林業生物災害預警的內涵*

景天忠，張海俠，董瀛謙，王志英

(東北林業大學林學院，黑龍江哈爾濱150040)

林業生物災害預警的內涵*

景天忠，張海俠，董瀛謙，王志英

(東北林業大學林學院，黑龍江哈爾濱150040)

林業生物災害預警是我國林業有害生物預防體系的主要內容，但一直以來對林業生物災害這一概念沒有一個統一的定義，處于“各自表述”的狀態。在參考國內外林業生物災害預警研究的基礎上，對一些相關概念做了厘清，提出了一個林業生物災害預警系統的框架。該系統由4部分構成:分析潛在威脅、檢定真實威脅、警情發布和響應威脅。通過有害生物風險分析和發生預測來判斷潛在的威脅;通過威脅勘察、監測和檢疫措施來檢定真實的威脅;然后評估威脅大小。提出了一個度量威脅大小的指標——發生指數，它既考慮了有害生物的種群密度(或病情指數)，又考慮了發生面積。發生指數可在當年有害生物發生結束后根據實際發生情況計算，但在預警時必須根據預警指標(立地指數、林分指數、氣象指數等)來推算。根據推算的發生指數，將警情分級，向經營者和公眾發布警報。同時，相關部門根據相應的預案進行威脅響應。對預案執行情況應進行評估，必要時進行預案修訂。

林業有害生物;災害;預警系統;發生指數

目前，我國林業生物災害呈居高不下的態勢。林業大省黑龍江省每年林業有害生物發生面積高達40萬hm2，因此造成的直接經濟損失達27億元～30億元，間接損失高達400億元以上［1］。從全國的情況來看，全球100種最具威脅的外來生物，我國已有50多種。2004年的數據表明，全國林業有害生物年發生面積都在870多萬hm2左右，造成的損失高達880億元［2］。到2010年左右時，每年林業有害生物發生面積都在1 133萬hm2以上［3］。而森防基礎設施落后是造成我國對林業有害生物災情防控能力低下的最直接原因。因此，全局性執行信息分析的有害生物風險評估系統、邊界口岸防控外來入侵的檢疫除害系統、重點區域防控境內傳播的監測預警系統、一般區域防控突發災情的監測防災系統和跨省(市)區域防控局部災情的監測防災系統是我國林業有害生物預防體系的主要內容［4］。由于預警在林業有害生物管理中的重要性，在2008年的雨雪冰凍災害過后，國家林業局和國家氣象中心合作，中央電視臺天氣預報節目開始加播林業有害生物預警信息［5］。目前，一個國家級林業有害生物災害監測與預警系統已建立起來［6］。

但對于林業生物災害預警的概念一直沒有一個統一的說法，長期以來處于“各自表述”的狀態。陳美蘭等［7］探討了預測、監測和預警關系，認為預警與預測從根本上說是一致的，都是根據歷史數據和現實材料預測未來;而監測和預警之間是相離關系。蒲天勝［8］從預警的對象、時效、內容、方法和驗證5個方面論述了害蟲預警系統，認為預警是采用各種途徑和方法，發出將有危險到來的通知或信號。王桂清等［9］提出了森林害蟲災害預警指標應堅持的原則和指標體系，并將預警等同于測報。張則樂等［10］則認為預警體系由決策指揮體系、技術支撐體系和操作實施體系組成。其中決策指揮體系是整個體系的指揮中心;技術支撐體系主要承擔科研攻關和技術儲備，兼任決策層的顧問;操作實施體系是具體措施的主要應用和實施者，負責預警技術的推廣、檢疫、監測、綜合治理等。在以前的研究中，景天忠等［11］已介紹了國外林業生物災害預警的現狀。在本文中，我們試圖結合國內外在林業生物災害預警上的研究成果，對相關概念作一厘清，并提出一個符合國情的林業生物災害預警理論。

1 災害和預警的概念

災害(Hazard)是一種具有潛在破壞性的物理存在。當這種存在給人類及其生存的環境帶來直接或間接的影響時，災難(disaster，catastrophe)便發生了［12－14］。因而，林業生物災害預警中只考慮有害生物的發生情況，不用考慮其造成的損失。

預警(Early Warning)一詞最早起源于軍事，即通過預警飛機、預警雷達、預警衛星等工具來提前發現、分析和判斷敵人的進攻信號，并把這種進攻信號的威脅程度報告給指揮部門，以提前采取應對措施。通俗地講，預警指的是在警情發生之前對之進行預測報警［15］，即在運用現有知識和技術的基礎上，通過對事物發展規律的總結和認識，分析事物的現有狀態及特定信息，判斷、描述和預測事物的變化趨勢，并與預期的目標量進行比較，利用設定的方式和信號，實行預告和示警，以便使預警主體有足夠的時間采取相應的對策和反應措施。目前，這種預警機制己經超越了軍事的范疇，進入現代政治、經濟、技術、資源、治安、災變、醫療等社會和自然領域。

胡鵬［16］認為預警是對危機與危險狀態的一種預前信息警報或警告，是圍繞一特定目標展開的一整套監測和評價的理論和方法體系。從預警的特性來看，它不僅具有戰略級決策的特點，而且也是衡量系統機制成熟度的重要標志。

本文中，我們以聯合國減災國際策略(UN-ISDR)中給預警的定義為準，即“特定的組織機構提供及時有效的信息，以便暴露于災害之中的個體采取措施來避免或減小他們的風險，并為有效的響應做好準備”。它包括4個方面的內容［17］。

(1)風險知識(Risk Knowledge):風險評價(risk assessment)可為減災和保護策略設定優先級以及設計預警系統提供必需的信息。

(2)監測和預測(Monitoring and Predicting):具有監測和預測功能和系統能及時提供對公眾、經濟和環境所面對的潛在風險的估計。

(3)信息傳播(Disseminating Information):通訊系統(communication system)用來向潛在受影響地區發布預警信息以引起當地或地區政府部門的警覺。

(4)響應(Response):協作、良好的管理方法和合適的行動計劃是有效預警的關鍵點。同樣，公眾的意見和教育也是減災的關鍵方面。

2 林業生物災害預警體系

據聯合國在國際減災策略中給預警的定義，參考國外林業生物災害預警系統，結合我國實際情況，提出林業生物災害預警體系(圖1)。

圖1 林業生物災害預警理論框架

2.1 潛在威脅的分析

林業有害生物本身不是對森林健康的一種威脅。相反，它是森林生態系統中的一個營養級，是森林健康所必需的。但林業有害生物在有些林分中易偏離其平衡位置，影響到森林的健康，因而是一種潛在的威脅。

林業有害生物包括本土有害生物和外來有害生物，它們都是森林健康的潛在威脅。林業生物災害預警的第一步就是要弄清這些潛在威脅的種類，以及引起暴發流行的生物因子和非生物因子。生物因子包括其自身的生物和生態學習性、可能的傳播途徑、寄主范圍、分布區、天敵種類及自然寄生情況、易感林分的特征等。非生物因子主要有氣象因子、火災、大氣污染、地理因子等。

2.1.1 有害生物的種類

經過科技工作者多年的研究，目前對我國常發的森林有害生物已有一個明確的名單。經過定期的森林有害生物普查，對各地的森林昆蟲、病原微生物、雜草及其他有害生物也有一個基本的掌握。要利用現有的數據庫和專家系統，建立起一個權威的、覆蓋全國的森林有害生物公共數據庫。盡管有害生物及其暴發通常由專業人士來核實，但其最初的發現者通常是生產一線的工作人員，因此該數據庫還應在人員培訓中發揮重要作用。

2.1.2 引起暴發流行的因子

引起暴發流行的因子有有害生物本身的生物學習性、影響有害生物存活和死亡的因子(氣象、火災、大氣污染、天敵等)、影響有害生物傳播和流行的因子(氣象、人為因素等)、易感林分的特征(坡度、坡向、林分類型等)等，這些因子可作為預警的指標。

2.1.3 有害生物風險分析

有害生物風險分析(Pest risk analysis，PRA)是通過評價生物學上的(或其他科學的)和經濟學上的證據來確定是否應限定某種有害生物及將為此采取的任何植物檢疫措施的力度的過程［18－19］。

有害生物風險分析是在1980年代末期應用到植物檢疫領域里的一個新術語，FAO已對《有害生物風險分析準則》進行修訂，分別制定檢疫性有害生物的風險分析標準(Pest Risk Analysis for quarantine pests including analysis of environmental risks)(ISPM No.11，Rev-1，2003)［18］和限制的非檢疫性有害生物的標準(Pest risk analysis for regulated nonquarantine pests)(ISPM No.21，2004)［19］。檢疫性有害生物風險分析的目標是，某一地區查明檢疫上令人關注的有害生物和/或傳播途徑并評價其風險，查明受威脅地區以及酌情選定風險管理方案。對非檢疫性限定有害生物進行有害生物風險分析的目的是，在一個特定有害生物風險分析地區確定與種植用植物相關的有害生物，評估其風險以及酌情確定風險管理備選方案以達到容許程度。目前進行過風險分析林業有害生物多為檢疫對象，如松突圓蚧 Hemiberlesia pitysophila Takagi［20］、蔗扁蛾 Opogona sacchari(Bojer)［21］、椰心葉甲 Brontispa longissima(Gestro)［22］等。對所有林業有害生物進行風險分析是必要的。

通過PRA，我們可以得到某種有害生物風險的大小，以及管理這種風險的備選方案。因此，PRA該當成為林業生物災害預警的重要內容。經過PRA得出的風險值可作為預警的指標。

2.1.4 有害生物發生的預測

從生態學的角度來看，林業有害生物的發生與環境因子密切相關［23－25］。此外，有害生物發生系統是非線性的，存在內在隨機性［26］。根據歷史數據，建立起林業有害生物的發生與環境因子之間的關系，并根據未來的環境因子狀況，推斷出未來林業有害生物的發生狀況;或利用非線性科學方法，利用有害生物的前一發生狀態推斷下一發生狀態的過程稱為預測(Prediction)。由于害蟲發生普遍存在混沌現象，預測的準確率隨著預報時間的延長而迅速下降［26］。但隨著人們認識的不斷深化，以及非線性科學的發展，一些新的方法應用到林業生物災害的預測上來，如元胞自動機和人工神經網絡模型［27］。過去，常將預測和預報(Forecast)連在一起使用，預報指的將預測的結果及時公開、公布的過程。在預警理論中，預報是將預警結果(即警情)及時公開、公布的過程。

目前來看，對長期預測，較高的準確率是不現實的。其次，由于森林生物災害有一個發展的過程，并不像地震等自然災害具有極強的突發性。因此對林業生物災害預警來講，長期預測不應占有重要的位置，重點要放在監測和短期預測上。

2.2 真實威脅的檢定

2.2.1 有害生物的核實

準確地鑒定出有害生物的種類是至關重要的，但這項工作對普通的森林保護工作者來講可能很難，因此有必要借助專業人士或專家系統來進行。

2.2.2 真實威脅的檢定

檢定(Detection)是確定某地區林業有害生物真實威脅的過程。真實威脅的檢定可借助于有害生物普查、專項調查來進行。對于一些主要有害生物、常發有害生物以及潛在威脅較大的有害生物應建立長期的監測。監測(Monitoring)是在一定時間空間內，對特定的林業有害生物的種群動態或病害的流行情況進行跟蹤的過程。監測可采用傳統地面調查與空中監測相結合的方法［28］。目前，基于PDA的林業有害生物調查系統已在林業有害生物的調查開始應用［29］，這將顯著提高調查的效率。此外，嚴格的植物檢疫措施可檢測檢疫性有害生物真實的威脅。因此必須建立與海關及檢疫部門之間的密切聯系，做好信息的共享。

2.3 警情發布

檢測到真實的威脅后，要評估威脅的大小。在此之前必須制定發生程度劃分的標準和警報的分級標準。根據這兩個標準對威脅進行預報。警報的發布渠道要暢通，必要時可借助媒體進行。

如何指示威脅的大小，即如何選擇警情指標，也是近來比較有爭議的課題。過去，曾用森林的功能、林業有害生物可能帶來的損失等指標來指示［30］。這樣一來，反而使簡單的問題復雜化了。由于是對災害預警，并非對災難預警，因而應該用有害生物本身的屬性來指示，就像用風速的大小來指示臺風的等級，而不用臺風造成的損失來指示其等級。對林業有害生物來講，警情指標可用蟲口密度、病情指數、發生面積等來表示。在這里，提出一個類似于病情指數的發生指數(outbreak index，OI)作為警情指標。

式中:發生程度的劃分以《林業有害生物發生及成災標準》(LY/T 1681 －2006)［31］為準。

從上面的定義可看出，OI具有以下特點:

(1)容易計算。現行的林業生物災害報表中只上報某種有害生物發生輕、中、重的面積和寄主樹種面積，選用其他指標則不易計算。

(2)結合危害程度與發生面積，可較全面反映林業有害生物的發生情況。

(3)可用于不同地區間的橫向比較。

(4)不同的有害生物、不同的寄主樹間可橫向比較。

(5)OI的范圍為0～1，當OI=0.5時，意為該地區某種樹種有50%的面積重度發生某種病蟲害。

以上的公式是對OI的定義，對已發生的林業有害生物可利用此公式計算該值。而對預警而言，由于生物災害還未發生，OI值可根據其他預警指標，包括警源指標和警兆指標來計算(圖2)。OI與其他預警指標之間的關系必須依據歷史資料來計算，并不斷更新。計算方法主要有2種，即主觀賦權診斷預警方法和客觀賦權診斷預警方法。主觀賦權方法多采取定性和定量相結合，由專家根據經驗進行主觀判斷而得到權數再進行綜合計算，如層次分析法、模糊綜合評判法等;客觀賦權方法根據指標之間的相關關系或各項指標數據的內在關系來確定權數進行計算，如灰色關聯度法、TOPSsI法、主成分分析法等［32］。這樣通過OI的評估值跟實際值的比較，不斷完善OI與各預警指標之間的系數，逐步提高對警情劃分的準確性。這也是與柏立新［33］所報道的農業有害生物災變風險預警技術的不同之處。關于這一點，將另文詳述。

計算出OI值后，根據《中華人民共和國突發事件應對法》和《國家突發公共事件總體應急預案》，將預警級別劃分為四級:Ⅰ級(特別嚴重)、Ⅱ級(嚴重)、Ⅲ級(較重)和Ⅳ級(一般)，依次用紅色、橙色、黃色和藍色表示。OI值與四級顏色級別之間的對應關系應根據歷史數據，結合專家的意見來判斷，但與有害生物的種類、寄主樹種、林種等因素無關。

2.4 響應威脅

對每種林業生物災害都應制定相應的預案，一旦有害生物暴發或流行，可依預案來應對相應的威脅。預案中應規定預案的執行者、執行的方式以及事后監督工作。目前從國家林業局到地方各省基本上建立了林業有害生物災害應急預案，在此不再贅述。

3 小結

本文首先厘清了災害與災難、預警與預測等混淆使用的概念，然后提出了一個林業有害生物災害預警的系統框架。該預警系統包括4個部分，即分析潛在威脅、檢定真實威脅、警情發布和響應威脅。在一次預警任務中，這4個部分是按順序進行的，但對長期的預警工作來講，它們又是按順序循環的。在該系統中，建立公共數據庫、人員培訓、風險分析等基礎性工作是預警的基礎，監測和短期預測是主要的工作。該系統的特點是以有害生物的發生來指示其威脅的大小，并不涉及有害生物造成損失的大小。因為損失評估非常復雜，會隨時間發生變化，有時還與政治因素有關。

［1］程子龍．黑龍江省每年林業有害生物發生面積高達40萬公頃［EB/OL］．(2009－05－09)［2011－08－14］．http://news．xinhuanet．com/newscenter/2009 －05/09/content_11342596.htm．

［2］蘇宏鈞，趙杰，尤德康，等．我國森林病蟲害災害經濟損失［J］．中國森林病蟲，2004，23(5):1－6．

［3］韓樂悟．林業有害生物發生面積年逾1.7億畝［EB/OL］．(2010－04－20)［2011－08－14］．http://www．legaldaily．com．cn/bm/content/2010－04/20/content_2118434.htm?node=20734．

［4］李計順，張連成，郭文輝，等．我國林業有害生物預防體系構建模式探討［J］．中國森林病蟲，2007，26(3):11－15．

［5］孫玉劍．天氣預報將加播林業有害生物預警信息［N］．中國綠色時報，2008－03－04(2)．

［6］常原飛，武紅敢，董振輝，等．國家級林業有害生物災害監測與預警系統［J］．林業科學，2011，47(6):93－100.

［7］陳美蘭，吳延熊，周國模，等．預測、監測和預警關系的初步探討［J］．浙江林學院學報，1999，16(1):10－13．

［8］蒲天勝．淺談害蟲預警系統［J］．廣西植保，2004，17(1):18－20.

［9］王桂清，周長虹．森林害蟲災害預警指標體系研究［J］．林業科技，2003，28(5):21－24．

［10］張則樂，鞠瑞亭．上海市綠化林業有害生物預警體系建設探討［J］．中國森林病蟲，2008，27(3):42－44．

［11］景天忠，董瀛謙，王志英．歐美林業生物災害預警現狀［J］．世界林業研究，2010，23(6):55－60.

［12］First Pages．Hazards VS．Disasters［EB/OL］．［2011 －08 －14］．http://media．wiley．com/product_data/excerpt/47/EHEP0007/EHEP000747.pdf．

［13］Olivia．Difference Between Hazard and Disaster［EB/OL］．［2011－08 －14］．http://www．differencebetween．com/difference-between-hazard-and-vs-disaster/．

［14］UNISDR．Terminology on DRR［EB/OL］．［2011－08－14］．http://www．unisdr．org/we/inform/terminology．

［15］袁賢禎．房地產業監測預警系統構想［J］．中國房地產，1998(3):16－19．

［16］胡鵬．房地產投資預警管理系統設計［D］．成都:電子科技大學，2003:14－15．

［17］Grasso VF．Early warning systems:State-of-Art analysis and future directions［EB/OL］．［2011 － 08 －14］．http://na．unep．net/geas/docs/Early_Warning_System_Report．pdf．

［18］FAO．檢疫性有害生物風險分析，包括環境風險和活體轉基因生物分析［EB/OL］．［2011－08－14］．http://www．fao．org/docrep/008/y5874c/y5874c00.htm．

［19］FAO．非檢疫性限定有害生物風險分析［EB/OL］．［2011－08－14］．http://www．fao．org/docrep/008/y5722c/y5722c00.htm．

［20］魏初獎．松突圓蚧在中國的適生性與風險性研究［D］．福州:福建農林大學，2010:1－109．

［21］鞠瑞亭．入侵害蟲蔗扁蛾的生物學及其在中國的風險性分析［D］．揚州:揚州大學，2003:1－80.

［22］鞠瑞亭，彭正強，印麗萍，等．入侵害蟲椰心葉甲在中國的風險性分析［J］．植物保護學報，2005，32(3):246－250.

［23］張建新，包云軒，李芬，等．林業有害生物發生發展與氣象條件關系研究進展［J］．世界林業研究，2010，23(1):33－38．

［24］趙鐵良，耿海東，張旭東，等．氣溫變化對我國森林病蟲害的影響［J］．中國森林病蟲，2003，22(3):29－32．

［25］王斐，張繼友．一些景觀樹對災害天氣事件的非對稱響應［J］．災害學，2011，26(2):5－10.

［26］馬飛，程遐年．害蟲預測預報研究進展(綜述)［J］．安徽農業大學學報，2001，28(1):92－97．

［27］謝芳毅．林業有害生物災害預測模型設計與實現［D］．北京:北京林業大學，2009:1－78．

［28］武紅敢，曾慶偉．林業生物災害的監測調查技術研究進展［J］．災害學，2008，23(4)106－109．

［29］何丹，常原飛，張迎，等．基于PDA的林業有害生物調查系統設計與實現［J］．測繪科學，2009，34(2):226－228．

［30］陳鳳學，趙杰，耿海東．森林病蟲害災害等級研究［J］．中國森林病蟲，2004，23(3):4－7．

［31］耿海東，趙鐵良，張旭東，等．林業有害生物發生及成災標準［M］．北京:中國標準出版社，2006:1－5．

［32］陳軍飛．城市生態系統診斷預警研究［D］．南京:河海大學，2005:27－30.

［33］柏立新．農業有害生物災變風險預警技術的探討［J］．防災減災工程學報，2003，23(1):84－89．

The Connotation of Early W arning System for Forest Pest Hazard

Jing Tianzhong，Zhang Haixia，Dong Yingqian and Wang Zhiying
(School of Forestry，Northeast Forestry University，Harbin 150040，China)

Early warning of forest pest hazard plays an important role in forest pest control in China．However，there is no wide acceptable definition for this concept yet．Based on both domestic and overseas information，some relevant vague concepts are cleared，and a componentmodule of earlywarning system(EWS)for forest pesthazard is proposed．The EWS comprises four parts:potential threats analysis，actual threats verification，alerts releasing and respond．Potential threats can be identified by either pest risk analysis(PRA)or outbreak prediction，or by the both，while actual threats can be detected by threats survey，monitoring or quarantine．Then，assessment of the threats follows．An index，outbreak index(OI)，is presented to measure the hazard．OI is an index combining population density(or disease index)and infested area，which can be calculated with the real data after outbreak or has to be inferred with warning index(e.g.site index，stand index，meteorological index，etc．)before outbreak．The alert can be classified into various grades according to the inferred OIand then released to both the manager of farm and the public．At the same time，response should be carried out in terms of the preparedness．The effect of responsemust be evaluated and the preparedness ought to be revised if necessary．

forest pest;hazard;early warning system;outbreak index

S763

A

1000－811X(2012)03－0102－05

2011－12－28

2012－02－27

“十二五”科技計劃(2011BAD37B01);林業公益性項目(20804023);中央高校基本科研業務費專項資金(DL12CA10);黑

龍江省教育廳項目和黑龍江省博士后資助經費

景天忠(1974－)，男，漢族，甘肅民勤人，副教授，主要研究方向為森林昆蟲學和害蟲綜合管理．E-mail:Jingtianzhong@163.com

王志英(1956－)，男，漢族，河北保定人，教授，主要研究方向為森林昆蟲學和害蟲綜合管理．E-mail:Zyw0451@sohu.com