多指标综合评价体系构建

在上述基本原则下，通过专家咨询，借鉴了蒋青、范京安、尹鸿刚、马平、李娟等的有害生物评价方法，确定风险评估的指标构成和层次。

指标体系分为目标层、准则层、指标层三个层次。一级指标目标层（R）用来确定有害生物风险综合评价值，R值取决于准则层。二级指标准则层（Pi）包含了风险产生的五个层次分明的过程，即：进入的可能性（P1）、定殖的可能性（P2）、扩散的可能性（P3）、受害寄主经济重要性（P4）以及危险性管理难度（P5）。这五方面是相互制约，缺一不可的。首先，我们所评价的有害生物应有进入PRA地区的可能，如果没有可能，则有害生物风险评价结束；其次，有害生物进入PRA地区后要能够定殖和建立种群，并且能够扩散蔓延，如有害生物不能建立种群，即使危害再大，其风险仍低；再者，对传入地区的农牧业、动物和人类以及对社会和生态环境的危害，以及受害植物的经济重要性，直接关系到有害生物危险性的高低。各准则层则被三级指标指标层（Pij）具体化，由18个指标因子组成（表2-1）。

表2-1 外来入侵有害生物的多指标综合评价体系评价指标表

（续表）

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根据多指标综合评价体系的原则，筛选决定各指标值的下级指标因子，并确定赋值原则（表2-1）。

有害生物从非PRA地区传入PRA地区的可能性，包括5个指标层。

（1）国内发生程度（P11）：在评价一个有害生物时，首先要考虑该生物体在我国是否存在。因为从检疫角度看，国内尚未发生的有害生物更具危险性；如果国内已普遍发生，即使它有很大的危害，但已失去检疫意义。

（2）国外的分布情况（P12）：有害生物在国外的分布越广泛，传入我国的概率越大。

（3）运输过程中的存活率（P13）：有些有害生物，虽然随货物进行传播，但不能存活，则它入境潜能应为零；存活率越高，入境潜能越大。

（4）寄主引种数量（P14）：入侵风险与引种数目的多少是成正相关的。

（5）有害生物被调运的可能性（P15）：调运的可能性与传入成正比关系。该准则层主要指人为方式传播入境的潜能。

有害生物进入PRA地区后，在该地区存活，并建立种群的可能性，其中包括入侵物种的生物学特性（P21）：有害生物繁殖能力影响到它的扩散潜力。不同的有害生物，决定其繁殖能力的因素不同。如昆虫可由其繁殖方式、越冬方式、世代数及产卵量等因素决定；杂草由种子量及是否多年生植物及地下部分的繁殖速率等因素决定；真菌等微生物考虑繁殖方式、越冬方式、侵染时间以及潜伏时间长短等因素。

上海地区可适生的地理范围（P22）：PRA地区的地理环境决定着有害生物是否能够在本地区繁殖扩散，如果有害生物传入进来，但是传入地不适宜该有害生物生存繁殖，则该有害生物不具备风险性；反之，则具备。

有害生物在PRA地区建立种群后，则有继续传播、迁移、扩散的可能性，包括：

（1）传播途径（P31）：一些非人为控制的自然传播途径，如风传、土传、水传、气传及介体传带等，可影响有害生物的扩散能力，并且不同传播途径的扩散潜力不同。没有考虑人为传播，因人为传播是可控制的，且对不同有害生物均相同。

（2）国内的适生范围（P32）：有害生物在国内的气候条件下，能否生存、繁殖，是一个影响有害生物危险性的很主要因子，可以通过一些适生性分析方法，预测出有害生物在我国能否适生以及适生的范围。

（3）天敌存在可能性（P33）：如果传入地存在传入的有害生物的有效天敌，则该有害生物的风险性会降低。

检疫的根本目的在于保护本国的农林业生产，防止因外来有害生物的传入而遭受重大经济损失，因此，在诸多因素中，有害生物对寄主植物可能造成的损失，是判断其危险性程度的主要方面。包括：

（1）寄主的种类（P41）：是否有某一有害生物的寄主及其寄主分布，该项与国内适生范围相辅相存。在此没有考虑寄主的抗病性，由于寄主品种的不断更新，寄主抗病性是一个变量。

（2）寄主潜在损失水平（P42）：主要指有害生物一旦传入国内，所可能引起的危害。

（3）各国的重视程度（P43）：间接反映了有害生物的危险程度，可用把某一有害生物列入检疫名单的国家的数量表示国外对该有害生物的重视程度。

（4）是否为其他检疫性有害生物的传播媒介（P44）：决定着是否会产生连带的经济损失。

（5）非经济方面的潜在损失水平（P45）：有害生物入侵后果不单指经济影响，还包含对环境、生态、社会的影响。

利用管理手段对有害生物在传入、定殖、扩散到PRA地区等不同阶段的危害处理水平。可靠、成熟且稳定的降低方法，是可以使有害生物的危险性程度减小的，但这些方法不应包括如销毁、退回等检疫处理方法。它主要指：

（1）检验及除害处理方法；

（2）防治方法。

如果某一有害生物的检验技术可靠，除害处理方法可行；或一旦进入后，田间有有效的、简单易行的防除方法，且成本低，则可以降低该有害生物在总体上的危险程度。包括检疫识别难度（P51）、除害处理难度（P52）、根除难度（P53）。

在PRA分析中，涉及多层次、多指标；各层次指标在PRA中的重要性是不同的（即权重），为准确给出各指标的权重，采用专家系统咨询与规划决策中的重要方法——层次分析法（AHP），计算不同评估指标所占的比重（权重）。

层次分析法（analytichierarchyprocess，简称AHP法）是美国运筹学家T．L． Saaty等人在20世纪70年代中期提出的一种定性和定量相结合的，系统性层次化的多目标决策分析；是一种可以把复杂问题中的各因素划分成相关联的有序层次，使之形成条理化的多目标、多准则的决策方法。

本次研究主要是利用Yaahp软件进行各指标的权重计算。Yaahp软件是一种层次分析可视化建模与计算软件，判断矩阵值的输入可以选用判断矩阵形式和文字描述形式输入。用该软件计算风险评估体系各级指标的权重值，主要可分为3个步骤：

进行AHP分析决策问题时，首先需要构建一个有层次的结构模型。结构模型分为三个层次：目标层、准则层、指标层。

同一层次内的不同指标为P1，P2，…Pn，将这些指标进行两两比较，比较相互之间的重要度，建立一个比较判断矩阵。进行各指标之间的两两比较时，参照T．L．Saaty的1～9比例标度法（表2-2）。为保证所得权重值的合理性与正确性，Yaahp软件会自动对每个判断矩阵进行一致性（CR）检验，当计算所得的CR＜0．1时，一般认为该矩阵具有满意的一致性，Yaahp软件才允许进行下一步的操作。若不满足此条件，应该适当调整矩阵比对的标度值，直至通过一致性检验为止。

表2-2 比例标度法的标度含义

根据上述判断矩阵值的输入，基于Yaahp软件实现AHP模型下外来入侵物种风险评估最终计算结果。

当各分解指标能独立的对上一级准则层做出贡献时，均属于叠加关系，计算公式为：

式中，Pi——分解指标的值；Wi——分解指标的权重。

当分解指标的某一项达到最大值，能够替代其他指标对上一级指标层做出贡献时，此项指标的评判等级即为上一级准则层的评价值，如虽然某种植物的种植面积很小，但是具有较高的生态和景观作用，其经济重要性也是较高的。计算式为：

Pi＝Max（Pij）（j＝1，2，…，n）

各分解指标之间存在一定互相联系性，具有缺一不可、相互依存的特点，如某种林业有害生物虽然具有较多的传播途径，但是上海不是其适生范围，所以其传入的可能性为零。计算公式为：

式中，Pi——各分解指标的值；∏——连乘关系。

为了使指标层具有可比较性，作者根据蒋青等的研究，把具体的评判标准划分为4个级别（分别为3、2、1、0，表2-1），然后确立每个指标因子的评判等级。

准则层的量化评价计算式根据层次分析法计算各指标的权重或各指标之间的数学关系获得。

（1）进入的可能性（P1）：进入可能性的5项指标因子之间的关系为相互影响、缺一不可的关系；即某一因子的影响为零时，即使其他因子的影响很高，其进入可能性依然为零，为连乘关系。评价计算式为：

（2）定殖的可能性（P2）：有害生物定殖风险是有害生物的生物学特性和可适生的地理环境共同决定，为叠加关系。采用层次分析法确定其各因子的权值后，得出评价计算式。其指标判断矩阵及权重值P2～P2j，见表2-3。

表2-3 定殖可能性指标判断矩阵及权重值

其评价计算式经调整后为：

P2＝0．7×P21＋0．3×P22

（3）扩散的可能性（P3）：有害生物的扩散风险是由其下级3个指标共同影响产生，为叠加关系。运用层次分析法进行判定并计算确定其各因子的权值，得出评价计算式。其指标判断矩阵及权重值P3～P3j，见表2-4。

表2-4 扩散可能性指标判断矩阵及权重值

其评价计算式经调整后为：

P3＝0．5×P31＋0．4×P32＋0．1×P33

（4）危害影响（P4）：当危害影响中某一项指标因子的风险达到最大值时，不管其他因子的风险水平大小与否，其危害影响也将是最大的，因此，危害影响采用替代关系来确立。评价计算式为：

P4＝max（P41、P42、P43、P44、P45）

（5）危害管理难度（P5）：有害生物的检疫、除害和田间防治是危害管理中同等重要的几个指标，因此，危害管理难度采用叠加关系来确立。评价计算式为：

P5＝（P51＋P52＋P53）／3

目标层决定于5个准则层。如果一种准则因素的影响不存在，则有害生物在PRA地区不产生风险影响，所以采用几何平均的方法来计算。评价计算式为：

根据多指标综合评价体系评价方法分析获得风险综合评价值R，建立起R值和风险等级的对应关系。总结国内外的研究成果，结合上海检疫需要，按照数学计算中的正态分布模型，通过专家打分来综合分析外来有害生物的风险水平，最终确立风险等级划分标准，将林业有害生物风险分析等级划分为：极高风险、高度风险、中度风险和低度风险4级，并赋以R值的区间（表2-5）。

表2-5 外来有害生物风险评价等级划分标准

所构建的多指标综合评价体系在实际应用中是否准确，评价结果是否有效，这些都是对该指标体系实际应用的检测。只有经过一定的实际检测，才能确定所构建的评价体系是否能够接受。选择实际调查中上海辰山植物园（上海地区）常见的有害生物6种：细极链格孢（Alternariatenuissima）、胶孢炭疽菌（Colletotrichum gloeosporioides）、尖孢镰刀菌（Fusariumoxysporum）、丽绿刺蛾（Parasalepida）、铜绿丽金龟（Anomalacorpulenta）、桃红颈天牛（Aromiabungii）。随机选择6种上海地区还未发生或产生重大经济损失，但是属于《中华人民共和国进境植物检疫有害生物名录》有害生物（张晴柔等，2013）：美国白蛾（Hyphantriacunea）、松材线虫（Bursaphelenchusxylophilus）、拉美斑潜蝇（Liriomyzahuidobrensis）、霍氏长盾蚧（Mercetaspishalli）、松瘤锈病菌（Cronartiumquercuum）、葡萄金黄色植原体（Grapevineyellowsphytoplasmas）。

利用上海外来入侵有害生物的多指标综合评价体系，对选择的12种有害生物进行量化分析，并计算其风险值R的大小。

具体检验过程以松材线虫为例。

松材线虫病又叫松树萎蔫病，是由松材线虫（Bursaphelenchusxylophilus）引起的一种毁灭性松树病害，危害50多种松属树种以及10多种非松属树种，能够导致松树在60～90d枯死，且传播蔓延速度快，防治难度大，被称作“松树癌症”“无烟的森林火灾”等。1905年，该病在日本九州岛的长崎首次暴发，但当时并不知其病原是松材线虫（B．xylophilus），因而未受到重视。直到1971年Tokushige和Kiyohara指出该病与一种伞滑刃线虫（B．sp．）有关后，才引起广泛深入地研究。1982年，我国南京中山陵首次发现此病，当年仅有病死木260株。目前据不完全统计，中国有超过5000万株的松树死于松材线虫病，损失木材超过500万m3，导致的直接经济损失约25亿元，间接损失约250亿元，对我国天然林保护和林业生态环境建设造成重大威胁。目前疫区范围已经涉及到江苏、浙江、安徽、福建、江西、山东、湖北、湖南、广东、广西、四川、重庆、贵州、云南、陕西、河南等16省（自治区、直辖市），对庐山、黄山和三峡库区等旅游胜地的安全造成了严重的威胁。

目前，松材线虫在包括美国、加拿大、墨西哥、中国、韩国和日本等多个国家有分布。在美国、加拿大、墨西哥三个国家，松材线虫并未对松林造成严重危害，而在中、日、韩三个国家，则引起了松树的大量死亡，因此受到各国的重视，相继被列为重要检疫对象，在我国属于二级检疫对象。据报道，仅1998年至1999年一年当中，中国检验检疫机构的5个部门分别从来自美国、日本的木质包装材料中截获松材线虫的批次分别达44次和28次。因此，对该病在我国的适生性进行预测分析，防患于未然，一方面对于可能发生的地区，要引起当地相关部门的高度重视，采取适当的检疫检验措施防止松材线虫的入侵；另一方面也可为相关部门制定相应的检疫对策提供理论依据。

采用Maxent软件对松材线虫在我国的潜在分布区进行预测。预测结果见图版21。

结果表明，松材线虫的适生区域主要位于20°～40°N，90°～125°E，亚热带、暖温带之间，主要集中在我国的华东和华南地区，包括河北、辽宁、四川、山西、陕西、河南、山东、江苏、浙江、福建、广东、广西、江西、贵州、重庆、湖南、湖北及台湾南部地区。

根据上海辰山植物园外来入侵有害生物多指标评价体系，为松材线虫各项评判指标赋分。经过计算，松材线虫的风险值R为2．55，属于极高风险等级。

其他有害生物采用相同方法，经过赋值计算，见表2-6。

表2-6 多指标综合评价体系验证结果统计

（续表）

由表可知，实际调查中，上海辰山植物园（上海地区）常见的6种有害生物，经过该体系定量分析属于无风险物种；随机选择的6种上海地区还未发生或产生重大经济损失、但是属于《中华人民共和国进境植物检疫有害生物名录》有害生物中、具有极高风险等级的有2种，具高风险等级的有害生物4种。此结果与张晴柔等实际工作中总结的结果相符合。这表明，本研究建立的上海外来入侵有害生物的多指标综合评价体系，在一定的条件下，可以用来评价上海地区外来入侵有害生物的风险危害等级，具有一定的实用性。

【讨 论】

本篇建立的外来有害生物风险分析指标评估体系，是在前人研究的基础上提出的，着重对前人工作中存在的不同层次指标间的相互交叉的问题进行重新归类与修改，经验证，表明该评价体系在一定的条件下可以用来评价上海地区外来入侵有害生物的风险危害等级，具有一定的实用性。

该多指标综合评价体系是以2007年公布的国际植物卫生措施标准第2号出版物为指导，总结国内外已有的相关研究结果，基于上海辰山植物园引种的具体情况提出来的。

该指标体系将有害生物入侵风险的产生作为一个复杂但有机关联的过程，考虑和识别了每一个阶段风险产生的因素。这些因素具有独立性和关联性，但不重叠，利用相关数学关系和系统工程理论中的层次分析法，建立各指标间的数学模型，将指标因子进行量化，最后获得风险分值R，根据R值确定有害生物的风险等级。

该指标体系中既有定性描述的参数，也有定量描述的参数。当有害生物的信息和数据来源充分时，应尽量使用定量参数，以提高评估结果的准确性；针对研究较少的有害生物种类，对其指标值的量化难以找到文献依据，因此，不能采用该指标体系对其进行风险分析，此时定性参数的可操作性则可能更强。