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60余年全球植物园繁华里的科学研究演进脉络 精选

已有 545 次阅读 2026-7-15 12:04 |个人分类:战略发展|系统分类:观点评述

题图 全球植物园科研力量格局(国家层面).png

从古巴比伦空中花园的阶梯果树灌溉园,到文艺复兴欧洲大学的药用植物园,再到如今遍布全球、肩负物种守护与公众科普双重使命的现代植物园,人类栽种、观察、守护植物的场所,走过了数千年时光。2024 年发表的文献计量学研究,以跨越 64 年的学术文献为画布,用文献计量分析这一量化科研图谱工具,梳理了全球植物园研究的生长轨迹、核心研究者、机构阵营与议题变迁,既藏着植物保护的科学逻辑,也记录着人类面对气候危机生物多样性衰退时的思考转向。

1 研究缘起:填补植物园学术研究的历史空白

植物园从来不是单纯的观光公园或花园。现代语境下,植物园是迁地保护的核心载体、植物分类学实验室、城市生态教育课堂,更是应对气候变化植物活体基因库。但此文之前,全球针对植物园的量化综述存在明显短板:过往同类研究仅依托 Web of Science 单一数据库、研究时段窄至 1975—2020 年,且只聚焦园林教育单一方向,忽略生态修复气候适应入侵物种管控等前沿议题,无法完整呈现植物园研究的全貌。

为弥补这一研究缺口,该研究团队明确了核心探究方向,系统探析1960—2023年全球植物园领域论文产出的时序演变规律,厘清主导该领域科研发展的核心学者、研究机构与国家力量,梳理领域内高被引文献聚焦的核心科学命题,并依托关键词共现网络挖掘植物园研究领域的经典议题与新兴前沿主题。

2 研究方法:兼顾广度与严谨的文献计量流程

1数据源与检索策略

研究选用Scopus 数据库作为数据来源,相较于科学引文数据库(Web of Science,研究覆盖环境、农林、社科多学科文献,地理覆盖范围更广,自带引文、机构、作者元数据,适配文献计量分析需求。检索截止于 2024 1 29 日,检索式限定标题检索,纳入植物园、树木园、活体植物收藏、植物标本园等多组同义术语,时间跨度 1960—2023 年,仅保留同行评审期刊原创论文。原始检索 2062 篇文献,经过两轮人工筛选剔除无关主题文献,最终得到有效数据集1340 完整论文。

图1 文献检索与筛选流程.png

文献检索与筛选流程图:展示本研究基于Scopus数据库的文献检索、初筛、复筛全流程,清晰呈现无效文献剔除标准与最终有效文献样本量,为研究数据的严谨性与规范性提供支撑。

2数据清洗与分析工具

为解决海量文献数据作者姓名、机构名称、关键词书写不统一问题,团队搭配两套工具完成标准化处理:利用开放精炼工具OpenRefine批量聚类、统一关键词、作者与机构名称,消除拼写偏差;文献计量工具biblioMagika测算h指数、g指数、m指数三类核心学术影响力指标;文献可视化工具Biblioshiny绘制关键词共现网络、主题演化桑基图、主题战略图谱,实现科学图谱可视化,同时搭配Microsoft Excel完成基础数据整理与统计工作。三类核心计量指标包括h指数(h-index可同时衡量学者发文量与被引影响力g指数(g-index侧重放大高被引论文的权重m指数(m-index对比青年学者与资深研究者的学术影响力,规避从业时长评价偏差。

3 六十多年植物园研究的四大图景

图景1 发文与被引趋势持续扩张的植物园研究版图

1960 2023 年,全球植物园领域论文量呈指数级增长,尤其 2015 年后产出爆发式增长,这与全球生物多样性丧失、气候变化两大环境危机持续升温直接相关,各国科研体系开始重视植物园的生态缓冲价值

【图2 1960—2023年植物园领域年度发文量与被引频次变化图】

直观呈现60年间植物园学术成果产出规模与学术影响力的时序变化趋势,尤其是2015年后研究热度爆发式增长的核心特征。

增长底层驱动力:全球生物多样性丧失、气候危机加剧,迁地保护生态修复成为全球共识;植物园兼具活体标本库、长期物候观测平台、公众环境教育载体三重价值,学术关注度持续攀升;城市疗愈园艺、生态旅游、药用植物精油开发等交叉方向持续扩容。

近年被引下滑合理2021 年后新增大量前沿细分方向论文,发表时间较短,尚未获得学界广泛引用,属于新领域文献普遍存在的 “引用滞后效应”,并非研究质量下降。

图景2 全球科研力量分布国家、机构、顶尖学者三足格局

国家层面美国英国领跑,第二方阵紧随

全球发文热力图展现区域科研差距,整体呈现清晰的梯队格局,美国和英国稳居第一方阵其中美国以195论文位居全球第一,依托完善的植物园体系,包括纽约植物园、美国国家植物园等机构,覆盖传粉保护、真菌多样性、公众环境干预多元研究凭借成熟的跨学科科研资金体系与公众保护项目,实现了长期稳定的科研产出。英国发表126 论文,总被引 1685 ,核心机构为英国邱园及爱丁堡皇家植物园,全球种子库、迁地保护标准制定领域话语权极强。

中、俄巴西形成第二梯队俄罗斯以99篇、中国以92巴西以64论文紧随其后,国凭借广袤的国土面积与丰富的特有植物资源,长期深耕植物园领域的迁地保护与植物分类核心研究;印度33、澳大利亚42以及克罗地亚(Croatia)与突尼斯(Tunisia等国家也凭借自身资源优势和深度研究,构成了该领域的区域次核心科研力量。

机构层面中国科学院发文最多,俄科学院、英国皇家植物园学术影响力更强

按总发文量排序,中国科学院  63 篇论文位居全球机构榜首,依托华南植物园、西双版纳植物园等平台,收集 庞大的维管植物开展保育研究;但以总被引、h 指数衡量学术质量时,俄罗斯科学院、英国皇家植物园邱园表现更突出,长期产出高影响力经典综述与物种保护实操方案;巴西里约热内卢联邦农村大学单篇平均被引达到 11.76,跨物种研究成果广受国际引用。

顶尖学者分为两大研究流派

从高产出作者相关数据可以看出,全球植物园研究领域形成了两条成熟的主流研究主线,迁地保护流派ex-situ conservation school植物精油与天然活性物质流派essential oil and natural active substance research school。其中克罗地亚学者科瓦契奇Sanja Kovačić、英国BGCI沙罗克Suzanne Sharrock深耕迁地保护领域,核心研究方向围绕植物园建设、植物迁地保护、生物多样性保护Sharrock单篇论文平均被引高达20.43,是全球迁地保护领域的标杆性学者;英国雷丁大学分类学家海伍德Vernon Hilton Heywood)专注保护区规划、植物保护政策及植物园规范和药用植物保护应用,产生许多划时代文章。突尼斯学者埃莱西Ameur Elaissi)、谢姆利Rachid Chemli则聚焦植物资源开发利用,主要研究精油、百里香属植物、抗菌活性,深度挖掘植物园活体植物收藏的药用开发价值除此之外,乌克兰普拉加塔尔Yuri V. Plugatar)主攻植物叶片气孔导度光合作用、波兰的部分学者专注于原生生物、生物炭土壤改良等基础研究方向,体现植物园研究高度跨学科特征。

图景3 关键词共现网络 —— 清晰划分四大研究主题象限

研究依托作者关键词共现网络主题战略图谱,结合中心度relevance degree,横向,代表领域影响力)密度development degree,纵向,代表主题成熟度)两大核心维度,将植物园领域所有研究议题划分为四大清晰的主题类型。

植物园领域核心驱动力主题Motor Themes,右上)高中心度 + 高密度包含入侵物种、生态修复、迁地保护、树木园,研究体系成熟、跨学科关联度高,持续产生高影响力成果,是当下植物园领域核心创新研究赛道

基础横向主题Basic Themes,右下)高中心度、低密度贯穿全领域但深度不足,涵盖生物多样性、植物分类学、气候变化,作为植物园研究的底层核心内容,对应全球重大环境议题,应用场景广泛但仍存在大量研究空白,亟待跨学科深化研究是未来需要重点深耕的方向

小众特色主题Niche Themes,左上):高密度、低中心度,细分领域成熟但与主流研究联动弱,包含树木、植被、历史收藏、民族植物学专题研究成果扎实,但与主流保育研究联动性较弱有待进一步跨领域融合创新,未来需加强与保、气候议题交叉融合

新兴/衰退主题Emerging or Declining Themes,左下):低密度、低中心度,树木园、历史植物收藏为核心,涵盖在起步而未崛起的新兴方向,也包含注度逐步回落的传统研究领域。

图4 作者关键词共现网络图谱.png

植物园科学研究作者关键词共现网络图谱:以节点和连线可视化各研究关键词的关联强度与共现规律,清晰区分核心热点议题与小众细分议题,直观反映领域研究的知识结构。

图景4 六十余年主题演化重心转变

1960—2023年的64年研究历程划分为四个阶段,主题演化桑基图清晰还原植物园领域研究议题的迭代变迁过程。

1960—2004年为学科起步阶段奠基期,研究核心聚焦树木园植物园、植物区系与历史植物收藏,以传统植物分类、植物基础引种研究为主,气候变化、生态修复几乎无相关文献。

2005—2014年是生态保育意识觉醒阶段转型期保护、生物多样性、气候变化园艺兴起成为高频研究关键词,全球生物多样性战略推动迁地保护成为主流,区域热带植物园资源调查大量涌现植物迁地保护相关研究正式流行

2015—2020年领域研究全面升级阶段扩张期受全球生态危机影响,气候变化入侵物种物候学精油爆发,全球变暖带来长期物候观测、外来物种管控需求,药用植物化学开发形成独立分支,植物园的气候适应价值得到学界广泛关注与讨论

2021—2023年进入多元融合发展阶段多元交叉期遗传多样性民族植物学碳储量城市生态服务成为新增热点,植物园延伸至城市生态、碳中和、原住民植物资源利用等社科交叉领域让植物园从单一的物种保存库,逐步转型为集科研、文旅、医药研发、公众生态教育于一体的综合性生态科研平台。

 图5 关键词主题战略地图.png

1960—2023年植物园研究主题演化桑基图:动态展示64年间植物园研究关键词、核心议题的迭代迁移与演进脉络,直观呈现学科研究重心的四次阶段性转向与多元化发展趋势。

 图6 1960-2023植物园研究主题演...png

植物园研究主题战略四象限图谱。基于中心度与密度双维度,将领域研究主题划分为动力主题、基础主题、小众主题、新兴/衰退主题四大象限,精准界定各议题的研究成熟度与行业影响力。

4 研究背后的现实逻辑、价值与局限

1研究趋势的时代动因

全球植物园研究热度持续攀升,本质是人类生态保护认知不断迭代升级的直观体现,多重时代因素共同推动了领域发展。国际《全球植物保护战略》《植物园保护国际议程》等全球性生态公约的落地实施,明确了植物园的生态定位,推动各国将植物迁地保护确立为植物园核心职能;全球极端气候事件频发的背景下,植物园留存的500甚至更长远活体植物收藏与长期观测数据,使其成为开展物候观测植物气候适应性实验的天然科研实验室;同时伴随城市化快速推进,植物园作为核心城市绿色基础设施,其承载的生态康养、生态旅游、居民心理健康等社会生态价值,也逐渐成为学界重点研究方向。

2多层次研究启示

理论启示研究完整搭建了植物园领域的文献计量分析框架,通过 h/g/m 多指数组合评估科研影响力,证实植物园学科已从单一植物学分支,演变为融合环境科学、生态学、农学、社会科学、医药学等多学科交叉自然、文化、艺术和学科融合的综合机构

实践启示各国植物园、科研机构可依据图谱找准合作方向:中美俄机构可联合开展跨区域珍稀物种迁地保护;北非、地中海学者的精油药用研究可与东亚民族植物学团队联动;小众树木、植被研究需主动对接气候变化核心议题,提升成果影响力。

社会启示植物园不止是科研场所,更是面向公众的环境教育载体。相关研究结论可用于制定城市绿地政策、公众自然教育方案,推动全民植物保护意识。

3研究局限性与未来拓展方向

本次文献计量综述存在四处客观研究局限,也为后续植物园领域研究指明了清晰的优化方向。本次研究仅依托斯高帕斯数据库(Scopus database开展数据分析,数据源相对单一,未来可整合科学引文数据库(Web of Science)、中国知网(CNKI等多平台数据,覆盖多语种、多区域文献,完善研究样本;同时研究检索仅限定文献标题关键词,存在遗漏正文涉及植物园研究、但标题未标注相关术语的优质论文的可能性;在文献筛选上,本次仅纳入同行评审原创期刊论文,未涵盖会议论文、专著综述等文献,无法全方位覆盖领域全部学术产出;此外,纯量化的文献计量图谱只能呈现研究宏观格局,无法替代文本深度解析,后续可结合内容分析法、元分析开展质性研究,弥补量化分析的短板,让研究结论更全面、更精细。

结合领域研究现状与现存空白,本次研究提出五大针对性的未来研究建议,助力植物园领域高质量发展。1学界需要持续推动全球跨区域科研协作,补足热带、南半球生物多样性国家研究短板缩小南北国家植物园科研产出与研究水平的差距,构建全球联动的植物保护科研体系;2重点拓展高潜力前沿:气候变化、生态修复、植物遗传多样性、民族药用植物四大前沿研究赛道,聚焦领域核心创新方向;3深度融合小众主题,主动打通民族植物学、树木植被等小众主题与气候变化、生态修复主流植物保护研究的学术壁垒,推动细分研究成果融入领域核心发展体系;4大力推进跨学科融合合作,整合植物学、环境科学、旅游学、公共卫生学多领域研究力量,丰富学科研究维度,完善生态旅游、公众康养、环境教育相关实证研究,全方位挖掘植物园的生态与社会价值;5持续拓展植物园社会价值相关研究,完善长期物候、种子库、活体种质资源的标准化数据共享体系。

5 结语:植物园 —— 连接人文历史与未来生态的学术桥梁

从古巴比伦阶梯药圃到如今遍布全球、承载百万种活体植物的现代植物园,六十年学术文献轨迹清晰记录人类应对环境危机的思考转变。过去学者只专注植物命名、栽培收藏;如今研究者立足植物园的温室、林地与种子库,直面气候变化、物种灭绝、外来生物入侵、城市生态失衡等全球性难题。

这份文献计量图谱不止于学术数据统计,更是一段人与自然共生的人文叙事:每一篇论文背后,是各国植物园工作者数十年的种质收集、野外调查、公众科普;每一条兴起的研究主题,都是地球生态向人类发出的信号。未来,唯有打破学科、国界壁垒,以多元交叉视角挖掘植物园的生态、科研、人文价值,才能让这些 活的植物方舟持续守护全球生物多样性。

扩展阅读

Manan, A., Maruf, A., Ahmi, A., & Hasani, U. O. (2024). Blossoming insights: A bibliometric review of botanical gardens’ research across time (1960–2023). International Journal of Design & Nature and Ecodynamics, 19(6), 2127–2140. https://doi.org/10.18280/ijdne.190629



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