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物聯網技術與松材線蟲病監測

媒體:鼎星生態監測  作者:內詳
專業號:關注森林資訊 2019/6/25 14:54:41

松材線蟲病,亦稱松樹萎蔫病,能導致松樹在感染后60-90天內枯死,傳播蔓延迅速,3-5年就造成大面積毀林的惡性災害,而且防治難度極大,在中日韓三個國家造成大量松樹死亡,所以又被稱為松樹癌癥、無煙的森林火災。

松材線蟲在我國的危害現狀使得松材線蟲病監測不容疏忽,有專家根據松材線蟲病發生原因,應用模糊綜合評判、地理信息系統、地統計學等理論與方法,認為我國有22個省(或直轄市)為潛在適生分布范圍。

松材線蟲病監測是松材線蟲防控的關鍵手段,傳統的松材線蟲病常規監測主要采用人工現地調查的方法。由于我國松林面積大,且大部分松林分布于坡陡林密的山區,人工監測耗時耗力。工作人員于每年4、5月或秋季9、10月按照森林資源小班分布圖進行拉網式踏查,主要通過肉眼、望遠鏡觀察樹木生長狀況,使用采樣工具采集疑似病木,手工記錄踏查數據等方式進行。人工踏查優勢是能夠深入林地,確保無死角,但肉眼判斷易導致不典型癥狀發現不及時,且林業資源占地面積與空間巨大,人工監測耗時耗力,一旦癥狀明顯,危害局面已難控制,這就迫切需要尋找更快速、便捷的監測手段。

隨著遙感技術和地理信息系統的快速發展,利用各種航空航天遙感圖像進行病蟲害監測已成為趨勢,但由于航天航空遙感圖像受分辨率、衛星運行周期、天氣狀況、經費等因素的影響,難以按時準確地發現單株染病松樹。隨著無人機技術的不斷發展,無人機遙感監測逐漸成為一種既經濟又有效的病蟲害監測方式,遙感技術也成為物聯網技術在林業有害生物監測上最常見的應用之一。

目前,物聯網技術在林業中實際應用的報道偶見于森林火災監測,在古樹名木保護方面也有報道。有報道稱,全國有五個林業植物檢疫追溯系統正在試點應用。物聯網在松材線蟲病監測應用方面報道極少見。有研究利用遙感技術對松材線蟲病監測預測進行了報道,遙感技術也屬物聯網范疇。可見,物聯網技術在林業有害生物監測應用上存在極大空間。

利用物聯網技術,通過對松材線蟲病傳播媒介、病原、病癥三方面進行監測,實現及時有效地控制該病擴散蔓延。

松材線蟲傳播媒介監測

松材線蟲病的發生與流行與寄主樹種、環境條件、媒介昆蟲密切相關。該病近距離傳播由松褐天牛等媒介昆蟲傳播。可以利用360度高速高清監視器,在某一區域進行動態跟蹤,當監視器捕捉到的傳播媒介影像與系統內設置的松材線蟲傳播媒介影像資料吻合時,系統自動預警,提示傳播媒介出現,同時可根據傳播媒介捕捉數量進而預測危害發生程度。

病原監測

藍變是判斷感染松材線蟲病的重要指標,傳感器和介入式注射器的使用對判斷植株是否感染該病大有幫助。當環境溫度達到10℃以上時,可以啟動介入式自動注射器向松樹植株注射藍變試劑,試劑注射量和頻率隨溫度增加而增加,傳感器捕捉到藍變信息后立即反饋給中心控制系統,系統發出危險預警,同時開啟其他相關工作程序確定病源信息。

病原癥狀和程度監測

該病典型癥狀大體上可分為四個階段:感病初期,植株外觀正常,但樹脂分泌開始減少; 感病中前期,停止分泌樹脂,蒸騰作用減弱,部分針葉變黃,樹體可見蛀孔;感病中后期,多數針葉變黃,樹體出現枯萎癥狀且可見蛀屑;感病后期,整個樹冠針葉由黃色變為褐色或紅褐色,全株枯死。該病的四個階段均可以利用傳感器測定樹脂分泌量、蒸騰作用強度,利用活體葉片分析儀識別葉片顏色,利用高清監視器捕捉病害癥狀,也可以通過遙感成像技術實現該病的監測。各項數據通過中心控制系統進行匯總分析,判斷感病程度。

借助物聯網技術和少量地面人工監測隊伍,建立適合我國國情、能夠廣泛推廣應用、實現聯網信息共享的林業生物災害地面監測體系,實現網格化聯網化專業化監測,實現監測數據網絡共享,實現對重點林業有害生物發生發展狀況可視化實時跟蹤掌握,大幅提高監測和預報水平。讓“數據說話”,提高病情判斷的準確性和及時性,為后期疫情除治、減緩疫情擴散爭取寶貴時間。

注:參考文獻《無人機遙感技術國內松材線蟲病監測研究綜述》,張紅梅等;

《物聯網技術應用于松材線蟲病監測的構想》,王丹等。

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