楊干象入侵山東的風(fēng)險分析

楊 雋，張秋梅，劉振宇，季英超*

（1.煙臺市森林資源監(jiān)測保護服務(wù)中心，山東煙臺264000；2.山東省森林病蟲害防治檢疫站，山東濟南251014；3.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護學(xué)院，山東泰安271018；4.山東省林業(yè)有害生物防控工程技術(shù)研究中心，山東泰安271018）

楊干象Cryptorhynchus lapathi (L.)，隸屬鞘翅目Coleoptera，象蟲科Curculionidae，隱喙象亞科Cryptorhynchinae，又名楊干象甲、白尾象鼻蟲和楊干白尾象蟲等，是全國林業(yè)檢疫性有害生物[1，2]。楊干象原產(chǎn)地歐洲[3]，20 世紀50年代在我國的哈爾濱地區(qū)首次被發(fā)現(xiàn)[4]，截止目前分布于我國的13 個省（市、自治區(qū)），已經(jīng)給我國的楊柳科樹木帶來嚴重損失[5]。楊干象寄主主要為楊柳科樹木，有甜楊Populus suaveolens、北京楊P.beijingensis、小黑楊P.xiaohei、小葉楊P.simonii、旱柳Salix matsudana、赤楊A(yù)lnus viridis、爆竹柳S.fragilis 和矮樺Betula pumila 等[6]。該蟲以幼蟲蛀食楊柳科樹木造成危害，對3～6年生楊柳科樹木造成的危害較嚴重，在危害嚴重的地區(qū)株蟲口密度最高可達200 頭，被害株率高達100%[5,7]。幼蟲沿寄主樹干橫切面環(huán)形鉆蛀取食韌皮部，同時鉆蛀取食木質(zhì)部，是楊柳樹的一種毀滅性害蟲[8]。據(jù)統(tǒng)計因楊干象危害造成的經(jīng)濟損失可達273.12 億元/年[9,10]；另外，在意大利每年在楊樹林中噴灑價值約100 萬歐元的殺蟲劑用來防治楊干象[10,11]。楊柳科樹木在山東省廣泛分布，調(diào)查顯示山東省楊樹人工林種植面積達90 多萬hm2,是我國楊樹人工林種植總面積的10.54%[12]。

目前，楊干象還尚未在山東省分布和發(fā)生，考慮到楊干象其分布區(qū)危害的嚴重性，急需對其進行入侵山東省的風(fēng)險分析評估。因此，本研究采用CLIMEX4.0 模型和多指標綜合評價方法，對楊干象在山東省的適生區(qū)及風(fēng)險性進行綜合評價，以期對山東省廣泛分布的楊柳科樹木進行監(jiān)測保護。

1 材料與方法

1.1 基礎(chǔ)資料

1.1.1 研究軟件

利用氣候動態(tài)分析模型CLIMEX4.0 中單一物種地點比較功能分析楊干象在山東省的適生性。另外，結(jié)合ArcGIS10.2 軟件的插值分析進行適生區(qū)制圖。

1.1.2 氣候和地理數(shù)據(jù)

氣候數(shù)據(jù)（1981-2010年）包含5 個氣候變量為平均最低月平均溫度，平均最高月平均溫度，平均月降水量和每天9:00-15:00 的相對濕度[13,14]下載于CliMond （https://www.climond.org/ClimateData.aspx）；1:400 萬比例尺的山東省界圖下載于中國國家基礎(chǔ)地理信息中心（http://nfgis.nsdi.gov.cn/）。

1.1.3 楊干象生物學(xué)及分布數(shù)據(jù)

楊干象在我國遼西地區(qū)1年1 代，越冬蟲態(tài)為卵和低齡幼蟲，越冬幼蟲于翌年4月中旬開始活動，老熟幼蟲化蛹并于6月中旬開始羽化，羽化盛期為7月中旬，7月下旬成蟲開始交配產(chǎn)卵，至10月末交配產(chǎn)卵結(jié)束[15]。一般情況下，當春季干旱、冬季濕度偏大且年平均溫度偏高時，楊干象的繁殖能力較強[16]，當大氣平均溫度大于10℃時楊干象的發(fā)生和危害較為嚴重[17]。成蟲喜好于早晚活動，當溫度范圍為15～20℃、濕度為60%-90%時楊干象成蟲的活動最盛[18,19]。從已發(fā)表的文獻和相關(guān)網(wǎng)站獲得楊干象在全球已知605 個發(fā)生點，中國發(fā)生點223 個（圖1），國外分布地為：亞洲（日本、朝鮮）、歐洲（前蘇聯(lián)、匈牙利、斯洛伐克、英國、意大利、波蘭、西班牙和荷蘭等）、北美洲（加拿大、美國）等[20]；國內(nèi)分布于黑龍江、吉林、遼寧、內(nèi)蒙古、河北、北京、陜西、山西、甘肅、新疆、湖南、四川和臺灣13 個省（市、自治區(qū)）[1,6,8]。

圖1 楊干象在全球的分布

1.2 研究方法

1.2.1 適生性預(yù)測方法

利用CLIMEX 4.0 模型預(yù)測楊干象在我國的適生性。首先，根據(jù)楊干象的生物及生態(tài)學(xué)特性設(shè)定預(yù)測初始參數(shù)值，其次結(jié)合全球分布范圍調(diào)整參數(shù)值，使得預(yù)測適生區(qū)與已知分布區(qū)最大程度擬合，最后確定預(yù)測的最終參數(shù)值并運行模型。根據(jù)楊干象在山東境內(nèi)的生態(tài)氣候指數(shù)EI 值，導(dǎo)入ArcGIS 10.2 生成楊干象在山東省的適生區(qū)圖。

1.2.2 風(fēng)險評估方法

根據(jù)楊干象在分布區(qū)的發(fā)生程度、危害特性、傳播途徑以及檢疫和控制措施等，參照李尉民[21]的方法，從楊干象的潛在危害性、傳播與定殖的可能性、寄主的經(jīng)濟重要性和檢疫管理的難易性等4 個方面進行評估，并建立其在山東省的風(fēng)險評估體系。風(fēng)險性評價指標分為5 個級別并進行賦值，分別為安全（0）、低風(fēng)險（0.25）、中風(fēng)險（0.5）、高風(fēng)險（0.75）和風(fēng)險極大（1）。

危險性評價指數(shù)（R 值）公式：

其中，Pi 為一級指標值，Pi' 為一級指標的權(quán)重值；Pij 為二級指標值，Pij'為二級指標的權(quán)重值。危險性指數(shù)值R＝0.5000-0.7000 判定為風(fēng)險性一般，0.7001-0.8000 判定為較大風(fēng)險，0.8001-1 判定為風(fēng)險性極大[22]。

2 結(jié)果與分析

2.1 楊干象在山東省的適生性

楊干象在中國遼西地區(qū)嚴重發(fā)生且此地最低EI 值為14，在黑龍江大興安嶺地區(qū)發(fā)生相對比較嚴重，此地最低EI 值為7，因此將EI 值分為4 個等級，EI＝0 的區(qū)域為非適生區(qū)；0＜EI≤7 的區(qū)域為低度適生區(qū)；7＜EI≤14 的區(qū)域為中度適生區(qū)；EI＞14的區(qū)域為高度適生區(qū)。山東省是楊干象的高度適生區(qū)（圖2），且在山東省的生態(tài)氣候指數(shù)（EI）介于26-39 之間。

圖2 基于CLIMEX 模型楊干象在山東的適生性

2.2 楊干象在山東的風(fēng)險性評估

楊干象的風(fēng)險性評價一級指標及對應(yīng)權(quán)重值：P1潛在的危險性（P1'＝0.25）、P2傳播和定殖的可能性（P2'＝0.30）、P3寄主的經(jīng)濟價值 （P3' ＝0.25）、P4檢疫管理的難易性（P4' ＝0.20）；風(fēng)險性評價二級指標及對應(yīng)權(quán)重值見表1。

表1 楊干象風(fēng)險評估指標

據(jù)楊干象本身生物學(xué)特性的相關(guān)調(diào)查及研究結(jié)果等確定12 個用于楊干象在山東風(fēng)險程度的二級指標（表2）。

表2 楊干象風(fēng)險評估標準及隸屬度

根據(jù)以上結(jié)果進行計算：

P1＝0.25×（0.70×1+0×0.15+1×0.15）＝0.2125；P2＝0.30×(0.20×1+0.50×1+0.1×0.75+0.2×1)＝0.2925；P3＝0.25×(0.40×0.5+0.60×1)＝0.20；P4＝0.20×(0.20×0.5+0.60×1+0.20×1)＝0.18；R ＝P1+P2+P3+P4＝0.2125+0.2925+0.20+0.18＝0.885

楊干象在山東省的危險性綜合評價值為0.885，判定為風(fēng)險性極大。

3 結(jié)論與討論

楊干象在我國發(fā)生的歷史久遠，先后于1984、1996、2005 和2013年共4 次被列入全國林業(yè)檢疫性有害生物名單[1,10]。全國第二次林業(yè)有害生物普查結(jié)果顯示，楊干象主要在我國的陜西省和東北地區(qū)發(fā)生危害[23]；但是，第三次全國林業(yè)有害生物普查中發(fā)現(xiàn)楊干象的發(fā)生區(qū)域新增了河北、北京、四川、甘肅和新疆等地區(qū)，發(fā)生面積達6.37 萬hm2，有逐步向華北、華東、西南、西北地區(qū)大面積擴散的趨勢[1]。目前，山東省尚未報道有楊干象發(fā)生和危害。

山東省具有較豐富的森林資源，面積可達283.5 萬hm2，林木蓄積量1.3 億m3，覆蓋率可達17.95%[24]，同時具有豐富的楊柳樹資源，占我國楊樹人工林總面積的10.54%[12]。加之近年來苗木調(diào)運量劇增的現(xiàn)狀，楊干象進一步擴散，造成更加嚴重危害的潛在危險仍然較大。研究結(jié)果表明楊干象在山東省的生態(tài)氣候指數(shù)（EI）介于26-39 之間，屬于高度適生區(qū)，且在山東省的危險性綜合評價值為0.885，判定為風(fēng)險性極大。因此，急需對其進行預(yù)防管理。

考慮到山東省楊柳樹的分布極為廣泛，本研究僅預(yù)測了氣候條件下楊干象的適生區(qū)，未考慮寄主分布對楊干象適生區(qū)的影響。另外，物種對氣候的適宜性并不是確定物種潛在分布區(qū)的唯一標準，物種擴散、種間作用關(guān)系、天敵情況、人為干擾以及高山或者其他地理屏障等也是影響物種潛在地理分布預(yù)測的重要因素[25]。本研究判斷物種在特定位置能否生存的重要標準是根據(jù)楊干象我國遼西地區(qū)和黑龍江大興安嶺地區(qū)的發(fā)生和危害現(xiàn)狀進行分析，所采用的標準是科學(xué)可靠的。

楊干象主要通過苗木進行遠距離傳播[1]，因此在楊柳樹苗的調(diào)入和調(diào)出過程中需要加強檢疫工作的力度，對發(fā)現(xiàn)的受危害的苗木進行嚴格除害處理，并對已發(fā)生地區(qū)綜合利用生物防治、物理防治、人工防治、化學(xué)防治和營林措施等進行防治管理。根據(jù)當前楊干象的分布，山東省應(yīng)當加強對楊柳樹苗木調(diào)運的檢疫工作，尤其是針對已發(fā)生楊干象區(qū)域的苗木檢疫工作。另外，應(yīng)當加強楊干象的預(yù)測和預(yù)報工作，及時掌握楊干象在全國的發(fā)生范圍、傳播擴散趨勢、發(fā)生時間和發(fā)生數(shù)量等，為楊干象的綜合防控奠定基礎(chǔ)。