南繁作物有害生物監(jiān)測(cè)預(yù)警體系構(gòu)建

呂寶乾 郭安平 盧輝 蘇豪 唐繼洪

(1 中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院環(huán)境與植物保護(hù)研究所 海南?？?571101;2 中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院三亞研究院 海南三亞 572025;3 海南大學(xué) 海南?？?570228)

南繁有害生物監(jiān)測(cè)是一項(xiàng)基礎(chǔ)性、長(zhǎng)期性的工作，是科學(xué)指導(dǎo)內(nèi)地來(lái)瓊育種制種單位（公司）作物病蟲(chóng)害防控的前提，是降低海南土壤農(nóng)藥殘留，提高農(nóng)田生物多樣性，確保國(guó)家糧食安全的技術(shù)保障。南繁在加速品種改良、原種擴(kuò)繁和制種方面為國(guó)家農(nóng)業(yè)發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。在我國(guó)育成的雜交水稻新組合中，80%以上經(jīng)過(guò)了南繁加代選育，已經(jīng)成為新品種選育的孵化器和加速器，南繁基地則被譽(yù)為中國(guó)種業(yè)的硅谷［1-2］。南繁過(guò)程中，郵寄或隨身攜帶種子是在海南和大陸間實(shí)驗(yàn)材料的主要交流方式，進(jìn)而種傳病蟲(chóng)害也成為海島與大陸農(nóng)作物或植物的潛在威脅，高危病蟲(chóng)草害在南繁基地時(shí)有發(fā)生，尤其是假高粱（Sorghum halepense）、草地貪夜蛾（Spodoptera frugiperda）等對(duì)南繁育種基地生產(chǎn)造成潛在和現(xiàn)實(shí)的巨大損失［3-5］。近年來(lái)，在南繁作物上發(fā)現(xiàn)假高粱、黃瓜綠斑駁花葉病毒（Cucumber green mottle mosaic virus，CGMMV）、水稻細(xì)菌性條斑病（Xanthomonas oryzaepv.oryzicola）、紅火蟻（Solenopsis invictaBuren）、草地貪夜蛾、福壽螺（Pomacea canaliculata）、美洲斑潛蠅（Liriomyza sativae）、 瓜 類 果 斑 病 （Acidovorax citrulli）等重大危險(xiǎn)性有害生物，致使水稻、玉米等南繁育種產(chǎn)量受到嚴(yán)重影響［6-8］?？焖贉?zhǔn)確地監(jiān)測(cè)預(yù)警南繁區(qū)有害生物成為近年來(lái)國(guó)內(nèi)外植保專家研究的重要課題。

自動(dòng)化、智能化的監(jiān)測(cè)技術(shù)是提升病蟲(chóng)害預(yù)警的重要途徑。然而，南繁區(qū)屬于熱帶地區(qū)，病蟲(chóng)害的發(fā)生受氣溫、降雨等眾多不確定因素影響，加之南繁區(qū)耕地碎片化程度高、季節(jié)性強(qiáng)，單一監(jiān)測(cè)技術(shù)和模型難以取得好的效果，在長(zhǎng)期定點(diǎn)監(jiān)測(cè)及數(shù)據(jù)維護(hù)方面都存在問(wèn)題。2018 年習(xí)近平總書記在慶祝海南建省辦經(jīng)濟(jì)特區(qū)30 周年大會(huì)上發(fā)表重要講話時(shí)指出，要加強(qiáng)國(guó)家南繁科研育種基地（海南）建設(shè)，打造國(guó)家熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)中心。面對(duì)黨中央對(duì)南繁育種基地新的要求，有必要全面梳理南繁區(qū)有害生物監(jiān)測(cè)預(yù)警發(fā)展情況，在現(xiàn)有技術(shù)平臺(tái)的基礎(chǔ)上，借用各地成功的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，提出新形勢(shì)下南繁作物有害生物監(jiān)測(cè)預(yù)警體系的對(duì)策建議。

1 南繁有害生物監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)總體框架

1.1 國(guó)內(nèi)有害生物監(jiān)測(cè)預(yù)警體系

國(guó)內(nèi)農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步與發(fā)展，包括遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)技術(shù)［9］、遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)［10］、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理［11］以及無(wú)人機(jī)航空影像分析［12］在有害生物發(fā)生危害方面的監(jiān)測(cè)預(yù)警應(yīng)用，同時(shí)，農(nóng)業(yè)信息化技術(shù)已經(jīng)在農(nóng)業(yè)上逐步應(yīng)用［13］，開(kāi)發(fā)應(yīng)用的重大病蟲(chóng)害遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)物聯(lián)網(wǎng)，被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。我國(guó)已建成具有地理信息系統(tǒng)基本功能及決策支持系統(tǒng)（DSS）的全國(guó)主要糧食作物病蟲(chóng)害實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)［14］，對(duì)小麥、玉米、水稻、馬鈴薯、高粱和谷子6種主要糧食作物的60 余種病蟲(chóng)害進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、預(yù)警和診斷，同時(shí)將預(yù)警數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成電子地圖顯示，病蟲(chóng)害發(fā)生點(diǎn)數(shù)及地域分布，可對(duì)小麥白粉?。˙lumeria graminis）、 赤 霉 病 （Fusarium graminearum Schw.）、紋枯病（Rhizoctonia solani）、稻瘟?。≒yricularia oryzae）、稻曲?。║stilaginoidea oryzae）、馬鈴薯晚疫?。≒hytophthora infestans）、麥蚜（包括，麥長(zhǎng)管蚜Sitobion avenae、麥二叉蚜Schizaphis graminum和禾谷縊管蚜Rhopalosiphum padi）、小麥吸漿蟲(chóng)（包括，麥紅吸漿蟲(chóng)Sitodiplosis mosellana和麥黃吸漿蟲(chóng)Comtarinia tritci）和玉米螟（Pyrausta nubilalis）9 種重要病蟲(chóng)害做出短期防治決策，此系統(tǒng)有助于提高對(duì)主要糧食作物病蟲(chóng)害管理的科學(xué)水平。林業(yè)部門也在森林病蟲(chóng)害防治、檢疫、中心處理系統(tǒng)研發(fā)的基礎(chǔ)上，專門構(gòu)建了用于森林病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)、防治和管理的森林病蟲(chóng)害管理信息系統(tǒng)［15］。近年來(lái)，雷達(dá)監(jiān)測(cè)技術(shù)和大數(shù)據(jù)分析正蓬勃發(fā)展［16－17］，借助于最新通信技術(shù)可以通過(guò)傳感器、雷達(dá)、攝像機(jī)和無(wú)人機(jī)收集數(shù)據(jù)，系統(tǒng)采用Lora（long range） 與 TVWS（TV white space）相結(jié)合的技術(shù)來(lái)滿足農(nóng)場(chǎng)遠(yuǎn)距離和高寬帶數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?，平臺(tái)能夠長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)穩(wěn)定工作，而且即使在偏遠(yuǎn)的大型戶外農(nóng)場(chǎng)也可保證網(wǎng)絡(luò)連接不會(huì)中斷。

1.2 南繁作物有害生物監(jiān)測(cè)預(yù)警體系構(gòu)架

南繁區(qū)有害生物監(jiān)測(cè)站點(diǎn)已比較健全，各級(jí)政府均建有監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包括病蟲(chóng)害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、防治技術(shù)、植物檢疫［18］、農(nóng)藥管理、信息制作與發(fā)布系統(tǒng)。海南省三亞市于2007 年建成區(qū)域病蟲(chóng)監(jiān)測(cè)站［19］，實(shí)現(xiàn)了害蟲(chóng)的定期監(jiān)測(cè)、及時(shí)預(yù)警和信息共享，提高了工作效率和病蟲(chóng)害綜合防控的科學(xué)性，使三亞市農(nóng)作物病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)預(yù)警能力得到全面提升，在指導(dǎo)農(nóng)民防治水稻重大害蟲(chóng)三化螟Tryporyza incertulas、稻縱卷葉螟Cnaphalocrocis medinalis和稻飛虱（包括：褐飛虱Nilaparvata lugens、白背飛虱Sogatella furcifera和灰飛虱Laodelphax striatellus）方面取得了成效，同時(shí)在有效保障地方農(nóng)業(yè)生產(chǎn)安全方面取得了明顯的效果。

現(xiàn)有的病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中缺少定量化的長(zhǎng)期定點(diǎn)監(jiān)測(cè)、預(yù)警模型、快速檢測(cè)和鑒定、數(shù)據(jù)分析和診斷等模塊，這些模塊的缺失將不能及時(shí)為南繁區(qū)發(fā)布病蟲(chóng)害動(dòng)態(tài)信息和提供技術(shù)支撐。中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院環(huán)境與植物保護(hù)研究所在南繁區(qū)通過(guò)高空燈誘集遷飛害蟲(chóng)，并根據(jù)害蟲(chóng)卵巢分級(jí)預(yù)測(cè)其產(chǎn)卵期和害蟲(chóng)的遷入遷出情況；在海南三亞、陵水和樂(lè)東固定監(jiān)測(cè)點(diǎn)，通過(guò)理化誘控技術(shù)監(jiān)測(cè)田間草地貪夜蛾、稻縱卷葉螟和稻飛虱等害蟲(chóng)的發(fā)生動(dòng)態(tài)；在三亞安裝了昆蟲(chóng)垂直雷達(dá)，定量化地獲取不同時(shí)間和天氣條件下昆蟲(chóng)的遷飛數(shù)據(jù)；在陵水縣安馬洋安裝了遠(yuǎn)程蟲(chóng)情監(jiān)測(cè)設(shè)備和遠(yuǎn)程孢子捕捉儀，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)從云端實(shí)時(shí)獲取病蟲(chóng)害數(shù)據(jù)，為南繁作物有害生物的監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)提供信息支撐。通過(guò)南繁區(qū)現(xiàn)代化植保技術(shù)和信息技術(shù)的融合，初步構(gòu)建了監(jiān)測(cè)預(yù)警功能模塊，包括監(jiān)測(cè)平臺(tái)、測(cè)報(bào)平臺(tái)、檢測(cè)與鑒定、數(shù)據(jù)查詢和診斷網(wǎng)絡(luò)5個(gè)子系統(tǒng)（圖1）。每個(gè)子系統(tǒng)分別負(fù)責(zé)南繁區(qū)域的病蟲(chóng)害管理與服務(wù)。各子系統(tǒng)之間相互聯(lián)系，可隨時(shí)進(jìn)行線上信息交換，主要專注發(fā)布南繁區(qū)有害生物的發(fā)生分布、趨勢(shì)動(dòng)態(tài)等信息。

圖1 繁南作物有害生物監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)主要功能模塊

2 南繁作物有害生物監(jiān)測(cè)預(yù)警體系

2.1 南繁有害生物監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用

2.1.1 誘控監(jiān)測(cè)技術(shù)

誘控監(jiān)測(cè)包括物理誘控和化學(xué)誘控。物理誘控技術(shù)應(yīng)用包括在南繁基地安裝粘蟲(chóng)色板和測(cè)報(bào)燈、高空燈等設(shè)備，其優(yōu)點(diǎn)在于可同時(shí)誘控多種害蟲(chóng)且不會(huì)傷害人畜和天敵。例如，在南繁瓜菜基地，安裝了黃色粘蟲(chóng)板可誘控薊馬、蚜蟲(chóng)和小菜蛾（Plutella xylostella）等昆蟲(chóng)，在田間可根據(jù)害蟲(chóng)的趨色性使用特定顏色的粘蟲(chóng)板進(jìn)行誘捕。燈光誘控目前是南繁基地使用較多的一種監(jiān)測(cè)手段，利用了害蟲(chóng)的趨光性，目前在田間安裝的頻振式殺蟲(chóng)燈、黑光燈、光波誘控?zé)?、遠(yuǎn)程測(cè)報(bào)燈等設(shè)備，均能較好地監(jiān)測(cè)蟲(chóng)害發(fā)生情況，例如，本研究組通過(guò)安裝在三亞的高空燈成功誘集了一種檢疫性有害生物——中對(duì)長(zhǎng)小蠹（Euplatypus parallelus）［20］，并對(duì)其在海南的發(fā)生動(dòng)態(tài)進(jìn)行了監(jiān)測(cè)預(yù)警。

相比于物理誘控，化學(xué)誘控有更高的選擇性和靈敏度，本研究組在南繁基地使用了新型誘芯及配套的誘捕器監(jiān)測(cè)重要蟲(chóng)害，誘芯具有緩釋結(jié)構(gòu)，持效期長(zhǎng)，可達(dá)45 d 以上，能夠滿足南繁區(qū)水稻、玉米等育種制種的需要，解決了草地貪夜蛾、稻縱卷葉螟的測(cè)報(bào)難題，可滿足測(cè)報(bào)的需求。

2.1.2 昆蟲(chóng)雷達(dá)監(jiān)測(cè)技術(shù)

昆蟲(chóng)雷達(dá)是開(kāi)展遷飛性害蟲(chóng)監(jiān)測(cè)與研究的一種重要設(shè)備，可利用昆蟲(chóng)自身的“回波”，用模式參數(shù)計(jì)算出遷飛害蟲(chóng)的數(shù)量、體型、飛向、高度等，并形成監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。根據(jù)工作方式，雷達(dá)可分為掃描雷達(dá)、垂直監(jiān)測(cè)雷達(dá)和諧波雷達(dá)等，按照波長(zhǎng)可以分為毫米波和厘米波雷達(dá)，根據(jù)調(diào)制方式可以分為脈沖雷達(dá)和調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)［21］。目前，中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院在國(guó)家南繁育種基地安裝和運(yùn)行的包括有垂直雷達(dá)1臺(tái)和車載雷達(dá)2臺(tái)［22］，可對(duì)南繁基地上空的遷飛昆蟲(chóng)進(jìn)行預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，同時(shí)有效地開(kāi)展害蟲(chóng)的監(jiān)測(cè)和防控，保障國(guó)家南繁育種和海南農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的安全。此次安裝的昆蟲(chóng)雷達(dá)也是我國(guó)熱區(qū)農(nóng)業(yè)科研單位首次購(gòu)置昆蟲(chóng)雷達(dá)設(shè)備。昆蟲(chóng)遷飛雷達(dá)監(jiān)測(cè)技術(shù)相比于傳統(tǒng)技術(shù)，可以獲得目標(biāo)昆蟲(chóng)的飛行高度、方向、速度，以及體型大小、形狀、數(shù)量和密度等信息，對(duì)目標(biāo)昆蟲(chóng)的識(shí)別能力更為精確。三臺(tái)雷達(dá)的配合會(huì)提供更多蟲(chóng)情預(yù)報(bào)信息，能夠?yàn)楹Ｄ?、熱區(qū)及全國(guó)遷飛性害蟲(chóng)防治提供及時(shí)的決策輔助信息，為保障我國(guó)熱區(qū)糧食安全提供了技術(shù)儲(chǔ)備。

2.1.3 遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)技術(shù)

病蟲(chóng)害遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是一套完整的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)解決方案，可以實(shí)現(xiàn)蟲(chóng)情信息、病菌孢子、農(nóng)林氣象信息的實(shí)時(shí)采集，還可以對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行上傳分析，提高作物的病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)效率。中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院在陵水縣安馬洋南繁水稻育種基地安裝了病蟲(chóng)害遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)設(shè)備，包括遠(yuǎn)程蟲(chóng)情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和遠(yuǎn)程孢子捕捉儀。遠(yuǎn)程蟲(chóng)情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是利用光、電、數(shù)控集成計(jì)數(shù)，實(shí)現(xiàn)蟲(chóng)體遠(yuǎn)紅外自動(dòng)處理，在無(wú)人監(jiān)管的情況下，自動(dòng)完成誘蟲(chóng)、殺蟲(chóng)、蟲(chóng)體分散、拍照、運(yùn)輸、收集和排水等系統(tǒng)作業(yè)，實(shí)時(shí)將環(huán)境氣象和蟲(chóng)害情況上傳到指定智慧農(nóng)業(yè)云平臺(tái)，在使用端（包括電腦、平板和手機(jī)等互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備）顯示識(shí)別的害蟲(chóng)種類及數(shù)量，根據(jù)識(shí)別結(jié)果，對(duì)害蟲(chóng)的發(fā)生與發(fā)展進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)。

遠(yuǎn)程孢子捕捉儀內(nèi)含高倍顯微鏡，采用條形碼識(shí)別追溯、精度限位、自動(dòng)智能化聚焦、4G 無(wú)線傳輸控制技術(shù)，全天候?qū)崟r(shí)采集分析，節(jié)省時(shí)間，更加人性化，自動(dòng)模式增加精準(zhǔn)定位功能，提高拍照的清晰度對(duì)平臺(tái)進(jìn)行優(yōu)化。這2套設(shè)備的安裝使用，可對(duì)南繁育種基地的蟲(chóng)情信息、病菌孢子、農(nóng)林氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)采集及遠(yuǎn)距離傳輸，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，同時(shí)有效開(kāi)展對(duì)遷飛害蟲(chóng)的監(jiān)測(cè)和防控，保障南繁育種的產(chǎn)量和品質(zhì)。中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院首次在南繁育種區(qū)布控病蟲(chóng)害遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該技術(shù)相比于傳統(tǒng)田間監(jiān)測(cè)技術(shù)，測(cè)報(bào)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性更高，同時(shí)誘捕到的害蟲(chóng)經(jīng)過(guò)干燥便于保存，以利于后期實(shí)驗(yàn)需要。病蟲(chóng)害遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和高空燈監(jiān)測(cè)設(shè)備的安裝解決了遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)測(cè)報(bào)的難題，是我國(guó)熱區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中重要研究方向之一。

2.1.4 空間分析和數(shù)據(jù)挖掘

3S 技術(shù)包括遙感技術(shù)（RS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）和全球定位系統(tǒng)（GPS）3 種技術(shù)。在南繁作物有害生物監(jiān)測(cè)預(yù)警體系方面，GPS 可全方位、全時(shí)段、高精度監(jiān)控南繁作物的生長(zhǎng)狀況或入侵生物的活動(dòng)情況及范圍；GIS 是建立南繁作物數(shù)據(jù)庫(kù)和南繁有害生物信息系統(tǒng)；RS 可應(yīng)用在南繁作物受病蟲(chóng)害侵襲前后，會(huì)導(dǎo)致作物的波譜值發(fā)生變化，通過(guò)提取光譜信息來(lái)分析有害生物的發(fā)源地、分布和發(fā)展?fàn)顩r［23］。本研究組在作物受病蟲(chóng)害脅迫后高光譜特征參數(shù)的關(guān)系模型有研究基礎(chǔ)［24］。為提高數(shù)據(jù)挖掘方面的準(zhǔn)確性和有效性，在3S 技術(shù)模型的基礎(chǔ)上，將數(shù)據(jù)庫(kù)與WebGIS 技術(shù)相結(jié)合，提出南繁病蟲(chóng)害知識(shí)庫(kù)的實(shí)用設(shè)計(jì)和構(gòu)建方法，初步實(shí)現(xiàn)基于Web 應(yīng)用框架的預(yù)報(bào)系統(tǒng)?，F(xiàn)有條件下，將南繁基地現(xiàn)有數(shù)據(jù)加以整合是一種可行之道，形成“數(shù)據(jù)采集→數(shù)據(jù)分析→構(gòu)建模型→預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)→信息發(fā)布”的信息鏈條。

2.2 預(yù)警預(yù)報(bào)技術(shù)應(yīng)用

預(yù)警技術(shù)有常規(guī)數(shù)學(xué)模型、生態(tài)位模型、氣候模型，運(yùn)用這些模型可預(yù)測(cè)病蟲(chóng)害的發(fā)生規(guī)律，預(yù)判有害生物的發(fā)生時(shí)間和程度，從而有效防治病蟲(chóng)害。

2.2.1 數(shù)學(xué)模型

運(yùn)用數(shù)理邏輯方法和數(shù)學(xué)語(yǔ)言建構(gòu)的常用科學(xué)或工程模型，可以對(duì)病蟲(chóng)害進(jìn)行預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)，建立常規(guī)數(shù)學(xué)模型可預(yù)判下一次病害的發(fā)生情況，還可預(yù)測(cè)有害生物的發(fā)生規(guī)律和越冬數(shù)量，常使用R語(yǔ)言技術(shù)、回歸模型、判別模型、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型和支持向量模型來(lái)評(píng)價(jià)病蟲(chóng)害發(fā)生等級(jí)和田間消長(zhǎng)動(dòng)態(tài)，適用于做長(zhǎng)期的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。本研究組于2019 年調(diào)查越南安州縣草地貪夜蛾發(fā)生情況［25］，通過(guò)對(duì)3 塊玉米田蟲(chóng)株率與百株蟲(chóng)量關(guān)系進(jìn)行回歸分析，得到4個(gè)冪函數(shù)模型，預(yù)測(cè)了越南北部田間草地貪夜蛾的發(fā)生動(dòng)態(tài)，為該蟲(chóng)在此區(qū)域的入侵、發(fā)生和遷飛規(guī)律等方面提供了依據(jù)。但由于調(diào)查區(qū)域有限，時(shí)間段較少，還不能全面反映該地區(qū)草地貪夜蛾的發(fā)生情況；研究組還利用地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法分析了木瓜秀粉蚧（Paracoccus marginatus）在海南木瓜園的空間分布規(guī)律，發(fā)現(xiàn)木瓜秀粉蚧成蟲(chóng)很難長(zhǎng)距離擴(kuò)散，同時(shí)木瓜園的栽培模式也可能使得小氣候差異而導(dǎo)致木瓜秀粉蚧擴(kuò)散存在差異［26］，以此來(lái)加強(qiáng)對(duì)木瓜秀粉蚧的風(fēng)險(xiǎn)管理和預(yù)警措施。數(shù)學(xué)模型方法能考慮樣點(diǎn)的位置和彼此間的距離，可以避免調(diào)查出現(xiàn)的系統(tǒng)誤差，可用于研究有一定隨機(jī)性和空間異質(zhì)性的各種變量的分布規(guī)律。

2.2.2 生態(tài)位模型

生態(tài)位的模型原理主要是利用已有的物種分布資料和環(huán)境數(shù)據(jù)，產(chǎn)生以生態(tài)位為基礎(chǔ)的物種生態(tài)需求，探索物種已知分布區(qū)的環(huán)境特征與潛在分布區(qū)域的非隨機(jī)關(guān)系。MaxEnt 是近幾年應(yīng)用比較廣泛的物種分布預(yù)測(cè)軟件，很多研究結(jié)果表明，其預(yù)測(cè)結(jié)果要優(yōu)于同類模型，特別是在物種分布數(shù)據(jù)不全的情況下。本研究組利用MaxEnt 和GIS 軟件預(yù)測(cè)對(duì)了中對(duì)長(zhǎng)小蠹［20］和對(duì)粒材小蠹（Xyleborus penforans）［27］在中國(guó)范圍內(nèi)氣候條件適宜存活的區(qū)域，在此基礎(chǔ)上結(jié)合寄主分布特征，定量地獲得了入侵害蟲(chóng)的潛在發(fā)生區(qū)，并提供了ArcGIS 適生區(qū)預(yù)測(cè)分布圖，分析了影響其發(fā)生的主要環(huán)境因子，預(yù)測(cè)均獲得較好效果，此類模型可為對(duì)南繁區(qū)入侵害蟲(chóng)的檢疫及防治決策的制定提供科學(xué)依據(jù)。

2.2.3 氣候模型

氣候是影響物種分布的主要因素，通過(guò)調(diào)整氣候參數(shù)文件使得預(yù)測(cè)結(jié)果與已知區(qū)域吻合。一旦確定了物種所需要的氣候參數(shù)，就以此來(lái)預(yù)測(cè)該物種的潛在適生區(qū)。在南繁區(qū)生物入侵的發(fā)生是不可逆轉(zhuǎn)的，人工控制的成本極高，入侵后即使花費(fèi)巨資也無(wú)法清除，外來(lái)物種的研究數(shù)據(jù)不足時(shí)，利用溫度、濕度、降雨量等氣候因子，通過(guò)比較其原產(chǎn)地與潛在入侵地的氣候相似性是一種可行的方法，可預(yù)測(cè)危險(xiǎn)性外來(lái)種的適生區(qū)，為動(dòng)植物檢疫部門及時(shí)采取相應(yīng)控制措施提供科學(xué)依據(jù)。本研究組以重大棕櫚害蟲(chóng)椰心葉甲為實(shí)例，應(yīng)用Climex 模型分析了椰心葉甲（Brontispa longissima）在我國(guó)分布危害的原因［28］，發(fā)現(xiàn)椰心葉甲的生存、發(fā)育繁殖甚至大流行都與氣象條件有著密切的關(guān)系，因而綜合氣象條件做出了預(yù)測(cè)模型。在南繁區(qū)利用有害生物適生的氣候條件建立預(yù)測(cè)模型，預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率相對(duì)其它模型高，能很好地預(yù)防外來(lái)入侵生物的發(fā)生。

南繁作物有害生物的監(jiān)測(cè)預(yù)警體系中，監(jiān)測(cè)方面，利用現(xiàn)有的誘控監(jiān)測(cè)、昆蟲(chóng)雷達(dá)和遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)方式，建立基于3S 的模型；預(yù)警方面，利用數(shù)學(xué)模型、生態(tài)位模型和氣候模型結(jié)合不同模型的優(yōu)勢(shì)建立預(yù)警模型；借助物聯(lián)網(wǎng)及大數(shù)據(jù)分析技術(shù)建立南繁區(qū)病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，此系統(tǒng)可進(jìn)一步擴(kuò)展，用于監(jiān)測(cè)預(yù)警未來(lái)有可能入侵全島甚至全國(guó)的入侵危險(xiǎn)性物種。

3 南繁區(qū)監(jiān)測(cè)預(yù)警體系發(fā)展建議

3.1 強(qiáng)化人才培訓(xùn)

中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院環(huán)境與植物保護(hù)研究所目前擁有熱帶作物病蟲(chóng)害生物防治工程技術(shù)研究中心、海南省熱帶作物農(nóng)業(yè)有害生物監(jiān)測(cè)與控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、海南省熱帶作物病蟲(chóng)害生物防治工程技術(shù)研究中心、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部熱帶作物有害生物綜合治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等植?？蒲衅脚_(tái)。海南省各市縣設(shè)置有植保植檢站、農(nóng)技中心植保站、農(nóng)業(yè)技術(shù)服務(wù)局、植保站農(nóng)作物病蟲(chóng)測(cè)報(bào)站和農(nóng)技中心測(cè)報(bào)站等政府單位或平臺(tái)。雖然有上述眾多平臺(tái)支撐南繁病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)工作，但南繁作物監(jiān)測(cè)預(yù)警方面仍存在管理體制不順、人員隊(duì)伍不穩(wěn)定、缺乏專業(yè)人才等問(wèn)題。有害生物監(jiān)測(cè)預(yù)警是一門跨學(xué)科的復(fù)合型技術(shù)，建成完善的體系平臺(tái)就必須保障復(fù)合型人才的輸入。目前海南省有害生物監(jiān)測(cè)預(yù)警的現(xiàn)狀是基層人員科技能力較弱，例如，海南省白沙縣、瓊中縣和五指山市等中部山區(qū)市縣的基層測(cè)報(bào)人員，絕大部分由當(dāng)?shù)卮迕窠M成，其中，年輕人學(xué)習(xí)能力強(qiáng)，但跳槽頻繁，年齡較大者，雖工作時(shí)間長(zhǎng)，但學(xué)習(xí)能力較弱，對(duì)新知識(shí)接受能力不強(qiáng)。因此，各級(jí)單位可以選派專業(yè)人員到南繁區(qū)所轄市縣基層掛職鍛煉，加大對(duì)基層人員的補(bǔ)助，著力解決基層工作人員學(xué)習(xí)和工作上的困難?？蒲性核?，例如中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院、海南大學(xué)、海南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院和海南農(nóng)業(yè)學(xué)校等單位可以組織科技人員和學(xué)生到南繁基地實(shí)習(xí)和實(shí)踐，同時(shí)還可以聯(lián)合三亞、樂(lè)東和東方當(dāng)?shù)卣M織舉辦基層農(nóng)技人員培訓(xùn)班，對(duì)測(cè)報(bào)技術(shù)人員優(yōu)先進(jìn)行培訓(xùn)。

3.2 完善制度建設(shè)

降低南繁區(qū)種質(zhì)材料（包括種子、種苗和營(yíng)養(yǎng)繁殖體等）運(yùn)輸?shù)娘L(fēng)險(xiǎn)，或控制可能對(duì)其他省份及國(guó)家構(gòu)成潛在威脅的入侵源，并采取適當(dāng)?shù)膫€(gè)人和合作行動(dòng)以最大程度地降低這種風(fēng)險(xiǎn)，這對(duì)于南繁育種區(qū)特別重要，因?yàn)槲锓N入侵南繁育種基地可以很容易地傳播到其它省份。同時(shí)，海南地處兩大洋和兩大陸的交匯地帶，是太平洋通往印度洋的海上走廊，是多條國(guó)際海運(yùn)線和航空運(yùn)輸線必經(jīng)之地，是連接亞太地區(qū)與世界的最主要的海上運(yùn)輸通道之一，在港口、國(guó)際中轉(zhuǎn)、海運(yùn)航線、物流配送、郵輪客運(yùn)等渠道很容易傳播有害生物。海南省可以在聯(lián)合國(guó)《生物多樣性公約》的基礎(chǔ)上，制定更為嚴(yán)格的區(qū)域性條約以應(yīng)對(duì)自由貿(mào)易港建設(shè)中外來(lái)物種可能對(duì)生態(tài)系統(tǒng)造成的不利影響，或盡可能消除它們帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，并建立威脅海南省淡水和海洋生物的入侵物種清單，通過(guò)了解具有入侵性的物種所涉及的生物學(xué)、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和其他因素，使用通用的定義和標(biāo)準(zhǔn)將其分類，同時(shí)也為南繁作物病蟲(chóng)害生物防治工作提供了依據(jù)。

3.3 創(chuàng)新監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)

各級(jí)測(cè)報(bào)人員在監(jiān)測(cè)病蟲(chóng)害時(shí)按照國(guó)家監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，在此基礎(chǔ)上創(chuàng)新有害生物監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)。（1）加大科研攻關(guān)力度，自主研發(fā)或引入監(jiān)測(cè)預(yù)警模型，建立監(jiān)測(cè)預(yù)警云平臺(tái)；（2）加快應(yīng)用昆蟲(chóng)雷達(dá)、高空測(cè)報(bào)燈等儀器，將獲取的信息存儲(chǔ)入數(shù)據(jù)庫(kù)，充分掌握害蟲(chóng)的遷飛路徑，全方位把握害蟲(chóng)的信息，做到早發(fā)現(xiàn)、早預(yù)警；（3）各監(jiān)測(cè)預(yù)警中心可采取DNA條形碼等快速檢測(cè)技術(shù)，以應(yīng)對(duì)突如其來(lái)的有害生物（4）緊跟網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的步伐，善于利用大數(shù)據(jù)、人工智能、云計(jì)算等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)海南島有害生物物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)預(yù)警，構(gòu)建海南島有害生物監(jiān)測(cè)預(yù)警物聯(lián)網(wǎng)概念模型，加強(qiáng)和改進(jìn)有害生物監(jiān)測(cè)預(yù)警網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。

伴隨著海南建設(shè)自由貿(mào)易港、打造南繁硅谷、創(chuàng)設(shè)全球動(dòng)植物種質(zhì)資源引進(jìn)中轉(zhuǎn)中心，人員交流和貿(mào)易往來(lái)的日益密切，隨之而來(lái)的有害生物入侵風(fēng)險(xiǎn)也空前加大。如何更好地整合海南省眾多的高校、科研院所、各級(jí)組織的平臺(tái)資源將是我們重點(diǎn)思考的問(wèn)題。近年來(lái)，海南省積極引進(jìn)高校和科研院所，在三亞建設(shè)南繁硅谷、崖州灣大學(xué)城、崖州灣科技城，眾多高校的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)及研究成果也將能更好地服務(wù)海南省有害生物監(jiān)測(cè)預(yù)警體系的建設(shè)。同時(shí)，各所高校及科研院所也應(yīng)很好地管理實(shí)驗(yàn)室，以免造成有害生物逃逸的后果。同時(shí)，各級(jí)植保站可根據(jù)現(xiàn)有條件最大化地利用公眾號(hào)、論壇、網(wǎng)絡(luò)直播等新媒體多方面地發(fā)布有害生物情報(bào)，使各級(jí)政府及廣大農(nóng)民尤其是種糧大戶能提前做好防范準(zhǔn)備，更好地發(fā)揮南繁作物有害生物監(jiān)測(cè)預(yù)警的指導(dǎo)作用。