陳寶明，彭少麟,*，吳秀平，王鵬龍，馬建霞

1 中山大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，有害生物控制與資源利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州 510275 2 中國(guó)科學(xué)院蘭州文獻(xiàn)情報(bào)中心，蘭州 730000

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近20年外來(lái)生物入侵危害與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估文獻(xiàn)計(jì)量分析

陳寶明1，彭少麟1,*，吳秀平2，王鵬龍2，馬建霞2

1 中山大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，有害生物控制與資源利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州 510275 2 中國(guó)科學(xué)院蘭州文獻(xiàn)情報(bào)中心，蘭州 730000

外來(lái)生物入侵導(dǎo)致全球生物多樣性下降，極大地威脅著生態(tài)系統(tǒng)健康，已造成很大的生態(tài)損失與經(jīng)濟(jì)損失。近年來(lái)，隨著生物入侵的加劇，全球?qū)ι锶肭值难芯苛Χ炔粩嗉哟蟆Ｍ鈦?lái)入侵生物的生態(tài)危害與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估可以為人們提供對(duì)入侵可能性和入侵方式更直接的信息，從而為管理者制定管理策略提供依據(jù)。基于最近20年間(1995—2014年)科學(xué)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)Web of Science的科學(xué)引文索引數(shù)據(jù)庫(kù)擴(kuò)展版(SCI-E)中數(shù)據(jù)，對(duì)外來(lái)入侵生物的生態(tài)危害與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方面的研究進(jìn)行了文獻(xiàn)計(jì)量分析，旨在了解當(dāng)前國(guó)際研究現(xiàn)狀，以便推動(dòng)中國(guó)的生物入侵相關(guān)研究。為了全面掌握全球外來(lái)生物入侵生態(tài)危害與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方面的研究，采用Bibexcel與TDA文獻(xiàn)計(jì)量工具，對(duì)Web of Science數(shù)據(jù)庫(kù)中相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行了分析，去重后共獲取5492篇文獻(xiàn)。結(jié)果表明：近20年(1995—2014年)入侵生物的生態(tài)危害與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方面的研究刊文量呈現(xiàn)前緩后劇增的趨勢(shì)，2008—2014年進(jìn)入了快速發(fā)展階段，文獻(xiàn)數(shù)量急劇增加， 2014年達(dá)到最高(511篇)；美國(guó)發(fā)文量遠(yuǎn)超其它國(guó)家，占據(jù)主導(dǎo)地位，中國(guó)刊文量排名第5。美國(guó)、澳大利亞、法國(guó)、英國(guó)、德國(guó)的研究論文影響力較大?？牧孔疃嗟难芯繖C(jī)構(gòu)為美國(guó)農(nóng)業(yè)部(USDA)，中國(guó)科學(xué)院發(fā)文量排名第10位。研究學(xué)科主要為昆蟲(chóng)學(xué)、農(nóng)藝學(xué)、植物科學(xué)、生態(tài)學(xué)，研究熱點(diǎn)集中在生物防治、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、糧食作物和經(jīng)濟(jì)作物的病蟲(chóng)害防治、雜草防控，以及生物入侵與氣候變化的關(guān)系等方面。有關(guān)外來(lái)入侵生物的生態(tài)危害與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的研究多集中于北美、澳大利亞和歐洲，未來(lái)要加強(qiáng)亞洲地區(qū)，特別是中國(guó)外來(lái)生物入侵風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的研究；要加強(qiáng)氣候變化對(duì)外來(lái)生物物種特性的影響研究，更多關(guān)注入侵生物的生態(tài)控制與生態(tài)恢復(fù)方面的研究，以便更好地為今后長(zhǎng)期有效地防控入侵生物提供理論與技術(shù)指導(dǎo)。

生物入侵；風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估；外來(lái)生物；生態(tài)危害

外來(lái)生物入侵被認(rèn)為是導(dǎo)致全球生物多樣性下降的第二大因素[1]，嚴(yán)重威脅著生態(tài)系統(tǒng)健康[2- 4]，已帶來(lái)重大經(jīng)濟(jì)損失[5]。生態(tài)系統(tǒng)受人類干擾后的抗入侵能力弱，入侵種擴(kuò)散和暴發(fā)日趨嚴(yán)重[6]，外來(lái)生物入侵極大地破壞了原有生態(tài)系統(tǒng)的完整性；此外，全球化進(jìn)程使得眾多新的外來(lái)種傳入速度進(jìn)一步加快[7]，外來(lái)入侵生物正在以史無(wú)前例的速度擴(kuò)張[8]，新的生態(tài)危害與生物入侵風(fēng)險(xiǎn)不斷加大。如何判斷外來(lái)生物的入侵力及入侵風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)外來(lái)生物的入侵性進(jìn)行預(yù)測(cè)已成為入侵生態(tài)學(xué)研究的重點(diǎn)之一[9- 12]。

近年來(lái)，中國(guó)生物入侵方面的研究越來(lái)越多，發(fā)文量也逐年上升。賀萍等對(duì)1991—2006年之間生物入侵的相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行了計(jì)量研究，結(jié)果表明，美國(guó)發(fā)文量遙遙領(lǐng)先其它國(guó)家，中國(guó)位居第9[13]；對(duì)1998—2007 年間林業(yè)外來(lái)有害生物研究的相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)發(fā)文量位居前5的依次為美國(guó)、澳大利亞、新西蘭、加拿大和法國(guó)，中國(guó)位居第8位，高被引論文的前5 位作者的文章被引次數(shù)超過(guò)100 次，而中國(guó)作者發(fā)表的文章被引次數(shù)最高為16 次[14]。2013年，朱方和杜道林分析了近10年(2003—2012年)生物入侵風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究，但沒(méi)有進(jìn)行研究領(lǐng)域及關(guān)鍵詞的分析[15]。

預(yù)測(cè)外來(lái)物種是否會(huì)發(fā)生入侵已經(jīng)成為生態(tài)學(xué)研究的一個(gè)重要目標(biāo)[9,16]。外來(lái)生物入侵的生態(tài)危害與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估可以為人們提供對(duì)入侵可能性和入侵方式更直接的信息，從而為管理者制定管理策略提供依據(jù)。為了全面了解全球外來(lái)生物入侵生態(tài)危害與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方面的研究，本文基于最近20年間(1995—2014年)科學(xué)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)Web of Science的科學(xué)引文索引數(shù)據(jù)庫(kù)擴(kuò)展版(SCI-E)中數(shù)據(jù)，對(duì)外來(lái)入侵生物的生態(tài)危害與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方面的研究進(jìn)行了文獻(xiàn)計(jì)量分析，旨在了解當(dāng)前國(guó)際研究現(xiàn)狀，以便推動(dòng)中國(guó)的生物入侵相關(guān)研究。

1 文獻(xiàn)檢索與分析方法

報(bào)告以科學(xué)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)Web of Science的科學(xué)引文索引數(shù)據(jù)庫(kù)擴(kuò)展版(SCI-E)作為數(shù)據(jù)源，采用積木型策略，將檢索需求分解成外來(lái)入侵物種的“生態(tài)危害”和“風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估”兩個(gè)主題概念，對(duì)每個(gè)主題概念列舉相關(guān)關(guān)鍵詞，以“或”的方式連接成子檢索式，然后再以“和”的方式將兩個(gè)子檢索式連接起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)總檢索式。檢索式1：ts=((“ invasive species” or “exotic/alien/nonnative/ nonin -digenous/ introduced species” or “pest” or “weed”) and (harmful or harm or “damage”)) and dt=article and py=1995—2014；檢索式2：ts=((“invasive species” or “exotic/alien/nonnative/ nonin -digenous/ introduced species” or “pest” or “weed”) and ((“harmful” or “damage” or harm) and(“biodiversity” or “genetic erosion” or “ecosystem function” or “ecological process” or “gene introgression”))) and dt=article and py=1995—2014；檢索式3：tS= (“invasive species” or exotic/alien/nonnative/ nonindigenous/ introduced species or pest or weed) and ts= (“risk assessment” or “risk ranking” or “ecological niche model” or “invasiveness”) and dt=article and py=1995—2014。綜合檢索式：1 OR 2 OR 3，檢索時(shí)間范圍1995—2014年，去除重復(fù)記錄，刪除了與所檢索主題不相關(guān)聯(lián)的學(xué)科噪點(diǎn)(如“Neurosciences, Medicine research experimental, Business, Chemistry medicine, Pharmacology pharmacy”等)，共得到文獻(xiàn)5492條。

采用Bibexcel與TDA分析工具，結(jié)合文章主題構(gòu)建檢索式——檢索獲得相關(guān)文獻(xiàn)信息——下載信息——進(jìn)行數(shù)據(jù)清理與分析(主要是機(jī)構(gòu)、作者、關(guān)鍵詞的同義歸并等)。Bibexcel是瑞典科學(xué)家佩爾松(Persson)開(kāi)發(fā)的文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)研究軟件，用于幫助用戶分析文獻(xiàn)數(shù)據(jù)或者是文本類型格式的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)引文分析。Thomson Data Analyzer(以下簡(jiǎn)稱TDA)是美國(guó)Thomson公司開(kāi)發(fā)的專利分析工具，對(duì)專利數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘并展開(kāi)可視化分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 刊文總體情況

2.1.1 刊文量變化

文獻(xiàn)數(shù)量的年代分布可以從整體反映研究的態(tài)勢(shì)和趨勢(shì)。圖1結(jié)果顯示，近20年文獻(xiàn)數(shù)量整體呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。2001年以前，外來(lái)生物入侵的生態(tài)危害和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方面的研究處于萌芽階段，發(fā)文量總體呈現(xiàn)穩(wěn)定變化；2002—2007年，文獻(xiàn)數(shù)量逐漸增加，對(duì)此方向研究逐漸引起學(xué)術(shù)界關(guān)注，處于起步階段；2008—2014年，研究進(jìn)入了快速發(fā)展階段，文獻(xiàn)數(shù)量急劇增加，年發(fā)文量在2014年達(dá)到最高點(diǎn)的511篇，并逐漸趨于穩(wěn)定。

2.1.2 刊文期刊分析

學(xué)術(shù)期刊是研究成果發(fā)表的有效途徑，通過(guò)對(duì)某領(lǐng)域研究論文所在期刊的分布進(jìn)行分析可以確定該領(lǐng)域的核心期刊，為讀者提供相關(guān)指導(dǎo)，指導(dǎo)作者投稿，并為該領(lǐng)域研究者對(duì)該領(lǐng)域相關(guān)文獻(xiàn)的搜集和管理提供一定的依據(jù)[17]。

圖1 Web of Science 數(shù)據(jù)庫(kù)1995—2014年間外來(lái)生物入侵的生態(tài)危害和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方面發(fā)文量Fig.1 The published papers of ecological damage and risk assessment of exotic invasive species based on the Web of Science during 1995—2014

圖2 Web of Science 數(shù)據(jù)庫(kù)1995—2014年間關(guān)于外來(lái)生物入侵的生態(tài)危害和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方面發(fā)文的TOP10期刊的刊文量Fig.2 The top 10 journals for published papers of ecological damage and risk assessment of exotic invasive species based on the Web of Science during 1995—2014

1995—2014年，外來(lái)入侵物種的生態(tài)危害與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的論文發(fā)表的TOP10的期刊依次為：Journal of Economic Entomology、Crop Protection、Biological Control、 Biological Invasions、Environmental Entomology、International Journal of Pest Management、Pest Management Science、Entomologia Experimentalis Et Applicata、Journal Applied Entomology、Biocontrol Science and Technology。其中Journal of Economic Entomology是刊文量最多的期刊，其刊文量占TOP10刊文總量的27.7%。

2.2 研究力量分析

2.2.1 國(guó)家研究力量分析

表1結(jié)果表明，1995—2014年發(fā)文量前10的國(guó)家從高到低依次為：美國(guó)、澳大利亞、巴西、加拿大、中國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、印度、西班牙、德國(guó)。美國(guó)發(fā)文量遠(yuǎn)超其它國(guó)家，其發(fā)文量占了TOP10國(guó)家總發(fā)文量的72%，美國(guó)在此研究方向中占據(jù)主導(dǎo)地位。在該方向的研究上，美國(guó)、英國(guó)、加拿大、法國(guó)的研究起步最早，巴西、中國(guó)和印度在該方面研究起步比較晚。美國(guó)的總被引頻次最大，為23481次，其次是法國(guó)。篇均被引頻次最高的國(guó)家是法國(guó)，而美國(guó)高被引論文(被引頻次≥10)數(shù)量最多，達(dá)789篇；英國(guó)、法國(guó)和德國(guó)的高被引論文比例均在40%以上，顯示出較高的研究水。中國(guó)發(fā)文量排名第5位，總被引頻次、篇均被引頻次、高被引論文數(shù)相對(duì)較小，但高被引論文比例相對(duì)好一些。

綜合總被引頻次、篇均被引頻次和高被引論文等指標(biāo)來(lái)看，美國(guó)、澳大利亞、法國(guó)、英國(guó)、德國(guó)的研究論文影響力較大。

表1 Web of Science 數(shù)據(jù)庫(kù)1995—2014年間關(guān)于外來(lái)生物入侵的生態(tài)危害和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方面發(fā)文的TOP10國(guó)家的發(fā)文影響力

Table 1 The top 10 countries in the influence of study on ecological damage and risk assessment of invasive species based on the Web of Science during 1995—2014

國(guó)家Countries發(fā)文量Papers總被引次數(shù)Totalcitations篇均被引次數(shù)Averagecitationsperpaper被引次數(shù)≥10的論文Paperswithcitationsover10被引次數(shù)≥10的論文占比Percentagerateofthepaperswithcitationsover10美國(guó)USA17532348113.3967438%澳大利亞Australia378407510.7814438%巴西Brazil33320726.225517%加拿大Canada31918425.77248%中國(guó)P.R.China29023238.017124%英國(guó)England262354013.5115158%法國(guó)France212421019.868741%印度India21112035.703818%西班牙Spain208277413.342613%德國(guó)Germany205252112.308541%

圖3 Web of Science 數(shù)據(jù)庫(kù)1995—2014年間關(guān)于外來(lái)生物入侵的生態(tài)危害和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方面發(fā)文的主要機(jī)構(gòu)發(fā)文變化Fig.3 The top 10 institutions on the study of ecological damage and risk assessment of exotic invasive species based on the Web of Science during 1995—2014Chinese Acad Sci:中國(guó)科學(xué)院Chinese Academy of Sciences;CSIC:西班牙國(guó)家研究委員會(huì)Spanish National Research Council;INRA:法國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院French National Institute for Agricultural Research;Univ Conell:康奈爾大學(xué)University of Conell;Univ Georgia: 喬治亞大學(xué)University of Georgia;Agr & Agri Food Canada:加拿大農(nóng)業(yè)與農(nóng)產(chǎn)食品部Agriculture and Agri-Food Canada;CSIRO:澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization;Univ Florida:佛羅里達(dá)大學(xué)University of Florida;Univ Calif:加利福尼亞大學(xué)University of California;USDA:美國(guó)農(nóng)業(yè)部United States Department of Agriculture

2.2.2 機(jī)構(gòu)研究力量分析

按照全部作者統(tǒng)計(jì)，1995—2014年發(fā)文量TOP10的機(jī)構(gòu)中，美國(guó)機(jī)構(gòu)有5家，占了TOP機(jī)構(gòu)總發(fā)文量的68%；美國(guó)農(nóng)業(yè)部、加利福尼亞大學(xué)、佛羅里達(dá)大學(xué)和澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織研究力量較強(qiáng)；中國(guó)科學(xué)院排名第10(圖3)。美國(guó)農(nóng)業(yè)部的發(fā)文主要集中在農(nóng)業(yè)研究局、動(dòng)植物檢疫處、森林服務(wù)與森林健康保護(hù)部門；美國(guó)加州大學(xué)(加利福尼亞大學(xué))的發(fā)文主要來(lái)自以戴維斯分校、河濱分校、伯克利分校；中國(guó)科學(xué)院的發(fā)文主要來(lái)自動(dòng)物研究所、植物研究所、昆明植物研究所、水生生物研究所。

表2結(jié)果表明，美國(guó)農(nóng)業(yè)部的總被引頻次最大，為5524次，其次加利福尼亞州立大學(xué)、佛羅里達(dá)大學(xué)引頻次較大；從篇均被引頻次看，加利福尼亞州立大學(xué)研究論文平均影響力最大，其次，法國(guó)農(nóng)業(yè)研究部、澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織平均影響力亦較大。從被引頻次≥10的高被引論文量看，美國(guó)農(nóng)業(yè)部最多；從高被引論文占比看，加利福尼亞州立大學(xué)、澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織、西班牙國(guó)家研究協(xié)會(huì)研究論文水平最高，中國(guó)科學(xué)院研究論文水平相對(duì)較低。綜合各指標(biāo)看，美國(guó)農(nóng)業(yè)部、加利福尼亞州立大學(xué)機(jī)構(gòu)影響力高于其他機(jī)構(gòu)。

表2 Web of Science 數(shù)據(jù)庫(kù)1995—2014年間關(guān)于外來(lái)生物入侵的生態(tài)危害和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方面發(fā)文的TOP10機(jī)構(gòu)的發(fā)文影響力變化

Table 2 The influence of top 10 institutions in the study on ecological damage and risk assessment of exotic invasive species based on the Web of Science during 1995—2014

研究機(jī)構(gòu)Institutions總被引次數(shù)Totalcitations篇均被引次數(shù)Averagecitationsperpaper被引次數(shù)≥10的論文Paperswithcitationsover10被引次數(shù)≥10的論文占比Percentagerateofthepaperswithcitationsover10美國(guó)農(nóng)業(yè)部(UnitedStatesDepart-mentofAgriculture,USDA)552411.719040%加利福尼亞大學(xué)(UniversityofCali-fornia)325119.128550%佛羅里達(dá)大學(xué)(UniversityofFlorida)162011.494733%澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織(CommonwealthScientificandIndus-trialResearchOrganization,CSIRO)154513.435649%法國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院(FrenchNation-alInstituteforAgriculturalResearch,INRA)133117.513343%西班牙國(guó)家研究委員會(huì)(SpanishNa-tionalResearchCouncil,CSIC)109214.963649%加拿大農(nóng)業(yè)與農(nóng)產(chǎn)食品部(Agr.&Agri.FoodCanada)9759.473837%中國(guó)科學(xué)院(ChineseAcademyofSciences)77610.932231%康奈爾大學(xué)(UniversityofConell)7579.832127%喬治亞大學(xué)(UniversityofGeorgia)6868.172935%

2.2.3 高被引論文分析

表3結(jié)果表明，有關(guān)外來(lái)生物入侵的危害與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究的論文被引次數(shù)最多的為392次，論文于1997發(fā)表在ConservationBiology期刊；其次是被引用325次，論文于2005年發(fā)表在GlobalChangeBiology期刊。這兩篇文章主要是研究外來(lái)物種入侵后的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估預(yù)測(cè)。從高被引論文的年代分布可以看到，2000年以后的發(fā)文被引用頻次較高，其中2005年發(fā)文中，采用模型模擬預(yù)測(cè)外來(lái)物種風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估被引用次數(shù)排名第二，這表明采用模型方法應(yīng)用于外來(lái)物種入侵危害研究是最近十年入侵風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究的熱點(diǎn)。

2.3 研究熱點(diǎn)分析

2.3.1 學(xué)科分布

從學(xué)科分布角度看，外來(lái)入侵物種的生態(tài)危害與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究方向主要涉及昆蟲(chóng)學(xué)、農(nóng)藝學(xué)、植物科學(xué)、生態(tài)學(xué)、農(nóng)學(xué)、交叉學(xué)科、生物技術(shù)與應(yīng)用、微生物學(xué)、生物多樣性保護(hù)、林學(xué)、園藝學(xué)、動(dòng)物學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域；昆蟲(chóng)學(xué)、農(nóng)藝學(xué)、植物科學(xué)、生態(tài)學(xué)4個(gè)學(xué)科約占論文總數(shù)的70%(圖4)。

2.3.2 關(guān)鍵詞分析

關(guān)鍵詞能較好集中反映研究?jī)?nèi)容，通過(guò)分析關(guān)鍵詞的變化可以全面把握該學(xué)科發(fā)展的動(dòng)態(tài)過(guò)程、特點(diǎn)和規(guī)律。高頻關(guān)鍵詞與關(guān)鍵詞之間的親疏關(guān)系的分析，可以很好地反映出該領(lǐng)域的學(xué)科或主體的研究重點(diǎn)與研究熱點(diǎn)，以及未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。去除不具有揭示主題意義的詞，出現(xiàn)頻次前15的關(guān)鍵詞依次為：生物防治(Biological control)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估(Risk assessment)、玉米(Maize)、種群動(dòng)態(tài)(Population dynamic)、大米(Rice)、植物抵抗力或抗性(Plant resistance)、雜草控制(Weed control)、害蟲(chóng)控制(Pest control)、天敵(Natural enemies)、棉花(Cotton)、小麥(Wheat)、蘇云金芽胞桿菌(Thuringiensis)、競(jìng)爭(zhēng)(Competition)、氣候變化(Climate change)、鱗翅類(Lepidotera)、甲蟲(chóng)類(Coleoptera)(圖5)。

表3 Web of Science 數(shù)據(jù)庫(kù)1995—2014年間關(guān)于外來(lái)生物入侵的生態(tài)危害和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方面TOP10被引論文

Table 3 The influence of top 10 cited paper in the study on ecological damage and risk assessment of exotic invasive species based on the Web of Science during 1995—2014

文章題目Titles文章來(lái)源Publications被引次數(shù)CitationsPredictinginvasionsofwoodyplantsintroducedintoNorthAmericaConserv.Biol.,1997,11(1):193-203392Niche-basedmodellingasatoolforpredictingtheriskofalienplantinvasionsataglobalscaleGlob.ChangeBiol.,2005,11(12):2234-2250325History,currentstatus,andcollaborativeresearchprojectsforBemisiatabaciCropProt.,2001,20(9):709-723256Whyalieninvaderssucceed:Supportfortheescape-from-enemyhypothesisAm.Nat.,2002,160(6):705-711253Invasionsuccessofexoticinnaturalecosystems:theroleofdisturbance,plantattributesandfreedomfromherbivoresBiol.Conserv.,2004,117(2):215-226244Anounceofpreventionorapoundofcure:bioeconomicriskanalysisofinvasivespeciesProc.R.Soc.B-Biol.Sci.,2002,269(1508):2407-2413234EffectsoftransgenicBacillusthuringiensiscorn-fedpreyonmortalityandde-velopmenttimeofimmatureChrysoperlacarnea(Neuroptera:ChrysopidaeEnviron.Entomol.,1998,27(2):480-487230PotentialusesandlimitationsofcropmodelsAgron.J.,1996,88(5):704-716217BiologicalpollutionintheMediterraneanSea:invasiveversusintroducedmacro-phytesMar.Pollut.Bull.,2002,44(1):32-38213ForestresponsetotheintroducedhemlockwoollyadelgidinsouthernNewEng-land,USAJ.TorreyBot.Soc.,1998,125(1):60-73205

圖4 Web of Science 數(shù)據(jù)庫(kù)1995—2014年間關(guān)于外來(lái)生物入侵的生態(tài)危害和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方面發(fā)文的主要學(xué)科領(lǐng)域論文比重Fig.4 The proportion of the subjects related to ecological damage and risk assessment of exotic invasive species based on the Web of Science during 1995—2014

圖5 Web of Science 數(shù)據(jù)庫(kù)1995—2014年間關(guān)于外來(lái)生物入侵的生態(tài)危害和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方面關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻次Fig.5 The frequency of the key words related to ecological damage and risk assessment of invasive species based on the Web of Science during 1995—2014Coleoptera:甲蟲(chóng)類;Lepidoptera:鱗翅類;Climate change:氣候變化;Competition:競(jìng)爭(zhēng);Thuringgiensis: 蘇云金芽胞桿菌;Wheat:小麥;Cotton:棉花;Natural enemies:天敵;Pest control:害蟲(chóng)控制;Weed control:雜草控制;Rice:水稻/大米;Population dynamic:種群動(dòng)態(tài);Maize:玉米;Risk assessment:風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估;Biological control:生物防治;

3 討論

自1958年Elton出版有關(guān)外來(lái)入侵生物的專著[18]出版以來(lái)，入侵生物學(xué)得到了全世界廣泛關(guān)注。外來(lái)生物入侵的研究主要集中以下4個(gè)方面：入侵過(guò)程(包括引入、繁殖、定居、擴(kuò)散等)，入侵機(jī)制(包括外來(lái)物種的入侵性，生境可入侵性，入侵的抵抗力，以及空生態(tài)位、天敵逃逸、新奇武器、資源波動(dòng)等入侵假說(shuō))，生態(tài)影響或生態(tài)效應(yīng)(包括對(duì)生態(tài)系統(tǒng)物種組成結(jié)構(gòu)、生態(tài)系統(tǒng)功能及生態(tài)過(guò)程等的影響，其中包括本文涉及的生態(tài)危害)，以及入侵生物的防控(包括人工清除、化學(xué)防除、生物防治、生態(tài)控制等)與管理(包括檢驗(yàn)檢疫、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、預(yù)防預(yù)警等)。雖然以上4個(gè)方面有相對(duì)的獨(dú)立性，但它們?cè)谠S多方面是相互交叉重疊的。比如，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中包括外來(lái)物種的特性研究，雖然物種特性的許多研究都屬于入侵機(jī)制的研究范疇，但能否通過(guò)一系列物種特性來(lái)預(yù)測(cè)外來(lái)種的入侵力成為入侵生態(tài)學(xué)的一個(gè)中心主題[19]。本文主要針對(duì)生態(tài)危害與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方面的研究進(jìn)行計(jì)量分析，其它方面的研究將在后期陸續(xù)分析。近20年的刊文量結(jié)果表明，外來(lái)入侵生物的生態(tài)危害與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方面的研究在2001年以后出現(xiàn)快速增長(zhǎng)，發(fā)文量從(1995—2001年間)年均120篇增加到2002年的200篇，增幅達(dá)67%。一方面，這與20世紀(jì)90年代末實(shí)施的全球入侵物種計(jì)劃(The Global Invasive Species Programme, GISP)對(duì)入侵生物研究的推動(dòng)作用有關(guān)；另一方面，與兩個(gè)入侵生物有關(guān)的專業(yè)期刊(1998年創(chuàng)刊的DiversityandDistributions與 1999年創(chuàng)刊的BiologicalInvasions)的創(chuàng)刊密不可分。有研究表明，近10年生物入侵風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究成果在BiologicalInvasions與DiversityandDistributions的發(fā)文量排在發(fā)文量前10的期刊前列，分別位列第1與第3[15]。賀萍等(2009)分析了1991—2006年間生物入侵研究的發(fā)文刊物，其中CancerResearch的刊文量排名第3，ClinicalCancerResearch的刊文量排名第7[13]，這可能與作者沒(méi)有排除醫(yī)學(xué)方面的論文有關(guān)，因?yàn)閕nvasion一詞在腫瘤學(xué)中出現(xiàn)的頻率很高，主要是指腫瘤的侵入或侵襲，而并非生態(tài)學(xué)或農(nóng)林學(xué)科所指的外來(lái)生物入侵的范疇，并且醫(yī)學(xué)方面與invasion一詞有關(guān)的研究發(fā)文量很大。本研究綜合生態(tài)危害與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估兩個(gè)方面的文獻(xiàn)分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)BiologicalInvasions的發(fā)文量位列第3，而DiversityandDistributions的發(fā)文量跌出前10，排在WeedScience，WeedResearch，F(xiàn)orestEcologyAndManagement等刊物之后，位列第18。自1999年BiologicalInvasions創(chuàng)刊至2014年，我國(guó)大陸為第一作者單位或通訊作者單位在生物入侵專業(yè)期刊BiologicalInvasions上共發(fā)表生物入侵的研究論文有49篇，其中復(fù)旦大學(xué)8篇，中山大學(xué)8篇，中國(guó)科學(xué)院植物研究所7篇。

美國(guó)在入侵生物的生態(tài)危害與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方面的研究中占據(jù)主導(dǎo)地位，其次是澳大利亞。這與1990—2006年間入侵生物全部研究分析的排名有所不同，美國(guó)依然是第一，日本、德國(guó)、法國(guó)依次排在其后[13]；近10年文獻(xiàn)計(jì)量分析表明，澳大利亞關(guān)于生物入侵風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的研究發(fā)文量全球排名第二[15]，這是本文分析結(jié)果中澳大利亞排名第二的主要原因。綜合論文引用指標(biāo)來(lái)看，美國(guó)、英國(guó)、澳大利亞、法國(guó)、德國(guó)的研究論文影響力較大，中國(guó)的研究論文影響力較弱。綜合各指標(biāo)看，美國(guó)農(nóng)業(yè)部、加州大學(xué)、澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織、西班牙國(guó)家研究協(xié)會(huì)研究論文水平最高機(jī)構(gòu)影響力高。文獻(xiàn)計(jì)量分析中進(jìn)行刊文機(jī)構(gòu)分析時(shí)，美國(guó)農(nóng)業(yè)部(USDA)、澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織(CSIRO)、法國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院(INRA)，西班牙國(guó)家研究委員會(huì)(CSIC)以及中國(guó)科學(xué)院(CAS)等大型組織機(jī)構(gòu)是統(tǒng)計(jì)來(lái)源的主體，本文刊文量分析時(shí)考慮到文章體量，將加州大學(xué)UC系統(tǒng)的10個(gè)分校合在一起統(tǒng)計(jì)，以便比較大型高校團(tuán)體與國(guó)家科研機(jī)構(gòu)的研究影響力，結(jié)果發(fā)現(xiàn)加州大學(xué)篇均被引次數(shù)與被引次數(shù)≥10的論文占比排名第一，論文影響力最大。

外來(lái)入侵物種的生態(tài)危害與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究方向涉及昆蟲(chóng)學(xué)、農(nóng)學(xué)、植物科學(xué)、生態(tài)學(xué)、農(nóng)學(xué)、交叉學(xué)科、生物技術(shù)與應(yīng)用、微生物學(xué)、生物多樣性保護(hù)、林學(xué)、園藝學(xué)、動(dòng)物學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域。1990—2006年間入侵生物全部研究分析結(jié)果中生態(tài)學(xué)發(fā)文量最多，其次為腫瘤學(xué)、生化與分子生物學(xué)，生態(tài)學(xué)位列第4[13]。本文結(jié)果表明，外來(lái)入侵生物的生態(tài)危害與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究刊文量學(xué)科以昆蟲(chóng)學(xué)最多，其次是農(nóng)學(xué)、植物科學(xué)，生態(tài)學(xué)排名第4(表3，圖5)；研究熱點(diǎn)集中在生物防治、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、糧食作物和經(jīng)濟(jì)作物的病蟲(chóng)害防治、雜草防控，以及生物入侵與氣候變化的關(guān)系等方面。

4 研究展望

外來(lái)生物的生態(tài)危害與入侵風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估作為入侵生態(tài)學(xué)研究的重點(diǎn)之一，我國(guó)目前在研究排名前10的國(guó)家中研究影響力較弱，研究質(zhì)量有待提高。鄭景明等綜述了木本植物入侵的生態(tài)預(yù)測(cè)和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方面的國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究進(jìn)展，建議逐步建立我國(guó)的入侵風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)系統(tǒng)[20]。中國(guó)具有全世界最多的陸地生物群系，同時(shí)具有非常寬廣的地理與氣候梯度，因而非常容易遭受外來(lái)生物的入侵。近年來(lái)，中國(guó)的外來(lái)生物入侵問(wèn)題已引起全球的廣泛關(guān)注[21-22]，該區(qū)的生物入侵生態(tài)危害與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估不僅是實(shí)踐上迫切需要解決的問(wèn)題，同時(shí)也將促進(jìn)入侵生態(tài)學(xué)學(xué)科的發(fā)展。

以往的入侵風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究多集中于北美、澳大利亞和歐洲，在亞洲特別是中國(guó)進(jìn)行的相關(guān)研究相對(duì)匱乏[12,23]。另外，澳大利亞雜草風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系(WRA)[24]、美國(guó)政府發(fā)布的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系(National Research Council 2002)屬于半定量的評(píng)估，這些基于專家診斷的問(wèn)卷系統(tǒng)存在一定程度的主觀性，可能增加預(yù)測(cè)外來(lái)物種入侵的不確定性[25]。Chen等 基于我國(guó)150 種入侵植物與87非入侵草本植物的生物地理分布與生活史特性進(jìn)行了入侵植物風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型的研究，發(fā)現(xiàn)多重累計(jì)回歸樹(shù)(multiple additive regression tree, MART)與隨機(jī)森林(Random forest, RF)都能很好地評(píng)估入侵風(fēng)險(xiǎn)[12]。未來(lái)應(yīng)強(qiáng)化利用非線性的機(jī)器學(xué)習(xí)算法，例如分類與回歸樹(shù)(CART)、隨機(jī)森林(Random forest)、支持向量機(jī)(SVM)等，以便更好地對(duì)大數(shù)據(jù)進(jìn)行快速分析預(yù)測(cè)。

加強(qiáng)未來(lái)氣候變化對(duì)外來(lái)生物物種特性的影響。現(xiàn)有的外來(lái)入侵物種的生態(tài)危害與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系大多建立在入侵生物的物種特性基礎(chǔ)。而已有的大量研究表明，隨著外界氣候的快速變化，外來(lái)物種的很多物種特性會(huì)表現(xiàn)出明顯的變化(表型可塑性)，甚至出現(xiàn)快速的進(jìn)化適應(yīng)。因此，將物種特性對(duì)氣候變化因子的響應(yīng)整合到現(xiàn)有的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系，可能是對(duì)未來(lái)生物入侵風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)測(cè)的一個(gè)方向。

目前，更多的入侵生物的研究集中在入侵機(jī)制方面，有關(guān)入侵生物防控的研究相對(duì)較少，除了生物防治外，其它防控技術(shù)及入侵生物管理的研究較少，尤其是生態(tài)控制或采用生態(tài)恢復(fù)控制入侵生物方面的研究更少。2009年Science發(fā)表了“生物入侵與生態(tài)恢復(fù)” 的專欄，認(rèn)為面對(duì)生物入侵的威脅，生態(tài)恢復(fù)的管理充滿挑戰(zhàn)[26]。近年來(lái)，通過(guò)生態(tài)恢復(fù)來(lái)控制外來(lái)入侵生物危害的生態(tài)控制逐漸引起了人們的關(guān)注[27- 29]。生態(tài)控制是利用生態(tài)學(xué)和恢復(fù)生態(tài)學(xué)原理，通過(guò)群落改造以及外來(lái)入侵植物與各環(huán)境因子間的關(guān)系來(lái)防控外來(lái)入侵植物的方法，它從生態(tài)系統(tǒng)的總體功能出發(fā)，在充分了解生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能、演替規(guī)律及生態(tài)系統(tǒng)與周圍環(huán)境(生物環(huán)境、非生物環(huán)境)的基礎(chǔ)上，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行改造，以期控制甚至清除外來(lái)入侵植物[30]。近期，我國(guó)關(guān)于入侵生物生態(tài)控制的研究表明，群落生境(如光照)的構(gòu)建及植物替代可以作為防控入侵植物的有效措施，未來(lái)可加強(qiáng)這方面的研究[31-32]。除了繼續(xù)加強(qiáng)外來(lái)生物入侵機(jī)制與過(guò)程的研究，入侵物種生物特性及入侵物種生物防治等研究外，今后急需加強(qiáng)有關(guān)入侵生物的生態(tài)控制、生態(tài)恢復(fù)、預(yù)防預(yù)警等方面的研究，以便更好地為今后長(zhǎng)期有效地防控入侵生物提供理論與技術(shù)指導(dǎo)。

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A bibliometric analysis of researches on topics related to the ecological damage caused by and risk assessments of exotic invasive species from 1995 to 2014

CHEN Baoming1, PENG Shaolin1,*, WU Xiuping2, WANG Penglong2, MA Jianxia2

1StateKeyLaboratoryofBiocontrol,SchoolofLifeSciences,SunYat-SenUniversity,Guangzhou510275,China2LanzhouLibraryofChineseAcademyofSciences,Lanzhou730000,China

Biological invasions are one of the major threats to the functioning of local ecosystems and global biodiversity, and thus have become a prime focus of scientific attention over the past several decades. To better understand the research that has been carried out, we searched the Web of Science database for publications pertaining to ecological damage caused by and risk assessments of exotic invasive species between the years 1995 and 2014. We then used Bibexcel and the Thomson Data Analyzer to examine such aspects as the annual number of publications, journal of publication, institutional affiliations, study subjects and the frequency of key words. We found that the number of publications increased annually from 1995 to 2014, reaching 511 publications in 2014; notably, there appeared to be a rapid increase from 2008 to 2014. Publications derived primarily from North America, Australia and Europe, with the USA the most dominant individual country and China ranking 5th, and papers published by authors in the USA, Australia, France, the UK, and Germany proved to have greater impact based on the analysis of citations. The US Department of Agriculture published the most papers, with the Chinese Academy of Sciences ranking 10th. Papers published by researchers in the fields of entomology, agronomy, plant sciences, and ecology focused primarily on topics related to biological control, risk assessment, weed control, and pest control in agricultural production, followed by biological invasion and climate change. Based on these results, it is clear that more studies should be carried out in Asia, and particularly in China. In addition, the effects of climate change on traits of invasive species, along with research on ecological control of invasive species and ecosystem restoration, should be given more attention in the future.

biological invasions; exotic/alien species; risk assessment; ecological damage

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31030015, 31670479, 71373260)；中國(guó)科學(xué)院西部之光博士項(xiàng)目(Y300021001)；廣東省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(S2013010012346);廣州市科技計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目(201607020027)

2015- 04- 06;

日期:2016- 01- 22

10.5846/stxb201504060690

*通訊作者Corresponding author.E-mail: lsspsl@mail.sysu.edu.cn

陳寶明，彭少麟，吳秀平，王鵬龍，馬建霞.近20年外來(lái)生物入侵危害與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估文獻(xiàn)計(jì)量分析.生態(tài)學(xué)報(bào),2016,36(12):6677- 6685.

Chen B M, Peng S L, Wu X P, Wang P L, Ma J X.A bibliometric analysis of researches on topics related to the ecological damage caused by and risk assessments of exotic invasive species from 1995 to 2014.Acta Ecologica Sinica,2016,36(20):6677- 6685.