貴州省松材線蟲病監測研究進展

夏傳花 丁玉娟

摘要 松材線蟲病是最具危險性的森林病害，威脅著我國的生態安全、環境安全以及經濟安全，是全球主要管控的林業有害生物。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濟發展具有重要意義的流行病。闡述了貴州省松材線蟲病傳統監測方法和現代監測方法的具體內容及優缺點，分析了當前貴州省監測研究中存在的問題以及未來松材線蟲病監測方法的發展方向，為未來的監測工作提供理論依據。

關鍵詞 松材線蟲病；貴州省；流行病；生態安全

中圖分類號：S763.18 文獻標識碼：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，嚴重危害松樹的生長[1]。松材線蟲病傳染性極強，傳播速度極快，傳播范圍極廣，又被稱為松樹萎蔫病，對森林健康發展具有極強的危害性[2]。若松材線蟲病樹發生以后沒有及時處理，鄰近區域的松樹將會短期內大量感染松材線蟲病，從而導致大量松樹短時間內大規模枯死[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，3～5年內就會造成松林毀滅[4]。因此，必須在病蟲害出現的短時間內將其殺滅，避免其進一步傳播造成大量的松樹死亡。面對高速發展的當代經濟以及社會對生態環境的重視，松材線蟲病的監測預警顯得極其重要。

作為貴州省重要的經濟林種之一，松樹對于保護貴州省松林資源、促進經濟發展具有重要意義。貴州省林業及相關部門堅持預防與除治“兩手抓”，加大林業病蟲害監測力度，通過建立有效的松材線蟲病監測和預警體系，做到了及時發現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一步擴散[5]。

1 松材線蟲病監測方法

1.1 傳統監測方法

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

（1）調查松樹：在樣本區域選取樣本點，觀察樣本點及樣本點周圍松樹的變化，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）調查樹干剖面：在病害嚴重的樣本樹上觀察樹干剖面，觀察內部組織的病變情況[6]。

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

1.1.2 捕捉器的使用 根據監測區域的大小和特點，合理布置捕捉器。在病害嚴重的松林周圍、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量和種類，根據捕獲數量的變化和趨勢，判斷松材線蟲的活動情況和傳播程度。根據捕獲的數據，進行數據分析和處理。通過統計和比較數據，評估松材線蟲的危害程度和傳播趨勢。

傳統監測主要采用人工巡查的方式進行監測，工作量大，人工成本高，監測效果差，短期內難以根除，實時性和有效性較差。由于貴州松樹的分布較廣，加上特殊的地形環境，利用人工監測的方式將花費大量的人力、物力、時間、精力，無法及時獲取已經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一步擴散，導致病樹大范圍枯死。此外，受監測環境和監測人員的影響，監測結果的準確性難以得到保證[7]。

1.2 現代監測技術和方法

1.2.1 無人機監測方法 隨著無人機遙感技術的普及，可以實現基于無人機遙感監測的多維度、高頻率的動態監測，從而實現早發現、早除治[8]。無人機監測可以根據設定的范圍對規劃的區域進行航飛監測，一旦發現松樹出現異常變色或枯死，可利用人工對異常松樹進行采樣，判斷其是否感染松材線蟲病，從而進行監測除治。相較于傳統的松材線蟲病監測方法，無人機遙感監測具有監測范圍大、準確性高、效率高等諸多特點。

研究表明，無人機監測應用于松材線蟲的疫木監測的效果極好。無人機監測大多使用機載數據為數據源，根據指定的航飛范圍，結合合適的天氣情況確定飛行計劃，進行無人機航飛。使用后，對無人機獲取的航拍影像進行處理（拼接、鑲嵌、勻色等），對已獲取的影像數據進行人工勾畫樣本，通過樣本數據，利用計算機智能識別技術，識別出松材線蟲枯死樹[9]。根據智能識別出的疫木的具體經緯度坐標，選取部分成果數據，利用無人機對計算機識別的疫木的準確性進行驗證。

無人機監測也有其局限性。雖然無人機技術監測松材線蟲病準確率較高，但由于貴州特殊的地形和氣候條件，無法進行大范圍全覆蓋的監測。

1.2.2 天空地一體化協同遙感監測方法 天空地一體化協同遙感監測方法主要是應用多源遙感獲取影像數據，并通過結合深度學習模型識別出疑似受感染的松材線蟲病樹圖斑，再結合無人機技術及人工巡查的方式，對通過機器自動解譯識別出的監測結果進行實地驗證。面向松材線蟲病入侵快、傳染性強、傳染范圍較大、防治難的特點，充分利用“天空地”不同監測手段的各個監測優勢，以“傳統+創新”“人工+智能”為主導，補齊“防、查、除、督”等關鍵環節短板，能夠實現松材線蟲病疫情“快速找、精準除、科學防”，實現松材線蟲病的精準治理[10]。

相關部門應基于松材線蟲病入侵快、傳染性強、傳染范圍較大、防治難的特點，充分利用“天空地”不同監測手段的優勢，形成天空地協同松材線蟲病精細化監管平臺。同時，在分析天空地協同監測出的松材線蟲病樹分布成果的基礎上，結合林業小班數據庫等相關數據，運用空間分析技術為精準監管松材線蟲病提供數據建庫、空間分析、統計決策等有效支持，實現松材線蟲病監測調查工作的現實性、客觀性和科學性[11]。

天空地一體化監測既可以擴大監測范圍，又可以利用無人機提高監測的準確性，結合傳統的地面人工調查的方式確定疫情的發生、分布情況，從而對疫情的發生發展狀況及發展趨勢進行準確研判。

1.2.3DNA檢測技術 DNA檢測技術具有高靈敏度、高特異性和高準確性的優點，可以在早期發現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。

DNA檢測技術在監測松材線蟲方面發揮了重要作用。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。使用適當的DNA提取方法，從采集的樣品中提取松材線蟲的DNA。利用聚合酶鏈式反應（PCR）技術，對提取的松材線蟲DNA進行擴增。選擇合適的引物，以松材線蟲特異的基因序列為目標，進行PCR擴增。將PCR擴增產物進行凝膠電泳分析，通過比較擴增產物的大小和帶型，確定松材線蟲的存在與否。

同時，根據擴增產物的濃度，估算松材線蟲的數量。分析PCR擴增產物進行測序，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DNA檢測的結果，進行數據分析和處理。通過統計和比較數據，評估松材線蟲的分布情況、變異情況和傳播趨勢。

1.2.4 傳感器和智能監測系統 傳感器和智能監測系統在監測松材線蟲方面的使用，可以為病害防治提供更精確的數據和更高效的手段，有助于及早發現和控制松材線蟲的傳播。目前，傳感器和智能監測系統已經廣泛應用于監測松材線蟲的監測中。

傳感器會不斷采集環境數據，并將數據傳輸到智能監測系統中，包括溫度、濕度、氣體濃度等與松材線蟲有關的信息。智能監測系統會對傳感器采集到的數據進行分析和處理。通過對環境數據的比對和統計，可以判斷松材線蟲是否存在及其活動范圍。智能監測系統可以設置預警功能，當監測到溫度、濕度或氣體濃度超過預設閾值，系統會自動發出警報，提醒相關人員及時采取措施。智能監測系統可以實現遠程監控功能，即使在遠離松樹種植區的地方，工作人員也可以通過手機或電腦實時查看和監控松材線蟲的活動情況。

傳感器和智能監測系統在監測松材線蟲方面的使用具有以下4個方面的優勢。（1）實時監測：傳感器和智能監測系統可以實時監測松材線蟲的活動情況，及時發現感染和傳播的跡象。（2）自動化：傳感器和智能監測系統可以自動采集和分析數據，減少人工干預和誤判的可能性。（3）高效性：傳感器和智能監測系統可以實現大范圍的監測，提高監測效率和準確性。（4）提前預警：智能監測系統可以根據設定的閾值，提前發出預警，幫助防治人員及時采取措施，降低松材線蟲的危害[12]。

2 小結與討論

在林業發展管理中，疫木監測除治是林業管理和可持續發展的重要內容，松材線蟲的監測是及時發現疫木的位置及規模的必要手段。以多源衛星遙感數據為數據源的松材線蟲病衛星遙感監測提高了單一數據源無法滿足大范圍區域遙感監測的需求。因此，松材線蟲病監測方法的探討需要綜合考慮不同方法的優缺點，發展智能監測系統和預測模型，加強數據共享和合作，不斷改進和更新監測技術，以提高松材線蟲病的監測效果和防控水平。

（1）應綜合應用多種監測方法。由于每種監測方法都存在一定的局限性，建議綜合應用多種監測方法，以提高監測的準確性和全面性。例如，可以結合觀察松樹病征和使用誘捕器進行監測，同時借助實驗室檢測等技術進行驗證。

（2）發展智能監測系統。隨著科技的發展，智能監測系統可以提供實時、高效的監測數據。通過使用傳感器、無人機、遙感等技術，可以實現對大范圍松林的快速監測，減少人力和時間成本。

（3）開發預測模型和算法。為了更好地預測松材線蟲病的發展趨勢和危害程度，需要開發預測模型和算法。這些模型和算法可以基于監測數據、氣象數據、環境因素等，通過數據分析和機器學習等方法，提供準確的預測結果。

（4） 加強數據共享和合作。松材線蟲病是一個跨區域的問題，需要各地區之間的合作和信息共享。建立數據共享平臺，促進各地區之間的合作與交流，有助于更好地監測和控制松材線蟲病的傳播。

（5）持續改進和更新監測技術。監測技術是不斷更新迭代的，監測人員需要持續學習和掌握新的監測技術。同時，相關部門要建立相關的培訓機制和標準，提高監測人員的專業水平。

3 展望

松材線蟲疫木監測是疫木防控、疫木除治、保護森林安全的重要環節。通過松材線蟲監測實現“早發現、早確診”，及時發現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帶來的危害。但就目前貴州省松材線蟲監測的進展來看，無論是已經監測到的疫區，還是尚未監測出松材線蟲的其他地區，松材線蟲的監測仍然存在眾多不足。因此，完善松材線蟲監測體系，對于進一步強化貴州省松材線蟲病防控機制具有重要意義。主要從以下7個方面開展。

（1）建立長時間序列的監測機制。松材線蟲的感染和發病是一個短期過程，在病害高發期可適當縮短監測的間隔時間，減少進一步感染擴散的可能性。

（2）獲取多光譜數據。通過多光譜影像技術的應用，獲取高光譜數據，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，有序推進松材線蟲病的監測除治工作。

（3）提升樣本質量，提高機器學習準確率。通過人工判別的方式，提高松材線蟲樣本庫的質量。通過不斷嘗試和變換深度學習模型，找出最適合貴州地區松材線蟲判別的模型，利用高質量樣本數據庫，快速精準監測出松材線蟲病的位置及規模，提高機器自動識別解譯準確率[13]。

（4）完善監測網絡，提高監測精度。包括建立監測站點和網絡、使用多種監測方法、進行數據分析和模型建立、提高監測人員的專業能力、加強信息共享和科學研究等措施。只有通過多方面的努力，才能確保對松材線蟲病的及時監測和有效防控。

（5）探索病害發生機理與環境因素的關系。探索松材線蟲病的發生機理與環境因素的關系，從病原體與寄主關系、病害發生與環境因素的關系、生態系統與病害發生的關系以及人為活動與病害發生的關系等多個角度進行研究。只有深入了解這些關系，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生和傳播[14]。

（6）加強防治技術研究，提高防治效果。通過加強松材線蟲病防治技術研究，提高防治效果，可以更好地保護森林資源，減少病害對生態環境和經濟產業的影響，實現可持續發展。

（7）加強科普宣傳，提高公眾參與和防治意識。通過加強科普宣傳，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，有效控制病害的發生和傳播。

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