发展趋势，以期为后续进行深入研究提供参考。
1.1 数据来源
本文以文献数量最多、最全面且检索方式最为完善的CNKI数据库作为文献数据来源。选取相关生态系统价值评估高频词作为参照，结合当前该领域关键文献的高频主题词，将检索主题词设置为“生态系统生产总值”与“生态系统服务功能价值评估”，进行合并检索，检索时间跨度不限，同时将期刊来源限定为 “SCI来源期刊”“EI来源期刊”、核心期刊、CSSCI和CSCD，再对检索结果进行文献去重和筛选，共得到有效数据536条，进一步将文献数据以Refworks格式导出，并载入可视化分析软件CiteSpace进行分析。
1.2 研究方法
CiteSpace工具借助统计学方法对文献知识及其载体进行定量描述，为挖掘相关领域研究进展提供技术支撑[3]。利用CiteSpace软件将采集到的536篇文献进行转化，以“作者、关键词”等关键信息进行聚类分析并绘制知识图谱，再通过节点大小、连接方式、突变情况等多种要素对文献信息进行动态分析。本文采用的软件版本为CiteSpace5.8。
2.1 发文情况分析
文献产出数量是衡量该领域发展趋势的重要指标之一。图1展示了从1993—2021年生态系统价值评估相关研究文献的发文情况。从文献变化趋势来看，我国生态系统价值评估相关研究文献经历了三个阶段：积蓄期(1993—2003年)、爆发期(2004—2012年)、突破创新期(2013—2021年)。这与生态系统价值评估相关研究的发展历程具有一定相关性，国际科学联合会—环境问题科学委员会于1991年召开了关于生物多样性经济价值评估的会议；
联合国统计署于1993年发布的《综合环境与经济核算手册》中正式提出绿色GDP概念，至此，众多相关领域的研究学者展开了大量关于生态系统价值评估方面的研究；
2002年联合国组织发起的千年生态系统评估项目进一步加速了该领域的相关研究进展；
此后，“生态文明”思想被正式提出，并成为党和国家的战略决策，生态系统价值评估相关研究也迎来新的发展。
图1 1993—2021年生态系统价值评估相关研究文献产出数量分布图
2.2 发文作者分析
发文作者是学术研究的核心主体。通过CiteSpace对536篇论文的作者进行合作网络分析，可以得到该领域核心研究作者群及其合作关系(见图2)。图2中共有579个节点，606个链接，网络密度为0.003 6。从共现频次来看，排在前三位的作者分别是欧阳志云(17次)、肖燚(7次)、王兵(7次)。其次是谢高地、鲁邵伟、郗凤鸣、邴龙飞、王娇月、尹岩，共现频次出现了5次以上。从合作网络来看，生态系统价值评估研究呈现“小集中、大分散、多核心”的特征，生态系统价值评估研究已经形成了几个核心研究团队，但相关团队之间由于学科差异等原因，联系强度较弱。进一步分析可以发现，核心作者群体近期主要关注问题有：生态产品价值实现[4-5]、生物多样性与生态系统多功能性[6-7]、生态系统生产总值核算[8-11]、生态系统服务评价[10，12-13]等。
图2 1993—2021年生态系统价值评估相关研究高产作者合作网络
3.1 研究热点分析
关键词是文章内容的核心提炼。因此，通过CiteSpace对文章关键词进行共现分析能够反映该领域的研究热点、趋势与内在联系。为了增强可读性，本研究将论文中出现频次为两次及以上的关键词进行共现网络分析(见图3)。其中，节点面积大小代表相应关键词出现频次高低，将高频关键词整合处理(见表1)，分析可得研究时间段内生态系统价值评估领域研究热点，可分为以下三类：(1)“价值评估”“价值”“评估”“经济价值”等从经济学角度，如费用支出法、边际机会成本法、市场价值法等方法对生态系统服务功能进行价值核算。(2)“生态系统”“湿地”等从不同生态系统类型进行讨论，如湿地生态系统、森林生态系统、海洋生态系统等。(3)“服务功能”“生态补偿”等从不同角度对生态系统服务功能进行细分讨论，如生物生产功能、物质循环功能、娱乐文化功能等。
图3 关键词共现网络图谱
表1 1993—2021年生态系统价值评估研究高频关键词
3.2 关键词突现分析
通过产生突变的关键词、时间范围和强度分析(见图4)，可以进一步探究生态系统价值评估研究热点的演变过程。由出现频次最高的10个关键词时区可得，随着相关研究的深入，评估方法、生态价值、价值相关方面已经基本完善，已经有相当一段时间未出现相当强度的关键词；
评估、生态补偿几乎是同一时间段出现并且研究也在持续深入；
GEP、生态效益则是近来新出现的关键词，相关方面的研究也有待进一步深入。
图4 生态系统价值评估研究突变关键词信息图
3.3 研究重点领域分析
生态系统价值评估领域中的研究重点可以通过关键词聚类分析进行探究。通过对样本文献的关键词进行聚类分析，得到关注度最高的10个聚类：经济价值(#0)、生态价值(#1)、生态系统(#2)、生态经济(#3)、生态功能(#4)、生态补偿(#5)、价值(#6)、城市森林(#7)、宏观核算(#8)、自然资源(#9)。进一步通过关键词聚类时间线分析(见图5)，可以看到每个聚类下关键词及其出现时间、相关研究关键词之间的关系，并可将其划分为三大重点领域。
图5 生态系统价值评估研究关键词聚类时间线
3.3.1 不同生态系统的生态服务功能研究与评估
生态系统可按照环境性质、人为影响、利用方式等不同的分类方法和标准进行划分[14]，对不同类型生态系统的定义与研究是进行生态系统价值评估的前提与关键。生态系统价值评估具备两个基本特征：(1)评估的地域性。评估聚焦于不同生态系统自身，即特定地域内生物系统及其相关环境，并综合影响系统的社会因子、经济因子等。这些具有特定地域因素的相关因子可综合分析系统，一般应用于研判区域或全球系统的演变趋势及过程。(2)评估的多维性。研究者们通常会设计整套生态系统指示因子及系数，以此评估指示因子对生态系统的影响，同时也将其用于评估生态系统的变化对生产和服务功能产生的影响。因此，不同的生态系统应该对应着不同维度的价值评估方式。
3.3.2 生态系统产品与服务功能量和价格核算研究
生态系统产品与服务包括生态系统产品(食物、原材料、能源等)、生态调节服务(调节功能、防护功能)、生态文化服务(景观价值、文化价值)三大类，其功能量核算方法有统计调查等，价值核算方法有市场价值法、费用支出法等，而具体的生态产品功能量和价格核算方法的应用则需要因地制宜。由于生态系统文化服务的无形性[15]，因此其价值不能同一般商品那样用市场价格进行核算，也造成其价值核算方法具有较大的主观性。当前关于生态文化服务方面的产品功能量化与价值量核算研究仍存在较大空白，值得深入研究。
3.3.3 不同尺度下生态系统价值评估研究
随着生态系统价值评估框架的基本完善，相关研究已经在多地进行多尺度的生态系统价值评估中应用。如陆地、森林、湿地等生态系统生产价值评估也已在多地进行实践；
而不同的研究尺度则会影响到土地利用类型的划分，进而影响到生态系统服务价值的核算。就当前而言，随着乡村振兴战略与生态文明建设的推进，重构新型集体经济与构建以县域为重点的三级市场，需要进行多尺度的生态系统生产总值核算实践研究，而目前关于村域尺度的研究仍存在较大空白。
3.4 生态系统价值评估发展脉络分析
根据上述可视化分析和相关领域研究文献的检阅将生态系统价值评估相关研究发展脉络划分为四个阶段：
以生态系统服务功能和生态价值、经济价值为主的初始研究阶段(1993—2000年)。20世纪90年代到21世纪初，景观生态学家等开始对生态系统服务功能及其经济价值进行探索。欧阳志云等首先对生态系统服务功能及其生态经济价值进行了阐述，并分析了生态系统服务功能的内涵、功能价值评价方法[16]；
肖寒等对森林生态系统服务功能及其生态经济价值评估进行研究，并综合运用市场价值法、影子工程法、机会成本法和替代花费法等方法评估了尖峰岭地区森林生态系统服务功能的生态经济价值[17]；
欧阳志云、王如松等系统地分析了生态系统服务功能的研究进展与趋势,对国内外生态系统服务功能价值的评估方法进行了总结,并探讨了生态系统服务功能及其价值与可持续发展研究的关系[18]。陈仲新等采用Costanza的方法对中国生态系统服务价值进行了核算，并将其与世界生态系统服务价值进行对比分析[19]。
随着生态系统服务功能逐步确定，研究转向对生态系统服务的生态经济价值、价值评估和生态经济相关方面的深化研究阶段(2001—2004年)。傅伯杰等对生态系统服务功能评价、健康评价和生态管理与预测进行了系统论述,并构建一种生态系统综合评价的框架[20]。恒曼曼等探讨了生态系统服务功能的内涵与定量评价方法,并尝试对国内外关于生态系统服务功能价值的认识和定量评估方法进行了系统性的总结[21]。
随着生态经济价值研究的逐渐深入，生态系统价值评估研究进入生态系统服务价值的综合研究阶段(2005—2011年)。欧阳志云等将我国陆地水生态系统分为河流、水库、湖泊、沼泽四种类型,并根据基础数据的可获得性,构建了由八项功能构成的水生态系统间接价值评价指标体系，并进行了初步的评估[1]。李晓光等系统总结了生态补偿标准的主要方法，并针对不同方法所适用范围及特点展开讨论，为生态系统价值评估的进一步实践打下基础[22]。在此阶段，生态系统价值评估相关研究的具体指标体系在进一步地深化与完善。
随着生态系统产品与服务功能量和价值量的测算逐渐完善，2012年首次出现生态系统生产总值这一概念，其中包括生态系统产品价值量、生态系统调节服务价值量和生态系统文化服务价值量三大部分，并逐步开始进入完善生态系统价值评估体系与实际应用阶段(2012年—今)。2012年朱春全等首次提出把自然生态系统的生产总值纳入可持续发展的评估核算体系，以生态系统生产总值来评估生态状态[23]；
潘勇军等以贵阳市为研究实例进行生态GDP核算，生态GDP核算体系可覆盖从国家到地方广大区域尺度，为地域性生态系统经济核算体系建立提供科学指导[24]；
欧阳志云团队对青海省、贵州省、丽水市等地进行了生态系统生产总值核算的具体应用实践[25-27]，并进一步对不同尺度生态系统价值评估展开研究。
4.1 结论
通过梳理过去近30年的生态系统价值评估相关的研究，可以发现生态系统价值评估领域已形成相对完整的网络体系，具体结论如下：
(1)生态系统价值评估经历了积蓄期(1993—2003年)、爆发期(2004—2012年)、突破创新期(2013—2021年)三个阶段，随着生态文明战略的进一步深入，生态系统价值评估相关研究也将进一步完善并实践应用。相关研究者之间由于学科差异等原因，联系度较弱，并呈现出“小集中、大分散、多核心”的特征。
(2)生态系统价值评估主要的研究热点有三个方向：森林、湿地等不同类型生态系统的服务功能研究，生态系统产品功能量、服务功能量及价格核算研究，不同尺度生态系统生产总值核算及实例应用研究。
(3)提炼出10个聚类关键词：经济价值、生态价值、生态系统、生态经济、生态功能、生态补偿、价值、城市森林、宏观核算、自然资源。这些聚类关键词覆盖了生态系统价值评估领域的大多数内容，具有一定的广度和深度。
(4)生态系统价值评估领域研究视角呈现多元化发展，形成了以生态学为核心结合环境科学、经济学等多领域学科知识的发展态势。研究方法从早期统计调查转向为构建系统评估体系、通过智能手段监测信息变化的定量评价方式。研究范围也在向多个尺度的研究进行尝试与应用，进而涵盖了村域、县域、市域、省域乃至全国层面。
4.2 建议
生态系统价值评估领域相关研究应加强中国生态文明体系建设与欠缺重点领域探究，以下三个方向值得重点研究：
(1)针对村域尺度研究仍有较大空白。随着乡村振兴战略与生态文明战略的进一步发展，重构新型集体经济首先需要村一级的生态系统生产总值核算，由村而乡镇，再进一步推广到县域，实现三级市场的生态资源初步定价[28]。
(2)针对多学科领域交叉的特征，构建满足多类型、多尺度的生态系统价值评估体系。生态系统有多种类型，生态系统服务功能具有复杂性，也因此造成在进行生态系统价值评估时部分产品存在市场失灵及价格空缺的现象。这也要求相关研究者们需要通过掌握交叉领域的研究内容，尝试构建满足多类型、多尺度生态系统需求的生态系统价值评估体系，以适应当前发展中研究内容逐渐多元化和复杂化的特点。
(3)尝试新技术、新方法的应用，以期促进生态系统价值评估在各领域的突破发展。目前，生态系统价值评估领域研究正处于突破创新期，通过回溯生态系统价值评估研究的发展脉络，以科学技术新成果促进各领域研究不断向纵深发展。尤其是随着人工智能、云计算等技术的逐渐发展与应用，可以针对当前生态系统价值评估领域的难点尝试使用不同方法、技术与模型。
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