专利名称：城市绿地有害生物风险等级确定方法
技术领域：
本发明涉及一种有害生物风险分析方法，且特别涉及一种城市绿地有害生物风险等级确定方法。
背景技术：
近年来，高速发展的城市化进程导致外来生物比例进一步增加，以上海为例，这里原本是由泥沙冲积而成的平原，土著物种资源并不丰富，外来植物在上海的植物区系中占有57.4％的比例，近年来，为了增加上海绿化植物品种，绿化部门从国外大量引种植物，使得这一比例更高，从1998年到2003年短短5年间，上海市的绿化植物品种就增加了300种，根据《上海绿化系统规划》，这一数量还将继续增多。然而，我们引进外来物种时往往比较盲目，极少考虑其可能的生态风险，由此对城市的生态安全带来了新的威胁。外来物种通过城市绿化入侵城市的主要方式有如下四种(1)作为改善城市绿化景观建设引种后形成入侵，如马缨丹、五爪金龙、熊耳草、剑叶金鸡菊、秋英、堆心菊、万寿菊、加拿大一枝黄花等；(2)绿化植物的引种和跨区域调运，导致部分有害生物通过植物载体传入后成为新的入侵种，如美国白蛾、蔗扁蛾、松突圆蚧、湿地松粉蚧、椰心叶甲等。(3)交通工具的频繁进出，一些外来物种极有可能随着火车、汽车、飞机、船只等交通工具无意间被带入城市，后在城市绿地系统中定殖、扩散、危害，形成入侵，如毒麦、假高梁、红火蚁等。(4)城市旅游者随身携带的食品及其它生活用具携带危险性外来生物，在城市绿地中定殖扩散后形成入侵，如检疫性实蝇等。
人类对外来植物的传布按照时间顺序可划分为3个历史时期——附属时期、利用时期和美学时期，因植物的美学价值而引入的物种是我们目前预测外来物种入侵所面临的最大的、独一无二的挑战。因此，城市绿化大规模的引种举措尽管在短期内对目前恶劣的城市生态环境的改善可能产生重要的影响，但从长远来看，也可能在不可预期的将来要承受生物入侵带来的后果，因为生物入侵是一个滞后和缓慢的过程，它的后果往往要经过相当长一段时间才能表现出来。因此，需要从不同的途径入手，对外来种传入、定居有关的特性和与外来种扩散相关的特性以及外来种的影响等方面入手开展分析，即需要建立城市绿地有害生物风险评估体系进行有效快速的分析，同时需要对有害生物的风险等级进行划分，以便进行风险控制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种城市绿地有害生物风险等级确定方法，其能够科学的对外来物种进行风险评估以及风险等级划分，方便进行风险控管。
为了实现上述目的，本发明提出一种城市绿地有害生物风险等级确定方法，其包括 对有害生物来源的多个指标层进行评分，并获取指标层评分值即指标层的风险等级，所述指标层为多个具体的风险评估指标； 对上述指标层评分值进行计算得出因素层评分值即因素层的风险等级，所述因素层为上述多个具体指标所构成的多个评价因素； 对上述因素层评分值进行计算得出项目层评分值即项目层的风险等级，所述项目层为上述多个评价因素的多个评价准则； 对上述项目层评分值进行计算得出目标层评分值即目标层的风险等级，所述目标层指数为外来物种的综合风险指数； 最后按照计算结果划分外来物种的风险等级。
进一步的，上述项目层包括进入风险、定殖扩散风险和风险后果。
进一步的，上述进入风险的因素层包括进入途径、运输风险和屏障作用。
进一步的，上述定殖扩散风险的因素层包括繁殖能力、气候条件、基质条件、抗性能力、传播能力和控制作用。
进一步的，上述风险后果的因素层包括社会风险、生态风险和经济风险。
本发明提出的城市绿地有害生物风险等级确定方法在进行外来物种风险评估后划分相应的风险等级，判断相应的外来物种的风险等级所处在的等级，以便决定是否进行人工干预，从而保证城市绿地生物的安全性和可控制性。
图1所示为本发明一较佳实施例的流程图。
具体实施例方式 为了更了解本发明的技术内容，特举较佳具体实施例并配合所附图式说明如下。
请参考图1，图1所示为本发明一较佳实施例的流程图。本发明提出的城市绿地有害生物风险等级确定方法，其包括步骤100对有害生物来源的多个指标层进行评分，获取指标层评分值；步骤110对指标层评分值进行计算得出因素层评分值；步骤120对因素层评分值进行计算得出项目层评分值；步骤130对项目层评分值进行计算得出目标层评分值；以及步骤140按照计算结果划分外来物种的风险等级。
根据风险评估的一般内容，综合分析物种自身的生物学、生态学内因，以及环境因子、人为影响等因素，按照有意引进和无意引种两种途径，提取影响风险产生的来源及后果因子。一个外来物种能否最终的入侵风险由传入风险、定殖扩散风险和危害性共同组成，据此选取评价指标。
指标分为4个层次，第1层次是目标层(object)，也即评价目标，即外来物种的综合风险指数；第2层次为项目层(item)，包括传入风险、定殖风险和危害性，第3层次为评价因素层(factor)，即每一个评价准则具体由那些因素决定；第4层次是指标层(indicator)，即每一个评价因素有哪些具体指标来表达，风险评估指标见表1。
表1城市生态系统的有害生物风险分析体系
注对于有意引种为起点，进入风险仅考虑P2、P3；无意引种为起点，考虑P1、P2、P3 分析城市绿地引进外来物种的入侵风险，应该按照风险产生的来源和风险产生的后果两个方面去分析。其中，风险来源考虑2个方面的因素(1)外来物种传入风险；(2)定殖扩散风险构成；风险后果主要考虑外来物种可能带来的否面影响。它们共同决定一个外来物种的入侵风险，其构成的风险值的大小最终决定外来物种综合风险指数。
(1)进入风险(introduction risk)指外来物种通过与城市绿化有关的各种通道传入的可能性，它主要由外来物种的进入途径、运输风险和屏障作用3个因素组成。
1)进入途径。该指标主要针对无意引种中外来物种通过与城市绿化的有关活动被引进造成的风险，物种无意引进一般是附着在被引进的载体上造成的，或者是由自然原因生物自身传入的。主要评价指标为随载体传入，载体的调运或者引种规模、载体的来源地、生物自身进入的可能性。
2)运输风险。指外来物种在离开原产地后到达新区之前这段时间内运输途中给物种存活带来的风险，利用运输途中物种的存活率这一指标来评估。
3)屏障作用。指外来物种到达新区之前的检疫、检查和试验材料在隔离状态下对物种的进入造成的屏障。利用检疫、检查屏障的阻碍效果，或试验材料的隔离效果这一指标来评价。
(2)定殖扩散风险(establishment and diffusibility risk)。指外来物种传入到一个新的地区以后在当地定居建立种群，并且形成种群扩大，将种群从一个生境扩展到另一个生境中的可能性。它由繁殖能力、气候条件、基质条件、抗性能力、传播能力及控制作用等因素组成。
1)繁殖能力。指外来物种在新区产生后代的能力，它反应了物种的生长特性。
2)气候条件指外来物种在引入以后新的生境中的气候适合度，气候因素是决定该外来物种在能否定殖扩散的关键因素之一。
4)基质条件。指植物生存的土壤，动物的食物和微生物的寄主等条件。
5)抗性能力。指外来物种抵抗新的生境中的不良环境而能够生存的能力。
6)传播能力。指外来物种及其繁殖体自身或在外力作用下向远离其原生境以外的其它地区传播的能力。
7)控制作用。指自然生态系中的天敌等生物因子和人类的控制对外来物种的定殖扩散造成的影响。
(3)风险后果。指外来物种在新区对社会、生态、经济带来的不利影响，主要包括对社会风险、生态风险、经济风险3个因素。
1)社会风险。指外来物种对各种社会效益带来的危害或干扰。评估的指标主要有对城市景观美学价值的影响；给城市政治、文化、宗教等活动的影响；对人类健康、野生动物、家养动物的影响；对居民生活和工作秩序的影响。
2)生态风险。指外来物种对城市生态系统的组成、结构、功能带来的不利影响和危害。评估的因子主要有外来物种对土壤、水域、空气、地下水位、小气候等的影响；对土著物种种群的捕食、竞争或抑制作用；对生物多样性的影响；对原生态系的景观美学价值的影响；成为携带其他危险性有害生物载体的能力。
3)经济风险指外来物种对经济效益带来的不利影响和损失。参与评估的指标有对城市园林、林业、旅游业带来的经济损失；对地区贸易及其他农林产品带来的经济损失。
所谓风险，是指某种危险发生的几率和潜能。因此，某外来物种的特定风险R(Risk)实质上是其造成的风险后果A(Risk result)和产生这种负面影响的几率B(Risk potential)的一个函数，该函数可用下式表达R＝f(A，B)，此公式简化为R＝A*B，即特定外来物种的风险可简单描述为外来物种可能造成的危害程度与形成这种危害的几率的乘积。为便于使R的取值满足模糊理论，其值的范围必须保持在
之间，在实际计算时，笔者将外来物种总风险性(R)用公式来进行计算。
从事件发生的先后顺序来看，外来物种造成危害必须要先经历两个阶段，即传入阶段和种群定殖扩散阶段；因此，造成外来物种危害几率(B)可由传入风险性(P)和种群定殖扩散风险性(P′)两个项目决定，P、P′之间相互依存，共同对B的数值作出贡献，它们之间关系符合乘法原理，可用公式表示为因此，外来物种的风险性(R)可用公式来直接计算对于新传入物种但是还未形成定殖扩散的，风险来源仅为定殖扩散风险构成，因此，外来物种的风险性(R)可用公式计算即可。
为了便于量化和满足模糊数学的原理，总风险性级别相关值范围在
之间，给评语集中每个等级规定一个隶属度(见表2)。
表2风险级别评语集及分值范围
根据入侵物种的定义，分析外来物种入侵风险的构成条件，对项目层、因素层之间进行逻辑分析。确定项目层与因素层之间的逻辑关系。
进入风险(P)与因素层之间符合乘法关系，计算公式为其中，Pi为因素。
定殖扩散风险(P′)与因素层之间符合乘法原理，计算公式为其中，Pi′为因素。
风险后果(A)与因素层之间符合替代原理，计算公式为A＝Max(A1，A2，A3)。
进入途径(P1)与参评指标P11，P12之间符合乘法原理，而它们的共同结果与P13之间又符合替代关系，因此，总计算公式为其中，P1i为指标。
运输风险(P2)直接由参评指标P21得出。
屏障作用(P3)直接由参评指标P31得出。
繁殖能力(P1′)与参评指标之间符合加法原理，计算公式为其中，P1i′为指标。
气候条件(P2′)只有一项评价指标，数值直接得到。
基质条件(P3′)只有一项指标，数值直接得出。
抗性能力(P4′)只有一项评价指标，数值直接得出。
传播能力(P5′)与参评指标之间符合乘法原理，计算公式为其中，P5i′为指标。
控制作用(P6′)与参评指标之间符合乘法原理，计算公式为其中，P6i′为指标。
社会风险(A1)与参评指标之间符合替代原理，计算公式为A1＝Max(A11，A12，A13，A14)。
生态风险(A2)与参评指标之间符合替代原理，计算公式为A2＝Max(A21，A22，A23，A24)。
经济风险(A3)与参评指标之间符合替代原理，计算公式为A3＝Max(A31，A32，A33，A34) 为符合模糊数学的原理，将各参评指标评判按照风险大小，划分为5个等级，为了便于统一计算，每1级利用隶属度概念设定一个值，依次为0，0.25，0.5，0.75，1，对于可以定量的指标，设定定量范围，不方便定量的指标，利用专家评估法进行打分，具体标准见表3。
采用层次分析法计算权重，根据层次分析法理论，我们先选取相关领域内专家16名，对涉及到权重的指标进行单个打分，构建各个专家的判断矩阵，然后根据大部分专家的意见，对矩阵进行平均和调整，构建最终权重计算矩阵，最后根据层次分析法权重计算步骤计算各指标的权重。计算结果为对于传播能力涉及的生物自身的飞行能力或依靠气流、水流等自然条件传播能力和速度(P51′)权重为0.25、交通、旅游及人类的其他有意或无意传播频率(P52′)权重为0.75；繁殖能力涉及到的繁殖世代(P11′)权重为0.13、繁殖方式(P12′)权重为0.30、产生后代数量(P13′)权重为0.57。
表3引进外来种对城市生态系统的入侵风险分析指标评价标准
以下按照蔗扁蛾，美国白蛾，椰心叶甲和西花蓟马这四种有害生物进行举例说明 在被分析物种中，蔗扁蛾已经传入上海，但在城市绿化、林业生态系统中分布未广。美国白蛾虽曾在上海被发现，但由于已经被破灭，因此，也可以被认为是未传入。西花蓟马主要分布在北京和云南，椰心叶甲目前主要分布在我国南方，这2种害虫上海均还未传入。早先虽然对这些外来种国内已有一些风险分析报告，但是目前缺乏完整的对城市生态系统的风险分析。因此，根据目标分析系统，早先风险分析被认为无效。目前，根据对这些害虫的适生性初步分析，估测这些外来种有可能在上海适生，而且这些害虫已经被证明在其他地区具有广泛的入侵历史。因此，通过风险识别，表明这些害虫对上海城市生态系统有可能存在潜在风险，风险分析进入第二阶段，有必要进行风险评估。
根据风险评估程序，结合调查结果，蔗扁蛾在上海已经传入，因此，该虫主要从定殖扩散风险开始评估；美国白蛾、西花蓟马、椰心叶甲已被调查证明上海均还未传入，因此，这3个物种应该从物种的进入途径开始评估；分析美国白蛾、西花蓟马、椰心叶甲的进入途径，这3种物种要传入上海，均为无意传入。因此，应该从无意引种为起点开始评估。
根据风险分析指标体系，结合表3的指标体系评分标准，在专家意见基础上，对4种害虫的风险来源中各项指标进行打分，具体见表4。
表44种外来物种对上海城市绿地的风险指标评分值
根据本发明上述的计算方法，对风险来源和风险后果各指标因素层、项目层和目标层进行综合计算，计算结果见表进行表5。
表54种外来物种对上海城市绿地的风险指标综合值及风险等级
结果表明，美国白蛾、西花蓟马对上海城市生态安全可能构成高风险，而蔗扁蛾和椰心叶甲对上海城市生态安全的风险则为中等风险。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
权利要求
1.一种城市绿地有害生物风险等级确定方法，其特征在于包括
对有害生物来源的多个指标层进行评分，并获取指标层评分值即指标层的风险等级，所述指标层为多个具体的风险评估指标；
对上述指标层评分值进行计算得出因素层评分值即因素层的风险等级，所述因素层为上述多个具体指标所构成的多个评价因素；
对上述因素层评分值进行计算得出项目层评分值即项目层的风险等级，所述项目层为上述多个评价因素的多个评价准则；
对上述项目层评分值进行计算得出目标层评分值即目标层的风险等级，所述目标层指数为外来物种的综合风险指数；
最后按照计算结果划分外来物种的风险等级。
2.根据权利要求1所述的城市绿地有害生物风险等级确定方法，其特征在于上述项目层包括进入风险、定殖扩散风险和风险后果。
3.根据权利要求2所述的城市绿地有害生物风险等级确定方法，其特征在于上述进入风险的因素层包括进入途径、运输风险和屏障作用。
4.根据权利要求2所述的城市绿地有害生物风险等级确定方法，其特征在于上述定殖扩散风险的因素层包括繁殖能力、气候条件、基质条件、抗性能力、传播能力和控制作用。
5.根据权利要求2所述的城市绿地有害生物风险等级确定方法，其特征在于上述风险后果的因素层包括社会风险、生态风险和经济风险。
全文摘要
本发明提出一种城市绿地有害生物风险等级确定方法，其包括对有害生物来源的多个指标层进行评分并获取指标层评分值，指标层为多个具体的风险评估指标；对指标层评分值进行计算得出因素层评分值，因素层为多个具体指标所构成的多个评价因素；对因素层评分值进行计算得出项目层评分值，项目层为多个评价因素的多个评价准则；对项目层评分值进行计算得出目标层评分值，目标层指数为外来物种的综合风险指数；最后按照计算结果划分外来物种的风险等级。本发明在进行外来物种风险评估后划分相应的风险等级，判断相应的外来物种的风险等级所处在的等级，以便决定是否进行人工干预，从而保证城市绿地生物的安全性和可控制性。
文档编号G06F19/00GK101609483SQ20081003923
公开日2009年12月23日 申请日期2008年6月19日 优先权日2008年6月19日
发明者鞠瑞亭, 李跃忠, 颖 徐, 明 赵, 凤 王, 杜予州 申请人:上海市园林科学研究所