树也会得“流感”

随着全球气候变化对森林生态系统的影响、人类生产和生活的全球化以及森林木材产品的密切贸易，森林病虫害的爆发和传播越来越频繁，造成了越来越多的经济、社会和生态危害。其中，“树流感”是典型代表之一。

什么是“树流感”？

“树流感”的学名是“橡树猝死症”，这是一种由橡树猝死菌引起的树木和观赏植物疾病。它能在短时间内对树木造成致命伤害(枝叶溃烂，枝叶枯萎)。从感染到出现症状只需要4周。引起“树流感”的橡树猝死病菌是一种真菌，可随被感染的叶子、幼枝和植物幼苗传播，植物被感染后没有有效的控制方法。

1993年，德国和荷兰首次在杜鹃花和荚蒾上发现了橡树猝死病菌。它于1996年出现在加利福尼亚沿海地区的密纹栎和栎属植物上。美国动植物卫生检疫局(动植物检疫局)2013年发布的最新确认和易感的橡树猝死病原体宿主名单发现，全球有137种(属)植物可以在自然条件下被感染。在人工接种条件下，100多株植物会被感染并导致叶子枯萎。令人恐惧的是，宿主植物的名单仍在扩大。“树流感”可以伤害阔叶树和针叶树，树木和灌木，成熟的森林和幼苗。随着全球化的发展，橡树猝死病菌在一个地区比过去更容易携带或转移到另一个地区，并在缺乏天敌等约束的新环境中传播，导致不可逆转的生态灾难。目前，该病已引起加拿大、新西兰、欧盟、韩国、中国、美国等国家和地区的高度重视，并已采取措施防止其传入或传播。

图1柞树猝死病菌在寄主之间的传播途径:①指游动孢子通过雨、风或人类活动到达寄主；(2)表明孢子侵入寄主的躯干。(3)所述游动孢子侵入低矮的树木或灌木；④这意味着植物上的孢子随着落叶到达地面。(5)意味着地面落叶上的孢子再次侵入寄主底部；⑥这意味着孢子落到地面并形成厚垣孢子，在土壤中存活。(加州橡树死亡率特别工作组).

在此背景下，中国科学院遥感地球研究所遥感科学国家重点实验室曹春香研究员领导的环境健康遥感研究团队开展了“树流感”爆发风险的遥感诊断和预警研究，并获得了国家自然科学基金委员会和国家林业局林业公益产业研究项目的资助。目前，林业公益事业科研的特殊任务包括:基于遥感等多源数据，建立全球“树流感”环境背景因子数据集，研究世界“树流感”的时空分布特征；遥感和地理信息系统等空间信息技术被用作分析影响“树流感”分布和传播的主要环境因素并在世界上划分其潜在适宜区域的主要手段。根据有害生物风险评估理论，建立了“树流感”入侵风险评估指标体系和预警模型，对“树流感”在中国的潜在入侵和传播风险进行预测和预警。

图2全球“树流感”(橡树猝死症)爆发点分布

目前，已知的“树流感”爆发地点分布在美国和欧洲。其中，美国暴发点的收集时间为2000年至2013年。加州洪堡县的树流感爆发数量最多，总共有998起。其次，索诺马、马林、三马托、圣克拉拉、加利福尼亚的蒙特里县和俄勒冈州的库里县爆发了更多的树流感，从201到500不等。第二个是加利福尼亚的康特科斯塔、阿拉米达和圣克鲁斯县，暴发的数量从101到200不等。接下来是加利福尼亚州的门多西诺、纳帕、索拉诺、洛杉矶和桑迪埃戈等县，爆发的数量从11到100不等。欧洲爆发点的收集时间是2002006年(欧洲区域调查，由欧洲区域行动计划协调)和2010-2013年(英国林业委员会)。德文郡爆发的树流感数量最多，超过151起。第二，在英国的康沃尔郡、邓弗里斯&加洛威郡和其他郡爆发的数量在100到151之间。西班牙、法国、德国、英国和其他国家的爆发点在150之间。

图3美国/欧洲国家“树型流感”爆发点排名表

时空扫描统计为空间扫描统计引入了时间维度，因此扫描统计可以同时检测空间和时间中的聚集。采用回顾性时空扫描统计方法，对美国2000-2013年和欧洲2002013年的树型流感暴发点进行时空聚类分析。根据疫情发生县“树型流感”爆发点的统计数据，以每个县的空间质心为爆发点，时间步长分别设置为1个月(美国)和1年(欧洲)。时空聚合扫描的最大时间为12个月，空间扫描窗口的最大半径为1000公里。结果如图4所示。在美国，2006年4月，时空集中度最高的地区出现在索诺马、纳帕和加利福尼亚的其他县。在欧洲，时间和空间集中度最高的地区是英格兰、苏格兰和爱尔兰，发生在2013年。

图4美国/欧洲“树流感”爆发的时空聚集专题图

限制物种潜在分布区的因素包括生物特征、环境和人为因素，但气候条件始终是限制物种陆地分布的最基本因素。物种适宜性评价方法有多种，其中层次分析法-模糊综合评价法利用严格逻辑的数学方法，综合评价主体基于专家知识和主观经验的意见，客观地反映评价对象的隶属度，合理地确定评价指标的权重，定量地描述适宜性评价中的定性问题，为我国适宜生境的“树流”预测提供客观、准确、可靠的依据。

中国爆发“树流感”的风险有多大？

根据病原菌的生理生态特性，在调查和总结国内外学者研究结论的基础上，确定了适宜“树流感”的评价因子为降水量、最高温度、最低温度和相对湿度。基于层次分析法-模糊综合评价法，得到了我国“树流感”的适合度分布和适合度分类图。通过对宿主植被分布图和适宜等级分布专题图的进一步空间叠加分析，获得了“树流感”在中国的潜在分布。统计结果表明，在林地范围内，最适宜面积为48.88万平方公里，适度适宜面积为49.38万平方公里。在这些宿主植被覆盖区，应该更加关注“树流感”的潜在风险。

图5基于层次分析法-模糊综合评价法的中国“树流感”适宜度分布图

图6是基于AHP-模糊综合评价法的中国“树流感”适宜分类图

图7基于层次模糊综合评价法的中国“树流感”潜在分布图

通过这项特殊的公益研究，曹春香的研究小组发现，中国南部毗邻喜马拉雅山的地区在中短期内入侵的风险很高。虽然“树流感”尚未在中国爆发，但其主要寄主植物在中国广泛分布。一旦病原体侵入我国典型的高风险地区，该病将迅速传播，并在短期内达到暴发高峰，从而改变我国森林树种的组成，造成我国森林生态系统功能的严重分化，对我国森林资源和森林生态建设造成巨大破坏，对社会经济和人民生活质量产生重大影响。

为了验证“树型流感”爆发和传播风险的预测结果，曹春香的研究团队在综合考虑“树型流感”的气候适宜性、寄主植物的分布范围以及不同寄主对病原体的携带和传播能力的基础上，选择了重庆市、无锡县、云南省屏边县、江西省太和县和海南省白沙县四个高、中、低风险区域作为风险预测示范区。研究人员于2017年11月5日至10日在无锡、11月24日至28日在屏边、12月5日至9日在太和、3月8日至11日在白沙进行了实地调查。

图8“树流感”爆发风险验证示范区(重庆市无锡县、云南省屏边县、江西省太和县、海南省白沙县)

图9“树流感”现场调查和实验现场

本试验调查了试验区内的26个森林样方，调查了每个样方的寄主种类组成、分布和结构参数。提取温度和降水等气候信息；收集了60个健康和非健康植物样品。测定了42份植株的叶片光谱。构建了“树流感”寄主植物光谱库。实验表明，“树流感”的寄主植物生长良好，在风险区分布广泛，风险值与寄主植物的分布一致性很高。实验中还发现，云南省屏边县杉木发生了类似“树流感”的黄化病。实验小组对患病植物进行了取样，并将其送到相关部门进行检查。

除了对中国的研究之外，以美国和欧洲为例，公益项目还采用了Maxent和GARP等各种生态位模型，对全球范围内“树型流感”的爆发和传播风险进行中短期预测和预警。通过理论预测研究和实地调查验证，发现利用遥感等空间信息技术对“树流感”进行诊断，并对其爆发风险进行预测和预警，可以获得潜在的橡树猝死病原体宿主的分布状况，发现“树流感”的时空分布和传播规律，识别世界和中国潜在的“树流感”高风险区域，进而最大限度地保护全球森林植被资源，保障国家森林健康和生态安全。