關(guān)于林業(yè)病蟲(chóng)害遙感監(jiān)測(cè)對(duì)生態(tài)資源保護(hù)的影響分析

甘肅省定西市黑虎林場(chǎng) 隆紅兵

引言

當(dāng)下更多人關(guān)注林業(yè)生態(tài)建設(shè)，面對(duì)日趨嚴(yán)重的林業(yè)病蟲(chóng)害，運(yùn)用科技的手段對(duì)林業(yè)病蟲(chóng)害進(jìn)行控制，利用大環(huán)境下對(duì)生態(tài)資源保護(hù)，因此，有必要對(duì)林業(yè)病蟲(chóng)害遙感監(jiān)測(cè)對(duì)生態(tài)資源保護(hù)的影響分析展開(kāi)分析，以便生態(tài)資源保護(hù)得到更好地開(kāi)展。

1 我國(guó)林業(yè)病蟲(chóng)害防治現(xiàn)象

目前，森林病蟲(chóng)害的研究已成為眾多生態(tài)系統(tǒng)研究人員關(guān)注的熱點(diǎn)。隨著全球氣候變暖，氣候變化的不斷加劇，對(duì)人類賴以生存的森林綠肺造成了嚴(yán)重的破壞和毀滅性影響，是全球人類必須面對(duì)和必須解決的難題。

作為人類重要的自然生態(tài)資源，森林就像一把美麗的“保護(hù)傘”，為人類的生存做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。保護(hù)森林生態(tài)資源已刻不容緩。在人們的生活中，森林害蟲(chóng)還沒(méi)有被完全認(rèn)識(shí)，這迫使人類必須加強(qiáng)對(duì)森林害蟲(chóng)的認(rèn)識(shí)。害蟲(chóng)造成的損失是巨大的，在氣候復(fù)雜的環(huán)境下，森林害蟲(chóng)種類繁多，危害嚴(yán)重，這使森林害蟲(chóng)變得更為嚴(yán)重，據(jù)了解，害蟲(chóng)種類近萬(wàn)種，這無(wú)疑給森林資源帶來(lái)了巨大的危害，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)造成的損失也是不可估量的。

隨著全國(guó)大環(huán)境對(duì)生態(tài)資源保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)，林業(yè)資源開(kāi)發(fā)正處于高速發(fā)展階段。全國(guó)致力于保護(hù)林業(yè)生態(tài)環(huán)境，保障生態(tài)安全，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的大背景下。甘肅地區(qū)，林業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境不斷優(yōu)化、發(fā)展后勁進(jìn)一步增強(qiáng)。但因我國(guó)林業(yè)生態(tài)建設(shè)起步較晚，對(duì)其后期的病蟲(chóng)害防治還有待進(jìn)一步研究，當(dāng)下甘肅現(xiàn)有森林面積中病蟲(chóng)害危害面積數(shù)字依舊嚴(yán)峻，每年經(jīng)濟(jì)損失約1 億元。當(dāng)下林業(yè)病蟲(chóng)害防治現(xiàn)象呈現(xiàn)以下幾點(diǎn)。

1.1 病蟲(chóng)害防治設(shè)備有待完善

由于我國(guó)林業(yè)建設(shè)發(fā)展較快，人工林面積逐漸增加，大背景下對(duì)防治技術(shù)提出了一定的要求。但目前我國(guó)林業(yè)建設(shè)技術(shù)條件有限，難以滿足防治要求，林業(yè)監(jiān)測(cè)設(shè)備陳舊，難以對(duì)其進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)，由于缺乏對(duì)病蟲(chóng)害數(shù)據(jù)和發(fā)生情況的有效監(jiān)測(cè)，致使林業(yè)管理者不能及時(shí)對(duì)異常情況采取有效措施，間接對(duì)森林生態(tài)平衡造成損害。

1.2 病蟲(chóng)害防治技術(shù)落后

目前，我國(guó)很多地區(qū)在林業(yè)病蟲(chóng)害防治方面仍采用農(nóng)藥、殺蟲(chóng)劑等傳統(tǒng)防治方法，不僅會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成影響，而且會(huì)誘導(dǎo)病蟲(chóng)產(chǎn)生新的抗藥性基因，最終使防治效果大大降低。過(guò)量使用化學(xué)藥品還會(huì)導(dǎo)致土壤和水源污染，威脅森林中生物的生命安全，甚至?xí)＜叭祟惖慕】怠?/p>

我國(guó)正處于林業(yè)生態(tài)建設(shè)快速發(fā)展時(shí)期，尋求科學(xué)防治對(duì)策，對(duì)保護(hù)和鞏固甘肅省林業(yè)工程建設(shè)成果具有十分重要的意義。

1.3 缺少健全的病蟲(chóng)害防治制度

健全且可行的病蟲(chóng)害防治制度是保障林業(yè)病蟲(chóng)害治理任務(wù)順利進(jìn)行的基礎(chǔ)條件，而且可以為從業(yè)者提供良好指導(dǎo)，所以其關(guān)鍵性不容忽視。但目前有些林業(yè)單位的病蟲(chóng)害防治制度并不健全，沒(méi)有全面做好預(yù)防與防治措施，由此直接影響到樹(shù)木健康生長(zhǎng)，而且會(huì)破壞周邊環(huán)境，因此制定健全的病蟲(chóng)害防治制度是當(dāng)前工作的核心。

1.4 監(jiān)控不全面

規(guī)范的監(jiān)控是預(yù)防林業(yè)病蟲(chóng)害的重要舉措，但目前有些林業(yè)單位的監(jiān)控工作不全面，使得監(jiān)控工作不能獲得預(yù)期成效。具體表現(xiàn)為：第一，監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置不科學(xué)。監(jiān)測(cè)點(diǎn)能夠及時(shí)判定林業(yè)是否存在病蟲(chóng)害，但有些林業(yè)單位在設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)并不全面，導(dǎo)致員工無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)病蟲(chóng)害，引起病蟲(chóng)害擴(kuò)散的概率加大，不能在最佳時(shí)機(jī)采取有效措施處理，從而帶來(lái)許多不良影響。第二，缺少專門的技術(shù)人員及檢測(cè)工具。專門的技術(shù)人員與檢測(cè)工具在林業(yè)病蟲(chóng)害治理方面占有核心地位，但目前有些林業(yè)單位由于經(jīng)濟(jì)條件制約，無(wú)力引入大量先進(jìn)的檢測(cè)工具及專業(yè)技術(shù)人才，出現(xiàn)病蟲(chóng)害后無(wú)法及時(shí)采取有效措施解決，使得病蟲(chóng)害造成的不利影響越來(lái)越嚴(yán)重。

2 運(yùn)用林業(yè)病蟲(chóng)害遙感監(jiān)測(cè)對(duì)生態(tài)資源保護(hù)的意義

2.1 林業(yè)生態(tài)現(xiàn)存問(wèn)題倒逼病蟲(chóng)害監(jiān)察升級(jí)

害蟲(chóng)是森林生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，盡管害蟲(chóng)的發(fā)生會(huì)給林業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)不利影響，但害蟲(chóng)在維持森林生態(tài)系統(tǒng)平衡中的作用不可忽視。單純用農(nóng)藥、化學(xué)藥品等見(jiàn)效快的方法進(jìn)行防治，可能破壞整個(gè)森林生態(tài)系統(tǒng)的平衡，給森林的正常運(yùn)行帶來(lái)不利影響。

實(shí)踐證明，生態(tài)防治技術(shù)已成為目前林業(yè)病蟲(chóng)害防治的最有效手段，林業(yè)生態(tài)現(xiàn)存問(wèn)題倒逼病蟲(chóng)害監(jiān)察升級(jí)。特別是對(duì)以綠化造林為主的林業(yè)，應(yīng)用生態(tài)防治技術(shù)進(jìn)行病蟲(chóng)害防治十分必要。甘肅林業(yè)病蟲(chóng)害發(fā)生面積較大，且呈擴(kuò)張性發(fā)展趨勢(shì)，運(yùn)用物理方法和化學(xué)方法進(jìn)行防治，將會(huì)對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)的正常運(yùn)行產(chǎn)生不利影響，生態(tài)控制技術(shù)不僅可以達(dá)到較好的防治效果，而且有利于保持森林生態(tài)系統(tǒng)的平衡。合理地對(duì)病蟲(chóng)害進(jìn)行監(jiān)測(cè)，保障森林生態(tài)資源及其物種的多樣性，是實(shí)現(xiàn)森林生態(tài)資源保護(hù)基礎(chǔ)工作成效的首要任務(wù)。

2.2 對(duì)當(dāng)下生態(tài)環(huán)境起到改善作用

對(duì)林業(yè)害蟲(chóng)進(jìn)行生態(tài)防治，能有效地保護(hù)自然環(huán)境，減少害蟲(chóng)危害，豐富生態(tài)鏈。通過(guò)林業(yè)害蟲(chóng)生態(tài)防治技術(shù)，可以提高林業(yè)資源的附加價(jià)值，從而提高林業(yè)建設(shè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。此外，運(yùn)用生物科學(xué)技術(shù)進(jìn)行林業(yè)病蟲(chóng)害生態(tài)防治，極大地提高了林業(yè)病蟲(chóng)生態(tài)防治水平，可有效地促進(jìn)林業(yè)建設(shè)的持續(xù)發(fā)展。

2.3 對(duì)于林業(yè)長(zhǎng)期可持續(xù)發(fā)展具有建設(shè)意義

通過(guò)森林害蟲(chóng)遙感監(jiān)測(cè)，對(duì)森林生態(tài)資源進(jìn)行保護(hù)，可以有效地預(yù)防嚴(yán)重危害森林的害蟲(chóng)問(wèn)題，從而最大限度地減少因害蟲(chóng)造成的生態(tài)資源死亡。運(yùn)用林業(yè)有害生物遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)，促進(jìn)生態(tài)資源保護(hù)，培育優(yōu)質(zhì)森林生態(tài)資源，徹底解決森林生態(tài)資源存活率低的問(wèn)題，不管對(duì)就現(xiàn)在還是長(zhǎng)期的林業(yè)發(fā)展都有建設(shè)性意義。

3 將遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)在林業(yè)中的廣泛應(yīng)用

早在20 世紀(jì)30 年代，西方就已把遙感監(jiān)測(cè)融入林業(yè)病蟲(chóng)害調(diào)研監(jiān)測(cè)之中。1927 年，美國(guó)基于衛(wèi)星展開(kāi)遙測(cè)監(jiān)測(cè)。實(shí)踐表明，遙感監(jiān)測(cè)被廣泛用于林業(yè)病蟲(chóng)害治理方面。

3.1 遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)林業(yè)病害的保護(hù)方式

林業(yè)病蟲(chóng)害對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)有很大的負(fù)面影響，不同地區(qū)、不同樹(shù)種受害蟲(chóng)感染的類型也相應(yīng)有差異，因害蟲(chóng)不同引起的森林損害癥狀也有差異。常規(guī)林木病蟲(chóng)害診斷，主要是通過(guò)目視檢查外在表觀形態(tài)變化來(lái)實(shí)現(xiàn)的，但是這種方法受到不同判斷者主觀經(jīng)驗(yàn)的限制，缺乏統(tǒng)一的判斷標(biāo)準(zhǔn)，并且很難量化病癥的程度和地域范圍，從而降低了森林病蟲(chóng)害評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性。另外，在目測(cè)的基礎(chǔ)上，對(duì)大面積林地害蟲(chóng)發(fā)生程度進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，所需人工勞動(dòng)和時(shí)間成本也較高。害蟲(chóng)對(duì)森林的危害不僅包括外在形態(tài)的改變，還包括內(nèi)在生理的改變。其外部表觀形態(tài)變化主要有葉片斑點(diǎn)、萎蔫、卷葉、枯萎、落葉、葉面積指數(shù)的降低等，而內(nèi)部生理變化則比較復(fù)雜，主要有葉綠素降解、養(yǎng)分傳遞與分配、水分傳遞與蒸騰、光合作用、熒光等生理功能的下降。

在林業(yè)的病蟲(chóng)害防治上，堅(jiān)持預(yù)防為主的原則，做好在根源上防御潛在危害的準(zhǔn)備。在全球氣候變暖的大背景下，林業(yè)病蟲(chóng)害發(fā)生率增加是大趨勢(shì)，如果對(duì)蟲(chóng)害預(yù)防和治療不及時(shí)，很容易爆發(fā)區(qū)域性的災(zāi)害。從現(xiàn)有的技術(shù)條件來(lái)看，利用遙感監(jiān)測(cè)對(duì)生態(tài)資源保護(hù)是行之有效的方式[1]。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，害蟲(chóng)對(duì)植物的影響會(huì)引起光譜反射和輻射特征的改變，在遙感影像上表現(xiàn)為光譜值的變化。應(yīng)用光譜學(xué)特征變化與地面調(diào)查數(shù)據(jù)GPS 和GIS 相結(jié)合的方法可以對(duì)森林病蟲(chóng)害進(jìn)行遙感監(jiān)測(cè)。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)收集和分析病害、害蟲(chóng)發(fā)生地區(qū)和主要種類及其他相關(guān)信息，如地形圖、林相圖等，建立和逐步完善森林病蟲(chóng)害防治數(shù)據(jù)庫(kù)。這不僅提高了預(yù)防效率，而且實(shí)現(xiàn)了全天候。全面性監(jiān)測(cè)指標(biāo)，是十分理想的防治方法[2]。

3.2 實(shí)施差異化管理，精準(zhǔn)治療

林業(yè)病蟲(chóng)害遙感監(jiān)測(cè)可對(duì)個(gè)體差異進(jìn)行精準(zhǔn)治療，針對(duì)區(qū)域內(nèi)不同的樹(shù)種會(huì)有不同的病蟲(chóng)害發(fā)生，例如：針葉林的松材線蟲(chóng)病、紅脂大小蠹、落葉松枯梢病、松皰銹病、濕地松粉蚧等。遙感監(jiān)測(cè)病害的發(fā)生可根據(jù)病蟲(chóng)害的個(gè)體差異進(jìn)行精準(zhǔn)治療。由于害蟲(chóng)引起的外部外觀形態(tài)變化和內(nèi)部生理變化，很容易在形態(tài)圖像或光譜輻射上引起葉片的變化，利用遙感技術(shù)，如高光譜成像或熱紅外成像，可以更有效地探測(cè)和確定害蟲(chóng)的危害程度[3-4]。

利用遙感技術(shù)可針對(duì)森林生長(zhǎng)規(guī)律進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，高效對(duì)林業(yè)病蟲(chóng)害精確化治療。林業(yè)病蟲(chóng)害遙感監(jiān)測(cè)主要是通過(guò)野外調(diào)查和衛(wèi)星圖像的對(duì)照判讀，進(jìn)行林業(yè)類型判別，并用遙感數(shù)據(jù)與地面各種因子建立模型的定量表達(dá)，估計(jì)林業(yè)蓄積量和林業(yè)面積，對(duì)該區(qū)域林業(yè)病蟲(chóng)害規(guī)模精準(zhǔn)判定，如株高、冠寬、葉型、生物量等。后續(xù)還可利用光譜成像技術(shù)對(duì)林業(yè)氮素含量、色素含量等多種表型信息進(jìn)行間接觀測(cè)。林業(yè)遙感監(jiān)測(cè)可以對(duì)各種病蟲(chóng)害進(jìn)行早預(yù)防、早發(fā)現(xiàn)、早防治，實(shí)行差別化監(jiān)測(cè)，精確定位防治[5-7]。

3.3 綜合運(yùn)用多源遙感信息數(shù)據(jù)

林業(yè)病蟲(chóng)害遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)，運(yùn)用無(wú)線技術(shù)，監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)可以根據(jù)不同林業(yè)品種分別建立標(biāo)靶蟲(chóng)情信息采集點(diǎn)，自動(dòng)分類計(jì)數(shù)無(wú)線蟲(chóng)情信息采集系統(tǒng)讓監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、自動(dòng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸，實(shí)時(shí)再現(xiàn)了不在現(xiàn)場(chǎng)也能隨時(shí)監(jiān)控林木害蟲(chóng)發(fā)生趨勢(shì)情況，有效提高了預(yù)報(bào)的時(shí)效性和準(zhǔn)確性。林業(yè)遙感技術(shù)具有大同步、高空間、高光譜、高時(shí)間分辨率等優(yōu)點(diǎn)。在對(duì)林業(yè)病蟲(chóng)害防治過(guò)程中，合理地將這些大數(shù)據(jù)整理利用大有裨益，充分利用這些信息數(shù)據(jù)，在防治中可從根源上摸清不同林木發(fā)生病蟲(chóng)害的時(shí)間，以及易感蟲(chóng)害，防治時(shí)提升對(duì)此類病蟲(chóng)害的機(jī)敏性，這些信息數(shù)據(jù)，為林業(yè)蟲(chóng)病的有效控制和林業(yè)資源的可持續(xù)開(kāi)發(fā)利用提供依據(jù)[8-10]。

3.4 監(jiān)測(cè)蟲(chóng)害行為

若想在林業(yè)病蟲(chóng)害預(yù)防與治理方面充分融入遙感監(jiān)測(cè)方法，就需要全面掌握蟲(chóng)害行為，如此能夠采取針對(duì)性策略。監(jiān)測(cè)蟲(chóng)害行為時(shí)，一般利用雷達(dá)展開(kāi)遙感監(jiān)控。其中，雷達(dá)屬于主動(dòng)式傳感設(shè)備，主要原理是利用雷達(dá)對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)傳出微波波束，微波波束碰到監(jiān)測(cè)點(diǎn)后會(huì)反射，再利用接收器就能轉(zhuǎn)變成圖像。雷達(dá)的特點(diǎn)是具有24h 監(jiān)測(cè)性能，這與其他傳感設(shè)備不一樣，雷達(dá)不受太陽(yáng)光照影響，無(wú)論是白天或者黑夜都能保持同樣的運(yùn)行狀態(tài)。另外，雷達(dá)傳出的微波對(duì)一些物質(zhì)具有良好的穿透性，有些物質(zhì)的光譜于微波波段存在明顯差別。最早雷達(dá)用于跟蹤器監(jiān)測(cè)，服務(wù)對(duì)象均是艦船這種目標(biāo)較大的事物，并非昆蟲(chóng)這種微小且能移動(dòng)的物體。由于昆蟲(chóng)體內(nèi)存在較高水分，而水剛好是反射雷達(dá)信息的重要介質(zhì)。

此外，昆蟲(chóng)一般不能察覺(jué)到雷達(dá)微波，而利用雷達(dá)可以很好地監(jiān)測(cè)昆蟲(chóng)。簡(jiǎn)單的說(shuō)，應(yīng)用最普遍的昆蟲(chóng)雷達(dá)，它的體型很小，并且能移動(dòng)。安裝了312 厘米波長(zhǎng)，既能大面積監(jiān)測(cè)單個(gè)昆蟲(chóng)，針對(duì)一些非常集中的昆蟲(chóng)群體也具有較大的監(jiān)測(cè)區(qū)域。

3.5 監(jiān)測(cè)蟲(chóng)害病癥

由于雷達(dá)遙感監(jiān)測(cè)面向的是蟲(chóng)害遷移行為，不能監(jiān)測(cè)到蟲(chóng)害狀況，因此，人們把航空遙感監(jiān)測(cè)方法用來(lái)監(jiān)測(cè)蟲(chóng)害病癥。航空遙感監(jiān)測(cè)是利用飛機(jī)和氣球進(jìn)行遠(yuǎn)距離遙感。航空遙感屬于被動(dòng)式遙感設(shè)備，其攝像能獲得監(jiān)測(cè)點(diǎn)的形狀等，最后成為相片。該種相片具有較多的數(shù)據(jù)量，并且分辨率較高。由于樹(shù)木出現(xiàn)病蟲(chóng)害后每個(gè)波段的波幅會(huì)產(chǎn)生明顯變化，航空遙感方法就是通過(guò)該種變化來(lái)監(jiān)測(cè)蟲(chóng)害病癥。

林業(yè)病害類型較多，不同病蟲(chóng)害引起的危害位置也不一樣，有些在樹(shù)干，有些在樹(shù)根，但不管危害的位置和方式有何區(qū)別，均會(huì)影響樹(shù)木健康生長(zhǎng)。樹(shù)木外貌也會(huì)因此產(chǎn)生很大變化，例如，葉片枯黃以及樹(shù)木枯死等。松毛蟲(chóng)這種害蟲(chóng)就會(huì)蠶食許多葉片，大幅度削減樹(shù)木葉片。一些健康且旺盛的樹(shù)木由于其葉片內(nèi)有大量葉綠素，針對(duì)藍(lán)光等波段有較好的吸收率，而一些病蟲(chóng)危害樹(shù)木則由于損失了大量葉片，使之在藍(lán)光等波段吸收率大幅度降低。就是基于該種變化原理，航空遙感監(jiān)測(cè)得到有效使用，并獲得了顯著成效。

4 結(jié)論

綜合以上可得出，運(yùn)用科學(xué)的手段對(duì)林業(yè)的生態(tài)資源進(jìn)行保護(hù)是必要的，針對(duì)林業(yè)病蟲(chóng)害進(jìn)行遙感監(jiān)測(cè)，既彌補(bǔ)了此前病害防治的不足，也就林業(yè)的綜合治療提出了新的路徑。而在此基礎(chǔ)上，如何有限地將其實(shí)施更加具有歷史意義，因此，通過(guò)實(shí)際將林業(yè)病蟲(chóng)害遙感監(jiān)測(cè)對(duì)生態(tài)資源保護(hù)的影響分析，來(lái)增加其可信度，繼而更好地達(dá)成生態(tài)資源保護(hù)的目的。