基于CiteSpace的沙產業研究進展

王金玉雷 軍黃佛君雷加強李建剛馬文萱段祖亮

(1.新疆師范大學 地理科學與旅游學院,新疆 烏魯木齊830054;2.中國科學院 新疆生態與地理研究所,新疆 烏魯木齊830011;3.蒙納士大學,維多利亞州 墨爾本3800)

中國高度重視生態文明建設?！吧鷳B興則文明興,生態衰則文明衰”[1]。防沙治沙被列為生態建設的優先發展領域,沙產業作為沙漠化治理的重要手段,也得到了廣泛關注。

2010年12月國家林業局出臺了《進一步加快發展沙產業的意見》,2013年1月國務院批準了《全國防沙治沙規劃(2011—2020年)》,2022年1月國家林業和草原局發布《全國沙產業發展指南》,明確指出推動沙產業高質量發展,對于反哺生態建設、增加社會就業、促進農牧民增收、保障市場供應、推動沙區人口資源環境可持續發展等發揮著重要作用。

20世紀60年代初,錢學森[2-3]提出“與其在月球上找空間,不如在地球上搞發展,要用新思維來看待沙漠,沙漠地區可以創造上千億的產值?！?984年8月他在農科院第二屆學術委員會上作《創建農業型的知識密集產業農業、林業、草業、海業和沙業》的報告時首次提出“沙業產業”這一概念,認為沙業產業就是在荒漠戈壁發展生產,將荒漠戈壁變成取之不絕的地面油田。沙業產業是農業型的知識密集產業,是以太陽為直接能源,靠植物的光合作用進行產品生產的體系。在荒漠戈壁直接利用太陽能電池、風力資源發電,這類產業盡管是在沙漠戈壁進行,也創造了收益,但都是直接利用太陽能,沒有通過植物光合作用,不屬于農業型生產,也非沙業產業[4]。自沙產業理論提出后,許多專家、學者對沙產業的內涵進行了探討,從不同角度闡釋了沙產業的概念(表1)。于麗媛借鑒國際標準產業分類和國民經濟行業分類標準,建立了一套涵蓋目前沙產業所有生產活動,且適應管理需求的沙產業分類體系,將沙產業分為4部分、12大類、31中類、109小類[5]。隨著防沙治沙實踐的深入,人們對沙產業認識的不斷深化,其內涵更加豐富,沙產業不再單單指在農業生產中的應用,還延伸到了沙漠能源、化工、建材和旅游等領域,已經從一個單純的產業領域逐步形成了一種新的經濟形式—沙漠經濟[6]。

表1 沙產業概念不同觀點比較

在全球荒漠化形勢日益嚴峻的今天,國外對荒漠化[20-23]、荒漠農業[24-27]、沙漠光伏和沙漠水產養殖等[28-29]的研究很多,但對“沙產業”的總體論述較少,未明確提出沙產業這一概念。對沙漠的開發利用,主要是依托沙漠地區的水、土、光熱資源,再結合現代生物科學成果、水利工程和計算自動控制技術等發展知識密集型產業[15]。如以色列將傳統沙漠農業發展為高效農業[30];美國發展的“環境調控農業”[31];澳大利

亞發展以溫室高效生產與育種相結合的旱地農業[32];日本通過技術創新,使用機械動力發展沙漠農業[33];埃及將沙漠治理與就業有機結合,鼓勵青年大學生進行沙漠墾殖工程[34];阿爾及利亞根據沙漠的特點和分布情況,創造條件發展沙產業[35]。中國是世界上荒漠化面積最大、受影響人口最多、風沙危害最重的國家之一,荒漠化土地總面積2.61×106km2,占國土面積的27.2%[36]。中國推動防沙治沙成效顯著,全國一半以上可治理沙化土地得到治理,實現了由“沙進人退”到“綠進沙退”的歷史性轉變[37]。中國將發展沙區特色產業作為防沙治沙的重要內容,明確提出“沙產業”的概念,并制定了一系列促進沙產業發展的政策和措施。新時代中國治沙方略,要面向2035年、對接聯合國可持續發展目標、服務國家需求。同時,中國沙產業之路為落后的發展中國家提供了脫貧經驗,治沙方案走向世界是中國義不容辭的大國責任[38]。中國學者從沙產業發展現狀[39-44]、實踐模式[45-50]、效益評價[51-55]、產業綜合開發對策[56-58]、文獻綜述[62-64]等方面做了較全面的研究。研究認為發展沙產業是解決人地關系矛盾的根本出路[41],中國對沙區資源的開發利用已擴大到多個領域[39],中國沙產業存在企業規模小、精深加工能力弱、科技創新不足和融資難等問題[40,42-44]。通過分析沙產業實踐案例,總結了沙產業實踐模式[48];提出要圍繞“沙產業+”,推行產業融合發展模式[49]。通過典型沙產業企業評價了典型沙區的沙產業綜合效益、循環經濟生態效率[53,55];通過植物防沙工程中寄生藥用植物,探討了其種植技術及其產業經濟效益[58]。也有學者提出沙產業發展路徑[59-60]、逆轉中國沙漠和荒漠化地區的可能解決方案[61]。此外,還有學者基于CNKI數據庫運用文獻計量法可視化分析了1993—2019年、1984—2020年和1978—2020年有關沙產業和沙漠資源開發利用的文獻[62-64],認為沙產業的發文量總體呈上升態勢,但相關研究學者、機構合作少,分布分散、學科交叉不足,主要研究主題包括“防沙治沙”“可持續發展”“區域研究”等。沙產業作為21世紀戰略新興產業[65],兼具社會、生態、經濟等多重效益,蘊藏著巨大的發展潛力。但是,缺乏針對WOS外文文獻研究。本文基于WOS數據庫來分析沙產業的發展現狀、研究熱點及其發展趨勢,旨在揭示目前沙產業的研究態勢,為未來沙產業的研究提供新思路。

1 數據來源與研究方法

1.1 數據來源

本文以WOS核心數據集作為檢索來源,通過檢索發現,以主題為“desert industry”“sand industry”“deserticulture”檢索的結果涵蓋范圍廣,與真正意義上的沙產業相關性不大,所以將沙產業分類,通過產業類型設置檢索方式:①“desert ecological agriculture”or“sustainable agriculture in the global drylands”(156);②“desert new energy industry”or“desert phototovoltaic”or“desert wind power”(261);③“desert tourism”(134);④“combat desertification”(519);檢索時間為1984—2021年,文獻類型articles和review articles,語種English,最后將這4種檢索結果組配,共得到1 070條結果。

1.2 研究方法

CiteSpace是應用Java語言開發的可視化軟件,主要基于“共引分析理論”原理,采用“尋徑網絡”等算法,通過數據挖掘、信息處理、科學計量和圖譜繪制來可視化展示某一學科或研究領域的知識演化路徑、學科前沿和研究熱點[66]?！肮脖灰治觥笔侵?篇文獻共同出現在了第3篇施引文獻的參考目錄中,這2篇文獻就形成共被引關系,對文獻數據集合進行共被引關系挖掘的過程就是文獻共被引分析,通過共被引分析可以揭示相關研究領域的重要知識拐點,實現對研究領域演化潛在動力機制的分析和發展前沿的探測[67]。自2005年引入中國后,在地理[68-72]、旅游[73-74]等學科廣泛應用。本文主要運用CiteSpace軟件中共現、共引功能,對篩選后的文獻進行可視化,從而獲得文獻共被引、關鍵詞共現和突現知識圖譜。在生成的圖譜中,N代表節點數量;E代表連線數量;Density為網絡密度;Q為聚類輪廓值,值越大,表示網絡聚類結果越好;S表示相似性程度,越接近于1,說明網絡的同質性越高,當值大于0.5,表示聚類結果具有合理性;Pruning表示網絡裁剪的方法[73]。

2 基于WOS的沙產業結果與分析

2.1 發文量分析

從文獻數量上來看,沙產業研究大致經歷了緩慢增長(1984—2010年)—快速增長(2011—2021年)的發展過程(圖1)。1984—2010年這25 a間累計發文量282篇,呈現緩慢增長的趨勢,2011—2021年,這與當時全球范圍內荒漠化狀況持續惡化這一背景密切相關。2007年聯合國大會宣布2010—2020年為“聯合國荒漠及防治荒漠化十年”;2009年要求各機構針對10 a計劃發起相關活動;2010年正式啟動“聯合國荒漠與荒漠化防治十年”計劃,旨在通過可持續管理土地推動旱地保護,在此背景下,形成了許多沙漠綜合防治及沙產業開發的研究成果。

圖1 沙產業研究發文量變化統計

2.2 國家分析

沙產業研究國家合作網絡如圖2所示,圖中103個節點,506條連線,網絡密度0.0963,說明不同國家間的合作較為密切,尤其是荒漠化發生嚴重的國家。從發文頻次上來看,排名第1的是中國,發文頻次317;排名第2的是美國,發文頻次212;排名第3的是德國,發文頻次69,排在4到10位的分別是意大利、英國、以色列、西班牙、澳大利亞、法國和伊朗。從中介中心來看,德國、英國、美國排名前3,說明這些國家不僅是沙產業研究的高產國,而且其研究成果具有較大影響力。

圖2 沙產業研究國家合作網絡圖譜

2.3 發文作者分析

沙產業作者合作圖譜如圖3所示,共有節點727個,連線615條,網絡密度0.0023。說明當前沙產業領域的研究者較多,但研究人員的研究方向、研究領域較寬泛,目前國際上尚未形成固定的研究主題及范式,整體合作不緊密,僅部分學者在研究上有往來,大多數都是形成相對獨立且單一的小群體。Luca Salvati為最高產作者,與另外3位高產作者組成的作者合作類團是沙產業領域最顯著的合作團體;雷加強研究員是第二高產作者,主要從事風沙環境及防沙治沙研究;以K.Kellner,M.Winslow和M.Akhtarschuster為核心的發文者形成了沙產業研究領域聯系最為密切的網絡合作團體。盡管目前有關沙產業的研究領域比較廣泛,但也有相似性,呈現出相互交叉、相互影響的發展態勢。

圖3 沙產業研究作者合作網絡圖譜

2.4 發文機構分析

發文機構合作圖譜如圖4所示,共有節點590個,連線656條,網絡密度0.003 8。節點大小代表機構的發文頻次。發文頻次最高的是中國科學院,它與北京師范大學、北京林業大學、蘭州大學、西北農林科技大學等聯系較為密切,近年來互相輸出成果較多;發文頻次第2的是中國科學院大學,其與蘭州大學、寧夏大學、美國農業科學研究院有頻繁的合作往來;本·古里安大學和希伯來大學、利茲大學和德黑蘭大學形成了比較穩定的合作網絡(表2)。

表2 高頻次發文機構統計結果

圖4 沙產業研究機構合作網絡圖譜

2.5 文獻共被引分析

圖5為沙產業研究的共被引圖譜,圖中節點的大小代表共被引頻次的多少,節點之間的連線表示共被引的關系。表3顯示了沙產業研究領域被引頻次較高文獻的信息。由圖5可知,共被引頻次最高的文獻基本都在2010—2018年,說明這一階段是沙產業研究發展的關鍵階段,出現了許多具有重要影響力的成果。影響較大的高被引文獻集中在:通過制定土地退化中性概念框架來實現土地平衡[75]、中國土地沙漠化的形成機制及監測、控制和減輕土地沙漠化的關鍵戰略[61,76]、土地退化與可持續土地管理監測與評估方法[77]、建立綜合性全球監測及評估方案解決全球荒漠化問題[78-79]、全球荒漠化的發展:建立旱地發展范式等[80-81]方面。

圖5 沙產業文獻共被引合作網絡圖譜

表3 WOS核心合集共被引文獻

2.6 關鍵詞分析

將數據導入CiteSpace,設置時間范圍1984—2021年,時間切片1 a,節點類型“關鍵詞”,節點閾值K=25,網絡修剪選擇尋徑網絡算法,得到節點為653,網絡連線為2216,網絡密度為0.010 4的關鍵詞網絡共現圖譜(圖6),關鍵詞共現頻次較高的詞為desertification(沙漠化、荒漠化)、impact(荒漠化的影響)、climate change(氣候變化)、desert(沙漠)、land degradation(土地退化)、management(管理)、vegetation(植被)、dynamics(驅動力),其中最大子網絡desertification的成員有547個節點,占653個節點中的83%。

圖6 沙產業關鍵詞網絡共現圖譜

對關鍵詞進行突現分析,得到99個具有最強引用爆發力的突現關鍵詞,突現性表示變量值在短期內有很大變化,突現性強的關鍵詞的出現,表明某時期學者發現了新的研究領域、研究視角,從而表現為一定時期的學術前沿或熱點,在圖譜種用紅色顯示[82]。表4顯示了引用爆發強度前24的關鍵詞,由表4可知,生態(ecology,3.10)、澳大利亞(Australia,2.19)、非洲(Africa,2.89)、豐度(abundance,2.20)、管理(management,2.10)、景觀(landscape,4.24)、沙丘(sand dune,2.16)和牧場(rangeland,2.58)的突現強度從2000年開始明顯增長,2010年左右結束。2013年開始,出現了卡拉哈里沙漠(Kalahari,2.62)、草地(grassland,3.01)、修復(restoration,2.28)、平衡(balance,2.24)、系統(system,2.53)、土壤侵蝕(soil erosion,2.43)和沙漠化的防治(combating desertification,2.11)等暴發性較強的關鍵詞。近年來,關鍵詞爆發強度較大的關鍵詞有表面(surface,3.70)、生態系統服務(ecosystem service,5.08)、框架(framework,3.16)、旅游(tourism,2.90)、響應(response,2.50)和歸一化植被指數(ndvi,2.17)等,說明這段時間內沙產業領域的研究熱點主要集中在:制定土地退化中性的科學概念框架[83-84]、創新解決人類對生態系統服務與產品的依賴[85-87]、利用遙感方法評估土地退化[88-90]、開發沙漠生態旅游資源等[91-93]方面。

表4 沙產業研究領域1984—2021年前24突現關鍵詞

荒漠化的發生與發展導致生態系統服務喪失,還會對可持續生計構成嚴重威脅,人們認識到相較于恢復荒漠化土地生產力所耗的經濟成本而言,防治沙漠化的成本更低,于是改善旱地的干預措施成了關注的焦點。在受荒漠化影響的農業生態系統中,可以通過改善農業和促進資源可持續利用扭轉荒漠化,如改進現有灌溉系統、引入新作物品種、改進集水技術、控制土壤侵蝕、管理放牧等,未來在沙漠農業系統中,沙產業的研究重點還是在創新無土栽培技術、溫室生物防治等技術上。此外在偏遠的沙漠農業地區使用清潔能源的潛力較好,但到目前為止,可再生能源的使用還局限于使用單一可再生能源技術,大規模使用可再生能源項目少。光伏、風能和生物質能源是綠色能源,發展沙漠和戈壁光伏產業是未來沙漠綠色能源產業的方向。

3 結論與展望

3.1 結論

本文在梳理前人研究的基礎上,以Web of science核心合集為數據源,分別從發文量、發文期刊、發文機構、關鍵詞等方面對沙產業的發展狀況進行了系統分析,結果表明:①沙產業研究經歷了由緩慢增長—快速增長的發展過程。②沙產業研究重要產出國為中國、美國、德國、意大利、西班牙、英國、以色列、澳大利亞、伊朗等國,都是受荒漠化影響較為嚴重、對沙漠的開發與治理比較重視的國家。③機構間的合作較為緊密,科研交流互動頻繁,形成了幾個相對穩定的合作類團,該領域研究者較多,但研究人員的研究方向、研究領域比較寬泛,目前尚未形成固定的研究主題及研究范式。④研究熱點主要從“修復與平衡”視角出發,通過構建可持續發展框架、完善生態系統服務、發展生態工程、建立沙漠公園、開展工廠化養殖等多種途徑來踐行沙漠治理與開發。

本文研究的不足之處在于,雖然CiteSpace能做到科學文獻計量分析,但由于數據檢索方式、檢索詞選取等方面的限制,可能無法精準全面地檢索到所有有關沙產業研究的文獻,導致新出現的關鍵詞、短期內發表的重要文獻被遺漏,使研究結果不夠全面,分析結果存在偏差,今后應該進一步完善文獻篩選方法。

3.2 展望

沙漠作為地球上特殊的地理單元,生態環境脆弱,但蘊藏著豐富的資源,沙漠資源的開發為人類的生產生活開辟了新的空間。未來沙產業的研究與發展應該注重以下幾個方面的內容:①重視沙產業多學科交叉研究,推動沙產業理論與實踐相結合。目前,沙產業研究重實踐輕理論。沙產業是涉及多學科的綜合性產業,以系統工程學、產業經濟學、生態經濟學、信息系統學、地理科學、生物工程、農業科學等為學科基礎,通過系統工程學的組裝配套、產業經濟學的科學運營,將現代生物、物理、化學等研究成果,用于沙產業生產的各個環節,集成跨學科知識,實現光熱能量轉化,打破學科分割,實現跨學科、跨地區、跨行業人才培養。在沙產業理論指導下,各界學者和專家對沙產業的核心內容、內涵外延有了一定的共性認識,但也表現出理論滯后實踐,對沙產業發展的指導也有一定的局限性,因此急需在實踐中不斷豐富產業內涵,形成理論體系,指導實踐創新。②注重沙產業統計分類研究,筑牢沙產業研究和服務管理基礎。沙產業作為新興產業,涉及經濟活動種類復雜多樣,目前沙產業構成和分類體系不健全,關于沙產業的統計分類和產值計算體系沒有建立起來,導致現有的有關沙產業的研究要么關注產業本身屬性,要么側重于沙產業在各地的實踐模式或沙產業政策支持,并沒有透過產業發展的表面現象,運用數據對其進行更深層次的研究[5]。此外,已有的有關沙產業分類研究難以出臺相關標準,導致沙產業發展存在處于無序現象,無法與傳統行業對接,也沒有適用于沙產業系統的產值計算方法,沙產業發展帶來的防風固沙、涵養水源、固碳釋氧等生態功能很難直接用經濟學方式進行價值核算[94]。因此,科學界定沙產業及相關產業的統計范圍,形成全面、可持續的統計研究,能夠準確反映其生產、加工、流通、服務等全產業鏈價值,有助于深化沙產業研究和管理。③創新沙產業發展模式,形成沙產業融合發展。沙產業是知識密集型的綜合產業體系,在發展過程中涉及多個產業滲透和交叉重組,由于不同區域或同一區域資源稟賦不同、制度政策環境不同、經濟社會發展階段不同、產學研合作主體不同,發展沙產業不可能采用同一模式,所以沙產業或以某種單一類型存在,或是多種模式的融合。如我國甘肅省結合河西地方自然特色,以藻類研究開發為切入點,建成了螺旋藻養殖及系列產品開發生產基地,形成具有特色的沙產業發展模式[16,47];新疆形成了以沙生特色經濟作物種植為特點的沙產業發展模式[17,33];內蒙古在毛烏素[41]、烏蘭布和[55]、庫布齊[95]形成了沙地中草藥材種植加工、光伏發電綜合利用、生態飼料加工、特色養殖、新能源化工、沙生植物種植開發、生態旅游等多融合型沙產業等沙產業發展模式。鑒于目前沙產業發展仍處于初級階段,產業融合發展程度較低,且融合過程中存在產業功能拓展不足、產業科技創新力不足、產業內外融合要素主動性不強等問題。因此,在實踐過程中要圍繞“沙產業+”,推行沙產業交叉融合發展,拓展沙產業功能;延長產業融合鏈,推進沙產業產品供應鏈創新與應用;激發沙產業各部分活力,促進技術要素在各環節的滲透,實現產業增值。④發揮沙產業協同創新聯盟作用,加快沙產業科研成果轉移轉化?！吧钞a業”是防沙治沙工作創新點,針對沙漠化治理和沙產業開發,國內開展了大量的研究,也取得了許多重要的理論研究成果和實用技術成果,但由于缺乏系統化的成果技術轉化機制和平臺,這些成果難以應用于沙區實踐。1997年,甘肅省成立河西學院微藻工程技術研究中心。2015年,西北師范大學牽頭組建省級風沙危害區生態修復與沙產業協同創新中心;2018年,內蒙古阿拉善盟成立了沙產業商會、沙產業創新學院、沙產業技術創新戰略聯盟,同年,陜西省沙產業技術創新戰略聯盟成立;2019年,國家林草局批復由中國科學院新疆生態與地理研究所聯合疆內外多家科研機構和企業聯合創建干旱區防沙治沙與沙產業創新聯盟。以上中心和聯盟分別搭建各具特色的沙產業創新平臺,鼓勵高校、科研院所到企業參與合作,支持企業搭建科技創新平臺,開展沙產業理論、沙生動植物基因圖譜繪制、沙生植物品種選育和種植、沙生動植物開發利用、沙漠風光氫儲一體化等技術的研究和探索,開展理論—試驗—示范—推廣全鏈條研究,推進產學研一體化發展。隨著國內外沙產業發展,聯盟將發揮沙產業技術資源優勢,引導沙產業領域的項目、人才、平臺等資源優化整合,進一步聚集科技、人才、資本等創新要素,加強產業創新體系建設,促進產業發展技術集成,加速創新成果轉移轉化。