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在生态与环境研究中,植物功能性状(FTs)和植物功能类型(PFTs)意义重大,但空间方法在该领域的应用有待挖掘。研究人员开展 FTs 和 PFTs 的文献计量分析,发现全球研究热度上升,空间技术应用增多。这为生态研究和保护提供了新思路。
在广袤的生态领域,植物如同大自然的神秘拼图,每一块都蕴含着独特的生态密码。植物功能性状(FTs)和植物功能类型(PFTs)作为解开生态奥秘的关键线索,备受生态学家和环境研究者的关注。FTs 涵盖了植物的形态、生理和物候特征,它们是植物与环境互动的 “语言”,决定着植物如何在复杂多变的环境中生存、应对压力,以及参与碳固存、养分循环等生态过程 。而 PFTs 则是基于植物功能特征而非分类学身份构建的研究框架,通过将具有相似功能的植物归为一类,为探索植被动态变化、保护生物多样性提供了全新视角,有助于揭示大规模生态模式、完善气候适应模型、优化生态系统管理策略。
然而,随着研究的深入,一个关键问题浮出水面:在科技飞速发展的今天,空间技术,如遥感和地理信息系统(GIS),拥有强大的景观分析能力,却在植物功能生态学研究中未得到充分利用。许多研究仍依赖传统实地调查方法,难以全面、高效地获取植物功能多样性信息。这种现状就像在数字时代还坚守着古老的通讯方式,严重限制了该领域的发展。为了填补这一空白,推动植物功能生态学迈向新高度,来自印度巴罗达马哈拉贾萨亚吉拉奥大学(The Maharaja Sayajirao University of Baroda)植物学系的研究人员开展了一项关于 FTs 和 PFTs 的文献计量元分析,相关成果发表在《Discover Plants》上。
该研究主要运用了文献检索和数据分析两项关键技术。研究人员以 Scopus 数据库为数据来源,利用 “plant functional types”“plant functional types through a spatial approach” 等特定关键词,筛选出 1993 - 2023 年间的相关研究文献。之后,借助 R studio(1.4.5)和 VOS viewer(1.6.20)软件,对提取的数据进行深入分析,运用了聚类分析、关键词频率和共现分析、地理空间可视化等方法,全面梳理该领域的研究脉络。
研究结果
- 出版物和年均引用情况:近三十年,相关研究的年度出版物数量呈现不规则变化,在 1993 - 2023 年间占所有出版物的 9.45% 以上。年均引用率为 35.18,不同年份波动明显,2021 年单篇引用最高,部分年份如 1993、1999 年等文章无引用。近十年引用率渐趋稳定,但 2015 - 2023 年又有所下降。
- 作者分析:Swenson NG 发表文章数量最多,有 7 篇;Reich PB 和 De Bello F 在文章影响力方面表现突出,平均引用数分别为 106 次和 101.5 次。Pottier J 在 2009 - 2023 年持续参与该领域研究,成果显著。
- 文章地理分布:277 篇文章由来自 58 个国家和 558 个机构的 1447 名作者共同完成,体现了研究的全球性和合作性。美国发表文章数量最多(33 篇),随后是德国(31 篇)和中国(28 篇)。通过分析还发现了六个国际合作研究集群,美国在全球研究网络中占据关键地位。
- 文献分析
- 全球高被引文献:Fischer 等人发表于 “REMOTE SENS ENVIRON” 的研究,利用遥感分析环境因素,被引 742 次,年均引用 46.38 次,在该领域影响深远;Albert 团队、Bonan 等人的研究也在生态、全球生物地球化学循环等方面取得重要成果,被引次数较高。
- 本地高被引文献:Beck 等人揭示了 FTs 在决定温带森林草本植物分布中的关键作用;Zhang 等人研究了青藏高原不同草甸演替阶段植物的定植与竞争。这些本地高被引文献从不同角度为该领域研究提供了重要参考。
- 高频引用文献:Laliberté 和 Legendre 开发的功能多样性量化系统及相关指标,被引用 37 次,成为生态系统研究的重要工具;Villéger 提出的功能多样性评估指标、Swenson 和 Enquist 对新热带干旱森林植物多样性的研究等也被频繁引用,推动了该领域理论和方法的发展。
- 关键词分析
- 作者关键词:共识别出 1213 个作者关键词,其中 25 个出现超 5 次,聚类分析显示 “Functional Diversity” 提及次数最多(32 次),反映出其在研究中的重要性。“Biogeography” 和 “Remote Sensing” 等关键词近年来受关注度上升,表明研究趋势的转变。
- 通用关键词:通用关键词分析识别出四个主要聚类,分别聚焦植物生态学关键方面、技术在生态研究中的应用、物种分布与环境关系、物种适应生态变化等,体现了 FTs 和 PFTs 研究与多学科的交叉融合。
- 机构和期刊贡献分析:牛津大学发表 32 篇文章,在该领域研究成果突出;“Journal of Vegetation Science” 刊载相关文章最多(18 篇),为研究成果的传播和交流提供了重要平台。不同聚类的期刊在生态学、基因组学、保护等多个研究方向发挥着关键作用。
研究结论与讨论
该研究通过文献计量分析,清晰展现了 FTs 和 PFTs 研究的发展历程,从早期基于植物性状的简单分类,逐步发展为融合空间技术的综合生态研究。美国、德国和中国的研究机构在该领域贡献突出,彰显了研究的国际化和跨学科特性。空间技术的融入,加深了人们对植物 - 环境相互作用的理解,为生态研究和保护策略制定提供了科学依据。
研究还证实,文献计量与空间技术相结合,能够有效揭示研究领域的新兴趋势和知识空白,为后续研究指明方向。然而,研究也存在一定局限性,如数据来源依赖单一数据库,可能遗漏其他数据库或灰色文献中的研究;关键词选取可能忽略部分替代术语的研究;未对单个研究的方法严谨性和质量进行评估;存在地理和语言偏向等。
尽管如此,该研究仍具有重要意义。在全球环境问题日益严峻的当下,深入理解植物功能多样性及其与环境的关系至关重要。研究成果有助于制定更有效的生物多样性保护策略,优化生态系统管理,推动可持续土地利用规划。随着生态研究进入大数据时代,空间和文献计量方法的融合将释放更大潜力,助力科学家更好地理解全球植被格局,应对环境变化带来的挑战,为地球生态系统的健康和可持续发展保驾护航。