贵州省松材线虫病监测研究进展

2023-03-22夏传花丁玉娟

农业灾害研究 2023年12期

夏传花丁玉娟

摘要松材线虫病是最具危险性的森林病害，威胁着我国的生态安全、环境安全以及经济安全，是全球主要管控的林业有害生物。松林是贵州的主要树种，松材线虫病是对贵州省松树资源及经济发展具有重要意义的流行病。阐述了贵州省松材线虫病传统监测方法和现代监测方法的具体内容及优缺点，分析了当前贵州省监测研究中存在的问题以及未来松材线虫病监测方法的发展方向，为未来的监测工作提供理论依据。

关键词松材线虫病；贵州省；流行病；生态安全

中图分类号：S763.18 文献标识码：B 文章编号：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

松材线虫病是一种由松墨天牛携带传播松材线虫而引起的一种毁灭性病害，受松材线虫感染后的松树会由于水分缺失而快速死亡，严重危害松树的生长[1]。松材线虫病传染性极强，传播速度极快，传播范围极广，又被称为松树萎蔫病，对森林健康发展具有极强的危害性[2]。若松材线虫病树发生以后没有及时处理，邻近区域的松树将会短期内大量感染松材线虫病，从而导致大量松树短时间内大规模枯死[3]。松树一旦感染松材线虫病，最快40 d便会死亡，倘若防治不及时或者不当，3～5年内就会造成松林毁灭[4]。因此，必须在病虫害出现的短时间内将其杀灭，避免其进一步传播造成大量的松树死亡。面对高速发展的当代经济以及社会对生态环境的重视，松材线虫病的监测预警显得极其重要。

作为贵州省重要的经济林种之一，松树对于保护贵州省松林资源、促进经济发展具有重要意义。贵州省林业及相关部门坚持预防与除治“两手抓”，加大林业病虫害监测力度，通过建立有效的松材线虫病监测和预警体系，做到了及时发现已感染松材线虫的病树及其蔓延情况，并及时采取了合理的措施将其除治，有效遏制了松材线虫进一步扩散[5]。

1 松材线虫病监测方法

1.1 传统监测方法

1.1.1 定期调查和样本采集根据松林的分布状况，定期调查对松材线虫的发生状况，每年进行至少1次调查。通常在松材线虫发生的高峰期进行调查，选取具有一定代表性的调查点，考虑不同环境因素对松材线虫病的影响，包括地形、坡度、坡向、樹种、海拔、环境等因素。

（1）调查松树：在样本区域选取样本点，观察样本点及样本点周围松树的变化，包括树冠的变化、松树的颜色、枯死情况等。（2）调查树干：检查松树树干的外观，观察有无蛀洞、树皮剥离、树干裂痕等病害特征。（3）调查根系：挖掘部分树根，观察根系的健康状况和有无线虫存在。（4）调查树干剖面：在病害严重的样本树上观察树干剖面，观察内部组织的病变情况[6]。

通过定期调查和样本采集，可以及时了解病害的发展情况。根据不同的传播情况和趋势，及时了解松材线虫病的发生情况，寻找相应的防控手段和制定相应的防控措施。

1.1.2 捕捉器的使用根据监测区域的大小和特点，合理布置捕捉器。在病害严重的松林周围、疫源地等布置捕捉器。定期检查捕捉器，记录捕获的松材线虫数量和种类，根据捕获数量的变化和趋势，判断松材线虫的活动情况和传播程度。根据捕获的数据，进行数据分析和处理。通过统计和比较数据，评估松材线虫的危害程度和传播趋势。

传统监测主要采用人工巡查的方式进行监测，工作量大，人工成本高，监测效果差，短期内难以根除，实时性和有效性较差。由于贵州松树的分布较广，加上特殊的地形环境，利用人工监测的方式将花费大量的人力、物力、时间、精力，无法及时获取已经受到病虫害的松树的具体情况，可能会造成松材线虫病的进一步扩散，导致病树大范围枯死。此外，受监测环境和监测人员的影响，监测结果的准确性难以得到保证[7]。

1.2 现代监测技术和方法

1.2.1 无人机监测方法随着无人机遥感技术的普及，可以实现基于无人机遥感监测的多维度、高频率的动态监测，从而实现早发现、早除治[8]。无人机监测可以根据设定的范围对规划的区域进行航飞监测，一旦发现松树出现异常变色或枯死，可利用人工对异常松树进行采样，判断其是否感染松材线虫病，从而进行监测除治。相较于传统的松材线虫病监测方法，无人机遥感监测具有监测范围大、准确性高、效率高等诸多特点。

研究表明，无人机监测应用于松材线虫的疫木监测的效果极好。无人机监测大多使用机载数据为数据源，根据指定的航飞范围，结合合适的天气情况确定飞行计划，进行无人机航飞。使用后，对无人机获取的航拍影像进行处理（拼接、镶嵌、匀色等），对已获取的影像数据进行人工勾画样本，通过样本数据，利用计算机智能识别技术，识别出松材线虫枯死树[9]。根据智能识别出的疫木的具体经纬度坐标，选取部分成果数据，利用无人机对计算机识别的疫木的准确性进行验证。

无人机监测也有其局限性。虽然无人机技术监测松材线虫病准确率较高，但由于贵州特殊的地形和气候条件，无法进行大范围全覆盖的监测。

1.2.2 天空地一体化协同遥感监测方法天空地一体化协同遥感监测方法主要是应用多源遥感获取影像数据，并通过结合深度学习模型识别出疑似受感染的松材线虫病树图斑，再结合无人机技术及人工巡查的方式，对通过机器自动解译识别出的监测结果进行实地验证。面向松材线虫病入侵快、传染性强、传染范围较大、防治难的特点，充分利用“天空地”不同监测手段的各个监测优势，以“传统+创新”“人工+智能”为主导，补齐“防、查、除、督”等关键环节短板，能够实现松材线虫病疫情“快速找、精准除、科学防”，实现松材线虫病的精准治理[10]。

相关部门应基于松材线虫病入侵快、传染性强、传染范围较大、防治难的特点，充分利用“天空地”不同监测手段的优势，形成天空地协同松材线虫病精细化监管平台。同时，在分析天空地协同监测出的松材线虫病树分布成果的基础上，结合林业小班数据库等相关数据，运用空间分析技术为精准监管松材线虫病提供数据建库、空间分析、统计决策等有效支持，实现松材线虫病监测调查工作的现实性、客观性和科学性[11]。

天空地一体化监测既可以扩大监测范围，又可以利用无人机提高监测的准确性，结合传统的地面人工调查的方式确定疫情的发生、分布情况，从而对疫情的发生发展状况及发展趋势进行准确研判。

1.2.3DNA检测技术 DNA检测技术具有高灵敏度、高特异性和高准确性的优点，可以在早期发现松材线虫的感染情况，帮助及时采取防治措施。同时，DNA检测技术还可以用于松材线虫的种类鉴定和抗性检测等方面，为病害防治提供更精确的信息和依据。

DNA检测技术在监测松材线虫方面发挥了重要作用。首先，采集松树的根、树干、树皮、土壤等样品，确保样品的代表性和完整性。使用适当的DNA提取方法，从采集的样品中提取松材线虫的DNA。利用聚合酶链式反应（PCR）技术，对提取的松材线虫DNA进行扩增。选择合适的引物，以松材线虫特异的基因序列为目标，进行PCR扩增。将PCR扩增产物进行凝胶电泳分析，通过比较扩增产物的大小和带型，确定松材线虫的存在与否。

同时，根据扩增产物的浓度，估算松材线虫的数量。分析PCR扩增产物进行测序，获取松材线虫的基因序列信息。通过比对已知的松材线虫基因库，确定松材线虫的种类和变异程度。根据DNA检测的结果，进行数据分析和处理。通过统计和比较数据，评估松材线虫的分布情况、变异情况和传播趋势。

1.2.4 传感器和智能监测系统传感器和智能监测系统在监测松材线虫方面的使用，可以为病害防治提供更精确的数据和更高效的手段，有助于及早发现和控制松材线虫的传播。目前，传感器和智能监测系统已经广泛应用于监测松材线虫的监测中。

传感器会不断采集环境数据，并将数据传输到智能监测系统中，包括温度、湿度、气体浓度等与松材线虫有关的信息。智能监测系统会对传感器采集到的数据进行分析和处理。通过对环境数据的比对和统计，可以判断松材线虫是否存在及其活动范围。智能监测系统可以设置预警功能，当监测到温度、湿度或气体浓度超过预设阈值，系统会自动发出警报，提醒相关人员及时采取措施。智能监测系统可以实现远程监控功能，即使在远离松树种植区的地方，工作人员也可以通过手机或电脑实时查看和监控松材线虫的活动情况。

传感器和智能监测系统在监测松材线虫方面的使用具有以下4個方面的优势。（1）实时监测：传感器和智能监测系统可以实时监测松材线虫的活动情况，及时发现感染和传播的迹象。（2）自动化：传感器和智能监测系统可以自动采集和分析数据，减少人工干预和误判的可能性。（3）高效性：传感器和智能监测系统可以实现大范围的监测，提高监测效率和准确性。（4）提前预警：智能监测系统可以根据设定的阈值，提前发出预警，帮助防治人员及时采取措施，降低松材线虫的危害[12]。

2 小结与讨论

在林业发展管理中，疫木监测除治是林业管理和可持续发展的重要内容，松材线虫的监测是及时发现疫木的位置及规模的必要手段。以多源卫星遥感数据为数据源的松材线虫病卫星遥感监测提高了单一数据源无法满足大范围区域遥感监测的需求。因此，松材线虫病监测方法的探讨需要综合考虑不同方法的优缺点，发展智能监测系统和预测模型，加强数据共享和合作，不断改进和更新监测技术，以提高松材线虫病的监测效果和防控水平。

（1）应综合应用多种监测方法。由于每种监测方法都存在一定的局限性，建议综合应用多种监测方法，以提高监测的准确性和全面性。例如，可以结合观察松树病征和使用诱捕器进行监测，同时借助实验室检测等技术进行验证。

（2）发展智能监测系统。随着科技的发展，智能监测系统可以提供实时、高效的监测数据。通过使用传感器、无人机、遥感等技术，可以实现对大范围松林的快速监测，减少人力和时间成本。

（3）开发预测模型和算法。为了更好地预测松材线虫病的发展趋势和危害程度，需要开发预测模型和算法。这些模型和算法可以基于监测数据、气象数据、环境因素等，通过数据分析和机器学习等方法，提供准确的预测结果。

（4）加强数据共享和合作。松材线虫病是一个跨区域的问题，需要各地区之间的合作和信息共享。建立数据共享平台，促进各地区之间的合作与交流，有助于更好地监测和控制松材线虫病的传播。

（5）持续改进和更新监测技术。监测技术是不断更新迭代的，监测人员需要持续学习和掌握新的监测技术。同时，相关部门要建立相關的培训机制和标准，提高监测人员的专业水平。

3 展望

松材线虫疫木监测是疫木防控、疫木除治、保护森林安全的重要环节。通过松材线虫监测实现“早发现、早确诊”，及时发现并控制松材线虫的流行趋势，可以减少大范围松材线虫病出现带来的危害。但就目前贵州省松材线虫监测的进展来看，无论是已经监测到的疫区，还是尚未监测出松材线虫的其他地区，松材线虫的监测仍然存在众多不足。因此，完善松材线虫监测体系，对于进一步强化贵州省松材线虫病防控机制具有重要意义。主要从以下7个方面开展。

（1）建立长时间序列的监测机制。松材线虫的感染和发病是一个短期过程，在病害高发期可适当缩短监测的间隔时间，减少进一步感染扩散的可能性。

（2）获取多光谱数据。通过多光谱影像技术的应用，获取高光谱数据，并分析感染松材线虫病松树不同时期的光谱特性，从而辨别不同松树的发病时期及程度，及时找出感染病树并拟定出除治方案，有序推进松材线虫病的监测除治工作。

（3）提升样本质量，提高机器学习准确率。通过人工判别的方式，提高松材线虫样本库的质量。通过不断尝试和变换深度学习模型，找出最适合贵州地区松材线虫判别的模型，利用高质量样本数据库，快速精准监测出松材线虫病的位置及规模，提高机器自动识别解译准确率[13]。

（4）完善监测网络，提高监测精度。包括建立监测站点和网络、使用多种监测方法、进行数据分析和模型建立、提高监测人员的专业能力、加强信息共享和科学研究等措施。只有通过多方面的努力，才能确保对松材线虫病的及时监测和有效防控。

（5）探索病害发生机理与环境因素的关系。探索松材线虫病的发生机理与环境因素的关系，从病原体与寄主关系、病害发生与环境因素的关系、生态系统与病害发生的关系以及人为活动与病害发生的关系等多个角度进行研究。只有深入了解这些关系，才能制定出更有效的防控策略和管理措施，减少松材线虫病的发生和传播[14]。

（6）加强防治技术研究，提高防治效果。通过加强松材线虫病防治技术研究，提高防治效果，可以更好地保护森林资源，减少病害对生态环境和经济产业的影响，实现可持续发展。

（7）加强科普宣传，提高公众参与和防治意识。通过加强科普宣传，提高公众参与和防治意识，可以让更多的人了解松材线虫病的危害和防治方法，有效控制病害的发生和传播。

参考文献

[1] 杨益琴，王石发，李艳苹，等.α-蒎烯含氮衍生物的合成及其杀松材线虫活性的研究[J].化学学报，2009，67（21）：2463-2474.

[2] 徐小文，王义勋，刘星，等.松材线虫病致病机理的研究进展[J]. 湖北农业科学，2018，57（20）：5-8.

[3] 黄小惠.林场松材线虫病的危害与防治[J].广东蚕业，2021，55（7）：43-44.

[4] 舒敏，张德婧，徐倩然，等.基于遥感技术的松材线虫病诊断与监测研究进展[J].安徽农业科学，2022，50（22）：11-14.