湖北省神农架林区野猪分布与传播非洲猪瘟风险分析

饶静 徐茹洁 余辉亮 李巨平 叶静 曹胜波 李翔,3,4,8*

（1 华中农业大学动物科学技术−动物医学院，武汉 430070）（2 华中农业大学园艺林学学院，武汉 430070）（3 国家动物遗传育种与繁殖国际联合研究中心，武汉 430070）（4 农业动物遗传育种与繁殖教育部重点实验室，武汉 430070）（5 神农架国家公园管理局，神农架 442411）（6 神农架金丝猴保育生物学湖北省重点实验室，神农架 442411）（7 神农架林业管理局，神农架 442400）（8 华中农业大学神农架科技创新中心，武汉 430070）

非洲猪瘟(African swine fever,ASF) 是一种急性、烈性的病毒性传染病，主要引起高热、出血症等，感染猪发病率和死亡率极高，接近100%(Turlewicz-Podbielskaet al., 2021)。非洲猪瘟病毒(African swine fever virus, ASFV) 可 在 软 蜱(Orni‐thodoros)、野猪(Sus scrofa)、家猪中循环传播(Fekedeet al., 2021)。自2018 年8 月3 日辽宁省沈阳市沈北新区某养殖场出现首例ASF 疫情以来(陈腾等，2018)，ASF 疫情已在我国各个省市发生，严重威胁我国畜牧业和公共卫生安全(中华人民共和国农业农村部，2021)。目前，我国ASF 疫情防控虽然取得一定成效，但散发病例始终存在(中华人民共和国农业农村部，2021)。从ASF 在俄罗斯的流行规律上看，我国ASF 疫情偶有反复的原因可能是野外野猪在持续性地传播ASFV。携带AS‐FV 的野猪粪便、尸体等污染物通过森林生态系统重返人类社会，导致疫情反复发生(Rock,2021)。

2020 年3 月3 日，湖北省神农架林区报告发生野猪ASF 疫情(中华人民共和国农业农村部，2021)。神农架位于大巴山脉东延余脉组成的山林地带，周边为连片山地，野猪种群数量高(李佳等，2015)；同时也是我国著名的旅游景区，人流量大，仅2019 年接待游客总量就超过1 828 万人次(湖北省人民政府，2020)。因神农架独特的山林地貌与旅游经济发展模式，野猪与人类活动区域重叠，接触紧密，ASF 易于通过野猪与人类活动进行传播，而神农架野猪分布情况不明会进一步加大神农架ASF 防控风险(Flanneryet al., 2020)。若神农架ASF 疫情大规模爆发，不仅会造成疫情跨省跨地域传播，还可能会造成ASF 难以根除，危害十分严重(Dixonet al.,2019)。因此，摸清神农架野猪分布，揭示神农架林区各地野猪传播ASF的风险刻不容缓。

本研究应用红外相机技术与样线法对神农架野猪的分布进行调查，再根据野猪、居民区、交通要道的空间分布数据，应用核密度估计法分析神农架各地野猪传播ASF 的风险，旨在为神农架ASF 预警防控措施的制定提供一定的参考依据。本研究数据不仅在保障当地畜牧业安全、ASF 预警与防控关口前移等方面具有重要指导价值，还能为防控工作及策略制定提供科学依据。

1 研究方法

1.1 研究地点

神农架林区地处渝鄂交界鄂西北一隅，地理位置为北纬31°15ʹ~31°75ʹ，东经109°56ʹ~110°58ʹ，东连湖北保康县，北靠竹山、房县，南临兴山、巴东县，西接重庆巫山、巫溪县，气候属于北亚热带季风气候区，为亚热带向温带气候的过渡区域，是全球中纬度地区唯一保存较为完好的原始林区、全球生物多样性保护永久示范基地，是三峡水库、丹江口水库的绿色屏障和水源涵养地(周婷等，2021)。神农架林区生态和谐，野猪种群数量和密度较高且经常到农田、农林交错地带甚至居民区活动，与人类接触紧密(李佳等，2015)。

1.2 调查方法

1.2.1 红外相机技术

神农架国家公园(大九湖、神农顶、木鱼、老君山管理处) 的野猪资源采用红外相机技术(刘明星等，2021)调查。根据面积10%的抽样强度在调查区按照1 km ×1 km 网格布设红外相机，布设地点尽可能选择在视野开阔的兽径和水源附近，每台红外相机的间隔至少为1 km。本次调查共布设117 台红外相机，相机像素为1 200 万，视频尺寸为1080 P。根据有效监测记录，地点或时间相近拍摄到的照片会根据野猪体型、数量、毛色、斑纹等特征比对，剔除重复拍摄数据。

每台拍摄到野猪实体的红外相机位点将被视为野猪分布点，经分析辨认核实的野猪实体数量N1，监测覆盖面积S1，则野猪分布粗密度D1= N1/S1。预估神农架国家公园野猪数量即为野猪分布粗密度D1与面积的乘积。

1.2.2 样线法

神农架国家公园外的野猪资源采用样线法(刘周等，2020)调查。按照调查面积5%的抽样强度计算理论样线数量，分层随机布设样线。本次调查共布设样线287条，每条样线至少相隔1 km，均匀分布于调查区。调查人员沿样线单程匀速行走，确保各样线调查数据独立，不重复计数。调查时表格记录发现野猪实体、足迹链、粪便、巢穴的地理位置，发现地点的地貌、坡度、坡位、坡向、植被类型等因子及干扰状况和保护状况等信息。应用手机“两步路”户外助手软件记录调查轨迹，当发现野猪实体和痕迹时拍摄影像资料。影像资料、发现时间以及地理位置等信息上传至调查轨迹中作为证据，确保调查数据真实可靠。

理论布设样线数(ni)根据辖区总面积(Ai)、抽样强度(Qi)和预设样线面积(Si)来确定，其计算公式为：ni=Ai× Qi/Si。以Si表示样线面积，L 表示样线长度，W 表示样线的宽度，即：Si=LW，以d表示每条样线的野猪粗密度，N表示每条样线观察到的个体数，即：d = N/LW。以D 表示各调查单元的野猪密度，x 表示各调查单元的样线数量，即D=(d1+d2+dx)/x。预估神农架国家公园外野猪数量D2为各调查单元野猪密度D 与该单元面积的乘积之和。

1.3 数据统计分析

1.3.1 调查数据的可视化

红外相机与样线法调查数据经初步汇总后，剔除重复、无调查轨迹、照片无法辨识等无效数据，将最终数据汇总于电子文档(Excel 表格)。应用ArcGIS 10.3 软件，选用地理坐标系：GCS_WGS_1984(下同)，载入神农架村级行政区划边界(神农架林业管理局提供)，导入调查轨迹与红外相机经纬度后可见本次调查红外相机及样线的空间分布；导入电子文档，将发现野猪的样点经度选作X字段，纬度选作Y字段创造新的图层，在符号系统中，按数量字段分级显示即可见各样点发现野猪的数量及空间分布位置。

1.3.2 最大熵模型预测神农架林区野猪分布

根据发现野猪样点的坡度和土地利用等地形数据以及WorldClim (http://www.worldclim.org) 公布的19 个生物气候因子，设野猪分布数据的75%和25%分别为训练集、测试集，应用最大熵模型(MaxEnt)预测野猪在神农架林区潜在地理分布(李欣蕊等，2021)。将获得的.asc 格式文件导入Arc‐GIS 10.3，通过执行ArcToolbox工具中ASCⅡ转为栅格命令，将其转换为栅格数据格式。应用Spa‐tial Analyst Tools 中掩膜提取命令叠加转换图层与神农架村级行政区划图层，再执行Spatial Analyst Tools 中重分类命令对叠加图层进行适生区划分，即可得到神农架林区野猪预测分布。

MaxEnt模型预测结果用［0,1］区间的概率值表示，概率值越接近0，表示越不适宜野猪生存，即没有野猪分布；概率值越接近1，表示越适宜野猪生存(Konget al., 2019)。预测结果的准确度可以根据受试者工作特征曲线(Receiver Operating Charac-teristic curve, ROC) 下方面积(Area under curve,AUC)的值进行判定(Maet al.,2020)。AUC值在［0, 1］区间内，其值越接近1，表示预测准确度越高，反之越低。判定结果一般划分为差［0.5,0.6］、较差(0.6,0.7］、一般(0.7,0.8］、良好(0.8, 0.9］、优秀(0.9, 1］5 个档次。在我们的模型准确度判定中，训练集(training data) 和测试集(test date)的AUC 值均为0.988，远大于随机预测(random prediction) 的AUC 值(0.5)，说明该模型对神农架林区野猪潜在分布区的预测结果准确。

1.3.3 核密度估计分析神农架林区野猪传播非洲猪瘟风险

对神农架的Google 地图影像(2019 年)进行目视解译，获得神农架居民区与交通要道空间分布数据，再结合野猪调查数据，应用ArcGIS 软件提供的核密度估计来分析神农架林区各地野猪传播ASF 的风险。首先在ArcGIS 10.3 中执行数据管理工具中的要素命令，统一野猪、居民区、交通要道的要素格式，再执行Spatial Analyst Tools 中核密度分析命令，Population 字段选用NONE，输出像元大小设置为290 m，搜索半径设置为100 m，分析范围选用神农架村级行政区划边界图层，导出核密度估计结果，即神农架林区野猪传播ASF 的风险等级图。

2 结果

2.1 神农架林区野猪调查数据统计

本次调查拍摄到野猪的有效相机为83台，拍摄到野猪696 头；实际完成样线287 条，发现野猪实体及其粪便、足迹链、巢穴及其他痕迹点位1 374 处；红外相机法与样线法共发现野猪实体及其粪便、足迹链、巢穴等其他痕迹共2 070 处，预估神农架林区野猪数量18 424 头。可视化数据发现，神农架林区各地均发现野猪痕迹，野猪分布密度较高(图1A)。

图1 湖北省神农架林区野猪分布密度(A)和野猪、居民区、交通要道空间分布格局(B)Fig.1 The distribution density of wild boar(A)and the spatial distribution pattern of wild boar,residential areas and traffic arteries(B)in Shennon‐gjia forestry district,Hubei Province

2.2 神农架林区野猪分布预测

据MaxEnt 模型预测结果，将神农架划分为无野猪分布区域［0, 0.48］、野猪分布区(0.48, 1］。神农架林区适宜野猪生存，林区面积90%以上都是野猪分布区。具体来看，林区各乡镇人口不集中、地势复杂处野猪分布面积明显增加，而在人口集中、地势平坦处野猪分布面积明显减少(图1B)。

2.3 神农架林区野猪与居民区、交通要道、动物养殖场的分布格局

对神农架的Google 地图影像进行目视解译，获得神农架林区居民区、交通要道空间分布位置。神农架林区内大多数居民区、交通要道均位于野猪活动范围内(图1B)。

神农架林区各乡镇生猪存栏共20 978 头，生猪养殖场常设立于居民区附近；此外，野生动物养殖场5 处，毛冠麂(Elaphodus cephalophus) 与竹鼠(Rhizomyidae)养殖场分别位于木鱼镇与阳日镇，梅花鹿(Cervus nippon)、环颈雉(Phasianus colchi‐cus)、大鲵(Andrias davidianus)养殖场均位于大九湖镇。这些圈养野生动物均为ASF 非易感动物(Tayloret al.,2020)。

2.4 神农架林区野猪传播非洲猪瘟风险等级

核密度估计结果(图2)显示，神农架野猪传播ASF 极高风险区域主要有：林区东北方位松柏镇、阳日镇、新华镇及周围地区，省道S307 与国道G209 交界处宋洛乡盘龙村至木鱼镇周围地区；高风险区域主要有：林区东南方位宋洛乡长坊村，以及距离极高风险区约4 km 外(ArcGIS 测量)的地区；中低风险区域主要有：国家公园西南方位，以及远离松柏镇、阳日镇、红坪镇、宋洛乡、新华镇、木鱼镇等高风险区的区域。

图2 湖北省神农架林区野猪传播非洲猪瘟风险等级Fig.2 The risk level of ASF spread by wild boar in Shennongjia forestry district,Hubei Province

3 讨论

3.1 神农架林区野猪传播非洲猪瘟方式分析

野外调查发现，因神农架独特的山林地貌与旅游经济发展模式，林区野猪与居民、游客接触紧密，感染传播ASF 方式多样。林区内大部分中高山居住的农户都有家猪散放的养殖习惯，野猪活动区域与散养家猪活动区域叠加重合，两者可通过接触带毒污染物(如食物、尸体、粪便或者受污染的非流动性水源、树叶、杂草等)，互相感染传播ASF(Schulzet al.,2019)。神农架现有的野猪ASF 疫情，可能是山上村民随意丢弃或由外来游客带入林区的污染生猪产品被野猪采食引起(裴洁等，2021)。同时，林区游客或车辆接触ASFV 污染物后，也可能将病毒带出林区，形成“游客带入，游客传出”的循环传播模式(Flanneryet al.,2020)。调查结果也进一步说明，野猪与人接触紧密以及种群数量高为ASF 在神农架的传播提供了更加便利的条件。

3.2 神农架林区野猪传播非洲猪瘟风险分析

核密度估计是一种应用非常广泛的密度计算方法，该方法应用距离衰减函数测量局部密度的变化情况，反映研究对象在空间上的密度变化(Shiet al., 2021)。国际上已有许多研究应用核密度估计法预测或分析病毒传播的风险，包括不限于Huang 等(2021) 应用核密度估计等方法评估中国感染甲型H7N9 禽流感病毒风险，Shi 等(2021)应用核密度估计法评估城市封锁措施如何有效降低COVID-19 传播风险，de Oliveira 等(2017)应用核密度估计法评估了2015—2016 年巴西寨卡病毒的传播风险。本研究根据ASF 传播特点，应用核密度估计法分析了神农架林区各地野猪传播ASF的风险等级，红颜色越深表示该地区风险因素聚集越密集，野猪传播ASF 的风险越高，反之则表示该地区风险因素聚集越稀少，野猪传播ASF 的风险越低(图2)。研究结果表明，神农架野猪传播ASF 风险与野猪、居民区、交通要道空间分布的密集程度多呈正相关。国道G209与省道S307是连接神农架林区各乡镇的交通枢纽，省道S307 横穿松柏镇、阳日镇，并继续向西延伸与国道G209 交汇于宋洛乡盘龙村，接着南下穿过红坪镇、木鱼镇等人口分布密集处。这些地区野猪集群分布数量多，人口密集，交通便捷，ASFV 以污染物的形式沿公路网络在整个林区快速“传入、传出”的风险更大，故为野猪传播ASF 极高风险地区。而林区内其余地区因野猪集群分布数量相对较少，交通流量小等原因，野猪传播ASF 风险相对较低。在神农架林区，人与野猪的活动区域很难被完全隔离，在野猪密度高、人口集中和交通枢纽等地实时监测ASF 易感动物、阳性样品的动态变化，是及时发现疫情苗头，严防ASF 疫情扩散的重要手段。此外，2020 年3 月3 日，松柏镇、阳日镇发生野猪ASF疫情，共发现死亡野猪7头，这是湖北省第八起ASF 疫情，也是第一起野猪感染ASF 疫情(中华人民共和国农业农村部，2021)，疫情发生地点(图2)正好位于野猪传播ASF 极高风险区域，这也一定程度上验证了本研究结果的可靠性。

根据中华人民共和国农业农村部公布的疫情信息与各疫点坐标，2018 年11 月7 日，湖北省东部罗田县某养殖场排查出湖北省最早一起ASF 疫情，该养殖场存栏生猪821 头，发病22 头，死亡4 头，随后罗田县周边的武穴市、浠水县、阳新县也相继排查出ASF 疫情。2019 年3 月，湖北省最西部的利川市排查出ASF 疫情，这也意味着ASF可能已经完成了在整个湖北省自东向西的跨越。实际上，在神农架疫情(2020 年3 月) 报道之前，神农架东南方位的洪湖市(相距528 km)与西北方位的陕西省佛坪县(相距512 km) 分别于2019 年8 月、12 月排查出ASF 疫情；在神农架报道ASF疫情后，神农架西南方位的重庆市云阳县(相距340 km)与东北方位的襄阳市樊城区(相距186 km)分别于2020 年4 月、2021 年3 月发生ASF 疫情(中华人民共和国农业农村部，2021)。新发ASF 疫点距离神农架越来越近。因ASF 采样与检测许可问题，缺乏流行病学数据去证实ASF 在湖北省完整的传播链，但神农架疫情与其周边地区的疫情可能会存在很大的关联，存在很大的“传入、传出”风险，同时，在神农架周围已有多地出现ASF 疫情的情形下，神农架独特的山林地貌与旅游经济发展模式为ASF 防控埋下了巨大的隐患。因此，在ASF 采样和检测许可等诸多限制下，本研究没有提供流行病学调查内容，只基于野猪调查数据，神农架居民区、交通要道的空间分布位置，应用核密度估计法分析了神农架林区各地野猪感染传播ASF 的风险，旨在为神农架ASF 预警防控措施的制定提供一定的参考依据。

综上所述，我们初步摸清了神农架林区野猪分布情况，并从野猪、居民区、交通要道的空间关系分析了神农架林区各地野猪传播ASF 的风险。本次调查共发现野猪痕迹2 070 处，遍布神农架林区全境，预估林区野猪数量为18 424 头，风险分析表明，松柏镇、阳日镇、新华镇、省道S307、国道G209 及周围地区是神农架ASF 疫情防控工作中的重点区域。该数据可为神农架ASF 预警防控措施的制定提供一定的参考依据。