用数字化松材线虫病生态调控技术促进秀美乡村建设的创新与探索

2022-02-16魏浩华邵建英邱慧敏邱家生刘小莉

农业灾害研究 2022年12期

魏浩华，邵建英，邱慧敏，邱家生#，刘小莉

1.江西马头山国家级自然保护区管理局，江西资溪 335300；2.赣州市金电电子设备有限公司，江西兴国 342400；3.景德镇学院，江西浮梁 333400

1 项目背景

松材线虫病被称为松树的“癌症”，是全球森林生态系统中最具危险性和毁灭性的病害，具有极强的扩散性和破坏性，目前尚无有效药物或技术治愈。松材线虫病自1982年传入我国以来，全国因该病害损失的松树累计达数亿株，造成的直接经济损失和生态服务价值损失上千亿元。据统计，全国共计20个省（区、市），超过666个县级行政区、4 333个乡镇级行政区发生松材线虫病疫情，疫情发生面积和病死（枯死、濒死）松树数量分别为111.46万km2、1 946.74万株。黄山、九华山、庐山、三峡库区、陕西秦岭山区等重点生态区位防控形势严峻，四川乐山大佛和剑门关、福建武夷山和贵州梵净山等重点风景名胜区受到严重威胁。近20%森林资源正面临着疫情扩散蔓延造成的森林生态系统不可逆转的破坏，严重威胁了生物多样性与生态安全。而现有的喷洒药物、释放天敌、引诱剂诱捕等防控手段无法有效控制疫情，灾情普查也仍然以生态护林员人工巡查为主，盲点死角较多，防控质量较差，导致我国新疫区持续多点突发，老疫区疫点增多、难以消除[1]。

针对我国松材线虫病多点入侵、大范围扩散蔓延、防控技术手段单一、人工监测效果差、短期内难以根除等造成的松材线虫病疫情多发、高发问题，提出用数字化松材线虫病生态调控技术促进秀美乡村建设的创新与探索：通过“公司+村委会+村民”模式，建立以公司主导、村委会组织、农户村民提供山林参与的松材线虫病防控合作社，由合作社统一负责项目实施和管理、合作社社员共同参与的松材线虫病数字化生态调控实施组织体系的创新与探索。一是解决松材线虫病防控群众不参与、疫木除治难、纠纷大，导致防控效果差的难点，为松材线虫病防控提供了一条有效的防控思路；二是遏制因松材线虫病导致的林业经济收入锐减、生态环境恶化、生态颜值不再等给乡村振兴带来的挑战。

2 实施内容

选择在省级AAA级乡村旅游区的兴国县杰村乡含田村象形、黄竹坑，这里也是著名的革命老区，兴国县革命最早建党区域之一，1927年成立杰村里丰、曾田党支部所在地。该区域共有松林面积490.67 km2、涉及农户25户，120人。松林范围均为丘陵地带，为纯马尾松林，树龄20～30年，平均树高7 m，胸径10～30 cm，郁闭度0.6～0.7，地被植物为芒箕、五节芒以及少量杂灌等。该区域是松材线虫病发病区，由于松材线虫病导致大量优势松树快速死亡，基本无松脂可采、无松树可伐，林业经济不可持续，生态环境不断恶化，严重影响了当地的乡村旅游，农民收入锐减。

由于松材线虫病的防控和乡村振兴工作归属不同部门，尚未形成一个协同机制，松材线虫病的防控和乡村振兴工作存在互不干扰、互无协作的局面[2]。项目以“松材线虫病数字化生态调控+乡村振兴”相结合，通过“公司+村委会+村民”的模式，公司作为项目实施的主体，提供技术、设备、实施规范，主导项目的实施，含田村委进行组织推动，25户农户提供各自的山林共同参与实施和管理，实现松林保护→农民收益→林地收入健康发展的良性循环，既解决了政府头疼的松材线虫病防控问题，又调动了当地农民的积极性，增加了农民的收入，是数字化松材线虫病生态调控技术促进秀美乡村绿色循环高效特色农业建设的首次创新与探索。

2.1 公司的工作

作为项目实施主体，公司主要负责对含田已经发生的松材线虫病疫区施行生物防控（投放天敌花绒寄甲、基因变异不育等）、物理防控（J2020紫光诱捕松褐天牛技术等）、化学防控（引诱剂诱捕等）一体的综合防控技术措施，实现对松材线虫病的定点精准防控；同时，人员巡护作为一种有效的补充，通过无线物联网技术完成数据采集、上报，由系统完成数据的统计、分析工作，系统利用AI技术和深度学习算法，为政府提供松材线虫病防控的成果、发展趋势预测，为松材线虫病的联防联治提供指挥决策依据。

2.1.1 技术装备J2020紫光诱捕松褐天牛技术是通过对松褐天牛趋光性的研究得出的一种对松褐天牛敏感的光源（J2020紫光），再通过对该敏感的光源光特性技术指标、制备取得方法的再研究，得到了J2020紫光灯；结合研究的可防止松褐天牛二次逃逸的诱捕装置、供电系统，组成本项目的技术装备。尤其是将诱捕器中的集虫器设计为漏斗形状，同时将集虫器底部设计内部延伸的漏斗形状的延伸部，向内部延伸40～60 mm，松褐天牛掉入后无法再逃逸出来，避免了诱捕装置周边出现因为松褐天牛再次逃逸而产生的局部虫灾现象发生。

J2020紫光诱捕松褐天牛技术的应用，成功地克服了松褐天牛弱趋光性无法使用物理光诱技术诱捕的难题，实现了松褐天牛的高效智能灯光诱捕，为松材线虫病的有效防治提供了一套有效的物理技术手段，最大限度地保护了现有健康松林[3]。通过智能J2020紫光诱捕技术的应用，减少了农药的使用，延缓了害虫的抗药性；诱捕了刚羽化性成熟前的松褐天牛，在测报时间上更加科学；为松材线虫病的防控增加了一套有效技术措施，以保护健康松林。

2.1.2 产品组成主要包含：诱捕装置（含诱捕器、J2020紫光灯、镇流器）；太阳能供电装置（包括太阳能板、锂离子蓄电池、智慧电源管理模块、电源逆变器）；智能控制装置（包括智能多功能雨控和时间控器、户外箱）等。

松褐天牛在傍晚至子夜这段时间内的活动最积极，白天基本不活动，因此，J2020紫光灯设置为白天关灯，夜晚亮灯；同时松褐天牛在雨天也基本不活动，故紫光灯遇到雨天也不亮灯。在节省电能的同时，使松褐天牛诱捕性价比最高。

2.1.3 产品寿命以锂离子蓄电池、J2020紫光灯产品寿命为依据，本松褐天牛智能光诱装置使用寿命为5年。

2.1.4 诱捕装置安装的原则具体见表1。

表1 诱捕装置安装用途、功能、要求

2.1.5 林间安装技术规范诱捕器安装：将J2020紫光诱捕器悬挂在树枝或捆绑于树干，悬持高度以集虫器底部距地面不低于2.5 m为宜，可根据地形、坡度、郁闭度的情况进行调整，但不得低于2.0 m。

诱捕器挂设位置：根据林相、立地条件、气候因子，选择地势较高、通风较好、便于作业的山腰位置。可较长时间固定挂设在一个地点，也可不定期移动式挂设J2020紫光诱捕器。

诱捕器挂设时间：在当年越冬代松褐天牛成虫羽化的始期至当年末代松褐天牛羽化末期，悬挂诱捕器。

诱捕器挂设密度：用于疫情分界线阻断疫情，相邻装置按照≤320 m成线状布设；用于成片疫区松林防治，按照每8 km2挂设1个诱捕装置成面状布设。本项目使用诱捕器65套布成面状布设在上述490.67 km2林地中。

诱捕器维护：定期巡视诱捕器，清理集虫罐。风雨过后，要及时检查诱捕器或其构件是否松动、脱落或破损，确保诱捕器处于良好状态。

在清理集虫罐时，如果罐内没有任何蛾子、金龟子等害虫，表明灯光没有正常工作，巡护人员必须仔细检查排除故障，并如实做好记录并向公司售后报告；如果排除不了，要及时与公司售后联系，由售后及时安排解决，同时售后将解决的方案记录备查。

太阳能板架设：在该区域太阳能板朝向西南方向的林窗中，用铁丝捆绑在树干上。但针对速生林、青年林，则需要采用马钉固定、铁丝穿马钉捆绑固定太阳能板支架的方法，避免由于树干膨大而铁丝断开的设备坠落损坏。

设备箱的安装：设备箱中有电池、控制器等，选择在太阳能板与诱捕装置之间适当的位置，用铁丝捆绑在树干上。但针对速生林、青年林，则需要采用马钉固定、铁丝穿马钉捆绑固定设备箱的方式，避免由于树干膨大而铁丝断开的设备坠落损坏。

2.1.6 推行以技术防控手段为根本的松材线虫病生态调控体系以J2020紫光诱捕松褐天牛的物理防控技术和生物化学防控技术（如基因变异技术、植物素技术等）为基础，动态选择采用生物防控技术（如花绒寄甲天敌等）及上述技术的一体化综合防控，并依据不同的地域条件、环境条件，因地施策，实行动态一体化综合生态调控技术。

2.1.7 建立一套生态调控管理大数据平台系统采用NB-IOT或移动物联网技术对所有的前端智能防治装置进行数据联网，通过自动统计、分析、检测、评估、指挥和决策，得出某防控区域松材线虫病发生、发展趋势，在最大限度地防治松材线虫病的基础上，为松材线虫病的防治提供依据。为了实现对松材线虫的病害诊断、虫灾趋势预测，为指挥决策提供依据，本项目将研发基于大数据的松材线虫病信息管理预警系统平台，实现松材线虫病的联防联治，达到松材线虫病的整体可防可控的目的。

系统包括一套松材线虫病（松褐天牛）野外监测调查系统APP、松材线虫病（松褐天牛）防控预警平台系统2个部分。

2.1.8 探索创新的农户绩效承包服务模式规范的疫木除治是有效降低林间虫口基数，减少虫源的重要保证。但仅依靠疫木除治的防控是不可持续的，因此，采用以一体化综合生态调控为基础，结合疫木除治服务总包，通过有效的技术防控措施，使防控区域内第1年的活树保存率比对照区高10%以上，第2年比对照区高20%以上，第3年比对照区高50%以上，第4年比对照区高80%以上，第5年防控区域内的松树死亡率在0.3%以下的绩效承包新型模式。

2.2 村委的工作

含田村委作为项目组织主体，负责按照数字化松材线虫病生态调控技术促进绿色循环高效特色农业建设项目要求和规范，做好项目范围内村民的工作，要求项目区内100%的村民将林地纳入项目的管理范畴，顺利推进项目的实施。

2.3 村民的工作

项目范围内的各山林权承包人（各农户）作为项目的实施对象，每个农户按照山林承包证的面积统一交由平台管护，林地承包权不变。由农户自行负责自己林权证范围内林地的日常管护、林地异常情况的标准化处理，以及相关数据的采集和上报工作。在项目中，含田村的象形、黄竹坑共490.67 km2林地，按照每667 m2林地每月补助3元计算，每月补助劳务费22 080元，按照25户每户一人享受劳务补助计算，每人每月增加收入883.2元，年增收10 598.4元，年项目农户劳务费总支出264 960元。较每年投入松材线虫病防控疫木砍伐费120元/667 m2计,共883 200元，节省政府投入70%。不仅如此，通过全员参与松材线虫病防控，压实了防控责任，将农户的“政府要我防”，变成“我要防”，自觉主动防范松材线虫病。

通过项目建设，积极推动资源节约型、环境友好型、生态保育型农业发展，提升了解决政府综合治理松材线虫病的能力，调动了当地农民的积极性，增加了农民收入，提升了农业可持续发展水平，为我国松材线虫病的防控起到了示范引领作用，促进了兴国县杰村乡含田村的乡村旅游观光业的发展。通过“公司+村委会+村民”的模式，调动村民主动参与、自觉参与的重点打造以生物防控、物理防控、化学防控一体的松材线虫病综合生态调控体系。并在此基础上，充分利用北斗高精度定位、大数据、高性能边缘计算等新一代信息技术，对前端生态调控装置捕获的松褐天牛海量数据进行采集、统计、分析评估、发展趋势预测，实现松材线虫病的管理科学化、信息化、调度网络化，从而健全完善松材线虫病防治与监测，深化数据资源开发利用，不断提升政府对松材线虫病的生态调控能力，为有效遏制松材线虫病的蔓延、暴发提供了一套有效的生态调控技术手段，在保护绿水青山的同时，促进了绿色循环高效特色农业建设。

3 实施方式与保障措施

3.1 项目的组织实施方式

通过“公司+村委会+村民”的模式，建立以公司主导、村委会组织、村民提供山林参与共建的松材线虫病数字化生态调控体系，实现松林保护→农民收益→林地收入健康发展的良性循环，既解决了政府头疼的松材线虫病防控问题，又调动了当地农民的积极性，增加了农民的收入，助力乡村振兴。

（1）通过公司提供技术、设备、实施规范，负责技术管理、项目运营、策划推广，人员的培训培养。

（2）含田村委负责组织推动，做好农户的前期发动、组织工作。

（3）项目区内的25户农户在山林承包权不变的前提下，提供各自的山林共同参与实施和管理，在原有山林收益归属不变的情况下，还可获得参与项目运营的工资报酬。

3.2 保障措施

（1）制度保障。通过签订公司、村委、农户三方的合同作为项目的基本保证，完善项目管理运用制度。

（2）组成紧密的利益共同体。明确利益共享和分配机制，使得三方均得到实惠，依靠利益调动三方参与项目的意愿。

（3）考核奖惩制度。明确考核指标，以考核结果为标准，对优劣进行奖惩。

4 项目实施结果分析

在实施区域内，年度松材线虫病松树死亡率小于0.3%；带动当地农民就业并实现增收10%以上；培养项目标准化管理技术人才10人、项目运营人员12人；“公司+村委会+村民”的松材线虫病防控+乡村振兴发展模式体系实现了松材线虫病的有效防控，保护生态环境，实现了当地农民的增收创收。

4.1 生态意义重大

生态环境是人类生存、生产与生活的基本条件。“环境就是民生，青山就是美丽，蓝天也是幸福。”拥有天蓝、地绿、水净的美好家园，是每个人的梦想。绿水青山就是金山银山，通过项目实施，可有保护现有健康松林，为松材线虫病的防控创新一条有效的新途径。实现对绿水青山的保护，意义十分重大。

4.2 经济效益巨大

2021年，据报道，国家、省级、市级、县级用于松材线虫病疫情防控专项资金达2万亿元以上，而且随着疫情的快速蔓延，投入的防控经费也将越来越多。通过本技术可遏制疫情的快速蔓延，可以减少政府巨额的防控费用支出，经济效益重大。项目标准化推广后，在有效防控松材线虫病的同时，又做大做强了企业，为当地贡献了税收，实现了农民的就业增收，意义重大。