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基于知识图谱的植物性状生态学发展研究

文献类型:学位论文

作者罗云建
答辩日期2021-10
文献子类博士后
授予单位中国科学院生态环境研究中心
授予地点北京
导师欧阳志云
关键词植物性状生态学 知识图谱 科研合作 研究热点 研究趋势 Citespace trait-based Plant Ecology, Science Mapping, Scientific Collaboration, Research Hotspot, Research Trend, Citespace
学位名称博士后
学位专业环境科学与工程
其他题名Study on the Development of Trait-based Plant Ecology: From the Perspective of Science Mapping
英文摘要

      长期以来,植物生态学家一直在苦苦寻求不同尺度(时间、空间和组织)上植物与环境 关系的一般法则。植物性状生态学(Trait-based Plant Ecology)的出现给人们带来了新思路、 新希望。经过几十年的发展,植物性状生态学的知识体系日渐繁杂,呈现多学科交叉、融合 与渗透的特点,向人们展现了一幅错综复杂的画面。在此背景下,如何提纲挈领地刻画这个 领域的发展、指出未来的行动方向是人们特别关注的问题。

      迄今,国内外学者从不同角度和不同层次对植物性状生态学的某些研究主题/问题进行了 总结、归纳与反思。然而,这种以文献阅读、总结归纳、定性思辨为主要特征的传统综述, 难以高效、准确、全面、客观地梳理植物性状生态学繁杂的知识体系及发展脉络,捕捉领域 发展的复杂特征及细微变化,以致人们对它的面貌和本质日渐难以准确把握。近些年兴起的 知识图谱被认为是增强文献综述深度与广度、提炼研究进展及态势、探索知识增长点的一种 重要方法,直接把文献综述推进到了以可视化为标志的新阶段。因此,本研究以快速发展的 植物性状生态学为研究对象,基于WOS核心合集的科学引文索引(Science Citation Index Expanded),利用HistCite、VOSviewer、CiteSpace等知识图谱工具,将作者、关键词、被引 文献等海量的文献信息转换成可视化的知识图谱,开展文献统计分析、科研合作、研究热点 及其演进历程、领域发展的动力机制等方面的研究,旨在对植物性状生态学的发展进行全方 位扫描与梳理,洞察发展动向,寻找新生长点,以期继续繁荣和深化拓展植物性状生态学的 研究。主要研究结果如下:

      (1)研究产出:随着时间的推移,植物性状生态学经历了萌芽期(1972-1990年; 年均发 文量在10篇以下)、发展期(1991-2000年; 发文量稳步增加)、快速增长期(2001-2021年; 发 文量快速增长)等三个发展阶段。这些文献涉及142个学科,充分体现了植物性状生态学的多 学科交叉、融合与渗透的特点,其中来自植物学、环境学与生态学的交叉科学、生态学的文 献就占总发文量的45.35%。它们刊登在全球1476种期刊杂志(如Frontiers in Plant Science、New Phytologist、Journal of Ecology、Oecologia),备受关注的研究主题/问题主要包括植物经济谱、 性状测定方法、植物生态策略、性状进化、性状数据库建设、性状与群落组成及生态系统功 能、基于性状的群落构建等方面。

       (2)科研合作:植物性状生态学研究遍布全球160个国家。中国的发文量(4115篇)虽 高居第二,但篇均被引次数和质量指数却低于世界平均水平。国家合作现已形成了9大群体, 其中最大的群体是由德国、意大利、瑞士、捷克、波兰等30个国家组成的欧洲国家集群。近 些年,中国、巴西、伊朗等国是比较活跃的。从中观的机构层面上看,参与植物性状生态学 研究的机构有11340家。在发文量前20的机构中,中国科学院和中国科学院大学的发文量虽然 高居第一和第二,但篇均被引次数却是最后两名。来自同一国家的机构通常比来自不同国家 的机构有着更为密切的合作关系。近些年,中国科学院大学、法国蒙彼利埃大学、西悉尼大 学、华东师范大学、东北师范大学、德国古腾堡大学等机构是比较活跃的。从微观的作者层面上看,部分学者之间合作紧密,但整体呈现出“总体分散、局部集中”的合作特点。虽然如 此,但也初步形成了以Peter B. Reich、Jens Kattge、Johannes H.C. Cornelissen为中心,其周围 出现大量了潜在合作者。但遗憾的是,我国学者依然处于植物性状生态学研究的外围。

      (3)研究热点及其演进历程:从关键词网络结构上看,2010 年之前,关键词聚类之间相 互联系和重叠,而且每个聚类的规模都不大,然而,2010 年之后,聚类出现了分离,形成了 有鲜明特色的研究热点。2000 年之前的植物性状生态学研究主要关注生活史、异交结实率、 繁殖系统、遗传分异等植物学相关的内容,开始涉猎林木、性状、植被、花性状、气候、植物 功能型等内容。2001-2010 年的研究开始关注植物功能型、生活史、表型选择、植物群落、物 种多样性、生物量分配、环境变化、功能性状等方面的内容,这已经具有明显的植物性状生 态学特征。2011-2021 年的研究主要关注干扰、基因变异、定量性状、自然选择、性状趋同、 土地利用、火、雨林、经济谱、物种多样性、形态学、抗旱性等方面。

      (4)领域发展的动力机制:研究早期(2000 年以前)的主题较为分散,主要集中在寄主 植物选择、表型、食草性、繁育系统、花性状、果实生产等方面,2000 年以来,植物功能型、 功能多样性、入侵植物究最多,近几年更是将焦点聚集在根性状、产量、功能性状上。有些 聚类的持续时间相对较长,达>15 年以上;有些聚类的持续时间相对较短,仅寥寥数年。各个 聚类(主题)之间联系较为紧密,具有明显的知识传承与创新,并延伸出新的研究主题,焕 发出新的活力。目前,有两个活跃的主题,一是聚类#4(Root trait),它蕴含研究问题较为多 样,包括不同器官和组织尺度的植物经济谱、根性状、性状种内变异、性状数据库建设,以 及性状与植物生态策略、种间竞争、物种共存、群落构建、生态系统过程等的机理联系。二 是聚类#60(Functional trait),它主要聚焦于较为复杂的数据分析方法(如线性混合模型、广 义线性混合模型)在植物性状生态学中的应用,试图突破传统统计方法的局限,更深入地揭 示生物与环境的复杂关系。

      植物性状生态学研究始终围绕着两大重心:一是从机理机制上整合个体到生态系统的生 态学理论,突破不同组织尺度生态学的学科壁垒;二是尝试建立局地、区域乃至全球尺度上 植物与环境之间的数量关系,模拟/预测过去、现在和未来环境变化下植物及更高组织尺度的 变化。为繁荣植物性状生态学,建议关注三方面的研究工作:①从多性状及其综合征的角度, 增强和拓展现有主题研究,同时考虑线性混合模型、广义线性混合模型等现代统计方法的引 入,以便更深入地揭示生物与环境的复杂关系。②植物功能性状选取、测定和整理的规范化 与标准化,以及多样化、全球化、开放包容的性状数据库(或平台)建设。③性状的尺度扩 展,尤其是与通量观测、模型模拟、遥感观测等宏观生态研究途径的集成,将会更好地解决 各类生态环境问题,尤其是区域尺度上的问题。

页码146
源URL[https://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/47040]  
专题生态环境研究中心_城市与区域生态国家重点实验室
推荐引用方式
GB/T 7714
罗云建. 基于知识图谱的植物性状生态学发展研究[D]. 北京. 中国科学院生态环境研究中心. 2021.

入库方式: OAI收割

来源:生态环境研究中心

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