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1、农村生态环境!#$，#（%）：&()!*+,-./012/345,136738外来有害生物风险评估技术沈文君，沈佐锐，李志红!（中国农业大学 农学与生物技术学院，北京!%#$）摘要：概述了有害生物风险分析的概念、必要性、生物学基础和一般程序；论述了生态气候图、农业气候相似距库、生态气候评价的分析模型、地理信息系统、专家系统、基于定性分析与定量估算相结合的数学模型等有害生物风险分析技术的原理和特点；认为应用网络技术，建立基于分布式计算的全球入侵物种风险评价数据体系，可有效提高风险评价的速度和准确性。关键词：有害生物；风险分析；风险评估；生态气候图；农业气候相似距库；地理信息系统；专家系统中图分类
2、号：9:&；9%)&；;!文章编号：%#%(?#&（#$）#%(#&(#$!#$%&()*&+,-./-0%1&*,%2/-,2 3-1：/+2,45!#$%&()*，!#$+*,(-*.，/0+1.(1,2（1.7A7 1B A,50+.8+,7-3C D512870E31.1AF，E53-A,50+.8+,-.G3547,H58F，D75I53A%#$，E53-）J 3*-45#6,(#7.-,8&9，#$，#（%）：&()67-1+/#1：K1,L7H8,5HM-HH7HH6738，8E7,7-,7-E+A7 4-,578F 1B 678E1CH，NE50E-,7 H+66-,5O7C-
3、3C 016L-,7C N58E 8E75,01307L8，3707HH58F，P51.1A50-.B1+3C-8513-3C-HH7HH53A L,107C+,7J;E7 L,5305L.7H 1B H747,-.L7H8,5HM-HH7HH6738 678E1CH，H+0E-H P510.56-81A,-LE，-A,50+.8+,70.56-87-3-.1A57H C5H8-307，QRS/9，TRU，7VL7,8 HFH876，6-8E 61C7.，H1B8N-,7-3C 5387,378，-,7 7VL1+3C7C，-3C 8E75,-C4-38-A7H 53,5HM-3-2.FO53
4、A-,7 016L-,7CJ R8 5H 0130.+C7C 8E-8 8E7 5387,378 870E31.1AF 0-3 56L,147 47.1058F-3C 47,-058F 1B 8E7 L7H8,5HM-HH7HH6738 N58E 8E7 E7.L1B 8E7 W-4-*SR2870E31.1AF2P-H7C A.1P-.L7H8,5HM-3-.FH5H HFH876J8)4&+9-：L7H8；,5HM-HH7HH6738；P510.56-81A,-LE；-A,50+.8+,7 0.56-87-3-.1A57H C5H8-307；TRU；7VL7,8 HFH876:;外来有害生
5、物风险性分析的有关概念:5:;外来物种与外来有害生物!外来物种（-.573 HL7057H 或 31323-8547、313253C5A731+H、B1,275A3、7V1850）是指那些出现在其过去或现在的自然分布范围及扩散潜力以外（即在其自然分布范围以外或在没有直接或间接引入或人类照顾之下而不能存在）的物种、亚种或以下的分类单元，包括其所有可能存活继而繁殖的部分、配子或繁殖体%。外来有害生物是指部分具有入侵性的外来物种，它们对生态系统或物种构成不同程度的威胁，可引起生态系统的破坏、生物多样性的下降，甚至是物种的灭绝。外来有害生物的范围很广，可以是植物、动物或其他各种有机体；且这一范围正随着
6、交通运输和经济贸易的发展而不断拓宽=。:5;有害生物风险分析有害生物风险性分析（L7H8,5HM-3-.FH5H，简称）是了解某一特定来源的有害生物可能产生的危险性水平，这一危险性水平是否可以被接受以及根据需要为降低这一危险性可以采取的措施$。它包括有害生物风险评估和有害生物风险管理 部分?。前者是指对有害生物一旦传入某尚未发生的地区或在新发生区传播蔓延可能引起的危险性进行系统评价的过程；后者则是一个风险治理决策过程，目的在于降低危险性。;）的游戏规则要求检疫管理在保护农业生产的同时，尽量减少对贸易的限制。各缔约方所采取的检疫措施必须建立在风险评估基础上，应考虑到对动植物生命或健康的风险性及对
7、环境的针对性。因此，开展有害生物风险分析的研究，是我国经贸制度走向国际规范化的迫切需要。=;有害生物风险分析的程序从#世纪:#年代末开始，有害生物风险性评估受到国际社会的重视。随着对其认识的深化，有害生物危险性评估的程序逐步完善和形成。人们开始从过去只注重有害生物定居适生性研究，转向通过分析有害生物及不同治理措施对基金项目：国家)=项目（#D%$#?）收稿日期：#=(#:(=%经济、生态和社会的影响，而对有害生物的风险性进行综合评估。!#$于%&年正式批准了“植物检疫措施国际标准”第(号 有害生物风险分析准则。%&)年又修订了 国际植物保护 公 约（*+,-.+/,01+/2 32/+,3.1
8、,-4,01+51+6-+,01+，*3735）8。该程序认为，有害生物危险性评估应包括 9 方面内容：（%）有害生物风险性评估的初始化（:-;,.0;/,01+）!即评估目标的筛选。（(）有害生物风险性分析（:-;,.0;/;-;=-+,）!经过传入、定居和扩散危险性分析，最后确定有害生物的危险性。（9）有害生物风险性治理（:-;,.0;=/+/?-=-+,）!通过评价不同检疫措施的效果，制定减少或降低有害生物危险性的措施，为检疫决策服务。!有害生物风险分析技术!#$气候图技术!气候图技术是早期有害生物适生地研究中最经典的研究技术。%&(年，511&利用“气候图”技术对灰地老虎（!#$%&#
9、($#)&*(%）在美国西部潜在的生长区进行了研究。在此基础上，A6/.16%B、C1D-+E-0=-.等%又提出了“生活史气候图”、“生态气候图”。利用该技术，人们对苜蓿叶甲（!)+*,$-$(./,&0&）、地中海实蝇（12#%($.%-(%）在美国和中东，麦茎蜂（12-),$.(*.,$）在加拿大的适生地分布进行了研究%(F%。(B 世纪 GB 年代初，气候图技术中又融入了实验科学，进一步提高了有害生物适生地预测结果的可信度。H-;-+7?-.%G在研究地中海实蝇（12#%($.%-(%）、桔小实蝇（3%4.,$/#$%0($）和瓜实蝇（3%.,$.,.,#5(%2）在美国适生地分布时，
10、利用人工气候箱模拟美国%B 几种典型气候条件，研究了9 种实蝇在不同气候条件下的生长和发育。然后，再结合气候分析，提出了 9 种实蝇在美国可能的适生区分布。!#%生物气候相似性研究方法该方法根据 H/I.的“气候相似性”原理，将某一地点的6 种农业气候要素（如光、温、水等）作为 6 维空间，计算世界上任意(个地点间“多维空间相似距离/(7”，定量地表示不同地点间的气候相似程度，采用多元分析中聚类分析方法，预测有害生物潜在的适生区分布%。%&8 年，魏淑秋等建立了一个农业气候分析的数据库系统，并在此基础上提出了“生物气候相似研究方法”的概念和计算方法%)。%&88 年，金瑞华等%8利用农业气候相
11、似距库系统对美国白蛾（8+-)%*#(%.,*2%）在我国的适生地分布进行了研究。之后，该系统先后被用于研究甜菜锈病（9#6+.2$52%2）、假高粱（:#&),6)%02-2*$2）和小麦矮腥黑穗病（;(002(%.*#%4:/,.04 的土壤水分平衡模型推导而来，因此很难直接用于分析空气湿度对非土栖昆虫生存的影响；另外，系统假设生态气候指标的大小与种群潜在生长能力呈线性关系，这显然与实际情况不符。!#!专家系统专家系统（-O:-.,;I;,-=，简称 MJ）是人工智能（/.,0P040/20+,-220?-+4-，简称#*）的一个分支，是一类模仿专家解决问题的计算机程序，其内部具有大量专业
12、领域的知识，它能利用专家经验知识，来解决该领域的实际问题(。Q1I-.()建立了一个专门用于有害生物风险性分析（3Q#）的世界植物病原数据库，并在此基础上，研制了(个有关 3Q#的计算机决策系统，通过人机对话输入系统所要求的一些数据，用归纳法推理和神经网络系统分析出某一有害生物的危险水平。%&%年，JK,E-.;,等(8在 5L*HMN 基础上，提出了一个类似专家系统的有害生物风险分析系统 3MJRS，该系统通过分析气候、植被分布、地理因子等生态因素，以及检疫管理（如检疫法规）和人类活动（如运输）等非生态因素，对有害生物风险进行综合评价。有害生物风险分析是一个涉及诸多生态因子和非生态因子（有害
13、生物的生物学特性、人为传带、检疫机构和法规的完善性、检疫措施的有效性和检疫人员素质等）的复杂问题，而专家系统的经验知识在评价非生态的软性因子方面有其独到之处。B)!农!村!生!态!环!境!第(B 卷!#$基于定性分析与定量估算相结合的数学模型将专家经验知识和现代数学方法相结合，建立对植物有害生物评价指标体系，确定指标值和权重，建立综合评价模型，最后找到一个合适的阈值，以此来决定某种生物可否被列为危险性有害生物。蒋青、李鸣等应用多目标综合评价方法计算有害生物危险性，对有害生物危险性评价的定量分析方法进行了探索!#$%。&()*在+,年对美国、澳大利亚等国外来生物的种类、来源进行了大致统计，并研究
14、了外来种定居的最小种群数量、传播扩散速度对传入地生态系统的影响，还提出了预测外来种入侵的方法$+。-(.(./(等$!建立了估计检疫性有害生物通过进口传播概率的数学模型，并且以墨西哥实蝇（!#$%&()#*+$）为例进行了验证。01221(.345 则就外来种入侵本地生态系统的机理进行了更加深入的探讨，并从遗传和进化的角度研究了外来种的影响，建立了生物入侵生态系统计算机模型$。64537(2*从可侵入性影响因素和入侵全过程的角度出发提出了群落入侵模型$8。众所周知，有害生物危险性评价，是一项复杂的系统工程，其中涉及到的不稳定的、动态的、不确定的因素给确切评价带来许多困难。因此这些指标体系的建立
15、还有待于今后在具体的应用中不断补充完善。!%$地理信息系统地理 信 息 系 统（9*49(:;1145 3?3*.，简 称AB）是!%世纪 C%年代发展起来的空间属性数据库管理系统$D，在计算机软件和硬件支持下，它把属性数据与空间数据完美地结合起来，通过获取、存储、修改、转换、显示和分析具有空间内涵的地理数据，展现了物体在时间和空间上的变化。+%年，6*33(7 等$C首次应用地理信息系统研究预测了一种由泰勒原虫（,)*-&*#(#&.#）引起的牛疫病在非洲的流行区分布。B;*:;*7 等把冷杉毒蛾（/01#%&*#+*$(#&）引起的落叶的历史图片数字化，进行叠加分析得到落叶的频率分布图，再
16、把此图与森林类型及地理气候图叠加，找出将来最易暴发成灾的森林区域和气候，用于对暴发灾害进行预测$E；+8 年，林伟!D应用地理信息系统对苹果蠹蛾（20+*#(313-#）在中国的潜在分布区进行了研究。无疑，作为专业的空间信息分析技术，地理信息系统的出现不仅使生态学研究从定性走向定量，并且向着图形和图象化发展，为生物学家研究生物种群空间生态学提供了有力的工具。!&$()*+(*)技术A5*5*是现代计算机技术与通信技术相结合的产物。借助于网络，人们可以实现通信和资源共享。正是由于以A5*5*和 000 为代表的计算机网络技术的迅速发展，有害生物风险评估工作取得了重大的进步，具体体现在以下$个方面
17、：首先，网络化的最大特点在于数据充分共享及各种流程的电子化。有害生物研究网络化的结果就是有关各种入侵性物种的生物学信息及其种群监测模型和预测模型、风险性预警、治理策略等时效性很强的信息能够及时地发布。这也方便了不同时空和工作环节的专家及时收集到与 FGH 有关的各种资料，快速准确地进行分析，得出比较科学的结论。如在对我国西部玉米根叶甲（4*#5&3%*6#.*&7*8&#）进行风险分析时，尽管我国缺乏关于该害虫的资料，但通过网络获取了有关信息，从而使评价工作得以正常进行。其次，000 也可以用在线（45I215*）或实时（*(2I1.*）的模型预测种群的未来动态，提供辅助决策服务。利用公用网关
18、界面的二进制书写技术，可以把数据从浏览器送入000 服务器的可执行程序，用户只要通过浏览器输入有关的变量，具备 AFJ 模型和专家系统的 000 服务器就能在可执行程序中使用这些变量，并将运算结果通过浏览器界面提供给终端客户机。例如，弗吉尼亚州立大学制作了 000 上的舞毒蛾（/01#%&*#+*$(#&）主页（;:：K K LLLM 9?:3?.4;M*5I4M NM*7/K N(9.K），它能提供舞毒蛾生命系统模型，舞毒蛾交配策略模型和种群边界估计模型等$,。此外，基于 O(N(GJA（*.4*.*;47 15N4145，远程方法调用）技术的分布式计算解决方案，使全世界多种格式的数据资料、
19、数学模型在一个纯粹由 OHPH 组成的分布式系统中，任何时候、任何地点都可以被调用。用 O(N(GJA 设计的.*Q4)*通过客户端的(:2*小程序可以同其他国家的共享数据库连接，利用各种网络浏览器适时获得来自世界其他各国的共享气象数据、遥感影象分析资料、数字高程模型（&191(2*2*N(145.47*2，缩写&RJ）；同时应用模型服务器也可直接把与有害生物有关的数学模型以(:2*可执行程序提供给客户机，使用户能在本地机上连接其他国家的气象数据库，运行(:2*辅助决策程序。日本中央农业研究所农业情报研究部的主页上提供了很多用于害虫世代以及水稻病害发生期预测的 H:2*小程序（;:：K K 3
20、*M 5(4M(=(5()(K.47*2K(:2*K）。随着人们对外来有害生物的重视程度不断加强，相关的环境、生物风险评价方法也逐渐增多$。然而，由于有害生物风险分析所涉及的对象和范围扩大，使风险评价过程日益复杂，这就需要人们不断地提出新的风险评价方法。随着“网络”及其有关概念愈来愈多地进入寻常百姓生活，我们已经越来越明显地看到了计算机网络所带来的社会生活各个方面的巨大变革。如果能够结合网络技术，建立基于分布式计算的全球入侵物种风险评价数据体系，随时、随地调用全世界多种类型的共享数据和数学模型，可使有害生物风险评价工作更加快速、准确和有效。参考文献：+T 李振宇，解焱M 中国外来入侵种 J M
21、 北京：中国林业出版社，!%!T AUVWM 生物多样性公约指南 J M 中华人民共和国濒危物种科+ET 第+期T T T T T T T T T T T T T T T 沈文君等：外来有害生物风险评估技术学委员会，中国科学院生物多样性委员会译!生物多样性公约指南 !北京：科学出版社，#$%&()*+,-./01 2-,34!506789/9,:;067-/9.9，?-6:93447;=;0,(A*B,!#C!D/;006：()*，EFF#G (*)!(0;-06/,067 4760 4-,;H/,0 H,0/,0，0;I-;J,:K;H,0/,0 644-,K;M5N H,0:;-;0H;6
22、/9 E$K9;99/,0C!O,=;：M5N，#$%P M5N!(0;-06/,067 960?6-?9:,-4K8,960/6-8=;693-;9!*6-(：/=4,-;1376/,09：13/?;7/0;9:,-4;9 606789/9（?-6:960?6-?）C!O,=;：M5N，#$QQ ,09;-6 D，*3R6?69 S!A,H/,;H,0,=/H 46-6=;-9/0:73;0H/014760/0K 5:-/H6)U U HB;78 S5!VK;1-;6-;9K3:7/01：K3=60?/=;09/,09,:67/;0/069/67 X，Y6HK Y，530/16 O，;67!
23、T067 60?;H,0,=/HH,99 699,H/6;?I/K 0,0/0?/1;0,39 94;H/;9/0 K;W0/;?A6;9TZU NY!K4：U U III!0;I9!H,-0;77!;?3U-;7;69;9 S60$U 94;H/;9!H,99!K=7#$,44;-ZT!B5*N H,=4;0?/3=,:4K8,960/6-8;-=9 C!B;4;60，N06-/,：B,-K 5=;-/H60*760*-,;H/,0 N-160/6/,0（B5*N）!#$Q$),.+)!B,;9,0 4-;?/H/01 K;4-,L6L7;:33-;?/9-/L3/,0,:/0-,?3H;?
24、/09;H9 S!TH,7,18，#$&#，#E（E）：EGP EG%#FW6-,9 60?H7/=6;!Y,0?,0：V-609!O,8!T0,=,7!A,H!#$&#：%$#Z,?;0K;/=;-MA!*-,L7;=9,:60/=67;H,7,18 !NJ:,-?：NJ:,-?W0/8*-;99，#$&#E),.+)!VK;?/9-/L3/,0,:K;67:67:6 I;3?8/0 4K89/H67;H,7,18 S!S 51-/O;9，#$EP，&F（P）：G%$G$#&W6-,1-64K，60/=4-,K,?:,-60678/01 L/,H7/=6/H-;76/,09,:/09;H9
25、S!TH,7,18，#$&E，#&（&）：&F$&#GA;6=609!5 4-;7/=/06-8-;4,-,0 K;H7/=6,7,18,:K;IK;6 9;=96I:78,0 K;)606?/60 4-6/-/;9 S!AH/;0/:/H 51-/H373-;，#$GP，EP（#F）：G&E GP%#P;99;01;-*A!Z/,H7/=6,7,18 60?4-;?/H/,0,:4,4376/,0-;0?9)U U*-,H!M5N H,0:：;H,7,18/0-;76/,0,4760 4;9 H,0-,7，O,=;，#$%E：E#GP#QB3,09,0 _!TH,7,1/H67)-,4 1;
26、,1-64K8,:)K/06 60?/9 61-,H7/=6/H 6067,13;9/0 B,-K 5=;-/H6)U U 5=!(09!)-,4 TH,7,18!A/7-;-A4-/01?!，#$G%#%魏淑秋，刘桂莲!中国与世界生物气候相似研究 !北京：海洋出版社，#$G#金瑞华，魏淑秋，梁忆冰，等!利用气候相似距研究美国白蛾在我国的地理分布!中国植物保护学会植物检疫协会第 E 届全国代表大会暨学术讨论会专刊)#$：EQ&E#$秦淑莲!植物危险性病虫草害适生地计算机咨询系统的研究X!北京：北京农业大学，#$FEF蒋青!应用农业气候相似距分析假高粱在我国的适生范围S!植物检疫!#$G，（P）
27、：EP%&QEE#A3K;-;9 O+，68I67?2M!5 H,=43;-/;?989;=:,-=6HK/01H7/=6;9/0;H,7,18 S!51-/TH,989;=T0/H 699;99=;0,:4,;0/67;96L7/9K=;0,:;J,/H 4;99 S!S TH,0 T0=,7，#$，#（G）：$%&$&E&林伟!美国白蛾在中国适生性的初步研究 X!北京：北京农业大学，#$#EG徐岩，张从仲!对美国（华盛顿、加利福尼亚）地中海实蝇的危险性分析)U U 北京昆虫学会 北京昆虫学会首届植物检疫学术会论文集!北京：北京昆虫学会，#$P：Q$PEP林伟!苹果蠹蛾在中国危险性的初步研究
28、 X!北京：北京农业大学，#$GEQ陈世福，潘金贵!知识工程语言与应用 !南京：南京大学出版社，#$E%O,8;-!(0;1-6/01 H,=43;-/;?;H/9/,0 6/?9/0,K;4;9-/9.606789/9 4-,H;99)!B5*N 500367;/01，a3;L;H，#$EA3K;-9 O+，68I67?2M!M,-=)Y(Tb,*TAc_，6 1;0;-/H;J4;-989;=:,-4;9-/9.699;99=;0 S!Z377 NTT*U T*N Z377，#$#，E#：P$P QFE$蒋青!有害生物危险性评价指标体系的初步确定 S!植物检疫，#$G，（Q）：&#&F李鸣
29、，秦吉强!有害生物危险性综合评价方法的研究 S!植物检疫，#$，#E（&）：PE PP&#X-6.;S5!Z/,7,1/H67/0/93=66!T9/=6/,0,:K;4-,L6L/7/8,:/09;H4;9/0-,?3H/,0 K-,31K/=4,-;?H,=,?/;9 S!O;9*,437TH,7，#$，G#（&）：E%P EE&+/77/6=9,0!Z/,7,1/H67/0;-09,:4760/0K;H,0H;4,:/08 S!TH,7,18，#$，F（P）：#PEE#P&Q&P黄杏元，汤勤!地理信息系统概论 !北京：高等教育出版社，#$&QY;996-?*，B,-67!2;,1-64K
30、/H67/0:,-=6/,0989;=9:,-93?8/01 K;4/?;=/,7,18,:H67;?/9;69;9 H639;?L8-.+/.0+1*1021 S!D;-/06-8 O;H,-?!#$F，#EQ：EPP EQE&%AK;4;-?OM!*-,H;?/01 78=60-/?6;：6 H,=46-/9,0,:;63-;9,:0;I 60?,7?I,-7?399,H.=,K9 !+69K/01,0，X)：OAX5，#$&沈佐锐!信息技术在植物医学中的应用 !管致和 植物医学导论!北京：中国农业大学出版社，#$Q&$+,-7?V-6?;N-160/6/,0（+VN）!VK;+VN 61-;=;0,0 K;6447/H6/,0,:960/6-8 60?4K8,960/6-8=;693-;9（A*A 51-;=;0）C!2;0;6：+VN，#$G作者简介：沈文君（#$%P），男，山西宁武人，博士生。主要从事有害生物风险评估和农业信息化研究。E%农 村 生 态 环 境 第 EF 卷