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物联网技术与松材线虫病监测

媒体:鼎星生态监测  作者:内详
专业号:关注森林资讯 2019/6/25 14:54:41

松材线虫病,亦称松树萎蔫病,能导致松树在感染后60-90天内枯死,传播蔓延迅速,3-5年就造成大面积毁林的恶性灾害,而且防治难度极大,在中日韩三个国家造成大量松树死亡,所以又被称为松树癌症、无烟的森林火灾。

松材线虫在我国的危害现状使得松材线虫病监测不容疏忽,有专家根据松材线虫病发生原因,应用模糊综合评判、地理信息系统、地统计学等理论与方法,认为我国有22个省(或直辖市)为潜在适生分布范围。

松材线虫病监测是松材线虫防控的关键手段,传统的松材线虫病常规监测主要采用人工现地调查的方法。由于我国松林面积大,且大部分松林分布于坡陡林密的山区,人工监测耗时耗力。工作人员于每年4、5月或秋季9、10月按照森林资源小班分布图进行拉网式踏查,主要通过肉眼、望远镜观察树木生长状况,使用采样工具采集疑似病木,手工记录踏查数据等方式进行。人工踏查优势是能够深入林地,确保无死角,但肉眼判断易导致不典型症状发现不及时,且林业资源占地面积与空间巨大,人工监测耗时耗力,一旦症状明显,危害局面已难控制,这就迫切需要寻找更快速、便捷的监测手段。

随着遥感技术和地理信息系统的快速发展,利用各种航空航天遥感图像进行病虫害监测已成为趋势,但由于航天航空遥感图像受分辨率、卫星运行周期、天气状况、经费等因素的影响,难以按时准确地发现单株染病松树。随着无人机技术的不断发展,无人机遥感监测逐渐成为一种既经济又有效的病虫害监测方式,遥感技术也成为物联网技术在林业有害生物监测上最常见的应用之一。

目前,物联网技术在林业中实际应用的报道偶见于森林火灾监测,在古树名木保护方面也有报道。有报道称,全国有五个林业植物检疫追溯系统正在试点应用。物联网在松材线虫病监测应用方面报道极少见。有研究利用遥感技术对松材线虫病监测预测进行了报道,遥感技术也属物联网范畴。可见,物联网技术在林业有害生物监测应用上存在极大空间。

利用物联网技术,通过对松材线虫病传播媒介、病原、病症三方面进行监测,实现及时有效地控制该病扩散蔓延。

松材线虫传播媒介监测

松材线虫病的发生与流行与寄主树种、环境条件、媒介昆虫密切相关。该病近距离传播由松褐天牛等媒介昆虫传播。可以利用360度高速高清监视器,在某一区域进行动态跟踪,当监视器捕捉到的传播媒介影像与系统内设置的松材线虫传播媒介影像资料吻合时,系统自动预警,提示传播媒介出现,同时可根据传播媒介捕捉数量进而预测危害发生程度。

病原监测

蓝变是判断感染松材线虫病的重要指标,传感器和介入式注射器的使用对判断植株是否感染该病大有帮助。当环境温度达到10℃以上时,可以启动介入式自动注射器向松树植株注射蓝变试剂,试剂注射量和频率随温度增加而增加,传感器捕捉到蓝变信息后立即反馈给中心控制系统,系统发出危险预警,同时开启其他相关工作程序确定病源信息。

病原症状和程度监测

该病典型症状大体上可分为四个阶段:感病初期,植株外观正常,但树脂分泌开始减少; 感病中前期,停止分泌树脂,蒸腾作用减弱,部分针叶变黄,树体可见蛀孔;感病中后期,多数针叶变黄,树体出现枯萎症状且可见蛀屑;感病后期,整个树冠针叶由黄色变为褐色或红褐色,全株枯死。该病的四个阶段均可以利用传感器测定树脂分泌量、蒸腾作用强度,利用活体叶片分析仪识别叶片颜色,利用高清监视器捕捉病害症状,也可以通过遥感成像技术实现该病的监测。各项数据通过中心控制系统进行汇总分析,判断感病程度。

借助物联网技术和少量地面人工监测队伍,建立适合我国国情、能够广泛推广应用、实现联网信息共享的林业生物灾害地面监测体系,实现网格化联网化专业化监测,实现监测数据网络共享,实现对重点林业有害生物发生发展状况可视化实时跟踪掌握,大幅提高监测和预报水平。让“数据说话”,提高病情判断的准确性和及时性,为后期疫情除治、减缓疫情扩散争取宝贵时间。

注:参考文献《无人机遥感技术国内松材线虫病监测研究综述》,张红梅等;

《物联网技术应用于松材线虫病监测的构想》,王丹等。

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