森林病蟲害監(jiān)測(cè)技術(shù)與應(yīng)用

金志芳，喬樹芳，周 芳，楊文尚，滿都海

（1. 四子王旗林業(yè)有害生物防治檢疫站，內(nèi)蒙古 烏蘭察布 011800；2. 四子王旗林業(yè)和草原局，內(nèi)蒙古 烏蘭察布 011800； 3. 四子王旗腦木更人民政府，內(nèi)蒙古 烏蘭察布 011800）

森林病蟲害監(jiān)測(cè)是森林保護(hù)與管理的重要內(nèi)容，立足本地實(shí)際，在綜合考慮四子王旗全旗自然地形地貌、植被分布狀況、森林病蟲害分布及發(fā)生特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，建立健全森林病蟲害監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)和防控體系。結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，就森林病蟲害監(jiān)測(cè)技術(shù)與應(yīng)用進(jìn)行了介紹，以期為森林病蟲害監(jiān)測(cè)工作的開展提供依據(jù)。

1 森林病蟲害調(diào)查

調(diào)查分為普查和專門調(diào)查。普查是在大面積范圍內(nèi)進(jìn)行的全面調(diào)查，可結(jié)合森林資源調(diào)查一并完成；專門調(diào)查是在某一地區(qū)對(duì)特定病蟲害進(jìn)行的專題調(diào)查，不同的調(diào)查可以根據(jù)調(diào)查目的和實(shí)際情況增減相應(yīng)的調(diào)查程序，以獲得最佳效果。

1.1 踏查

踏查是在全旗整個(gè)范圍或在某一林班、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)范圍查明全境森林的分布、生長及衛(wèi)生情況，主要病蟲害種類分布、危害及蔓延趨勢(shì)等，并作出相應(yīng)的防控措施。踏查的路線盡可能涉及調(diào)查區(qū)內(nèi)的不同林分及有不同狀況具有代表性的地段。四子王旗地域遼闊，地形有山地、丘陵及高平原。區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)依據(jù)經(jīng)營主導(dǎo)不同，分為農(nóng)業(yè)經(jīng)營區(qū)和牧業(yè)經(jīng)營區(qū)。不同的地形、地勢(shì)、氣候特征、植被狀況以及不同的地域經(jīng)濟(jì)狀況，使各地的森林病蟲害發(fā)生狀況呈現(xiàn)出相應(yīng)的特點(diǎn)［1-2］。在制定踏查路線和調(diào)查內(nèi)容時(shí)，根據(jù)南北地域的特征，制定相應(yīng)的技術(shù)措施。四子王旗南部為農(nóng)經(jīng)區(qū)，地形復(fù)雜，山地、丘陵、平原相間，降水相對(duì)較多，全旗99%的有林地分布于此，喬木、灌林均以人工造林占主導(dǎo)，樹種多樣，包括楊、榆、柳、松、柏、檸條、沙棘、烏柳、杏、蘋果及各種木本花木，病蟲害種類較多，危害狀況差異極大，踏查的路線要根據(jù)樹種、林分、林齡及森林分布狀況盡可能涉及各個(gè)小班，以達(dá)到全面準(zhǔn)確調(diào)查的目的。四子王旗北部地區(qū)以經(jīng)營畜牧業(yè)為主，地勢(shì)開闊、地形單一、氣候干旱，被適應(yīng)干旱氣候的草原植被所覆蓋，林業(yè)經(jīng)營的對(duì)象則主要是自然分布的灌木林，其中以天然錦雞兒為主，包括錦雞兒、紅砂、檉柳、珍珠柴等，制定的踏查路線相對(duì)簡單，基本上各林班（鄉(xiāng)鎮(zhèn)）只設(shè)置1 條線即可探及不同的林分類型。

外業(yè)踏查調(diào)查的內(nèi)容包括林分概況，病蟲害種類、發(fā)育階段、分布狀況，林分受害程度等。在記錄病蟲害的嚴(yán)重程度時(shí)，要著重注意記錄分布狀態(tài)和危害程度。分布狀態(tài)分為單株分布、簇狀分布、團(tuán)狀分布、片狀分布。危害程度分為輕、中、重三級(jí)，具體根據(jù)病蟲害種類和林分受害程度進(jìn)行劃分。踏查的過程中，還要注意記錄林分中風(fēng)倒木、風(fēng)折木、枯立木的數(shù)量、發(fā)生原因和分布狀況。宜林地、苗圃地還要了解地下害蟲的種類和數(shù)量。根據(jù)踏查所得的資料必須確定主要病蟲害種類，分析樹木衰萎和死亡原因。

1.2 詳細(xì)調(diào)查

主要目的是準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)病蟲數(shù)量、林木被害的程度及所造成的損失等。

1.2.1 取樣及調(diào)查方法 大面積林地發(fā)生的病蟲害，選取一部分進(jìn)行調(diào)查，用來代表一般和總體的情況。林間選取樣地的工作，包括確定樣地?cái)?shù)目、大小和林間的分布樣式等。取樣要有代表性，應(yīng)根據(jù)調(diào)查林地面積的大小，按一定的取樣方式，選取一定數(shù)量的樣地。常用的取樣方式有棋盤式、對(duì)角式、Z 字形、平行線、五點(diǎn)式等方式。具體采用何種取樣方式，要根據(jù)森林病蟲害的種類、被害林木的分布及環(huán)境因子來確定。常用的調(diào)查方式有目測(cè)法、捕捉法（網(wǎng)捕法、震落法）、阻隔法。

1.2.2 病蟲害類型及調(diào)查項(xiàng)目 苗圃及地下害蟲調(diào)查：根部害蟲的調(diào)查，采用棋盤式或?qū)蔷€抽樣，樣坑大小、深度因蟲種及調(diào)查目的而定，一般0.5 m×0.5 m 或1 m×1 m。樣坑數(shù)量根據(jù)調(diào)查面積確定：一般調(diào)查面積 10.000 hm2以下，樣坑數(shù)量 5～15 個(gè)；調(diào)查面積 10.000～13.333 hm2，樣坑數(shù)量 15～30 個(gè)。調(diào)查項(xiàng)目主要有土壤植被、蟲種、數(shù)量、被害情況等。

蛀干害蟲調(diào)查：選擇100 株以上的樣地，分別統(tǒng)計(jì)健康木、衰弱木、瀕死木、枯立木比例。為查明蟲害程度，從各蟲害木中選擇3～5 株測(cè)定樹高、胸徑、年齡。從樹干上、中、下各部位及不同方位上，設(shè)置100 cm2的樣方數(shù)塊，查明害蟲的種類、數(shù)量、蟲期，統(tǒng)計(jì)出每平方米及單株平均蟲口密度。

枝梢害蟲的調(diào)查：對(duì)幼林可在林內(nèi)選擇一定數(shù)量的林木，逐株統(tǒng)計(jì)健康、受害株數(shù)。成林或高大的林木可在林內(nèi)設(shè)取樣地，然后在樣地內(nèi)抽取一定數(shù)量的樣株，對(duì)樣株樹冠分別從上、中、下及不同方位上取一定數(shù)量的樣枝，查清蟲口及枝梢被害情況。

食葉害蟲調(diào)查：在調(diào)查林分中，3.333～6.667 hm2設(shè)立1 個(gè)樣地，面積0.067 hm2，樣地內(nèi)可全查或?qū)蔷€選出10～30 株進(jìn)行詳查?？山y(tǒng)計(jì)全株害蟲數(shù)量或者從上、中、下不同方位分別選取樣枝統(tǒng)計(jì)。主要害蟲種類、蟲期、數(shù)量和為害狀況等。

種實(shí)害蟲的調(diào)查：一般在收獲前進(jìn)行調(diào)查，包括蟲果率和蟲口密度調(diào)查。按照梢部、內(nèi)膛、外圍及下垂枝不同部位，各抽取50～100 個(gè)種實(shí)，分別記錄其健康、有蟲種實(shí)及不同蟲種為害的種實(shí)數(shù)，同時(shí)記錄不同蟲種為害的蟲孔數(shù)，計(jì)算平均蟲孔數(shù)。

病害調(diào)查：病害調(diào)查主要是調(diào)查統(tǒng)計(jì)發(fā)病率和病情指數(shù)。發(fā)病率是指感病株數(shù)占調(diào)查總數(shù)的百分比。發(fā)病率只能說明病害發(fā)生的普遍性，不能反映病害發(fā)生的嚴(yán)重程度，故在病害調(diào)查時(shí)常在調(diào)查發(fā)病率的同時(shí)，也統(tǒng)計(jì)病情指數(shù)。病情指數(shù)也叫感病指數(shù)，不僅可以反映病害發(fā)生的數(shù)量指標(biāo)，也可表示病害發(fā)生的嚴(yán)重程度。計(jì)算病情指數(shù)時(shí)，將樣地內(nèi)的植株，按發(fā)病輕重程度分為若干等級(jí)，每個(gè)病級(jí)有一個(gè)代表值，統(tǒng)計(jì)各級(jí)數(shù)量用公式計(jì)算。

調(diào)查不同病害類型要選擇相應(yīng)的抽樣方法，苗木病害調(diào)查樣地?cái)?shù)量應(yīng)≥0.2%，對(duì)樣地內(nèi)苗木全查或按對(duì)角線統(tǒng)計(jì)，著重調(diào)查苗木感病枯死株數(shù)和苗圃的環(huán)境因子。枝干病害樣地面積以樣樹不少于100 株決定，統(tǒng)計(jì)發(fā)病率、感病指數(shù)及樣地林分因素。葉部病害按分布及發(fā)病程度，在樣地內(nèi)選擇5～10 株樣樹，每株調(diào)查100～200 片葉，從樹冠上中下和不同方位取樣。種實(shí)病害調(diào)查，每個(gè)樹種應(yīng)選取5～10 株樣樹，每株從樹冠的不同方位取樣。如果是采集后的果實(shí)堆，要從中隨機(jī)抽取一定數(shù)量作調(diào)查。

2 森林病蟲害監(jiān)測(cè)

2.1 GPS 與 GIS 技術(shù) 的應(yīng)用

隨著科學(xué)的進(jìn)步，森林病蟲害的調(diào)查技術(shù)得到更加先進(jìn)的技術(shù)支持，全球定位系統(tǒng)（Global positioning system，GPS）和地理信息系統(tǒng)（Geographic information system，GIS）技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用。利用GPS 和GIS技術(shù)，可以高效準(zhǔn)確地定位病蟲害發(fā)生地點(diǎn)位置、面積和發(fā)生地的環(huán)境信息，從而使病蟲害監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)及防治獲得精確的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與地面指導(dǎo)，提高了工作效率。四子王旗相關(guān)部門從21 世紀(jì)初開始應(yīng)用GPS，并逐步建立GIS 應(yīng)用技術(shù)，在森林病蟲普查、樣地調(diào)查、病蟲害應(yīng)急處理、病蟲害信息管理等方面取得了良好的效果。

2.2 地面自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用

四子王旗1982 年成立森林病蟲害防治檢疫站，已有40 a 建站歷史，基本形成了1 套傳統(tǒng)的且較完整的監(jiān)測(cè)調(diào)查技術(shù)，自2004 年設(shè)立國家級(jí)林業(yè)有害生物中心測(cè)報(bào)點(diǎn)，利用蟲情測(cè)報(bào)燈、孢子捕捉器、小氣候信息采集儀、移動(dòng)病蟲害監(jiān)測(cè)車等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以及設(shè)置長期固定觀察標(biāo)準(zhǔn)地等，逐步建立起比較完善的森林病蟲害綜合生態(tài)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)。

設(shè)置長期固定標(biāo)準(zhǔn)地進(jìn)行蟲情監(jiān)測(cè)是地面監(jiān)測(cè)的主要手段，四子王旗相關(guān)部門在該旗麻黃洼村設(shè)置固定標(biāo)準(zhǔn)地，通過定期觀察記錄，結(jié)合相應(yīng)的數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)方法，對(duì)森林病蟲各期蟲態(tài)的發(fā)生期、發(fā)生量，重要的蟲期進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)，從而對(duì)主要林木害蟲防控提供科學(xué)依據(jù)。目前，已逐步在春尺蠖、舞毒蛾、松毛蟲等重要食葉害蟲的監(jiān)測(cè)上建立了比較完善的技術(shù)規(guī)范，能夠準(zhǔn)確掌握其發(fā)生動(dòng)態(tài)并進(jìn)行有效應(yīng)急預(yù)報(bào)，取得了良好的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益。

2.3 誘捕監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用

誘捕技術(shù)是利用害蟲的某些習(xí)性，如趨光、趨味、趨激素等，使用相應(yīng)的誘捕、誘殺工具來達(dá)到捕殺害蟲的目的。通過誘捕來觀察害蟲的發(fā)生種類、發(fā)生數(shù)量及發(fā)生期等，從而獲得林業(yè)害蟲的發(fā)生動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，為害蟲的防控和研究提供依據(jù)，并對(duì)未來的發(fā)展進(jìn)行預(yù)測(cè)。常用的誘捕監(jiān)測(cè)技術(shù)包括餌料誘捕、燈光誘捕、性外激素誘捕及潛所誘捕等。

2.3.1 餌料誘捕 餌料誘捕是利用害蟲的趨化性，以嗜好食物、喜歡的產(chǎn)卵物制成餌料或餌木，將害蟲誘集到一起。如防治螻蛄可用麥麩、谷糠、餅肥等作餌料，加入農(nóng)藥即可毒殺。防治地老虎常用糖、醋、酒作餌料。對(duì)天牛、小蠹等蛀干害蟲的誘捕，可利用其喜歡在新伐倒木上產(chǎn)卵繁殖的習(xí)性，在林內(nèi)適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)放置一些木段，供害蟲產(chǎn)卵。

2.3.2 燈光誘捕 利用害蟲特別是蛾類、鞘翅目、同翅目等大都具有趨光性的特點(diǎn)，在林內(nèi)設(shè)置誘捕燈，可有效地誘集到相應(yīng)蟲態(tài)的害蟲。常用的燈光誘捕器是黑光燈，這是一種可以輻射出3 600 A°紫外線的低氣壓汞氣熒光燈。昆蟲對(duì)低頻率光線感覺不良，而對(duì)高頻率光線波長介于3 300～4 000 A°的紫外線特別敏感，具有很大的趨光性。因此，黑光燈的誘捕效果極佳。四子王旗在利用黑光燈捕殺干基害蟲芳香木蠹蛾方面取得了良好效果，蟲口密度得到了有效控制，同時(shí)準(zhǔn)確摸清了各蟲態(tài)發(fā)生期、發(fā)生數(shù)量、發(fā)生范圍，從而可以指導(dǎo)當(dāng)?shù)貙?duì)該蟲進(jìn)行有效防控。

2.3.3 性外激素即性引誘劑 性外激素是昆蟲分泌的一種外激素，可以用來誘殺異性害蟲。對(duì)蛾類害蟲，通常將性成熟未交尾的雌蛾腹部末端3 節(jié)剪下，浸泡在乙醚等有機(jī)溶劑中，搗碎、濾去殘?jiān)玫酱痔嵛?。性引誘劑是性成熟后分泌出來的微量物質(zhì)，每只雌蛾可分泌0.05～1.00 μg。目前，人工合成的性引誘劑已廣泛應(yīng)用。在防治上多采用誘殺法、迷向法及絕育法，而在害蟲的監(jiān)測(cè)上可采取性引誘劑誘捕防治對(duì)象，通過誘集的數(shù)量及變化對(duì)害蟲的發(fā)生動(dòng)態(tài)進(jìn)行估算，從而對(duì)其實(shí)施監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)。

2.3.4 潛所誘捕 潛所誘捕是利用害蟲具越冬或者白天隱藏的習(xí)性，人工設(shè)置類似的環(huán)境誘捕害蟲的方法。如在苗圃的步道上鋪集新鮮雜草誘捕地老虎幼蟲；用新鮮馬糞誘引螻蛄；用枯枝枯葉誘集榆跳象等。

2.4 遙感技術(shù)應(yīng)用

隨著生態(tài)建設(shè)的加強(qiáng)，四子王旗森林面積不斷擴(kuò)大，森林的防護(hù)工作日益強(qiáng)化，森林病蟲害的監(jiān)測(cè)也愈加重要，人為監(jiān)測(cè)的效率達(dá)不到發(fā)展的要求，利用遙感技術(shù)則可以有效提高監(jiān)測(cè)的效率和準(zhǔn)確性［3］。遙感是以飛行器搭載高清攝像儀器對(duì)森林進(jìn)行航攝，經(jīng)過多年的嘗試和應(yīng)用實(shí)踐，目前已經(jīng)能夠利用在森林保護(hù)方面。

2.4.1 航空遙感監(jiān)測(cè)原理 采用成像的被動(dòng)式傳感器航空攝像機(jī)和多光譜攝影機(jī)，可以獲取地物的形狀以及獲取地物從可見光到近紅外各個(gè)波段的光譜輻射，其照片具有分辨率高等特點(diǎn)。植物受到病蟲害的侵染會(huì)導(dǎo)致葉綠素受到破壞，雖然植物的葉子看起來是綠色的，但這時(shí)對(duì)光的反射特性已經(jīng)發(fā)生改變，會(huì)導(dǎo)致林木在各個(gè)波段上的波譜值發(fā)生變化，這些變化能為遙感所監(jiān)測(cè)。從遙感資料中提取這些變化的信息，分析病蟲害發(fā)源地、災(zāi)害分布和發(fā)展?fàn)顩r，為病蟲害防治提供信息依據(jù)。

2.4.2 無人機(jī)遙感技術(shù) 無人機(jī)遙感技術(shù)是以無人機(jī)為搭載平臺(tái)，結(jié)合遙感、通信技術(shù)，能夠快速、精確地獲取森林病蟲害發(fā)生動(dòng)態(tài)信息的技術(shù)。作為日漸成熟的高新前沿技術(shù)，無人機(jī)憑借其高效、便捷的優(yōu)勢(shì)受到林業(yè)技術(shù)人員的歡迎。而人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展也使其在功能上得到不斷提升。無人機(jī)遙感技術(shù)的發(fā)展使遙感技術(shù)得到更加廣泛的應(yīng)用，特別是在森林資源的管理上，可以方便地應(yīng)用到每一個(gè)林場、每一個(gè)山頭、每一個(gè)小班，林業(yè)技術(shù)人員可以利用無人機(jī)遙感對(duì)一定范圍內(nèi)的森林資源動(dòng)態(tài)特別是病蟲害的發(fā)生狀態(tài)進(jìn)行及時(shí)、連續(xù)的監(jiān)測(cè)，可以說正是有了無人機(jī)遙感技術(shù)的問世與日趨成熟，才使得森林遙感監(jiān)測(cè)真正不再遙不可及。