全球外來入侵生物與植物有害生物數(shù)據(jù)庫的比較評價

徐欽望，任利利，駱有慶

北京林業(yè)大學(xué)林木有害生物防治北京市重點實驗室/中法歐亞森林入侵生物聯(lián)合實驗室，北京 100083

我國《生物安全法》對“生物安全”做了如下定義：國家有效防范和應(yīng)對危險生物因子及相關(guān)因素威脅，生物技術(shù)能夠穩(wěn)定健康發(fā)展，人民生命健康和生態(tài)系統(tǒng)相對處于沒有危險和不受威脅的狀態(tài)，生物領(lǐng)域具備維護國家安全和持續(xù)發(fā)展的能力。防控重大新發(fā)突發(fā)植物疫情和外來物種入侵是國門生物安全、農(nóng)業(yè)生物安全、林業(yè)生物安全的重要組成部分(戴小楓等,2008; 李尉民,2019; 趙宇翔,2012)。植物檢疫和入侵生物學(xué)的研究與實踐活動是維護國門與農(nóng)林業(yè)生物安全、防止有害生物傳播擴散的主要手段(陳乃中等,2015; 梁憶冰,2019)。

在植物檢疫與入侵生物學(xué)等領(lǐng)域的科學(xué)研究與實踐活動中常常需要查詢特定有害生物信息，互聯(lián)網(wǎng)或書籍資料中的信息較為分散，查詢費時、費事。不同來源信息的質(zhì)量不盡相同，數(shù)據(jù)的準確性、及時性、標準化程度也存在差異。針對這種情況，一些國家或機構(gòu)收集匯總植物有害生物和外來入侵生物的相關(guān)信息，開發(fā)了在線的共享數(shù)據(jù)庫網(wǎng)站，供用戶方便查詢。數(shù)據(jù)庫是組織、存儲和管理數(shù)據(jù)的倉庫，是進行統(tǒng)一管理的大量數(shù)據(jù)的集合(中國農(nóng)業(yè)百科全書總編輯委員會農(nóng)業(yè)工程卷編輯委員會,1994)，可視為電子化的文件柜，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享、更新等功能。與使用互聯(lián)網(wǎng)常規(guī)搜索引擎查詢、查閱工具書、檢索網(wǎng)絡(luò)文獻等方法相比，使用更具針對性和專業(yè)性的特定行業(yè)數(shù)據(jù)庫的檢索效率更高。

外來入侵生物和植物有害生物的發(fā)生情況是一個國家或地區(qū)自然生態(tài)環(huán)境的本底數(shù)據(jù)，通過建立在線數(shù)據(jù)庫可方便科學(xué)信息的共享和用戶的使用。外來入侵生物數(shù)據(jù)庫和植物有害生物數(shù)據(jù)庫收錄的物種范圍存在交叉，同為生物安全領(lǐng)域常用的收錄有害生物種的數(shù)據(jù)庫網(wǎng)站。外來入侵生物通常是指已于自然或半自然生態(tài)環(huán)境中建立穩(wěn)定種群并可能進而威脅原生生物多樣性的外來種(印麗萍等,2014)，目前我國從脊椎與無脊椎動物、陸生與水生植物、海洋與淡水生物到動物疫病、植物有害生物等，各種類型的入侵生物均有發(fā)生(Xuetal.，2012)。外來入侵生物數(shù)據(jù)庫在入侵生物的研究工作與政策制定上起到了重要的支撐作用(Groometal.,2015; Pagadetal.,2015)。生物入侵領(lǐng)域期刊《Management of Biological Invasions》在2015年以“外來物種信息及其管理”為主題發(fā)表了一期專刊論述外來物種數(shù)據(jù)庫建設(shè)對于生物入侵研究的重要性(Katsanevakis & Ray,2015)。植物有害生物數(shù)據(jù)庫是植物檢疫工作中最常使用的數(shù)字資源，收集海量有害生物信息構(gòu)建數(shù)據(jù)庫是開展植物檢疫工作的基石，植物檢疫性有害生物名單制定及修訂、進出境植物和植物產(chǎn)品有害生物風(fēng)險分析、商品進境重點植物檢疫有害生物的確定、植物檢疫性有害生物的監(jiān)測預(yù)警等都依賴于強健的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)支持(潘緒斌等,2019)。

目前，已有報道系統(tǒng)闡述了我國外來入侵生物和植物有害生物數(shù)據(jù)庫的建設(shè)歷史、主要功能和展望(潘緒斌等,2019; 冼曉青等,2013)，對國際上重要的數(shù)據(jù)庫進行了簡要介紹(黃靜等,2014; 潘緒斌,2020；萬方浩等,2010; 魏巍等,2017; Katsanevakis & Ray,2015)。目前，尚無研究對全球范圍內(nèi)外來入侵生物和植物有害生物數(shù)據(jù)庫進行分類、比較和評價。為明確我國數(shù)據(jù)庫的建設(shè)成效，及與國際一流數(shù)據(jù)庫的差距，本文介紹了全球常用的外來入侵生物和植物有害生物數(shù)據(jù)庫及其主要功能，并根據(jù)數(shù)據(jù)庫收集范圍和功能對其分類；設(shè)置多指標評價體系將我國數(shù)據(jù)庫與世界一流數(shù)據(jù)庫進行比較，分析關(guān)鍵指標，對我國數(shù)據(jù)庫進行評價；從與國際數(shù)據(jù)庫的差距、我國用戶實際使用需求、功能開發(fā)難易程度等現(xiàn)實可行的角度分析我國數(shù)據(jù)庫亟待提升的關(guān)鍵功能。提升我國此類數(shù)據(jù)庫的實用性和易用性，將為相關(guān)科研和工作提供有力支撐，并為相關(guān)科普活動和公眾科學(xué)(citizen science)(張健等,2013)奠定基礎(chǔ)。

1 分析方法

1.1 數(shù)據(jù)庫的整理

本研究通過2個途徑來收集全球范圍內(nèi)的外來入侵生物和植物有害生物數(shù)據(jù)庫。一是使用文獻檢索網(wǎng)站中國知網(wǎng)(https:∥www.cnki.net/)、Web of Science(https:∥www.webofknowledge.com/)、Google學(xué)術(shù)搜索(https:∥scholar.google.com/)和搜索引擎網(wǎng)站百度(https:∥www.baidu.com/)、Google(https:∥www.google.com/)檢索相關(guān)的文獻和網(wǎng)站，對文獻和網(wǎng)頁中涉及的數(shù)據(jù)庫進行收集。中文檢索關(guān)鍵詞為“外來物種”“入侵物種”“植物有害生物”“植物病蟲害”與“數(shù)據(jù)庫”“網(wǎng)站”“信息系統(tǒng)”的檢索詞組合。英文檢索關(guān)鍵詞為“alien species”“invasive species”“plant pests”與“database”“website”“information system”的檢索詞組合。二是在已獲得的數(shù)據(jù)庫網(wǎng)站中，收集涉及外來入侵生物和植物有害生物的友情鏈接。

根據(jù)數(shù)據(jù)庫收錄物種覆蓋的地理尺度、物種的生物類群、數(shù)據(jù)庫的特色功能，對數(shù)據(jù)庫進行分類。通過訪問數(shù)據(jù)庫網(wǎng)站，對數(shù)據(jù)庫的功能及其使用方法進行探索，總結(jié)介紹重要數(shù)據(jù)庫的主要功能，為數(shù)據(jù)庫的比較和評價奠定基礎(chǔ)。

1.2 數(shù)據(jù)庫的評價

對數(shù)據(jù)庫進行評價，通常需要考慮數(shù)據(jù)庫的收錄范圍、檢索功能、服務(wù)功能、數(shù)據(jù)庫性能、網(wǎng)頁交互、收費情況、網(wǎng)絡(luò)安全、用戶使用情況等(李詩苗和王一華,2013; 汪徽志和岳泉,2008a，2008b)。從用戶實際需求出發(fā)，外來入侵生物數(shù)據(jù)庫和植物有害生物數(shù)據(jù)庫這類專業(yè)性強的數(shù)據(jù)庫首先必須保障數(shù)據(jù)的科學(xué)性，即可信度(reliability)(潘緒斌,2020)。從功能上看，此類數(shù)據(jù)庫需要提供最基本的數(shù)據(jù)查詢功能，進而發(fā)展建立其他的高級與特色功能(萬方浩等,2010)。作為公共數(shù)字資源，該類數(shù)據(jù)庫還應(yīng)主動承擔(dān)起科學(xué)普及的任務(wù)，如建立科普知識頁面、開發(fā)公眾可參與的互動功能等。該領(lǐng)域優(yōu)秀的數(shù)據(jù)庫需要具備充足、可靠、標準化且能動態(tài)擴充的數(shù)據(jù)信息，完整的查詢、分析、管理功能，合理的網(wǎng)站界面設(shè)計，吸引用戶的特色功能等特性(萬方浩等,2010)。

本文結(jié)合常用的數(shù)據(jù)庫評價指標和外來入侵生物、植物有害生物數(shù)據(jù)庫的專業(yè)特色，以數(shù)據(jù)的可信度、數(shù)據(jù)庫功能的全面性和數(shù)據(jù)庫聲譽為核心原則，首次建立用于評價有害生物物種數(shù)據(jù)庫的二級評價指標體系，包括3個一級指標(數(shù)據(jù)可信度、數(shù)據(jù)庫功能、數(shù)據(jù)庫聲譽)和14個二級指標(收錄物種量、物種詳細信息、參考文獻、更新頻率、引文格式、檢索功能、分析功能、預(yù)警功能、科普功能、特色功能、主辦單位、專職管理人員和資金、成立時間、收費情況)。其中，物種詳細信息包括物種的學(xué)名、分類地位、形態(tài)識別特征、分布、寄主、危害特性等；數(shù)據(jù)的準確性可通過參考文獻的數(shù)量和質(zhì)量進行考察；檢索功能包括簡單檢索和高級檢索；數(shù)據(jù)庫的科普功能包括新聞報道、公眾科學(xué)項目、智能設(shè)備APP等。

2 外來入侵生物數(shù)據(jù)庫

本文根據(jù)外來入侵生物數(shù)據(jù)庫收集物種覆蓋的地理尺度，將其分為全球型、區(qū)域型、國家型和地區(qū)型數(shù)據(jù)庫。部分收錄特定生物種的數(shù)據(jù)庫劃為特定生物類群型數(shù)據(jù)庫，如植物、水生生物、魚類等。通過外來入侵生物數(shù)據(jù)庫可以便捷地獲取特定國家外來入侵生物的發(fā)生情況和具體某種入侵生物的詳細信息。一些數(shù)據(jù)庫網(wǎng)站對各國的入侵生物種類進行了匯總，如全球入侵種資料庫、Global Register of Introduced and Invasive Species。如需查詢具體某種入侵生物的基本信息與分布情況，可使用全球型數(shù)據(jù)庫，如Global Invasive Species Database、CABI Invasive Species Compendium。表1列出了具有代表性的各類型外來入侵生物數(shù)據(jù)庫網(wǎng)站。

中國外來入侵物種數(shù)據(jù)庫是國內(nèi)唯一全面收錄入侵物種的網(wǎng)站，包括754種入侵生物、2773張物種圖片。該數(shù)據(jù)庫中包含多個子系統(tǒng)，如入侵生物安全性評價系統(tǒng)(鐘艮平等,2008)，入侵生物調(diào)查、空間分布與遠程監(jiān)控系統(tǒng)，薊馬、實蠅、蚧類、粉虱DNA條形碼系統(tǒng)(冼曉青等,2013)。該數(shù)據(jù)庫在支撐農(nóng)業(yè)入侵生物的檢測、調(diào)查、監(jiān)測上起到了重要作用。

3 植物有害生物數(shù)據(jù)庫

根據(jù)植物有害生物數(shù)據(jù)庫收錄物種的地理范圍、類群范圍和數(shù)據(jù)庫的特色功能，可將其劃分為全球型、區(qū)域型、國家型、地區(qū)型、特定植物型、特定有害生物型、新發(fā)有害生物報道型等類別。特定植物型數(shù)據(jù)庫即專門收錄某些特定類群植物有害生物的數(shù)據(jù)庫網(wǎng)站，如藥用植物病蟲害數(shù)據(jù)庫、山東省林業(yè)有害生物信息管理和查詢系統(tǒng)、Forest pest of North America等；特定有害生物型數(shù)據(jù)庫重點收錄某些特定類群的有害生物，如植物檢疫性菌物數(shù)據(jù)庫、Global Compendium of Weeds。部分免費開放的全球型植物有害生物數(shù)據(jù)庫已經(jīng)成為全世界植保行業(yè)從業(yè)人員廣泛使用的重要工具。一些國家建立的國家型有害生物數(shù)據(jù)庫在明確、監(jiān)測、追蹤本國有害生物種類、分布和擴散的本底情況上發(fā)揮了重要作用。國際植物保護公約(International Plant Protection Convention)及區(qū)域性植保組織均建立了新發(fā)病蟲害的報告預(yù)警制度。表2列出了具有代表性的各類型植物有害生物數(shù)據(jù)庫網(wǎng)站。

中國國家有害生物檢疫信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)歷史可追溯至20世紀原農(nóng)業(yè)部植物檢疫所情報室用卡片記錄的國外有害生物信息(梁憶冰,2019)，現(xiàn)由海關(guān)總署國際檢驗檢疫標準與技術(shù)法規(guī)研究中心管理。提供有害生物信息查詢、寄主病蟲害查詢、檢疫法律法規(guī)查詢、有害生物風(fēng)險評估系統(tǒng)、疫情和檢疫動態(tài)、各國植物檢疫性有害生物名錄查詢等功能(梁憶冰等,2018)。由中國檢驗檢疫科學(xué)研究院建立的動植物檢驗檢疫信息資源共享服務(wù)平臺包含疫情動態(tài)、口岸截獲、有害生物查詢、風(fēng)險分析等功能，供海關(guān)檢疫部門和內(nèi)部人員使用。該系統(tǒng)提供常被海關(guān)截獲的重要有害生物的學(xué)名、中文名、英文名、分布、寄主、形態(tài)、危害、生物學(xué)、檢疫方法和照片等信息。

4 數(shù)據(jù)庫的評價

4.1 外來入侵生物數(shù)據(jù)庫的比較評價

從全球范圍看，常用的外來入侵生物數(shù)據(jù)庫主要由歐美發(fā)達國家建設(shè)。中國外來入侵物種數(shù)據(jù)庫是發(fā)展中國家中在功能上相對較為完善和領(lǐng)先的數(shù)據(jù)庫，其建立的入侵昆蟲DNA條形碼鑒定系統(tǒng)與入侵生物調(diào)查監(jiān)測系統(tǒng)在我國入侵生物的檢測與監(jiān)測中起到了重要作用(冼曉青等,2013)。本研究選擇全球權(quán)威數(shù)據(jù)庫GISD、CABI ISC，歐洲EASIN數(shù)據(jù)庫、美國Invasive.org數(shù)據(jù)庫與中國外來入侵物種數(shù)據(jù)庫進行比較，如表3所示。

結(jié)果顯示，與國際一流數(shù)據(jù)庫相比，中國外來入侵物種數(shù)據(jù)庫的差距主要表現(xiàn)在：數(shù)據(jù)可信度不高、數(shù)據(jù)庫功能不全、科普功能較弱。收錄物種數(shù)據(jù)不準確、不及時，收錄了部分本土物種，如栗疫病菌Cryphonectriaparasitic(Murrill)Barr、楊干象CryptorrhynchuslapathiL.等；收錄了部分并未入侵我國的物種，如歐洲落葉松鞘蛾Coleophoralaricella(Hübner)、歐洲栗象CastaneasativaMiller等；未收錄近年來新入侵生物如桉梳木虱Ctenarytainaeucalypti(Maskell)(羅心宇等,2018)、橘綿粉虱Aleurothrixusfloccosus(Maskell)(虞國躍等,2019)、南美番茄潛葉蛾Tutaabsoluta(Meyrick)(張桂芬等,2019)。未對入侵生物進行入侵性或危害程度的評級，目前尚未建立物種詳細信息頁面，用戶需要去其他網(wǎng)站搜索物種的信息，無法實現(xiàn)一站式服務(wù)。數(shù)據(jù)信息參考文獻較少，數(shù)據(jù)準確性有待提升；沒有固定的更新時間。數(shù)據(jù)庫高級功能如物種空間分布、物種調(diào)查、多媒體庫、遠程監(jiān)控等模塊暫未對公眾開放，未建立預(yù)警功能。在科學(xué)普及方面，開發(fā)APP、鼓勵公眾參與已成為本領(lǐng)域的主流，但該數(shù)據(jù)庫僅有少量新聞報道，未開發(fā)相關(guān)APP，無公眾科學(xué)內(nèi)容，距離世界一流數(shù)據(jù)庫差距較大。

4.2 植物有害生物數(shù)據(jù)庫的比較評價

歐洲建設(shè)的EPPO數(shù)據(jù)庫和CABI數(shù)據(jù)庫是國際一流的全球型植物有害生物數(shù)據(jù)庫，是全球植物保護工作者常使用的數(shù)據(jù)庫資源。中國國家有害生物檢疫信息系統(tǒng)收錄超過6.4萬種有害生物、5.8萬種寄主植物、60余個國家或地區(qū)的植物檢疫性有害生物名單，近1000部檢疫法律法規(guī)，總信息量超過100萬條，是國內(nèi)最大的植物有害生物信息數(shù)據(jù)庫。其有害生物信息主要來自CABI、EPPO數(shù)據(jù)庫和國內(nèi)外的植物保護專著，每條數(shù)據(jù)都有文獻支撐，數(shù)據(jù)質(zhì)量很高，數(shù)據(jù)量以每年2萬條的速度增加(潘緒斌等,2019)。中國國家有害生物檢疫信息系統(tǒng)與國際一流數(shù)據(jù)庫的比較見表4。

中國國家有害生物檢疫信息系統(tǒng)是發(fā)展中國家中建設(shè)成效領(lǐng)先的植物有害生物數(shù)據(jù)庫，在數(shù)據(jù)量、數(shù)據(jù)庫特色功能等方面，對比國際一流數(shù)據(jù)庫，絲毫不遜色。該數(shù)據(jù)庫的差距主要體現(xiàn)在數(shù)據(jù)庫的國際聲譽有待提升。由于該數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)積累時間長，需要優(yōu)化與清洗數(shù)據(jù)、標準化學(xué)名、合并優(yōu)化同一物種數(shù)據(jù)。需加強對既有海量數(shù)據(jù)信息的挖掘，建設(shè)系統(tǒng)性預(yù)警潛在有害生物的功能模塊。建議在物種詳細信息頁面鏈接CABI ISC、EPPO GD等數(shù)據(jù)庫，提供更加全面、人性化的體驗，滿足一站式數(shù)據(jù)檢索需求，擴大使用人群、提高國際影響力。開發(fā)類似于EPPO計算機輔助有害生物風(fēng)險分析CAPRA軟件，開放風(fēng)險評估應(yīng)用系統(tǒng)，向國際推廣我國用于評估外來有害生物入侵全過程風(fēng)險的多指標綜合評判法。

5 結(jié)論與討論

外來入侵生物數(shù)據(jù)庫和植物有害生物數(shù)據(jù)庫是生物安全領(lǐng)域?qū)ｉT收集有害生物種的數(shù)據(jù)庫類型，其建設(shè)是一項長期性、基礎(chǔ)性、高投入的工作。我國現(xiàn)有的中國外來入侵物種數(shù)據(jù)庫和國家有害生物檢疫信息系統(tǒng)在相關(guān)領(lǐng)域都起到了關(guān)鍵作用(梁憶冰,2019; 潘緒斌等,2019; 冼曉青等,2013)，已經(jīng)成為發(fā)展中國家中建設(shè)成效突出的數(shù)據(jù)庫，具備了進一步提高國際影響力的實力。

中國外來入侵生物數(shù)據(jù)庫由農(nóng)業(yè)農(nóng)村部主管和支持，重點關(guān)注農(nóng)林水領(lǐng)域的入侵生物，對入侵性人類疾病、動物疫病、非經(jīng)濟危害性水生入侵生物關(guān)注較少，建議生態(tài)環(huán)境部(國家林業(yè)和草原局)、自然資源部(國家海洋局)、國家衛(wèi)生健康委員會協(xié)同主辦該網(wǎng)站，全面覆蓋各個領(lǐng)域的生物入侵，完善現(xiàn)有數(shù)據(jù)信息。數(shù)據(jù)庫應(yīng)進一步籌措資金，設(shè)置專人專崗進行管理，穩(wěn)定數(shù)據(jù)庫的更新時間；與同行研究機構(gòu)和期刊合作(冼曉青等,2013)，及時更新外來入侵物種，對數(shù)據(jù)庫物種進行逐個確認，剔除本土種類，保證數(shù)據(jù)的準確性，可參考我國已出版的入侵生物編目書籍；建立物種詳細信息頁面，可使用已出版書籍的信息，或鏈接CABI ISC、GISD等數(shù)據(jù)庫，從而為用戶提供一站式的服務(wù)。對物種信息進行標準化管理(冼曉青等,2013)，在物種信息中設(shè)置外來、不明確、本土等級別選項，減少部分物種外來入侵屬性的爭議，提高數(shù)據(jù)庫的權(quán)威性、準確性和科學(xué)性。向公眾開放更多功能模塊訪問權(quán)限，如入侵生物國內(nèi)分布、圖片、風(fēng)險評估等；設(shè)立入侵生物新聞、書目、法規(guī)、科普欄目，并進行及時更新。探索建立我國潛在入侵生物名錄(戴小楓等,2008)。從用戶實際需求和科普角度，應(yīng)著手建立入侵生物圖像庫，從而為入侵生物圖片智能識別技術(shù)鑒定基礎(chǔ)。探索設(shè)置公眾科學(xué)項目或開發(fā)APP、微信小程序等，使公眾能參與外來物種的發(fā)生上報與照片上傳。今后，應(yīng)加大力度支持我國外來入侵生物數(shù)據(jù)庫的建設(shè)、長期維護與優(yōu)化整合工作，應(yīng)整合分散在全國各部門、科研院所和高等院校有關(guān)外來有害生物入侵的數(shù)據(jù)庫，如植物、水生生物等特定生物類群外來入侵生物數(shù)據(jù)庫，建設(shè)形成國家數(shù)據(jù)庫和國家外來入侵生物防控平臺(朱水芳等,2019)，減少同類數(shù)據(jù)庫重復(fù)建設(shè)造成的資源浪費。建議由國家生態(tài)環(huán)境部(國家林業(yè)和草原局)牽頭，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、自然資源部(國家海洋局)、國家衛(wèi)生健康委員會等部門聯(lián)合開展外來入侵生物編目、書籍出版、數(shù)據(jù)庫建設(shè)與管理工作，全面覆蓋生物入侵的各個關(guān)鍵領(lǐng)域——生物多樣性、農(nóng)林牧漁與人類健康，更有力地支撐國際生物入侵領(lǐng)域的學(xué)術(shù)交流與《生物多樣性公約》等國際性公約的履約義務(wù)。

建議以“一帶一路”植物保護合作為契機，充實、完善一帶一路沿線國家植物有害生物信息，建設(shè)“一帶一路國家有害生物檢疫信息系統(tǒng)”，提升國際影響力和話語權(quán)。在目前海量植物有害生物信息的基礎(chǔ)上，加強數(shù)據(jù)的分析與挖掘能力，在廣泛收集各國植物檢疫性有害生物、世界新發(fā)植物有害生物、海關(guān)攔截有害生物信息的基礎(chǔ)上，大膽篩選，結(jié)合風(fēng)險評估模塊建立我國潛在植物有害生物的風(fēng)險預(yù)警系統(tǒng)，提升我國的有害生物風(fēng)險分析水平。提升大數(shù)據(jù)時代的植物有害生物信息收集、清洗、分析與挖掘能力，建設(shè)完善的以植物有害生物信息長期穩(wěn)定更新的數(shù)據(jù)庫為核心的風(fēng)險分析與管理流程，將有助于抵御日益嚴重的生物入侵，協(xié)助國家生物安全的實現(xiàn)。