综述：城市环境中的入侵植物：趋势、差距与未来影响的系统综述与文献计量分析

《Trees, Forests and People》：Invasive plants in urban settings: a systematic review and bibliometric analysis of trends, gaps, and future implications

　　本综述系统回顾了1996-2024年间城市入侵植物研究进展，运用文献计量学方法（如Bibliometrix和VOSviewer）分析了671篇文献。结果表明该领域关注度持续上升（R2 = 0.8863），美国、南非和德国是核心研究力量，期刊《Biological Invasions》影响力领先。研究揭示了城市生态系统（biodiversity）、入侵物种管理（management）及气候变化（climate change）等关键主题，并指出在分类学、生态机制和影响评估框架（如EICAT）应用等方面存在显著研究空白，为未来入侵植物管控和城市可持续发展提供了新思路。

　　

引言

城市环境中原生生物多样性的保护日益受到关注，因为剩余的自然栖息地往往仅限于孤立的小块区域。这些城市区域通过城市生态系统服务为人类社会提供福祉，包括供给功能（如食物和木材）、调节任务（影响气候、洪水和水质）以及文化功能（提供娱乐和美学价值）。然而，城市环境面临诸多挑战，其中外来植物的引入、迁移和资源密集型贸易尤为突出。城市扩张的趋势对本土物种构成严重威胁，导致生物多样性下降和生态系统紊乱，最终使城市地区成为引入外来物种的全球热点区域。某些引入的植物除了提供所需的生态系统服务外，还会对现有生态系统服务产生负面影响，和/或在城市环境中产生新的生态系统损害。例如，黑刺槐（Robinia pseudoacacia L.）在波罗的海东部地区的两个城市（拉脱维亚的里加和立陶宛的考纳斯）被证明会降低土壤肥力和物种丰富度。因此，深入研究城市环境中的植物入侵动态，即影响其引入、定居、传播和扩散的驱动因素，显得至关重要。

方法

为系统评估该领域研究进展，本研究基于PRISMA指南，检索了Scopus数据库中1996年至2024年的相关文献。检索策略结合了入侵植物（如“invasive plant”、“plant invasion”）和城市环境（如“urban”、“city”）等关键词。经过筛选，最终纳入671篇文献进行文献计量分析。分析工具包括用于定量科学计量分析的Bibliometrix（R语言工具）、用于可视化文献数据网络和密度的VOSviewer，以及用于构建图表的Microsoft Excel。

结果与分析

出版物趋势与增长

对城市环境中入侵植物的研究关注度显著上升。年度出版物数量呈二次函数增长（R² = 0.8863），从1996年的3篇出版物增加到2024年的73篇。尽管个别年份出现负增长，但整体趋势表明该领域的研究活动日益活跃。

研究领域与学科贡献

城市入侵植物研究是一个跨学科领域，涉及环境科学（贡献42.54%的论文）、农业和生物科学（35.83%）、社会科学（5.87%）以及地球和行星科学（3.98%）等多个学科。

国家间合作

美国是该领域最具影响力的国家，发表了182篇文献，获得3773次引用。中国（63篇）、南非（61篇）和德国（55篇）也是重要的贡献者。国家合作网络分析显示，南非与西欧（德国、捷克共和国）、美国与中国和西欧之间存在密切的合作关系。南非的国际合作论文比例（MCP比率）最高（38.8%），显示出其高度的国际合作倾向。

核心期刊与高影响力作者

期刊《Biological Invasions》是该领域最多产和最具影响力的期刊，发表了44篇论文，被引1372次。其他活跃的期刊包括《Urban Ecosystems》和《Urban Forestry and Urban Greening》。最具影响力的作者包括Py?ek, P.（捷克科学院植物研究所）、Kowarik, I.（柏林工业大学）和Richardson, D. M.（南非斯泰伦博斯大学），他们各发表了15篇论文。

高被引论文与关键词分析

被引次数最高的论文包括Py?ek (1998) 关于中欧城市外来和本地植物定量的研究，Kowarik & S?umel (2007) 关于臭椿（Ailanthus altissima）生物学的综述，以及Von Der Lippe 和 Kowarik (2007) 关于车辆传播植物种子的研究。关键词共现分析揭示了七个主要聚类，包括“植物入侵与物种丰富度”、“城市生态学与入侵植物”、“生物入侵与外来植物物种”、“城市化与入侵物种”、“入侵管理”、“生物多样性与外来物种（如臭椿）”以及“功能性状与物种分布模型”。

主题演进与主题地图

趋势主题分析显示，“城市化”、“入侵物种”、“植物入侵”和“入侵植物”等主题在近期（约2018-2022年）受到更多关注。“城市区域”、“气候变化”和“生物多样性”等主题在近两年（约2022-2024年）变得突出。主题地图将研究主题分为四类： motor themes（核心主题，如“生物入侵”、“入侵外来植物”、“生物多样性”、“生态系统服务”）、niche themes（利基主题，如“外来物种”、“物种分布模型”、“种子传播”）、basic themes（基础主题，如“干扰”、“城市化”、“城市区域”）以及emerging or declining themes（新兴或衰退主题，如“植物入侵”、“城市森林”、“功能多样性”、“气候变化”）。

研究空白与影响评估

文献分析揭示了若干研究空白，包括：对城市入侵植物分类学研究的不足；对入侵植物在城市环境中传播和建立的生态机制以及其适应性的驱动因素了解不够；针对城市环境特点的入侵影响标准化评估框架（如EICAT, GISS, SEICAT）的应用非常有限，导致影响难以准确量化和有效管理。

讨论

出版物数量的增长反映了研究者对城市环境中植物入侵问题的日益关注。该领域具有明显的跨学科性质。美国在该领域的领先地位可能与其多样的气候和生态系统以及频繁的贸易和运输活动有关。国际合作对于共享专业知识、获取资金和研究设施至关重要。高被引论文为解决城市植物入侵的基本问题奠定了基础。关键词聚类和主题地图分析有助于理解研究重点的演变和未来方向。最大的挑战之一是如何准确评估入侵植物在城市环境中的影响，并制定有效的、适合城市特点的管理策略。

未来影响与建议

全球贸易和物流网络的加速增加了外来植物引入的风险，这些植物可能成功适应城市环境，并进一步入侵更完整的生态系统，对生物多样性、公共健康、经济和社会产生广泛影响。保护城市生物多样性是实现可持续发展目标（SDGs），特别是目标3（良好健康与福祉）、11（可持续城市和社区）、13（气候行动）和15（陆地生物）的关键。入侵植物可能通过竞争排除本地物种，降低生物多样性，影响传粉者，并可能引入过敏原或疾病媒介，危害公共健康。它们还可能破坏城市绿地的美观和功能，增加管理成本，阻碍城市可持续性。气候变化的影响可能进一步促进入侵物种的传播和适应。

基于分析，提出以下建议：

1. 1.
   在景观美化和绿地设计中优先使用本地植物。
2. 2.
   加强研究人员与城市规划设计部门之间的沟通与协调。
3. 3.
   开发适用于城市生态系统的入侵植物环境影响、健康和社会经济影响评估框架。
4. 4.
   利用遥感（RS）和地理信息系统（GIS）等先进技术开发监测和预测入侵植物扩散的模型。
5. 5.
   制定并严格执行关于入侵植物种子和幼苗进出口及交易的法律法规。

结论

本综述通过文献计量分析系统梳理了1996-2024年间城市环境植物入侵研究的发展脉络。研究表明该领域受到多学科关注且国际合作紧密，同时揭示了在分类学、生态机制和影响评估等方面存在显著研究空白。主题分析明确了当前的核心研究领域和未来值得关注的方向。面对全球化、城市化和气候变化的挑战，未来需要跨学科合作，开发创新的监测和管理工具，并制定基于可持续性原则的综合管理策略，以有效应对城市植物入侵问题，保护城市生物多样性，促进城市可持续发展。