夏傳花 丁玉娟

摘要 松材線蟲病是最具危險性的森林病害，威脅著我國的生態(tài)安全、環(huán)境安全以及經(jīng)濟(jì)安全，是全球主要管控的林業(yè)有害生物。松林是貴州的主要樹種，松材線蟲病是對貴州省松樹資源及經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義的流行病。闡述了貴州省松材線蟲病傳統(tǒng)監(jiān)測方法和現(xiàn)代監(jiān)測方法的具體內(nèi)容及優(yōu)缺點(diǎn)，分析了當(dāng)前貴州省監(jiān)測研究中存在的問題以及未來松材線蟲病監(jiān)測方法的發(fā)展方向，為未來的監(jiān)測工作提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞 松材線蟲??；貴州?。涣餍胁?；生態(tài)安全

中圖分類號：S763.18 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：2095–3305（2023）12–00-03

Research Progress on Monitoring Pine Wilt Disease in Guizhou Province

Xia Chuan-Hua et al（GuiZhou Second Surveying and Mapping Institute，Guiyang， Guizhou 550001）

Abstract Pine wilt disease is the most dangerous forest disease that threatens Chinas ecological security， environmental security， and economic security. It is a globally controlled forestry pest. Pine forests are the main tree species in Guizhou， and pine wilt disease is a prevalent disease that is of great significance to the pine tree resources and economic development of Guizhou Province. This paper expounded the specific contents and advantages and disadvantages of the traditional monitoring methods for pine wood nematode disease in Guizhou Province， analyzed the problems existing in the current monitoring research in Guizhou Province and the development direction of the monitoring methods of pine wood nematode disease in the future， so as to provide a theoretical basis for the future monitoring work.

Key words Pine wilt disease; Guizhou Province; Epidemic; Ecological safety

松材線蟲病是一種由松墨天牛攜帶傳播松材線蟲而引起的一種毀滅性病害，受松材線蟲感染后的松樹會由于水分缺失而快速死亡，嚴(yán)重危害松樹的生長[1]。松材線蟲病傳染性極強(qiáng)，傳播速度極快，傳播范圍極廣，又被稱為松樹萎蔫病，對森林健康發(fā)展具有極強(qiáng)的危害性[2]。若松材線蟲病樹發(fā)生以后沒有及時處理，鄰近區(qū)域的松樹將會短期內(nèi)大量感染松材線蟲病，從而導(dǎo)致大量松樹短時間內(nèi)大規(guī)?？菟繹3]。松樹一旦感染松材線蟲病，最快40 d便會死亡，倘若防治不及時或者不當(dāng)，3～5年內(nèi)就會造成松林毀滅[4]。因此，必須在病蟲害出現(xiàn)的短時間內(nèi)將其殺滅，避免其進(jìn)一步傳播造成大量的松樹死亡。面對高速發(fā)展的當(dāng)代經(jīng)濟(jì)以及社會對生態(tài)環(huán)境的重視，松材線蟲病的監(jiān)測預(yù)警顯得極其重要。

作為貴州省重要的經(jīng)濟(jì)林種之一，松樹對于保護(hù)貴州省松林資源、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。貴州省林業(yè)及相關(guān)部門堅(jiān)持預(yù)防與除治“兩手抓”，加大林業(yè)病蟲害監(jiān)測力度，通過建立有效的松材線蟲病監(jiān)測和預(yù)警體系，做到了及時發(fā)現(xiàn)已感染松材線蟲的病樹及其蔓延情況，并及時采取了合理的措施將其除治，有效遏制了松材線蟲進(jìn)一步擴(kuò)散[5]。

1 松材線蟲病監(jiān)測方法

1.1 傳統(tǒng)監(jiān)測方法

1.1.1 定期調(diào)查和樣本采集 根據(jù)松林的分布狀況，定期調(diào)查對松材線蟲的發(fā)生狀況，每年進(jìn)行至少1次調(diào)查。通常在松材線蟲發(fā)生的高峰期進(jìn)行調(diào)查，選取具有一定代表性的調(diào)查點(diǎn)，考慮不同環(huán)境因素對松材線蟲病的影響，包括地形、坡度、坡向、樹種、海拔、環(huán)境等因素。

（1）調(diào)查松樹：在樣本區(qū)域選取樣本點(diǎn)，觀察樣本點(diǎn)及樣本點(diǎn)周圍松樹的變化，包括樹冠的變化、松樹的顏色、枯死情況等。（2）調(diào)查樹干：檢查松樹樹干的外觀，觀察有無蛀洞、樹皮剝離、樹干裂痕等病害特征。（3）調(diào)查根系：挖掘部分樹根，觀察根系的健康狀況和有無線蟲存在。（4）調(diào)查樹干剖面：在病害嚴(yán)重的樣本樹上觀察樹干剖面，觀察內(nèi)部組織的病變情況[6]。

通過定期調(diào)查和樣本采集，可以及時了解病害的發(fā)展情況。根據(jù)不同的傳播情況和趨勢，及時了解松材線蟲病的發(fā)生情況，尋找相應(yīng)的防控手段和制定相應(yīng)的防控措施。

1.1.2 捕捉器的使用 根據(jù)監(jiān)測區(qū)域的大小和特點(diǎn)，合理布置捕捉器。在病害嚴(yán)重的松林周圍、疫源地等布置捕捉器。定期檢查捕捉器，記錄捕獲的松材線蟲數(shù)量和種類，根據(jù)捕獲數(shù)量的變化和趨勢，判斷松材線蟲的活動情況和傳播程度。根據(jù)捕獲的數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理。通過統(tǒng)計(jì)和比較數(shù)據(jù)，評估松材線蟲的危害程度和傳播趨勢。

傳統(tǒng)監(jiān)測主要采用人工巡查的方式進(jìn)行監(jiān)測，工作量大，人工成本高，監(jiān)測效果差，短期內(nèi)難以根除，實(shí)時性和有效性較差。由于貴州松樹的分布較廣，加上特殊的地形環(huán)境，利用人工監(jiān)測的方式將花費(fèi)大量的人力、物力、時間、精力，無法及時獲取已經(jīng)受到病蟲害的松樹的具體情況，可能會造成松材線蟲病的進(jìn)一步擴(kuò)散，導(dǎo)致病樹大范圍枯死。此外，受監(jiān)測環(huán)境和監(jiān)測人員的影響，監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性難以得到保證[7]。

1.2 現(xiàn)代監(jiān)測技術(shù)和方法

1.2.1 無人機(jī)監(jiān)測方法 隨著無人機(jī)遙感技術(shù)的普及，可以實(shí)現(xiàn)基于無人機(jī)遙感監(jiān)測的多維度、高頻率的動態(tài)監(jiān)測，從而實(shí)現(xiàn)早發(fā)現(xiàn)、早除治[8]。無人機(jī)監(jiān)測可以根據(jù)設(shè)定的范圍對規(guī)劃的區(qū)域進(jìn)行航飛監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)松樹出現(xiàn)異常變色或枯死，可利用人工對異常松樹進(jìn)行采樣，判斷其是否感染松材線蟲病，從而進(jìn)行監(jiān)測除治。相較于傳統(tǒng)的松材線蟲病監(jiān)測方法，無人機(jī)遙感監(jiān)測具有監(jiān)測范圍大、準(zhǔn)確性高、效率高等諸多特點(diǎn)。

研究表明，無人機(jī)監(jiān)測應(yīng)用于松材線蟲的疫木監(jiān)測的效果極好。無人機(jī)監(jiān)測大多使用機(jī)載數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源，根據(jù)指定的航飛范圍，結(jié)合合適的天氣情況確定飛行計(jì)劃，進(jìn)行無人機(jī)航飛。使用后，對無人機(jī)獲取的航拍影像進(jìn)行處理（拼接、鑲嵌、勻色等），對已獲取的影像數(shù)據(jù)進(jìn)行人工勾畫樣本，通過樣本數(shù)據(jù)，利用計(jì)算機(jī)智能識別技術(shù)，識別出松材線蟲枯死樹[9]。根據(jù)智能識別出的疫木的具體經(jīng)緯度坐標(biāo)，選取部分成果數(shù)據(jù)，利用無人機(jī)對計(jì)算機(jī)識別的疫木的準(zhǔn)確性進(jìn)行驗(yàn)證。

無人機(jī)監(jiān)測也有其局限性。雖然無人機(jī)技術(shù)監(jiān)測松材線蟲病準(zhǔn)確率較高，但由于貴州特殊的地形和氣候條件，無法進(jìn)行大范圍全覆蓋的監(jiān)測。

1.2.2 天空地一體化協(xié)同遙感監(jiān)測方法 天空地一體化協(xié)同遙感監(jiān)測方法主要是應(yīng)用多源遙感獲取影像數(shù)據(jù)，并通過結(jié)合深度學(xué)習(xí)模型識別出疑似受感染的松材線蟲病樹圖斑，再結(jié)合無人機(jī)技術(shù)及人工巡查的方式，對通過機(jī)器自動解譯識別出的監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行實(shí)地驗(yàn)證。面向松材線蟲病入侵快、傳染性強(qiáng)、傳染范圍較大、防治難的特點(diǎn)，充分利用“天空地”不同監(jiān)測手段的各個監(jiān)測優(yōu)勢，以“傳統(tǒng)+創(chuàng)新”“人工+智能”為主導(dǎo)，補(bǔ)齊“防、查、除、督”等關(guān)鍵環(huán)節(jié)短板，能夠?qū)崿F(xiàn)松材線蟲病疫情“快速找、精準(zhǔn)除、科學(xué)防”，實(shí)現(xiàn)松材線蟲病的精準(zhǔn)治理[10]。

相關(guān)部門應(yīng)基于松材線蟲病入侵快、傳染性強(qiáng)、傳染范圍較大、防治難的特點(diǎn)，充分利用“天空地”不同監(jiān)測手段的優(yōu)勢，形成天空地協(xié)同松材線蟲病精細(xì)化監(jiān)管平臺。同時，在分析天空地協(xié)同監(jiān)測出的松材線蟲病樹分布成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合林業(yè)小班數(shù)據(jù)庫等相關(guān)數(shù)據(jù)，運(yùn)用空間分析技術(shù)為精準(zhǔn)監(jiān)管松材線蟲病提供數(shù)據(jù)建庫、空間分析、統(tǒng)計(jì)決策等有效支持，實(shí)現(xiàn)松材線蟲病監(jiān)測調(diào)查工作的現(xiàn)實(shí)性、客觀性和科學(xué)性[11]。

天空地一體化監(jiān)測既可以擴(kuò)大監(jiān)測范圍，又可以利用無人機(jī)提高監(jiān)測的準(zhǔn)確性，結(jié)合傳統(tǒng)的地面人工調(diào)查的方式確定疫情的發(fā)生、分布情況，從而對疫情的發(fā)生發(fā)展?fàn)顩r及發(fā)展趨勢進(jìn)行準(zhǔn)確研判。

1.2.3DNA檢測技術(shù) DNA檢測技術(shù)具有高靈敏度、高特異性和高準(zhǔn)確性的優(yōu)點(diǎn)，可以在早期發(fā)現(xiàn)松材線蟲的感染情況，幫助及時采取防治措施。同時，DNA檢測技術(shù)還可以用于松材線蟲的種類鑒定和抗性檢測等方面，為病害防治提供更精確的信息和依據(jù)。

DNA檢測技術(shù)在監(jiān)測松材線蟲方面發(fā)揮了重要作用。首先，采集松樹的根、樹干、樹皮、土壤等樣品，確保樣品的代表性和完整性。使用適當(dāng)?shù)腄NA提取方法，從采集的樣品中提取松材線蟲的DNA。利用聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）技術(shù)，對提取的松材線蟲DNA進(jìn)行擴(kuò)增。選擇合適的引物，以松材線蟲特異的基因序列為目標(biāo)，進(jìn)行PCR擴(kuò)增。將PCR擴(kuò)增產(chǎn)物進(jìn)行凝膠電泳分析，通過比較擴(kuò)增產(chǎn)物的大小和帶型，確定松材線蟲的存在與否。

同時，根據(jù)擴(kuò)增產(chǎn)物的濃度，估算松材線蟲的數(shù)量。分析PCR擴(kuò)增產(chǎn)物進(jìn)行測序，獲取松材線蟲的基因序列信息。通過比對已知的松材線蟲基因庫，確定松材線蟲的種類和變異程度。根據(jù)DNA檢測的結(jié)果，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理。通過統(tǒng)計(jì)和比較數(shù)據(jù)，評估松材線蟲的分布情況、變異情況和傳播趨勢。

1.2.4 傳感器和智能監(jiān)測系統(tǒng) 傳感器和智能監(jiān)測系統(tǒng)在監(jiān)測松材線蟲方面的使用，可以為病害防治提供更精確的數(shù)據(jù)和更高效的手段，有助于及早發(fā)現(xiàn)和控制松材線蟲的傳播。目前，傳感器和智能監(jiān)測系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于監(jiān)測松材線蟲的監(jiān)測中。

傳感器會不斷采集環(huán)境數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街悄鼙O(jiān)測系統(tǒng)中，包括溫度、濕度、氣體濃度等與松材線蟲有關(guān)的信息。智能監(jiān)測系統(tǒng)會對傳感器采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理。通過對環(huán)境數(shù)據(jù)的比對和統(tǒng)計(jì)，可以判斷松材線蟲是否存在及其活動范圍。智能監(jiān)測系統(tǒng)可以設(shè)置預(yù)警功能，當(dāng)監(jiān)測到溫度、濕度或氣體濃度超過預(yù)設(shè)閾值，系統(tǒng)會自動發(fā)出警報(bào)，提醒相關(guān)人員及時采取措施。智能監(jiān)測系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，即使在遠(yuǎn)離松樹種植區(qū)的地方，工作人員也可以通過手機(jī)或電腦實(shí)時查看和監(jiān)控松材線蟲的活動情況。

傳感器和智能監(jiān)測系統(tǒng)在監(jiān)測松材線蟲方面的使用具有以下4個方面的優(yōu)勢。（1）實(shí)時監(jiān)測：傳感器和智能監(jiān)測系統(tǒng)可以實(shí)時監(jiān)測松材線蟲的活動情況，及時發(fā)現(xiàn)感染和傳播的跡象。（2）自動化：傳感器和智能監(jiān)測系統(tǒng)可以自動采集和分析數(shù)據(jù)，減少人工干預(yù)和誤判的可能性。（3）高效性：傳感器和智能監(jiān)測系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)大范圍的監(jiān)測，提高監(jiān)測效率和準(zhǔn)確性。（4）提前預(yù)警：智能監(jiān)測系統(tǒng)可以根據(jù)設(shè)定的閾值，提前發(fā)出預(yù)警，幫助防治人員及時采取措施，降低松材線蟲的危害[12]。

2 小結(jié)與討論

在林業(yè)發(fā)展管理中，疫木監(jiān)測除治是林業(yè)管理和可持續(xù)發(fā)展的重要內(nèi)容，松材線蟲的監(jiān)測是及時發(fā)現(xiàn)疫木的位置及規(guī)模的必要手段。以多源衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源的松材線蟲病衛(wèi)星遙感監(jiān)測提高了單一數(shù)據(jù)源無法滿足大范圍區(qū)域遙感監(jiān)測的需求。因此，松材線蟲病監(jiān)測方法的探討需要綜合考慮不同方法的優(yōu)缺點(diǎn)，發(fā)展智能監(jiān)測系統(tǒng)和預(yù)測模型，加強(qiáng)數(shù)據(jù)共享和合作，不斷改進(jìn)和更新監(jiān)測技術(shù)，以提高松材線蟲病的監(jiān)測效果和防控水平。

（1）應(yīng)綜合應(yīng)用多種監(jiān)測方法。由于每種監(jiān)測方法都存在一定的局限性，建議綜合應(yīng)用多種監(jiān)測方法，以提高監(jiān)測的準(zhǔn)確性和全面性。例如，可以結(jié)合觀察松樹病征和使用誘捕器進(jìn)行監(jiān)測，同時借助實(shí)驗(yàn)室檢測等技術(shù)進(jìn)行驗(yàn)證。

（2）發(fā)展智能監(jiān)測系統(tǒng)。隨著科技的發(fā)展，智能監(jiān)測系統(tǒng)可以提供實(shí)時、高效的監(jiān)測數(shù)據(jù)。通過使用傳感器、無人機(jī)、遙感等技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對大范圍松林的快速監(jiān)測，減少人力和時間成本。

（3）開發(fā)預(yù)測模型和算法。為了更好地預(yù)測松材線蟲病的發(fā)展趨勢和危害程度，需要開發(fā)預(yù)測模型和算法。這些模型和算法可以基于監(jiān)測數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、環(huán)境因素等，通過數(shù)據(jù)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)等方法，提供準(zhǔn)確的預(yù)測結(jié)果。

（4） 加強(qiáng)數(shù)據(jù)共享和合作。松材線蟲病是一個跨區(qū)域的問題，需要各地區(qū)之間的合作和信息共享。建立數(shù)據(jù)共享平臺，促進(jìn)各地區(qū)之間的合作與交流，有助于更好地監(jiān)測和控制松材線蟲病的傳播。

（5）持續(xù)改進(jìn)和更新監(jiān)測技術(shù)。監(jiān)測技術(shù)是不斷更新迭代的，監(jiān)測人員需要持續(xù)學(xué)習(xí)和掌握新的監(jiān)測技術(shù)。同時，相關(guān)部門要建立相關(guān)的培訓(xùn)機(jī)制和標(biāo)準(zhǔn)，提高監(jiān)測人員的專業(yè)水平。

3 展望

松材線蟲疫木監(jiān)測是疫木防控、疫木除治、保護(hù)森林安全的重要環(huán)節(jié)。通過松材線蟲監(jiān)測實(shí)現(xiàn)“早發(fā)現(xiàn)、早確診”，及時發(fā)現(xiàn)并控制松材線蟲的流行趨勢，可以減少大范圍松材線蟲病出現(xiàn)帶來的危害。但就目前貴州省松材線蟲監(jiān)測的進(jìn)展來看，無論是已經(jīng)監(jiān)測到的疫區(qū)，還是尚未監(jiān)測出松材線蟲的其他地區(qū)，松材線蟲的監(jiān)測仍然存在眾多不足。因此，完善松材線蟲監(jiān)測體系，對于進(jìn)一步強(qiáng)化貴州省松材線蟲病防控機(jī)制具有重要意義。主要從以下7個方面開展。

（1）建立長時間序列的監(jiān)測機(jī)制。松材線蟲的感染和發(fā)病是一個短期過程，在病害高發(fā)期可適當(dāng)縮短監(jiān)測的間隔時間，減少進(jìn)一步感染擴(kuò)散的可能性。

（2）獲取多光譜數(shù)據(jù)。通過多光譜影像技術(shù)的應(yīng)用，獲取高光譜數(shù)據(jù)，并分析感染松材線蟲病松樹不同時期的光譜特性，從而辨別不同松樹的發(fā)病時期及程度，及時找出感染病樹并擬定出除治方案，有序推進(jìn)松材線蟲病的監(jiān)測除治工作。

（3）提升樣本質(zhì)量，提高機(jī)器學(xué)習(xí)準(zhǔn)確率。通過人工判別的方式，提高松材線蟲樣本庫的質(zhì)量。通過不斷嘗試和變換深度學(xué)習(xí)模型，找出最適合貴州地區(qū)松材線蟲判別的模型，利用高質(zhì)量樣本數(shù)據(jù)庫，快速精準(zhǔn)監(jiān)測出松材線蟲病的位置及規(guī)模，提高機(jī)器自動識別解譯準(zhǔn)確率[13]。

（4）完善監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，提高監(jiān)測精度。包括建立監(jiān)測站點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)、使用多種監(jiān)測方法、進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和模型建立、提高監(jiān)測人員的專業(yè)能力、加強(qiáng)信息共享和科學(xué)研究等措施。只有通過多方面的努力，才能確保對松材線蟲病的及時監(jiān)測和有效防控。

（5）探索病害發(fā)生機(jī)理與環(huán)境因素的關(guān)系。探索松材線蟲病的發(fā)生機(jī)理與環(huán)境因素的關(guān)系，從病原體與寄主關(guān)系、病害發(fā)生與環(huán)境因素的關(guān)系、生態(tài)系統(tǒng)與病害發(fā)生的關(guān)系以及人為活動與病害發(fā)生的關(guān)系等多個角度進(jìn)行研究。只有深入了解這些關(guān)系，才能制定出更有效的防控策略和管理措施，減少松材線蟲病的發(fā)生和傳播[14]。

（6）加強(qiáng)防治技術(shù)研究，提高防治效果。通過加強(qiáng)松材線蟲病防治技術(shù)研究，提高防治效果，可以更好地保護(hù)森林資源，減少病害對生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)的影響，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

（7）加強(qiáng)科普宣傳，提高公眾參與和防治意識。通過加強(qiáng)科普宣傳，提高公眾參與和防治意識，可以讓更多的人了解松材線蟲病的危害和防治方法，有效控制病害的發(fā)生和傳播。

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