1. 引言
随着全球气候变化与人类活动强度的增加，生态系统服务供需关系发生了一定的变化。这为人类福祉和可持续发展目标带来了新的压力[1]。土地利用变化直接影响着生态系统服务的种类、数量和空间分布，土地利用变化会导致生态系统服务供给的变化，因此土地利用变化是导致生态系统服务功能发生变化的主要驱动力之一[2]。生态用地的数量会直接影响生态系统服务的供给。我国目前关于土地利用分类的最新标准中并没有生态用地的概念，关于生态用地的论述，目前最近的研究认为生态用地指的是区域或城镇土地中以提供生态系统服务功能为主的土地利用类型，即能够直接或间接改良区域生态环境、改善区域人地关系(如维护生物多样性、保护和改善环境质量、减缓干旱和洪涝灾害和调节气候等多种生态功能)的用地类型[3]。生态用地是生态系统服务和生态产品提供的基本载体，对区域生态用地进行合理的识别与规划，将十分有利于区域的可持续发展。
本文以近二十年中国知网的核心论文为数据来源，采用CiteSpace进行知识图谱的分析，得出该研究领域最近的成果以及研究趋势，以期能够推进该领域研究的不断发展与深化，并推进该领域中文研究的持续发展。
2. 数据来源与研究方法
本研究选取2003~2023年CNKI期刊数据库，使用高级检索以主题“土地利用”与主题“生态系统服务”进行精确检索，包含中英文拓展。共得到期刊论文3353篇，从检索结果中，选取SCI来源期刊、EI来源期刊，CSSCI来源期刊，北大核心来源期刊，共得到2385条结果，经人工筛选，剔除报刊、综述性成果，共得到2371条结果。文章的所有分析均采用CiteSpace6.3.R1版本，分时时间序列切片选择两年，分析方法选择路径寻址和综合网络分析。数据的统计和分析均采用Excel软件完成。
3. 结果与分析
3.1. 发文量分析
从文献统计结果来看，我国土地利用与生态系统服务相关的中文研究成果有2385篇。如图1所示，主要可以分为三个发展阶段：(1) 起步期。研究起步阶段为2004~2007年，论文发文量年均少于30篇。研究领域主要集中于土地利用与生态系统服务价值，生态系统服务价值评估。
(2) 酝酿期。时间主要为2008~2015年，论文年均发文量为80篇左右，研究领域集中在土地利用变化对生态系统服务功能的影响，土地利用变化对生态系统服务价值的影响，并以不同地区、不同地域类型进行了实证研究。在这一阶段后期，随着我国城市化进程的不断加快，出现了很多在城市化背景下基于景观格局变化的生态安全评价研究。
(3) 快速发展时期。时间段为2016~2023年，发文量从2016年的117篇增加到2023年的257篇，年均增长率达17.5%。且从2020年起，每年的发文量均大于200篇，在250篇左右，这一阶段前期的研究重点是土地利用变化引起的生态服务价值变化，以及土地利用变化引起的生态安全的变化和对后续发展的挑战。后期更加关注多情景模拟下土地利用变化模拟所引起的生态系统服务价值的时空变化，更从城市群、流域、发展区划等多区域尺度探讨了土地利用对生态系统服务的影响。
从发文数量来看，土地利用经过了起步期，酝酿期，快速发展期，未来将会进入稳定发展期。
Figure 1. Number of core paper publications in the last 20 years (Data source: CNKI)
图1. 近20年核心论文发文量(数据来源于中国知网)
3.2. 研究团队分析
通过分析作者之间的交叉合作情况，可以了解该研究领域的核心作者、学科状况[4]。利用CiteSpace进行文献的研究团队分析，选择节点类型(Node Types)为作者(Author)，对2385条数据进行可视化图谱分析，图中“N = 245，E = 185”，该文献分析软件常用“N”表示作者出现的位置节点，表示在土地利用与生态系统服务领域的研究中共有245位作者发表了论文。连线代表作者互相合作的情况，线宽越粗，表示作者之间的合作越紧密。从图2中可以看出，彭建、任志远、白中科、刘焱序是这种研究领域的代表团队。任志远及其团队主要研究生态系统服务权衡、协同及时空变化方面的研究，其主要区域为陕西省自然和行政区域[5]-[7]。彭建及其团队主要致力于生态安全格局的研究，包括基于生态系统服务簇小尺度区域生态用地功能分类，生态安全与生态系统退化风险，生态安全格局构建[8]-[11]。白中科及其团队主要研究矿区土地利用变化对生态系统服务功能价值的影响，矿区城乡生态系统服务权衡与协同，资源型城市土地利用变化对生态系统服务价值的影响[12]-[15]。其中，彭建、刘焱序团队之间的关联性较强。
Figure 2. Co-authorship network knowledge map (Image source: author’s own drawing)
图2. 作者共现网络知识图谱(图片来源：作者自绘)
3.3. 发文机构分析
利用CiteSpace进行发文机构分析，得出的结果如下(图3)，图谱中共有121个节点，92条连线，整体网络密度为0.0127，表明机构间有着较为紧密的交流与合作，已经形成了较为明显的合作网络。中科科学院大学、中国科学院地理科学与资源研究所、中国科学院生态研究中心城市与区域生态国家重点实验室、西北师范大学、中国地质大学(北京)依次成为发文量最高的前五名单位。中国科学院地理科学与资源研究所从2005年起，累计发文量78篇，中国科学院大学从2012年起，累计发文量139篇，中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室从2008年起，累计发文量56篇，西北师范大学地理与环境科学学院从2010年起，累计发文量53篇。此外，经过分析发现，发文机构之间的合作较为紧密，表现为机构之间的连线较多(如图)西北师范大学、陕西师范大学、河北农业大学等均取得了一定的发文量，发文量在30篇左右，各个结构结合自身所在地区，对当地不同尺度的土地利用变化与生态系统服务开展了大量的研究，并且，受地理因素影响，发文机构和发文作者具有一致性。
3.4. 关键词分析
关键词分析是CiteSpace软件的核心功能，通过关键词的共现分析，可以了解该领域研究的共性和创新性。通过关键词的聚类分析，可以了解该领域研究的不同方向，有助于使后来研究者快速找到自己的研究方向。通过关键词的突显分析，可以了解该领域研究在较长时期内的创新性研究。
Figure 3. Research institution co-occurrence network knowledge map (Image source: author’s own drawing)
图3. 研究机构共现网络知识图谱(图片来源：作者自绘)
3.4.1. 关键词共现分析
经过CiteSpace的计算可视化得到关键词共现图谱(图4)，图谱中字体越大，说明该关键词出现的频率越高，节点越大，说明有关该关键词的发文量越大，节点圈层的颜色越深，说明发文时间距离现在越近。图4中字体最大为土地利用，说明该关键词出现的频率最高。其次为生态系统、生态价值和景观格局，结合发文量和时间节点，发现研究主要集中于：(1) 基于不同发展情景下的生态系统服务价值的预测，如张莉金等在共享社会经济路径和典型浓度路径的科学组合情景模拟下对我国生态系统服务价值进行了评估，以期能够为我国生态系统保护、生态功能区划制定和气候变化应对等方面提供科学依据和决策支持[16]。胡丰等基于2000~2020年土地利用数据，使用土地利用转移矩阵、改进的当量因子法和MCCA模型，揭示太行山区土地利用和ESV变化特征，开展2035年ESV多情景模拟[17]。(2) 土地利用变化对生态服务价值的影响。土地是提供生态系统服务的基础支撑，土地利用变化会引起生态系统服务价值的变化，对过去数十年土地利用引起的生态服务价值进行评估，可以对当地的生态产品价值实现和生态管理提供基础的科学支撑。张百婷等对1990~2020年祁连山地区土地利用变化引起的生态系统服务价值进行了演化分析，并得出调节服务是该地区最为重要的生态功能[18]。张龙江等基于可持续发展目标SDG15.3.1，对滇中城市群2000~2020年土地利用变化引起的生态系统服务价值进行了评估，发现土地退化导致生态系统服务价值的损失[19]。(3) 生态系统服务是人类社会发展的基础，良好的生态系统服务提供的生态产品会助力于社会经济更好更快发展。学者们开展了更多关于生态系统服务价值的测算，生态系统服务价值的转移等研究。刘晖等基于Meta分析的转移矩阵，研究了长白山地区的土地利用类型变化与生态服务价值转移的规律[20]。马超等对张掖市高台县黑河中游流域生态系统服务价值估算，明确了该地区生态系统服务的变化[21]。
Figure 4. Keyword co-occurrence network knowledge map (Image source: author’s own drawing)
图4. 关键词共现网络知识图谱(图片来源：作者自绘)
3.4.2. 关键词聚类分析
在CiteSpace中，基于关键词共现分析，对联系比较紧密的关键词进行聚类汇总，就可以得到关键词聚类图谱(图5)和聚类表(表1)。模块值(Q值，即Modularity)和平均轮廓值(S值，即Weighted Mean Soilhouette)主要反应网络结构和聚类的清晰度。当Q值 > 0.3时，表示聚类结构显著；当S值 > 0.7时，表示聚类令人信服。图5显示，Q值 = 0.8585，S值 = 0.9631，表明本研究产生的聚类图谱的聚类结构显著且符合聚类要求。本文利用CiteSpace中的LLR算法对关键词进行聚类，得到了13个聚类，如表1所示。序号从0到13，聚类内包含的关键词越多，排列的数字就越小。
Table 1. Keyword clustering table in land use and ecosystem services research field
表1. 土地利用与生态系统服务研究领域关键词聚类表
序号 |
轮廓值 |
聚类名称 |
关键词 |
0 |
1 |
土地整治，土地利用类型 |
土地利用，服务价值，土地整治，权衡，碳储量 |
1 |
0.96 |
生态价值，土地利用类型 |
生态价值，环境响应，榆阳区，延安市，三江平原 |
2 |
0.957 |
人类福祉，生态水利 |
生态用地，价值评估，人类福祉，热点分析，情景模拟 |
3 |
0.949 |
时空变化 |
时空变化，城市化，城镇化，文献计量，研究热点 |
4 |
1 |
三峡库区 |
三峡库区，生态系统，驱动力，重庆市，价值系数 |
5 |
0.929 |
生态源地，关键区域 |
生态廊道，生态源地，生态安全格局，最小累积阻力模型，生态网络 |
6 |
1 |
景观指数 |
景观格局，景观指数，土地整理，权衡关系，南京市 |
7 |
0.911 |
权衡 |
权衡，协同，土地利用，生态补偿，生态系统服务 |
8 |
0.961 |
影响因素，土地利用风险评价 |
时空演变，影响因素，气候变化，敏感性，空间格局 |
9 |
0.966 |
当量因子 |
遥感，当量因子，地理信息系统，地理探测，永定河 |
10 |
0.926 |
产水量 |
产水量，时空格局，黄河流域，invest模型，国土空间 |
11 |
0.949 |
生物多样性价值 |
生态，黄骅市，优化，模型，计算 |
12 |
0.932 |
时空差异 |
生态效应，时空分异，福州市，评估，生态屏障 |
13 |
1 |
水源涵养，土地利用类型 |
水源涵养，土壤保持，invest模型，水质净化，土地利用 |
图5中关键词聚类图谱中的数字表示为从小到大所包含的文献量依次递减。在聚类中，以“土地利用”为主题的研究发文量最多，这与文章研究方法采用“土地利用”为关键词进行检索有很大的关系。“生态系统服务”作为本研究的主要研究内容，从关键词聚类结果看，主要利用遥感的方法对城市化引起的土地利用变化进行研究，进而导致生态系统服务的变化，从时间和空间尺度来看，表现为生态系统服务的时空演变和时空差异。研究会对区域的生态区划奠定基础，为区域生态廊道的建立提供理论支撑。同时，生态系统服务之间具有此消彼长的关系，有学者研究在小流域内，碳储量、产水量和土壤保持量以协同关系为主，在区域内，则以权衡关系为主[22]。更有研究发现粮食供应和碳固定具有空间协同关系，而与水文调节、土壤保持存在显著的权衡关系[23]。
Figure 5. Keyword clustering network knowledge map (Image source: author’s own drawing)
图5. 关键词聚类网络知识图谱(图片来源：作者自绘)
3.4.3. 关键词突显分析
文章对2004至2023年土地利用与生态系统服务的关键词进行了突现性检测，得到突现图谱(图6)。突现节点越多(红线越长)，表明该领域越活跃，突现强度越大，说明该领域受到的关注越高。时空演变、土壤保持、权衡协同、水源涵养、情景模拟、权衡协同是近八年一直出现的节点，说明这些领域在近年来仍然是关注的热点和焦点，从2004年到2014年，生态价值、遥感、生态系统、服务价值、土地整理、生态用地、生态服务成为突现节点最多的关键词，说明该段时间对于土地利用变化引起的生态系统服务价值的研究最多。从2015年到2021年，生态服务、土壤保持是突现节点最多的关键词，说明该领域研究较为活跃。从2018到2023年，关于水源涵养、时空演变成为新的研究热点，2021至2023年，权衡协同、情景模拟成为新的研究热点。
3.5. 研究趋势分析
本研究对8个关键词进行了时间线图的聚类分析(图7)，从不同时段高频关键词分布来看，研究内容随着时间线的推荐越来越丰富，同时，新的研究热点也出现较多。
(1) 在“#1生态价值”中，主要研究方向为生态价值评估，生态价值的区域差异和时空差异，土地利用变化对生态价值的影响。早在2006年，就有学者开展了生态价值变化的区域性差异研究，基于生态价值最大化的土地优化布局等研究[24] [25]，至2015年，开展了很多基于政策变化的生态服务价值变化[26] [27]，至2020年以后，更多关注于生态价值的时空变化以及土地利用变化所引起的生态价值的变化[28] [29]。
Figure 6. Keyword burst knowledge map (Image source: author’s own drawing)
图6. 关键词突现知识图谱(图片来源：作者自绘)
(2) 在“#2生态用地”中，学者们主要研究了生态用地的概念、分类，基于生态价值最大化的生态用地配置[3] [30]。这个研究方向的研究内容较少，在2021年后，这类研究逐渐消失。
(3) 在“#3时空变化”、“#4三峡库区”、“#5生态廊道”、“#6景观格局”、“#8时空演变”是最近几年研究的热点。时空变化和时空演变具有相似的含义，最早的此类研究可以追溯到2006年闵捷等对武汉市土地利用与生态系统服务价值做的时空变化分析[31]，在国家政策发展导向下，城市群、河流流域、湖区逐渐成为新的发展功能单元，学者们也针对性地开展了生态服务价值变化的研究[32]-[34]。景观格局是基于土地利用破碎度的研究，破碎度会影响生态用地的连续性，进而对生态系统服务产生影响。有学者利用湿地景观进行了实证研究，结果表明，破碎度的增加会降低湿地的碳储存服务和水体净化服务水平，但对总体生态系统服务水平影响不大[35]。生态系统服务的动态评估相较于静态评价更有利于反应区域生态安全格局，生态系统服务价值的动态损益情况可对区域生态安全格局构建产生重要影响，可为区域城市开发边界与生态保护红线划定提供科学参考。生态系统服务还可与生态廊道相结合构建区域生态安全格局，为生态脆弱区生态系统和物种保护提供决策工具[36] [37]。
(4) 在“#2生态用地”、“#7权衡”、“#9遥感”、“#10产水水量”、“#12生态效应”中，生态用地是土地利用类型中提供生态服务的用地类型，一般采用遥感识别地类的方法获得具体的用地面积。生态系统服务内部的权衡与协同是生态系统服务的另一个研究热点。生态系统服务从服务对象可以分为社会服务和生态服务，社会服务主要包括美学服务、文化服务、游憩服务，生态服务主要包括生境质量、碳储量、水源供给、气候调节等服务。社会服务与生态服务之间存在显著的空间依赖性，其中社会价值低，生态价值高的区域是最主要的空间聚集特征[38]。生态服务内部也具有权衡和协同的关系，土壤保持服务和产水量服务存在权衡关系，碳储存和生境质量的相关性最高，而土壤保持和碳储存之间的相关性呈现弱化，城市化能够引起碳储存和生境质量强烈的协同下降[39]。生态服务的权衡也与空间有一定关系[40]。
Figure 7. Research trend knowledge map (Image source: author’s own drawing)
图7. 研究趋势知识图谱(图片来源：作者自绘)
4. 结论与讨论
文章采用CiteSpace软件对中国知网的文献进行了研究分析，没有进行外文数据库分析，在结果上可能存在一定偏差，但能够较为准确地得到中文的研究热点和过程。
(1) 发文量和发文机构。以土地利用与生态系统服务为主题的发文量在逐年增加，经过了起步期、酝酿期、快速发展期三个阶段，从2022~2023年，发文量呈现一定的回落，未来，以这个主题的发文量将会逐渐趋于平缓。也预示着研究进入成熟的阶段。该主题论文的发文机构呈现“集中与分散”相结合的特点，中国科学院地理科学与资源研究所、中国科学院生态研究中心成为这一主题研究的最主要机构，也成为该领域理论研究的引领机构。地方高校结合自身所在地区的地理特点、发展特点，开展了较多的应用性研究，这也促进了该领域研究机构呈分散布局的特点。
(2) 研究内容与展望。基于土地利用的生态系统服务研究主要集中于三部分研究内容。一是生态系统服务的动态和静态研究，静态研究集中于生态系统服务的定量化研究，利用一定的指标体系对生态系统服务价值进行测算，不同的指标体系测算出来的价值有所差异，目前，测算体系趋于稳定，这一研究内容更多将会侧重于不同区域、功能区的研究。动态研究是基于较长时间的土地利用数据，在基于用地转移矩阵的基础上，利用多种模型反应生态系统服务对土地利用动态变化的响应。二是生态系统服务的时空变化或演变。生态系统服务在大尺度空间和时间关系中，会呈现一定的变化规律，此种变化规律逐渐成为该领域研究一个热点，同时，也有诸多关于不同因素变化导致生态系统服务变化的研究[41]。研究结果将会对适应气候变化的生态系统管理提供科学参考。而基于不同情景进行的土地利用和生态系统服务价值的动态变化特征及规律，是研究的另一热点领域，其主要研究趋势继承、耕地保护、生态保护、耕地与生态兼顾等模式下生态系统服务价值的变化趋势，及此种变化趋势是哪种生态用地变化的原因[42]。三是生态系统服务内部的权衡与协同作用，这种权衡和协同会对国土空间开发格局产生重要的影响，进而影响生态功能区和生态红线的划定，构建区域生态安全格局和生态廊道。对于具体的土地利用空间，不同的功能导向会影响区域整体的生态系统服务价值，因此，研究区域内部生态系统服务之间的关系就显得尤其重要。研究首先利用InVEST模型对不同生态系统服务进行测算，再利用空间自相关和权衡协同度(ESTD)模型测算生态系统服务与空间的关系及其内部的权衡与协同。
(3) 讨论。生态系统服务价值是生态系统研究的重要议题，不同地域尺度下，同一区域的生态功能和定位会发生细微的变化。不同发展情景，不同发展目标均会引起土地利用类型的变化，土地利用类型的变化会引起生态系统服务价值的变化。在人类社会活动强度不断增大的前提下，如何更好地进行国土空间规划，更好地划定区域生态功能区，做好生态保护和生态修复规划，使得区域生态服务价值最大化，实现可持续发展，高质量发展，成为可持续发展的重要议题，在研究范围逐渐从单体走向全域的背景下，流域生态系统服务价值时空演变亦或成为研究热点之一。
基金项目
国家社会科学基金项目(23BSH066)，新疆工程学院博士基金启动项目(2023XGYBQJ02)。
NOTES
*第一作者。
#通讯作者。