深圳市林業(yè)有害生物綜合防治存在的問題及其對(duì)策

摘 要 廣東省深圳市林業(yè)有害生物危害日益嚴(yán)重，其綜合防治面臨智能識(shí)別、種群預(yù)測、生物防治、植物源農(nóng)藥應(yīng)用等方面的諸多挑戰(zhàn)。為給深圳市乃至全國林業(yè)有害生物綜合防治提供參考，深入分析深圳市常見林業(yè)有害生物綜合防治存在的問題，并針對(duì)問題提出研發(fā)智能識(shí)別與遠(yuǎn)程診斷技術(shù)、優(yōu)化種群動(dòng)態(tài)預(yù)測方法、突破生物防治規(guī)模化繁育瓶頸及加快植物源農(nóng)藥研發(fā)與應(yīng)用等改進(jìn)措施。

關(guān)鍵詞 林業(yè)有害生物；綜合防治；廣東省深圳市

中圖分類號(hào)：S763 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：C DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2025.06.071

廣東省深圳市是我國重要的綠色生態(tài)屏障，生物多樣性極為豐富。近年來，隨著城市化進(jìn)程的加速和氣候變化的加劇，深圳市林業(yè)有害生物發(fā)生頻率不斷增加且危害程度不斷加重，對(duì)林業(yè)可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。為有效防控林業(yè)有害生物，《廣東省林業(yè)有害生物防治“十四五”規(guī)劃》等政策相繼出臺(tái)。綜合防治是保障林業(yè)健康的重要舉措，但當(dāng)前其在智能識(shí)別、種群預(yù)測、生物防治及植物源農(nóng)藥應(yīng)用等方面仍面臨諸多挑戰(zhàn)。筆者將深入分析深圳市常見林業(yè)有害生物綜合防治存在的問題，并提出相應(yīng)的改進(jìn)措施，以期為深圳市乃至全國林業(yè)有害生物綜合防治提供參考。

1 深圳市林業(yè)資源及常見林業(yè)有害生物

深圳市作為我國改革開放的前沿陣地，不僅經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，而且高度重視生態(tài)環(huán)境保護(hù)，致力于打造國際化綠色生態(tài)城市。根據(jù)官方發(fā)布的數(shù)據(jù)，深圳市森林覆蓋率在40%以上，擁有超過9萬hm2的林地面積，其中包括多個(gè)國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)、森林公園及城市綠地[1]。這些豐富的植被資源不僅可美化城市環(huán)境，還可為野生動(dòng)植物提供棲息地，極大地提升城市的生物多樣性。然而，隨著城市化進(jìn)程的快速推進(jìn)和外來物種的引入，深圳市面臨著日益嚴(yán)峻的林業(yè)有害生物威脅。常見的林業(yè)有害生物主要有紅火蟻、白蟻、荔枝椿象及松材線蟲等。根據(jù)林業(yè)部門的統(tǒng)計(jì)報(bào)告，紅火蟻?zhàn)鳛橐环N極具侵略性的外來物種，在深圳市部分區(qū)域已形成一定規(guī)模的分布；白蟻主要為害木質(zhì)結(jié)構(gòu)，對(duì)古樹名木和城市綠化造成一定程度的影響；荔枝椿象是為害荔枝等果樹的主要害蟲之一，對(duì)當(dāng)?shù)毓麡I(yè)產(chǎn)生嚴(yán)重的負(fù)面影響；松材線蟲通過媒介昆蟲傳播，引發(fā)松材線蟲病，導(dǎo)致松樹死亡率顯著提高。

2 深圳市常見林業(yè)有害生物綜合防治存在的問題

2.1 智能識(shí)別技術(shù)有待突破

目前，深圳市在開展常見林業(yè)有害生物的智能識(shí)別與診斷方面，仍面臨較大的技術(shù)瓶頸。傳統(tǒng)的人工實(shí)地勘察和鏡檢鑒定等方法不僅效率低下，而且難以保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。雖然基于圖像識(shí)別的人工智能技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用在近年來取得了一定進(jìn)展，但由于林業(yè)有害生物的生物學(xué)特性復(fù)雜多樣，加之缺乏高質(zhì)量的訓(xùn)練樣本數(shù)據(jù)，識(shí)別模型的泛化能力不足。例如，在利用深度學(xué)習(xí)算法進(jìn)行松材線蟲病的遠(yuǎn)程診斷時(shí)，受限于松樹冠層結(jié)構(gòu)復(fù)雜、病害表型差異大等因素，診斷精度往往難以滿足實(shí)際防控需求。再如，對(duì)于白蟻等隱蔽性較強(qiáng)的土壤害蟲，現(xiàn)有的可見光和紅外相機(jī)很難準(zhǔn)確捕捉其活動(dòng)軌跡，從而影響后續(xù)的識(shí)別分析。

2.2 種群動(dòng)態(tài)預(yù)測精度不足

在深圳市林業(yè)有害生物防控過程中，種群動(dòng)態(tài)預(yù)測是一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)性的工作。由于有害生物的種群變化受到氣候、生境、天敵等諸多因素的綜合影響，現(xiàn)有的種群動(dòng)態(tài)模型往往難以準(zhǔn)確展示實(shí)際種群波動(dòng)規(guī)律[2]。例如，針對(duì)紅火蟻這一入侵物種，雖然已有學(xué)者嘗試引入空間擴(kuò)散項(xiàng)來優(yōu)化經(jīng)典Logistic增長模型，但在模擬實(shí)際種群擴(kuò)張過程時(shí)，仍難以充分考慮地形、土壤、植被等環(huán)境因子的時(shí)空異質(zhì)性影響[2]。類似地，對(duì)于松材線蟲病這類林間流行病，寄主密度、病原力、媒介昆蟲活動(dòng)等關(guān)鍵參數(shù)的動(dòng)態(tài)變化極易受到小氣候的影響，導(dǎo)致采用傳統(tǒng)SI（Susceptible-Infective）等微分方程模型進(jìn)行種群進(jìn)行預(yù)測時(shí)，難以保證靈敏度和穩(wěn)定性。

2.3 生物防治規(guī)模化繁育受限

深圳市在利用生物防治手段控制林業(yè)有害生物時(shí)，往往面臨天敵昆蟲規(guī)模化繁育的瓶頸。1）許多天敵昆蟲對(duì)環(huán)境條件有著非常嚴(yán)格的要求，人工模擬其生長發(fā)育所需的溫濕度、光照等條件存在較大難度。以寄生蜂為例，其寄主范圍相對(duì)狹窄，且寄生專一性很強(qiáng)。這就需要建立精準(zhǔn)的飼養(yǎng)繁育工藝參數(shù)，并針對(duì)不同地區(qū)的氣候條件進(jìn)行動(dòng)態(tài)優(yōu)化調(diào)整。2）許多天敵昆蟲具有難以突破的生殖節(jié)律性[3]。例如，赤眼蜂等重要的卵寄生性天敵，通常對(duì)日照時(shí)間有特定的需求，只有滿足需求才能實(shí)現(xiàn)正常交配產(chǎn)卵，這無疑增加了工廠化飼養(yǎng)的難度。天敵昆蟲種群的遺傳多樣性也是影響生物防治的關(guān)鍵因素。過度采集野外種群，不僅易引起遺傳瓶頸效應(yīng)，導(dǎo)致防治效果下降，還可能破壞當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)平衡。而實(shí)驗(yàn)室內(nèi)長期的定向選育，雖然有利于提高防治效率，但可能導(dǎo)致種群適應(yīng)性減弱，不利于天敵昆蟲種群在自然環(huán)境中的持續(xù)建立。

2.4 植物源農(nóng)藥應(yīng)用滯后

與化學(xué)合成農(nóng)藥相比，植物源農(nóng)藥因其來源天然、對(duì)非靶標(biāo)生物安全等優(yōu)點(diǎn)，在林業(yè)有害生物防治中得到了應(yīng)用。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，植物源農(nóng)藥仍面臨研發(fā)滯后、應(yīng)用受限等問題。1）高效活性成分的分離純化是植物源農(nóng)藥研發(fā)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。然而，許多植物次生代謝產(chǎn)物結(jié)構(gòu)復(fù)雜，極性大小不一，采用傳統(tǒng)的層析、結(jié)晶等分離方法往往難以實(shí)現(xiàn)植物源農(nóng)藥規(guī)模化制備。以印楝素為例，作為一種廣譜的植物源殺蟲劑，其在印楝樹果實(shí)中的含量很低，提取分離過程涉及去脂、萃取、柱層析、制備液相色譜等多個(gè)步驟，操作煩瑣，成本較高[4]。2）植物源農(nóng)藥在環(huán)境中的降解動(dòng)態(tài)研究相對(duì)薄弱。盡管大部分植物源農(nóng)藥在自然環(huán)境中降解速度較快，但一些高極性或疏水性很強(qiáng)的活性物質(zhì)，在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律尚不明確，有可能通過殘留蓄積對(duì)土壤動(dòng)物等非靶標(biāo)生物產(chǎn)生負(fù)面影響。

3 深圳市常見林業(yè)有害生物綜合防治對(duì)策

3.1 研發(fā)智能識(shí)別與遠(yuǎn)程診斷技術(shù)

為突破智能識(shí)別技術(shù)在林業(yè)有害生物防控中的瓶頸，深圳市急需從優(yōu)化識(shí)別模型、擴(kuò)充訓(xùn)練數(shù)據(jù)、創(chuàng)新診斷方法等方面著手。1）在識(shí)別模型優(yōu)化方面，可考慮引入遷移學(xué)習(xí)等策略，充分利用已有的大規(guī)模公開數(shù)據(jù)集如ImageNet對(duì)模型進(jìn)行預(yù)訓(xùn)練，再針對(duì)具體的有害生物種類進(jìn)行微調(diào)，不僅可緩解小樣本問題，還可顯著提升模型的泛化能力[5]。針對(duì)松材線蟲病等復(fù)雜背景下的病害識(shí)別，可嘗試將深度學(xué)習(xí)與遙感、光譜分析等技術(shù)相結(jié)合，通過多源數(shù)據(jù)融合實(shí)現(xiàn)更加精準(zhǔn)的診斷。例如，利用高光譜數(shù)據(jù)對(duì)松樹冠層進(jìn)行光譜解混和病斑提取，再結(jié)合地物分類算法對(duì)病株進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別和定位，可大幅提高診斷的精度和效率。2）在訓(xùn)練樣本采集方面，可充分發(fā)揮志愿者的力量，通過開發(fā)移動(dòng)APP等方式，鼓勵(lì)更多林業(yè)工作者和愛好者參與數(shù)據(jù)采集和標(biāo)注[6]。同時(shí)，可借助數(shù)字孿生、虛擬樣本合成等技術(shù)，在保證生物學(xué)特征的基礎(chǔ)上，人工拓展訓(xùn)練樣本的豐富度和多樣性。3）針對(duì)隱蔽性害蟲的識(shí)別難題，可在紅外相機(jī)的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新開發(fā)基于振動(dòng)、聲音的新型監(jiān)測裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤害蟲的早期預(yù)警。而在多害蟲的復(fù)合識(shí)別方面，則可嘗試發(fā)展基于元學(xué)習(xí)的框架，通過“學(xué)習(xí)如何學(xué)習(xí)”的方式，使識(shí)別模型快速適應(yīng)新的有害生物種類，獲得從少量樣本中學(xué)習(xí)的能力。

3.2 優(yōu)化種群動(dòng)態(tài)預(yù)測方法

為提高林業(yè)有害生物種群動(dòng)態(tài)預(yù)測的精度，深圳市需要從優(yōu)化模型結(jié)構(gòu)、融合多源數(shù)據(jù)、增強(qiáng)參數(shù)估計(jì)等方面入手。1）針對(duì)紅火蟻等入侵物種，可考慮引入反應(yīng)擴(kuò)散方程，并利用元胞自動(dòng)機(jī)、多智能體等計(jì)算機(jī)仿真方法，對(duì)其擴(kuò)散過程進(jìn)行時(shí)空動(dòng)態(tài)模擬。2）可借助高分辨率遙感影像，提取地形、植被、水文等景觀要素，構(gòu)建景觀阻力面，引入最小累積阻力模型，對(duì)有害生物的擴(kuò)散路徑進(jìn)行情景模擬和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警[7]。3）在模型參數(shù)估計(jì)方面，可充分利用物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)等新技術(shù)，構(gòu)建林業(yè)有害生物監(jiān)測預(yù)警一體化平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集、傳輸和融合。例如，在監(jiān)測松材線蟲病時(shí)，可利用無人機(jī)搭載高光譜相機(jī)，對(duì)疑似病株進(jìn)行航空遙感監(jiān)測，并結(jié)合地面調(diào)查數(shù)據(jù)，利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法對(duì)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析和特征提取。進(jìn)而基于貝葉斯推斷、馬爾科夫鏈蒙特卡洛（Markov Chain Monte Carlo，MCMC）等方法，實(shí)現(xiàn)種群動(dòng)態(tài)模型關(guān)鍵參數(shù)的實(shí)時(shí)在線估計(jì)和更新。

3.3 突破生物防治規(guī)模化繁育瓶頸

生物防治是深圳市林業(yè)有害生物綜合治理的重要手段，但規(guī)模化繁育天敵昆蟲面臨諸多技術(shù)瓶頸。為突破這一難題，可從優(yōu)化人工氣候室設(shè)計(jì)、創(chuàng)新飼料配方與投喂方式、調(diào)控光周期等方面著手。1）針對(duì)天敵昆蟲生長發(fā)育的環(huán)境敏感性，可借鑒現(xiàn)代溫室的設(shè)計(jì)理念，利用物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)溫濕度、光照等環(huán)境要素的精準(zhǔn)調(diào)控。通過構(gòu)建生態(tài)模擬艙，優(yōu)化內(nèi)部生境，為天敵昆蟲營造近似野外的生存條件，以期顯著提高其抗逆性和野外釋放后的持續(xù)控害能力。2）在飼料研制方面，可充分利用代謝組學(xué)、基因工程等生物技術(shù)，定向優(yōu)化寄主植物的營養(yǎng)成分，并模擬寄主植物釋放的揮發(fā)物，誘導(dǎo)天敵產(chǎn)卵。這不僅可替代人工飼料，降低生產(chǎn)成本，還可提高天敵昆蟲對(duì)寄主的搜索利用效率。3）針對(duì)繁殖節(jié)律性問題，可充分利用現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)，從調(diào)控光周期和生物鐘著手。例如，可利用基因編輯技術(shù)敲除或過表達(dá)光周期節(jié)律基因，從而解除生殖發(fā)育對(duì)日照時(shí)間的依賴，使生物能夠在更廣泛的日照條件下進(jìn)行正常的生殖活動(dòng)。再如，可通過表觀遺傳修飾調(diào)控下丘腦-垂體-性腺軸，人為誘導(dǎo)螟黃赤眼蜂提前進(jìn)入繁殖期。此外，為保障天敵昆蟲質(zhì)量和遺傳多樣性，可充分利用群體遺傳學(xué)理論，對(duì)野生種群進(jìn)行抽樣評(píng)估，優(yōu)選高適合度的種群進(jìn)行馴化馴養(yǎng)。通過定期補(bǔ)充野外基因，并結(jié)合基因芯片技術(shù)進(jìn)行遺傳多樣性評(píng)估，動(dòng)態(tài)平衡選育強(qiáng)度和遺傳改良目標(biāo)，避免實(shí)驗(yàn)室種群近交衰退。

3.4 加快植物源農(nóng)藥研發(fā)與應(yīng)用

在加快植物源農(nóng)藥研發(fā)及應(yīng)用進(jìn)程中，深圳市急需進(jìn)行多學(xué)科交叉融合，突破關(guān)鍵技術(shù)瓶頸。針對(duì)活性成分提取分離效率低的問題，可發(fā)展毛狀根培養(yǎng)等植物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)，在生物反應(yīng)器中誘導(dǎo)藥用植物的毛狀根高效生長并分泌目標(biāo)活性物質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)植物源農(nóng)藥連續(xù)化、規(guī)模化制備。同時(shí)，應(yīng)用植物基因工程育種技術(shù)將顯著提升植物源農(nóng)藥原料的產(chǎn)量和品質(zhì)。在活性成分的分離純化方面，微流控芯片與仿生材料的結(jié)合為實(shí)現(xiàn)植物源農(nóng)藥自動(dòng)化、智能化分離制備提供了新思路。例如，可開發(fā)蛋白質(zhì)印跡材料修飾的微流控芯片，利用模板印跡位點(diǎn)對(duì)活性物質(zhì)實(shí)現(xiàn)專一性識(shí)別與親和富集，大幅提高分離效率與純度。

在植物源農(nóng)藥環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方面，可構(gòu)建集靶標(biāo)及非靶標(biāo)分析于一體的多殘留檢測方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)藥活性成分在土壤和水體中賦存狀態(tài)和環(huán)境歸趨的精準(zhǔn)刻畫。同時(shí)，通過代謝組學(xué)等多組學(xué)聯(lián)用，可深入分析植物源農(nóng)藥對(duì)土壤動(dòng)物的慢性毒理效應(yīng)，并在分子水平闡明作用機(jī)制。而基于污染物－環(huán)境－生物的農(nóng)藥生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)框架，則有助于實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)藥生態(tài)毒性效應(yīng)的系統(tǒng)評(píng)估和凈化閾值的精準(zhǔn)預(yù)測。

另外，納米載體與新型助劑的研制是化解當(dāng)前應(yīng)用瓶頸的關(guān)鍵。可借助離子溶膠凝膠法制備介孔二氧化硅納米載藥系統(tǒng)，利用多級(jí)孔道結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)藥物分子的可控裝載與緩釋。針對(duì)易揮發(fā)的植物精油類農(nóng)藥，則可通過靜電紡絲構(gòu)建核殼結(jié)構(gòu)的高分子纖維膜，利用功能高分子外殼對(duì)揮發(fā)性農(nóng)藥進(jìn)行包埋，從而顯著降低農(nóng)藥損失，延長藥效持續(xù)時(shí)間。

4 結(jié)語

林業(yè)有害生物綜合防治是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要多學(xué)科交叉融合，不斷創(chuàng)新防控理念和技術(shù)手段。筆者針對(duì)深圳市林業(yè)有害生物防治存在的問題，提出了一系列改進(jìn)措施，旨在為深圳市林業(yè)有害生物精準(zhǔn)防控和生態(tài)治理提供新思路。

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（責(zé)任編輯：張春雨）

作者簡介：周德立（1997—），本科，助理工程師，主要從事植物保護(hù)。E-mail：1113455833@qq.com。