生物信息学教学动态与热点探析基于中文数据库的Citespace知识图谱分析

分析生物信息学课程教学的研究热点和发展趋势,为教学改革提供参考。以2002~2022年中国知网(CNKI)、万方数据知识服务平台、维普期刊数据库收录的528篇期刊文献作为数据来源,使用CiteSpace可视化分析软件对生物信息学教学领域20年以来的发展现状、研究热点和发展趋势进行梳理。生物信息学教学改革发文量一直呈上升状态,但研究机构及作者之间存在沟通壁垒;     

旅游与生计可视化分析

旅游发展对当地居民的生计具有重要影响,旅游与生计研究业已成为学术界关注的热点领域。以Web of science核心库中1994—2016年间收录相关主题的文献为基础,利用可视化软件Cite Space和Carrot2对旅游与生计研究的前沿热点、知识基础和合作网络进行分析。研究发现,旅游与生计研究涉及多个学科,主要集中在生态、环境、管理和地理等学科领域;\"乡村旅游\"、\"保护区旅游\"、\"文化旅游\"、\"海洋旅游\"等是旅游与生计研究的热点议题;旅游与生计研究的知识基础主要包括\"保护区管治\"、\"成本效益分析\"、\"乡村旅游\"、\"乡村发展\"等研究领域。     

生物多样性相关传统知识研究热点与前沿的可视化分析

传统知识研究目前已经成为生物多样性保护研究的热点领域, 并对生态系统服务管理、社区可持续发展等领域产生了重要影响。本文以Web of Science (WoS)数据库为数据源, 应用WoS自带的统计分析功能和可视化分析软件CiteSpace III, 采用关键词共现分析、突现词分析、文献共被引分析等方法对传统知识的研究态势、研究热点以及知识演进进行系统分析。研究发现, 传统知识研究的文献数量呈逐年上升趋势; 中国科学院、墨西哥国立自治大学、印度农业研究理事会、加州大学系统等研究机构在该领域表现出较强的科研实力; 非洲、南美洲的巴西、玻利维亚以及亚洲的印度等地区为传统知识研究的热点区域; Albuquerque UP、Singh R、薛达元在该领域发表的学术论文最多; Berkes F、Drew JA、Gómez-Baggethun E等学者发表的论文为该领域知识基础的构建及相关研究的推进奠定了坚实的基础。与生物资源管理、生物多样性保护、生态系统服务和人类福祉、政策管理等相关的传统知识研究是未来该领域的重要方向。     

农地利用碳强度及可持续性动态变化——以山东省平度市为例

以中国东部山东省平度市为案例区,通过识别重要的农地利用碳排放源和构建碳排放测算体系,包括农用化学物质投入间接碳排放、耗能碳排放、氮肥施用后导致的土壤直接N_2O释放、秸秆燃烧碳排放和牲畜养殖CH_4和N_2O排放,测算了1995—2013年农地利用的碳排放量;结合农产品产值分析了农地利用碳强度变化特征,结合农作物碳吸收分析了农地利用的碳可持续指数的变化规律。研究得出:(1)1995—2013年平度年均碳排放量的次序是:农资投入22.50万t牲畜养殖17.41万t秸秆燃烧6.62万t,其中秸秆燃烧碳排放呈逐年增加态势,而农资投入和畜牧养殖均呈逐年减少趋势。(2)平度农地利用碳强度变化结果表明,农产品产值增加速度超过农地利用碳排放速度,单位产值碳排放已从1995年的1.24 t/元降至2013年的0.35 t/元。(3)碳可持续性指数变化特征表明,平度农地利用过程中碳吸收大于碳排放,且碳可持续性指数以年均7.12%速率增长,故平度农作物生产期的碳吸收能够完全消纳农地利用过程中所产生碳排放。该研究不仅为中小尺度以及我国东部区域的农地利用碳排放及可持续发展提供科学依据,而且有益于推进我国农业的碳减排,并为国际全球环境变化人文因素计划中LUCC、碳循环等重大问题的研究提供基本素材。     

生态用地空间稳定性及其格局分析——以咸阳市为例

生态用地是生态空间规划与生态保护的最核心土地利用类型集合。利用生态用地指数及空间统计学方法,对陕西省咸阳市2000—2010和2010—2020两个时段的生态用地空间稳定性的数量与格局特点进行了分析。结果表明：(1)稳定性生态用地的空间分布呈现了北部数量多、中部数量少、南部关中平原极少的空间格局;在2000—2010和2010—2020两个时段,其面积从266935.14hm²增加到了275851.17hm²。(2)在2000—2010和2010—2020两个时间段内,全市的生态用地稳定性指数基本上都维持在26%—28%之间,其中以黄土丘陵沟壑区最高,在43%—45%之间,黄土台塬在14%—15%,关中平原区都在0.2%以下。(3)从生态稳定性指数的动态来看,20年间全市平均增幅为0.87个百分点,其中以黄土丘陵沟壑区增幅最大,后10年比前10年增加了1.61个百分点,关中平原区增加了0.02个百分点,只有黄土台塬区降低了0.15个百分点;生态用地稳定性指数的分级结果表明,其总体呈现低稳定等级区域在减少,而中、高稳定等级区域在扩大。(4)生态...     

土地利用变化的生态环境效应及其时空演变特征——以河西走廊为例

基于河西走廊地区1980—2020年的土地利用数据,运用ArcGIS空间分析方法,计算生态环境质量指数,对1980—2020年长时间序列土地利用类型变化及其生态环境质量的时空演变特征、变化频次、模式、圈层分布和空间聚集特征等进行分析。结果表明: 1980—2020年间,未利用地是研究区主要的土地利用类型,其中,建设用地、林地、草地和水域面积变化较多,土地利用类型之间转换明显。研究区生态环境质量恶化和改善的趋势同时发生,并在一定条件下相互抵消,生态环境质量指数呈先降后升的“U”型演变过程,整体生态环境质量波动变化不大。生态环境质量的空间集聚特征明显,总体分布特征为东南地区较高、西北地区较低,没有出现高频率、大变化;研究区东南象限的生态环境质量最差,西南和西北象限次之,东北象限的生态环境质量最好;生态环境质量类型转换持续下降区的面积大于持续上升区的面积,说明研究期间河西走廊的生态环境保护取得了一定成效。生态环境质量变化热点区域主要分布在河西走廊中部以及西南部,冷点区域主要分布在河西走廊西北部。     

国家公园旅游可持续性管理评估指标体系——以西藏色林错-普若岗日冰川国家公园潜在建设区为例

当前,国内外对于国家公园旅游可持续性的定义及其评估指标尚未形成共识,已有的部分指标存在可操作性较弱、管理成本较高等问题,无法直接应用于中国国家公园旅游可持续性的管理与评估。从三条路径构建国家公园旅游可持续性管理评估指标体系:以实际需求为导向,分析国家公园所在区域对旅游可持续性管理评估指标的需求;以国际共识为导向,检验《全球可持续旅游目的地标准》在国家公园的适用性;以实践为导向,梳理世界主要国家及地区国家公园旅游可持续性的管理重点。以色林错-普若岗日冰川国家公园(简称\"色-普国家公园\")潜在建设区为例,建立国家公园旅游可持续性管理评估指标体系。从经济、社会、文化、生态环境等方面明确了色-普国家公园潜在建设区对管理评估指标体系的需求。经过适用性判定,识别在色-普国家公园潜在建设区具有较强适用性的可持续旅游目的地评估指标。通过频次统计,从经济、社会、文化、生态环境、制度建设等方面遴选世界主要国家及地区国家公园旅游可持续性的重点管理指标。所建立的色-普国家公园潜在建设区旅游可持续性管理评估指标体系包括5个一级指标,15个二级指标,36个三级指标。在此基础上,建议逐步建立健全监测与统计体系,为管理评估指标体系的应用提供支撑。     

中国“三大经济模式”的可持续发展——以真实发展指标对6个典型城市的可持续性评估为例

“珠江模式”、“温州模式”、“苏南模式”的发源地是中国经济发展的前沿地带,评估其可持续发展情况对中国经济的下一步发展具有重要的指导意义.本文采用真实发展指标(GPI),评估了1995—2012年中国“三大经济模式”下广州、深圳、温州、苏州、无锡、常州6个典型城市的可持续发展情况.结果表明: 研究期间,6个城市的GDP呈指数型增长,但GPI在1995—2005年间并无增长,2005年以后才开始上升,GPI与GDP的差距越来越大;“珠江模式”虽然经济增长迅猛,但经济、社会、环境损耗突出,实现其可持续发展必须解决分配不均、交通拥堵、环境污染等问题;“温州模式”人均GPI后期与其他城市拉开差距,发展后劲不足,贫富差距突出,社会账户水平较低且增长缓慢,发展方式亟待转型;“苏南模式”虽然资源消耗较为突出,但各类损耗处于中等水平,经济增长迅猛,社会账户水平稳步提高,GPI所反映出的真实发展水平也较高,相对具有可持续发展潜力.“三大经济模式”应持续关注可持续发展的经济、环境与社会三大方面,而“珠江模式”、“温州模式”应更积极地寻求发展转型.     

基于最大熵模型的不同尺度物种分布概率优化热点分析: 以红色木莲为例

单一空间尺度构建的最大熵(maximum entropy, MaxEnt)模型是否具有代表性, 是MaxEnt模型应用与发展中面临的重要问题。本研究基于有效的地理分布位点数据, 利用最小凸多边形法(the minimum convex polygon method)在三江并流、云南省及全国3个空间尺度下分别识别了红色木莲(Manglietia insignis)的建模区域, 并进一步建立MaxEnt模型: 使用ROC曲线分析法与遗漏率(omission rate, OR)检验评估MaxEnt模型预测精度; 基于ArcGIS分析分布概率及其热点区域的分布趋势, 并通过分区统计工具Zonal识别潜在适宜分布区域的质心位置; 采用刀切法检验环境因子贡献率。结果表明: (1)不同尺度下红色木莲的MaxEnt模型都有良好的预测效果, 三江并流、云南省及全国尺度下的AUC值分别为0.936、0.887和0.930, OR值分别为0.18、0.15和0.20; (2)各尺度红色木莲的适生区格局呈现一致性分布趋势, 集中在独龙江、怒江和澜沧江3个流域; (3) 3个空间尺度下红色木莲的地理分布受不同环境因子影响, 存在着尺度依赖效应。由此可见, 红色木莲在不同空间尺度下的预测模型有着稳定的性能表现与良好的预测效果。此外, 我们建议在野外实地调查与野生生物资源保护中加强对普通物种的关注, 在预测物种地理分布的研究中将MaxEnt模型与热点分析结合使用。     

西部欠发达地区生态经济系统能值分析——以青海省海西蒙古族藏族自治州为例

青海省海西蒙古族藏族自治州（简称海西州）生态环境脆弱,快速发展的工业活动对当地生态环境造成严重破坏。海西州地处青藏高原东北部,是我国重要的生态安全屏障之一,在全国生态建设中处于特殊地位。能值分析法是一种基于热力学理论的环境核算方法。利用能值分析法对海西州生态经济系统运行现状进行评估;并应用能值指标评价海西州生态经济系统的可持续发展水平;通过对能值指标的时间序列分析揭示海西州生态经济系统的发展趋势,以期为海西州生态经济系统的可持续发展提供参考依据。研究结果表明,2016年支撑海西州生态经济系统运行的总能值投入量为6.69×10²⁴ sej,是2010年总能值投入量的1.94倍。在2010-2016年的7年内,不可更新资源的能值投入占当年总能值投入量的比例均超过90%,而可更新资源能值投入量与从系统外输入到海西州的能值量占比均较低。基于能值的指标分析显示：海西州的人均能值使用量、能值密度、能值货币比率、环境负载率分别从2010年的8.84×10¹⁸ sej/人、1.15×10¹³ sej/m²、3.05×10¹⁴ sej/US$、103.02增加到2016年的1.65×10¹⁹ sej/人、2.22×10¹³ sej/m²、9.12×10¹⁴ sej/US$、213.47;而相应的能值产出率、能值可持续发展指数则分别从2010年的2.66×10³和25.84降低到2016年的1.23×10³和5.74。研究结果表明虽然海西州经济得到发展、人民生活质量得到提高,而经济发展对当地不可再生资源依赖较大,给环境造成的压力不断增加。为从长远角度实现海西州的可持续发展,亟需转变经济发展方式,降低对不可更新能源的过度开发。此外,研究结果显示,海西州的能值交换率小于1,这说明研究时间范围内,海西州在对外贸易过程中处于不利地位,因此需增加单位产品的附加值以促进能值流的合理流动。     

可持续生计研究热点与前沿的可视化分析

可持续生计目前已成为全球环境变化研究的热点领域,正日益发展为可持续性科学的重要研究范式之一。论文以Web of science核心库为数据源,应用可视化分析软件CiteS paceⅢ,采取关键词共现分析、文献共被引分析、突现词分析等方法对国际可持续生计研究现状进行系统分析。研究发现,可持续生计研究文献数量呈逐年上升趋势,主要分布在生态、环境、资源及管理相关学科;瓦赫宁恩大学、中国科学院、昆士兰大学、哥伦比亚大学、博茨瓦纳大学等研究机构表现出较强的研究实力;研究人员及机构的成规模的合作网络已经形成。Scoones I、Chambers R、Conway G、Ellis F和Ostrom E等学者及其代表作品对可持续生计理论知识基础的构建及相关研究的推进奠定了坚实的基础。生计与生态环境的相互关系一直是研究重点,交叉学科的综合集成研究将成为可持续生计研究的新热点。     

应用CiteSpace对生态学科meta分析的文献计量学和可视化分析

Meta分析是针对一系列独立研究结果进行定量综合分析的方法。从20世纪90年代初开始被应用于生态学的研究中,已经对这一学科的数据汇总方式产生重大影响。为了探究meta分析方法在生态学领域的研究现状及热点,以Web of Science论文核心合集为检索数据库,通过输入关键词检索了1992至2018年之间的论文,并利用Web of Science自带的文献分析工具和Histcite对检索的文献信息进行统计分析,分析了不同年份、国家、期刊、学科基础知识论文的发表和被引情况,用CiteSpace软件对其进行热点分析并绘制了知识图谱。研究发现,我国生态学研究在meta分析方法的改进和利用方面与美国、英国等国家相比尚有差距;使用meta分析方法开展研究越来越多,但研究方向上出现了一些转变,越来越多的研究关注全球变化背景下植物光合作用、物种入侵的机理以及模拟氮循环过程对物候和植被生产力的影响及价值评估的研究,并成为本领域的研究前沿。     

基于CiteSpace的小微湿地文献计量分析

随着湿地研究的发展,小微湿地开始受到研究者和政策制定者的共同关注。我国小微湿地的研究尚处于起步阶段,仅有少数文献介绍了小微湿地的概念、管理和营造技术。为了深入了解小微湿地的研究现状,检索了web of science核心数据库1990年至今关于小微湿地相关的研究论文,并运用CiteSpace软件对检索到的3072篇小微湿地研究文献的逐年发表数量、学科分布、核心作者与国家地区、关键词和文献被引用情况进行了可视化分析,追溯探讨了小微湿地的发展和研究动态及热点。结果显示,1990年以来,针对小微湿地的研究呈持续上升态势;小微湿地研究涉及生命科学、环境、生态、水产等137个学科,可以归为16个聚类,主体研究的各个聚类间有着继承和衍生关系,交叉重叠较多;小微湿地对全球变化的响应与适应及在\"碳中和\"中的贡献、小微湿地的生态服务功能及适应性管理、小微湿地对面源污染的净化功能可能是未来几年的研究热点,城市小微湿地的研究和工程运用也将成为本研究领域的增长点。     

基于文献计量的人地系统耦合研究动态及热点

为深入探究人地系统的研究动态及热点,借助VOSviewer可视化软件,基于Web of Science Core collection (WoSCC)数据库,对1994—2023年国际上人地系统耦合相关文献的逐年发表数量、主要研究力量、关键词共现情况及突现词等进行可视化分析,并运用活力指数(activity index,AI)和吸引力指数(attraction index, AAI)评价不同国家在该领域的研究效率和学术影响力。研究发现：(1)人地耦合研究分为三个阶段：起步阶段(1994—1999年)、波动增长阶段(2000—2008年)、快速发展阶段(2009—2023年),研究数量、尺度及方法都在不断提升。(2)中国在人地耦合领域的研究强度呈现迅猛增加的趋势,但学术影响力及国际合作仍有待加强。(3)城镇化背景下的生态系统保护、修复及管理是当前人地耦合领域的研究重点,未来应尤其注意中、大尺度的多要素、多系统耦合分析方法、框架及模型的研发,同时以要素间、系统间的耦合机制为科学基础,构建以自然保护为根本、社会高质量发展为目标、政策制度为重要手段的自然-经济-社会系统一体化管理模式。此外,应...     

生物入侵研究国际进展与中国现状——基于CiteSpace的文献计量分析

生物入侵是造成全球生物多样性降低和生境变化的重要因素,并在世界各地造成巨大的经济损失与生态灾害,然而系统研究生物入侵的研究进展与趋势的文章却较少。基于Web of Science核心库、Scopus以及中国知网,运用CiteSpace知识图谱可视化软件,分析生物入侵的国内外研究进展。结果表明：（1）美国对生物入侵的研究起步最早（1970年）,国外的文章数量在1990年后呈指数增长。国外研究机构及作者间合作强度大,形成以美国各大高校为中心的合作网络。国外注重生物入侵的驱动因素、压力及入侵状态的研究。近年来国外研究热点涉及入侵物种的种群动态、扩散机制、生态模型、岛屿入侵、风险评估、气候变化及国际贸易等,并越来越重视气候变化与多元驱动因素相互作用下的生物入侵,但对外来微生物和无脊椎动物的研究较少。（2）我国相关研究始于20世纪90年代,文章数量在2000-2010年间增长迅速。但国内研究机构及作者间合作强度较低,呈现多核心的分散合作关系。国内注重生物入侵的危害及缓解措施研究。研究热点有入侵途径、机制、危害、防治策略、全球贸易、气候变化与风险评估等,并越来越关注\"一带一路\"下的生物入侵及人工智能等科学防治手段。但是近十年,不同聚类的关注度和热度都在降低,对入侵驱动机制及预警监测的研究较为薄弱。（3）未来我国应当突出研究重点,与国际研究保持同步,强化全球贸易、气候变化与多元驱动因素相互作用下的生物入侵研究,构建生物入侵的驱动-压力-状态-响应的综合评估体系。基于对生物入侵研究进展的系统认知,可为我国科学防治生物入侵提供理论支撑。     

土壤病毒之奥秘:研究进展、挑战及未来展望

土壤病毒是土壤生物多样性的重要组成部分,数量繁多,在调控微生物多样性、群落组成和养分循环等方面具有重要的生态功能。然而,由于土壤自身的复杂性及其动态变化特征,病毒在土壤生态系统中发挥的功能及其作用机理,一直是该研究领域的薄弱环节,也是当前土壤生物学、微生态学和环境科学等领域的研究热点和前沿。近年来,分子生物学技术的突破及生态学理论的广泛应用极大地推动了土壤病毒研究领域的发展。为客观全面地分析土壤病毒研究领域的动态和热点,本研究借助文献计量分析方法,对土壤病毒研究现状及热点进行了综述,展示了土壤病毒研究的发展态势,并结合土壤环境特征,对土壤病毒研究领域未来发展方向进行了展望,主要包括土壤病毒多样性、生物学特征、环境影响因素、作用机制及其在农业上的应用。随着多学科交叉融合及研究技术手段的进步,土壤病毒研究迎来了一个高速发展阶段,而土壤病毒研究在养分循环、生态系统服务及生物调控等方面所取得的重要成果,可以更好地服务于土壤健康以及碳中和计划。     

基于CiteSpace植物功能性状的研究进展

植物功能性状不仅反映植物对生存环境的适应和响应,而且能够强烈影响生态系统功能,是生态学重要研究领域。利用CiteSpace软件,全面系统梳理植物功能性状的研究成果,分析当前国际研究现状,挖掘其知识基础,归纳研究热点和发展趋势。研究发现:(1)国际上植物功能性状研究领域的发文数量经历了缓慢增长—波动增长—平稳增长—快速增长4个阶段;(2)植物功能性状研究分为探索阶段、发展阶段、平稳阶段和扩展阶段,各阶段均由相应的关键文献引领发展。4个阶段的研究热点不同,当前研究热点为\"叶性状\"、\"经济谱\"、\"植物功能多样性\"、\"性状生态位\";(3)植物功能性状研究内容从大尺度、单一生境、单个性状扩展到小尺度、多生境、多性状组合的演变趋势;(4)美国、德国、法国和中国是该领域贡献最多的国家,中国科学院是发文量最多的机构;Sandra Lavorel,Peter B Reich,Johannes H C Cornelissen等科学家奠定了植物功能性状的研究基础;(5)今后应运用先进技术手段,结合植物不同器官和系统发育信息,研究植物功能性状在不同空间和时间尺度的变化。