松墨天牛災害發(fā)生風險監(jiān)測預警研究

彭龍慧，曾 城，周 峰

(1．江西農(nóng)業(yè)大學 職業(yè)師范技術(shù)學院，江西 南昌 330045;2．吉安市森林病蟲防治檢疫站，江西 吉安 343100)

松墨天牛(Monochamus alternatus Hope)是我國松林重要的蛀干害蟲，由于其傳播松材線蟲［Bursaphelenchus xylophilus(Steiner＆Buhrer)］［1-5］，2003年被國家林業(yè)局列入“林業(yè)危險性有害生物名單”［6］，在江西被確定為屬于接近高度危險性的森林有害生物［7］。近年來松材線蟲及其傳播媒介松墨天牛在江西的發(fā)生面積逐漸擴大，并在部分地區(qū)成災，甚至造成整株松樹死亡，嚴重威脅江西林業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境。之所以形成這樣的局面，不僅與松墨天牛本身的生物學特性、生態(tài)適應性等因素有關(guān)，還與松墨天?？傮w防治水平有關(guān)。從監(jiān)測預警的角度看，對松墨天牛災變風險發(fā)生的預測能力不強，測報時有失準，是造成松墨天牛防治效果不佳的一個重要原因。因此，加強松墨天牛災害發(fā)生風險研究，構(gòu)建松墨天牛監(jiān)測預警系統(tǒng)對于防控松墨天牛具有重要意義。本文以江西松墨天牛為研究對象，對松墨天牛監(jiān)測預警指標體系的構(gòu)建以及風險警級進行了探討，供松墨天牛監(jiān)測預警參考。

1 構(gòu)建松墨天牛監(jiān)測預警指標體系的方法

根據(jù)我國農(nóng)業(yè)、林業(yè)等領(lǐng)域災變風險發(fā)生過程的劃分方法和監(jiān)測預警指標體系構(gòu)建方法［8-11］，松墨天牛災害發(fā)生的風險過程可分為孕育、發(fā)展與表現(xiàn)3個階段，相對應在設(shè)置松墨天牛災害發(fā)生風險監(jiān)測預警指標時，可設(shè)置警源、警兆、警情這3個監(jiān)測預警指標類目，每個監(jiān)測預警指標類目包括由影響松墨天牛災害發(fā)生的若干生物因素、非生物因素和人為因素構(gòu)成的風險因子，從而形成能全面反映松墨天牛災害發(fā)生風險的監(jiān)測預警指標體系。

2 松墨天牛監(jiān)測預警指標體系的構(gòu)建

2．1 松墨天牛監(jiān)測預警指標體系的框架和內(nèi)容

松墨天牛災變預警指標設(shè)置參考柏立新，鞠瑞亭等［12-13］提出的農(nóng)林害蟲災害發(fā)生風險預警指標設(shè)置方法，設(shè)置松墨天牛災害發(fā)生風險預警警源(A)、警兆(B)、警情(C)3個預警指標類目(指標層)，每預警指標類目設(shè)10個預警指標項(影響因子)，將產(chǎn)生警源、警兆、警情的因素解析為松墨天牛與天敵、松林、氣候條件、防治水平和其他人為因素等指標項。

2．1．1 警源指標 是用來描述松林中業(yè)已存在或潛伏的松墨天牛災害風險源的預警指標。警源發(fā)生在松墨天牛種群發(fā)生的初始階段，離災害發(fā)生時間較長。警源用A表示，設(shè)有10個因子，則分別用A1、A2、…、Ai、…、A10表示。

2．1．2 警兆指標 是用來描述松墨天牛災害孕育與滋生過程中先行顯露出征兆的預警指標。警兆發(fā)生時間介于警源與警情發(fā)生時間之間，離松墨天牛災害發(fā)生時間較警源短，但較警情長。警兆用B表示，設(shè)有 10 個因子，則分別用 B1、B2、…、Bi、…、B10表示。

2．1．3 警情指標 警情是松林中與松墨天牛災害發(fā)生相關(guān)的因素足以引起達到或超過松墨天牛災害發(fā)生閾值的情況。警情用C表示，設(shè)有10個因子，則分別用C1、C2、…、Ci、…、C10表示。松墨天牛監(jiān)測預警指標體系的設(shè)置框架和內(nèi)容見表1。

表1 松墨天牛監(jiān)測預警指標體系框架Tab．1 Frame of the early-warning index system to calam ity of M．a(chǎn)lternatus

2．2 松墨天牛監(jiān)測預警指標的賦值方法

松墨天牛災害發(fā)生風險形成過程受眾多因素的影響，當把這些影響因素確定為統(tǒng)計指標時，有些可作為變量通過實際觀察進行直接測定，有些則無法直接測定，需借助專業(yè)知識與一定的轉(zhuǎn)換方法進行數(shù)量化轉(zhuǎn)換，劃分等級。即使可直接測定的指標要反映出其對松墨天牛災害發(fā)生風險形成的影響程度，同樣也需進行等級劃分。

松墨天牛災害發(fā)生風險預警指標的賦值根據(jù)不同因素對松墨天牛種群發(fā)生及危害的影響程度劃分為5個等級，分別以1，2，3，4，5表示。數(shù)值越高，表示對松墨天牛災害形成的風險越大。其具體分級的標度依不同影響因素而制定(表2)。

表2 松墨天牛災害預警指標分級標準Tab．2 Grading standard of the early-warning index system to calam ity of M．a(chǎn)lternatus

2．3 松墨天牛監(jiān)測預警指標體系指標值權(quán)重設(shè)置

在問卷調(diào)查的基礎(chǔ)上，結(jié)合江西當?shù)氐木唧w情況，依據(jù)江西森林保護專家對影響松墨天牛災害發(fā)生的風險因子及重要性等級程度判斷，采用多因素統(tǒng)計分析的方法，同時參考其他農(nóng)林害蟲災害發(fā)生風險監(jiān)測預警體系的權(quán)重設(shè)置方法，確定松墨天牛監(jiān)測預警指標的權(quán)重系數(shù)，數(shù)值范圍為0～1。松墨天牛監(jiān)測預警指標的權(quán)重值見表3。

表3 松墨天牛監(jiān)測預警指標體系各指標權(quán)重系數(shù)賦值Tab．3 W eight coefficient of different index of early-warning index system to calam ity of M．a(chǎn)lternatus

2．4 監(jiān)測預警指標體系各指標值計算方法

松墨天牛監(jiān)測預警指標體系是松墨天牛災害發(fā)生監(jiān)測預警的工具，選擇單一或少數(shù)幾個預警指標預警不能反映松墨天牛災害發(fā)生的復雜原因，容易造成監(jiān)測預警的失誤。因而，應用多指標構(gòu)成的松墨天牛監(jiān)測預警指標體系可有目的地進行資料的收集、整理、分析，并依據(jù)評判標準做出較為準確的監(jiān)測預警判斷。松墨天牛災害發(fā)生風險預警警級的形成是由包括警源、警兆、警情在內(nèi)的整個監(jiān)測預警指標體系綜合作用的結(jié)果。

2．4．1 警源、警兆、警情指標值計算方法 用 YA、YB、YC分別代表警源、警兆、警情指標值，則 YA、YB、YC可分別用各自指標層中各預警指標項的指標值與相應的指標權(quán)重乘積之和表示，計算公式如下:

其中，Ai代表警源指標項的指標值，αi代表權(quán)重系數(shù)。

其中，Bj代表警兆指標項的指標值，βj代表權(quán)重系數(shù)。

其中，Ck代表警情指標項的指標值，γk代表權(quán)重系數(shù)。

2．4．2 預警警級值計算 松墨天牛災害發(fā)生風險預警警級用Y表示。計算公式如下:

將公式(1)、(3)、(5)分別代入公式(7)，則預警警級Y為:

2．4．3 預警警級的評估 將松墨天牛對松林的危害風險分為潛在、輕度、中度、嚴重、極嚴重5個層次，對應于松墨天牛災害發(fā)生風險預警，可用0至四級5個警級表示，分別代表安全、輕警、中警、重警、巨警5級警度。0級為安全，一級為輕警，即松墨天牛災變警級輕。此時，松林松墨天牛零星發(fā)生，一般不需要防治;二級為中警，即松墨天牛災變警級中等，松墨天牛危害征兆初步顯露，需要防治，否則將會造成一定的林業(yè)損失;三級為重警，即松墨天牛災變警級重，四級為巨警，即松墨天牛災變警級特重。對三級警級，需要加強松墨天牛的防治，對四級警級，需引起高度重視，下大力氣防治，否則將會造成重大的林業(yè)損失。

參照林業(yè)、農(nóng)業(yè)和城市綠化自然災害預警警級的評估方法，提出松墨天牛預警警級的判斷標準，見表4。

表4 松墨天牛預警警級的評估Tab．4 Evaluation of risky degree of early-warning index system to calam ity of M．a(chǎn)lternatus

3 松墨天牛監(jiān)測預警指標體系的應用

昌北地區(qū)位于南昌市以北，有零星分布和成片分布的馬尾松林。該區(qū)境內(nèi)水、陸、空立體交通網(wǎng)絡全面覆蓋。各旬平均溫度在16～26℃。尤其近年來冬天不太寒冷，氣候偏暖［14］，適宜松墨天牛生長發(fā)育和繁殖。2013年該區(qū)域發(fā)現(xiàn)松墨天牛危害，造成部分馬尾松受害，2014年松墨天牛的危害嚴重。筆者以南昌市昌北地區(qū)2014年松墨天牛發(fā)生情況為例，運用松墨天牛監(jiān)測預警指標體系進行松墨天牛發(fā)生風險預警警級的評估。

對南昌市昌北地區(qū)在先行實地調(diào)查的基礎(chǔ)上，依據(jù)國家林業(yè)局制定的“松褐天牛防治技術(shù)規(guī)范”的要求設(shè)立標準地［15］進行詳查，收集數(shù)據(jù)，對松墨天牛監(jiān)測預警指標進行賦值，并利用警源、警兆、警情指標值計算公式進行松墨天牛綜合預警指標值計算，得出:YA=32．1、YB=34．5、YC=31．0 和 Y=97．6，以及YA．max=44．0、YB．max=42．0、YC．max=41．5 和 Ymax=127．5。繼而根據(jù)松墨天牛預警警級的評估判斷標準(表4)進行預警警級評估，得出:(3/5)Ymax=76．5，(4/5)Ymax=102，Y值(97．6)符合松墨天牛預警警級為重警的判斷標準:(3/5)Ymax≤Y＜(4/5)Ymax，即76．5≤Y＜102。因而判定2014年松墨天牛在南昌昌北地區(qū)預警警級為3級，即為重警。該預警的情況與實際發(fā)生的情況相吻合。

4 小結(jié)和討論

(1)江西是林業(yè)大省，松林面積達400 hm2。松墨天牛在江西分布廣泛，是江西松林主要的蛀干害蟲。同時，由于松墨天牛傳播松材線蟲病使得江西廣大松林受到潛在的嚴重威脅。開展松墨天牛發(fā)生風險的監(jiān)測預警研究顯得十分必要。國內(nèi)外對松墨天牛已做了多方面的研究，但涉及監(jiān)測預警方面的研究較為少見。本文通過對松墨天牛監(jiān)測預警的研究，構(gòu)建了松墨天牛監(jiān)測預警指標體系、松墨天牛發(fā)生風險的監(jiān)測預警模型，提出了預警警級值計算方法以及風險警級的判斷評估標準，為松墨天牛監(jiān)測預警提供了新的方法支撐，開辟了新的途徑。這種監(jiān)測預警模型及預警警級值計算方法可為江西各地乃至全國松材線蟲病發(fā)生區(qū)開展松墨天牛監(jiān)測預警提供參考。

(2)本文運用松墨天牛災變監(jiān)測預警模型對南昌市昌北地區(qū)2014年松墨天牛發(fā)生情況進行風險警級評估，確定松墨天牛在南昌市昌北地區(qū)預警警級為三級，預警警級為重警，預警判斷與實際發(fā)生情況吻合。有關(guān)部門應高度重視，加大檢疫和防治力度，在資金、人員和防治藥劑、器械上給予充分的保障，以遏制松墨天?？赡茉谀喜袇^(qū)及周邊地區(qū)的蔓延。

(3)本文嘗試建立的松墨天牛監(jiān)測預警指標體系主要依據(jù)江西的具體情況，所選指標框架和內(nèi)容與權(quán)重系數(shù)的確定尚有不少可以改進的地方。在實際工作中，全面、準確地掌握和收集松墨天牛的信息有一定難度，一些定性指標的等級判斷難免會帶有一定的主觀性。因而，本文所建立的松墨天牛監(jiān)測預警指標體系還有待在實際應用中加以改進與完善。

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