湖北省神農架林區野豬分布與傳播非洲豬瘟風險分析

饒靜 徐茹潔 余輝亮 李巨平 葉靜 曹勝波 李翔,3,4,8*

（1 華中農業大學動物科學技術?動物醫學院，武漢 430070）（2 華中農業大學園藝林學學院，武漢 430070）（3 國家動物遺傳育種與繁殖國際聯合研究中心，武漢 430070）（4 農業動物遺傳育種與繁殖教育部重點實驗室，武漢 430070）（5 神農架國家公園管理局，神農架 442411）（6 神農架金絲猴保育生物學湖北省重點實驗室，神農架 442411）（7 神農架林業管理局，神農架 442400）（8 華中農業大學神農架科技創新中心，武漢 430070）

非洲豬瘟(African swine fever,ASF) 是一種急性、烈性的病毒性傳染病，主要引起高熱、出血癥等，感染豬發病率和死亡率極高，接近100%(Turlewicz-Podbielskaet al., 2021)。非洲豬瘟病毒(African swine fever virus, ASFV) 可 在 軟 蜱(Orni‐thodoros)、野豬(Sus scrofa)、家豬中循環傳播(Fekedeet al., 2021)。自2018 年8 月3 日遼寧省沈陽市沈北新區某養殖場出現首例ASF 疫情以來(陳騰等，2018)，ASF 疫情已在我國各個省市發生，嚴重威脅我國畜牧業和公共衛生安全(中華人民共和國農業農村部，2021)。目前，我國ASF 疫情防控雖然取得一定成效，但散發病例始終存在(中華人民共和國農業農村部，2021)。從ASF 在俄羅斯的流行規律上看，我國ASF 疫情偶有反復的原因可能是野外野豬在持續性地傳播ASFV。攜帶AS‐FV 的野豬糞便、尸體等污染物通過森林生態系統重返人類社會，導致疫情反復發生(Rock,2021)。

2020 年3 月3 日，湖北省神農架林區報告發生野豬ASF 疫情(中華人民共和國農業農村部，2021)。神農架位于大巴山脈東延余脈組成的山林地帶，周邊為連片山地，野豬種群數量高(李佳等，2015)；同時也是我國著名的旅游景區，人流量大，僅2019 年接待游客總量就超過1 828 萬人次(湖北省人民政府，2020)。因神農架獨特的山林地貌與旅游經濟發展模式，野豬與人類活動區域重疊，接觸緊密，ASF 易于通過野豬與人類活動進行傳播，而神農架野豬分布情況不明會進一步加大神農架ASF 防控風險(Flanneryet al., 2020)。若神農架ASF 疫情大規模爆發，不僅會造成疫情跨省跨地域傳播，還可能會造成ASF 難以根除，危害十分嚴重(Dixonet al.,2019)。因此，摸清神農架野豬分布，揭示神農架林區各地野豬傳播ASF的風險刻不容緩。

本研究應用紅外相機技術與樣線法對神農架野豬的分布進行調查，再根據野豬、居民區、交通要道的空間分布數據，應用核密度估計法分析神農架各地野豬傳播ASF 的風險，旨在為神農架ASF 預警防控措施的制定提供一定的參考依據。本研究數據不僅在保障當地畜牧業安全、ASF 預警與防控關口前移等方面具有重要指導價值，還能為防控工作及策略制定提供科學依據。

1 研究方法

1.1 研究地點

神農架林區地處渝鄂交界鄂西北一隅，地理位置為北緯31°15?~31°75?，東經109°56?~110°58?，東連湖北?？悼h，北靠竹山、房縣，南臨興山、巴東縣，西接重慶巫山、巫溪縣，氣候屬于北亞熱帶季風氣候區，為亞熱帶向溫帶氣候的過渡區域，是全球中緯度地區唯一保存較為完好的原始林區、全球生物多樣性保護永久示范基地，是三峽水庫、丹江口水庫的綠色屏障和水源涵養地(周婷等，2021)。神農架林區生態和諧，野豬種群數量和密度較高且經常到農田、農林交錯地帶甚至居民區活動，與人類接觸緊密(李佳等，2015)。

1.2 調查方法

1.2.1 紅外相機技術

神農架國家公園(大九湖、神農頂、木魚、老君山管理處) 的野豬資源采用紅外相機技術(劉明星等，2021)調查。根據面積10%的抽樣強度在調查區按照1 km ×1 km 網格布設紅外相機，布設地點盡可能選擇在視野開闊的獸徑和水源附近，每臺紅外相機的間隔至少為1 km。本次調查共布設117 臺紅外相機，相機像素為1 200 萬，視頻尺寸為1080 P。根據有效監測記錄，地點或時間相近拍攝到的照片會根據野豬體型、數量、毛色、斑紋等特征比對，剔除重復拍攝數據。

每臺拍攝到野豬實體的紅外相機位點將被視為野豬分布點，經分析辨認核實的野豬實體數量N1，監測覆蓋面積S1，則野豬分布粗密度D1= N1/S1。預估神農架國家公園野豬數量即為野豬分布粗密度D1與面積的乘積。

1.2.2 樣線法

神農架國家公園外的野豬資源采用樣線法(劉周等，2020)調查。按照調查面積5%的抽樣強度計算理論樣線數量，分層隨機布設樣線。本次調查共布設樣線287條，每條樣線至少相隔1 km，均勻分布于調查區。調查人員沿樣線單程勻速行走，確保各樣線調查數據獨立，不重復計數。調查時表格記錄發現野豬實體、足跡鏈、糞便、巢穴的地理位置，發現地點的地貌、坡度、坡位、坡向、植被類型等因子及干擾狀況和保護狀況等信息。應用手機“兩步路”戶外助手軟件記錄調查軌跡，當發現野豬實體和痕跡時拍攝影像資料。影像資料、發現時間以及地理位置等信息上傳至調查軌跡中作為證據，確保調查數據真實可靠。

理論布設樣線數(ni)根據轄區總面積(Ai)、抽樣強度(Qi)和預設樣線面積(Si)來確定，其計算公式為：ni=Ai× Qi/Si。以Si表示樣線面積，L 表示樣線長度，W 表示樣線的寬度，即：Si=LW，以d表示每條樣線的野豬粗密度，N表示每條樣線觀察到的個體數，即：d = N/LW。以D 表示各調查單元的野豬密度，x 表示各調查單元的樣線數量，即D=(d1+d2+dx)/x。預估神農架國家公園外野豬數量D2為各調查單元野豬密度D 與該單元面積的乘積之和。

1.3 數據統計分析

1.3.1 調查數據的可視化

紅外相機與樣線法調查數據經初步匯總后，剔除重復、無調查軌跡、照片無法辨識等無效數據，將最終數據匯總于電子文檔(Excel 表格)。應用ArcGIS 10.3 軟件，選用地理坐標系：GCS_WGS_1984(下同)，載入神農架村級行政區劃邊界(神農架林業管理局提供)，導入調查軌跡與紅外相機經緯度后可見本次調查紅外相機及樣線的空間分布；導入電子文檔，將發現野豬的樣點經度選作X字段，緯度選作Y字段創造新的圖層，在符號系統中，按數量字段分級顯示即可見各樣點發現野豬的數量及空間分布位置。

1.3.2 最大熵模型預測神農架林區野豬分布

根據發現野豬樣點的坡度和土地利用等地形數據以及WorldClim (http://www.worldclim.org) 公布的19 個生物氣候因子，設野豬分布數據的75%和25%分別為訓練集、測試集，應用最大熵模型(MaxEnt)預測野豬在神農架林區潛在地理分布(李欣蕊等，2021)。將獲得的.asc 格式文件導入Arc‐GIS 10.3，通過執行ArcToolbox工具中ASCⅡ轉為柵格命令，將其轉換為柵格數據格式。應用Spa‐tial Analyst Tools 中掩膜提取命令疊加轉換圖層與神農架村級行政區劃圖層，再執行Spatial Analyst Tools 中重分類命令對疊加圖層進行適生區劃分，即可得到神農架林區野豬預測分布。

MaxEnt模型預測結果用［0,1］區間的概率值表示，概率值越接近0，表示越不適宜野豬生存，即沒有野豬分布；概率值越接近1，表示越適宜野豬生存(Konget al., 2019)。預測結果的準確度可以根據受試者工作特征曲線(Receiver Operating Charac-teristic curve, ROC) 下方面積(Area under curve,AUC)的值進行判定(Maet al.,2020)。AUC值在［0, 1］區間內，其值越接近1，表示預測準確度越高，反之越低。判定結果一般劃分為差［0.5,0.6］、較差(0.6,0.7］、一般(0.7,0.8］、良好(0.8, 0.9］、優秀(0.9, 1］5 個檔次。在我們的模型準確度判定中，訓練集(training data) 和測試集(test date)的AUC 值均為0.988，遠大于隨機預測(random prediction) 的AUC 值(0.5)，說明該模型對神農架林區野豬潛在分布區的預測結果準確。

1.3.3 核密度估計分析神農架林區野豬傳播非洲豬瘟風險

對神農架的Google 地圖影像(2019 年)進行目視解譯，獲得神農架居民區與交通要道空間分布數據，再結合野豬調查數據，應用ArcGIS 軟件提供的核密度估計來分析神農架林區各地野豬傳播ASF 的風險。首先在ArcGIS 10.3 中執行數據管理工具中的要素命令，統一野豬、居民區、交通要道的要素格式，再執行Spatial Analyst Tools 中核密度分析命令，Population 字段選用NONE，輸出像元大小設置為290 m，搜索半徑設置為100 m，分析范圍選用神農架村級行政區劃邊界圖層，導出核密度估計結果，即神農架林區野豬傳播ASF 的風險等級圖。

2 結果

2.1 神農架林區野豬調查數據統計

本次調查拍攝到野豬的有效相機為83臺，拍攝到野豬696 頭；實際完成樣線287 條，發現野豬實體及其糞便、足跡鏈、巢穴及其他痕跡點位1 374 處；紅外相機法與樣線法共發現野豬實體及其糞便、足跡鏈、巢穴等其他痕跡共2 070 處，預估神農架林區野豬數量18 424 頭?？梢暬瘮祿l現，神農架林區各地均發現野豬痕跡，野豬分布密度較高(圖1A)。

圖1 湖北省神農架林區野豬分布密度(A)和野豬、居民區、交通要道空間分布格局(B)Fig.1 The distribution density of wild boar(A)and the spatial distribution pattern of wild boar,residential areas and traffic arteries(B)in Shennon‐gjia forestry district,Hubei Province

2.2 神農架林區野豬分布預測

據MaxEnt 模型預測結果，將神農架劃分為無野豬分布區域［0, 0.48］、野豬分布區(0.48, 1］。神農架林區適宜野豬生存，林區面積90%以上都是野豬分布區。具體來看，林區各鄉鎮人口不集中、地勢復雜處野豬分布面積明顯增加，而在人口集中、地勢平坦處野豬分布面積明顯減少(圖1B)。

2.3 神農架林區野豬與居民區、交通要道、動物養殖場的分布格局

對神農架的Google 地圖影像進行目視解譯，獲得神農架林區居民區、交通要道空間分布位置。神農架林區內大多數居民區、交通要道均位于野豬活動范圍內(圖1B)。

神農架林區各鄉鎮生豬存欄共20 978 頭，生豬養殖場常設立于居民區附近；此外，野生動物養殖場5 處，毛冠麂(Elaphodus cephalophus) 與竹鼠(Rhizomyidae)養殖場分別位于木魚鎮與陽日鎮，梅花鹿(Cervus nippon)、環頸雉(Phasianus colchi‐cus)、大鯢(Andrias davidianus)養殖場均位于大九湖鎮。這些圈養野生動物均為ASF 非易感動物(Tayloret al.,2020)。

2.4 神農架林區野豬傳播非洲豬瘟風險等級

核密度估計結果(圖2)顯示，神農架野豬傳播ASF 極高風險區域主要有：林區東北方位松柏鎮、陽日鎮、新華鎮及周圍地區，省道S307 與國道G209 交界處宋洛鄉盤龍村至木魚鎮周圍地區；高風險區域主要有：林區東南方位宋洛鄉長坊村，以及距離極高風險區約4 km 外(ArcGIS 測量)的地區；中低風險區域主要有：國家公園西南方位，以及遠離松柏鎮、陽日鎮、紅坪鎮、宋洛鄉、新華鎮、木魚鎮等高風險區的區域。

圖2 湖北省神農架林區野豬傳播非洲豬瘟風險等級Fig.2 The risk level of ASF spread by wild boar in Shennongjia forestry district,Hubei Province

3 討論

3.1 神農架林區野豬傳播非洲豬瘟方式分析

野外調查發現，因神農架獨特的山林地貌與旅游經濟發展模式，林區野豬與居民、游客接觸緊密，感染傳播ASF 方式多樣。林區內大部分中高山居住的農戶都有家豬散放的養殖習慣，野豬活動區域與散養家豬活動區域疊加重合，兩者可通過接觸帶毒污染物(如食物、尸體、糞便或者受污染的非流動性水源、樹葉、雜草等)，互相感染傳播ASF(Schulzet al.,2019)。神農架現有的野豬ASF 疫情，可能是山上村民隨意丟棄或由外來游客帶入林區的污染生豬產品被野豬采食引起(裴潔等，2021)。同時，林區游客或車輛接觸ASFV 污染物后，也可能將病毒帶出林區，形成“游客帶入，游客傳出”的循環傳播模式(Flanneryet al.,2020)。調查結果也進一步說明，野豬與人接觸緊密以及種群數量高為ASF 在神農架的傳播提供了更加便利的條件。

3.2 神農架林區野豬傳播非洲豬瘟風險分析

核密度估計是一種應用非常廣泛的密度計算方法，該方法應用距離衰減函數測量局部密度的變化情況，反映研究對象在空間上的密度變化(Shiet al., 2021)。國際上已有許多研究應用核密度估計法預測或分析病毒傳播的風險，包括不限于Huang 等(2021) 應用核密度估計等方法評估中國感染甲型H7N9 禽流感病毒風險，Shi 等(2021)應用核密度估計法評估城市封鎖措施如何有效降低COVID-19 傳播風險，de Oliveira 等(2017)應用核密度估計法評估了2015—2016 年巴西寨卡病毒的傳播風險。本研究根據ASF 傳播特點，應用核密度估計法分析了神農架林區各地野豬傳播ASF的風險等級，紅顏色越深表示該地區風險因素聚集越密集，野豬傳播ASF 的風險越高，反之則表示該地區風險因素聚集越稀少，野豬傳播ASF 的風險越低(圖2)。研究結果表明，神農架野豬傳播ASF 風險與野豬、居民區、交通要道空間分布的密集程度多呈正相關。國道G209與省道S307是連接神農架林區各鄉鎮的交通樞紐，省道S307 橫穿松柏鎮、陽日鎮，并繼續向西延伸與國道G209 交匯于宋洛鄉盤龍村，接著南下穿過紅坪鎮、木魚鎮等人口分布密集處。這些地區野豬集群分布數量多，人口密集，交通便捷，ASFV 以污染物的形式沿公路網絡在整個林區快速“傳入、傳出”的風險更大，故為野豬傳播ASF 極高風險地區。而林區內其余地區因野豬集群分布數量相對較少，交通流量小等原因，野豬傳播ASF 風險相對較低。在神農架林區，人與野豬的活動區域很難被完全隔離，在野豬密度高、人口集中和交通樞紐等地實時監測ASF 易感動物、陽性樣品的動態變化，是及時發現疫情苗頭，嚴防ASF 疫情擴散的重要手段。此外，2020 年3 月3 日，松柏鎮、陽日鎮發生野豬ASF疫情，共發現死亡野豬7頭，這是湖北省第八起ASF 疫情，也是第一起野豬感染ASF 疫情(中華人民共和國農業農村部，2021)，疫情發生地點(圖2)正好位于野豬傳播ASF 極高風險區域，這也一定程度上驗證了本研究結果的可靠性。

根據中華人民共和國農業農村部公布的疫情信息與各疫點坐標，2018 年11 月7 日，湖北省東部羅田縣某養殖場排查出湖北省最早一起ASF 疫情，該養殖場存欄生豬821 頭，發病22 頭，死亡4 頭，隨后羅田縣周邊的武穴市、浠水縣、陽新縣也相繼排查出ASF 疫情。2019 年3 月，湖北省最西部的利川市排查出ASF 疫情，這也意味著ASF可能已經完成了在整個湖北省自東向西的跨越。實際上，在神農架疫情(2020 年3 月) 報道之前，神農架東南方位的洪湖市(相距528 km)與西北方位的陜西省佛坪縣(相距512 km) 分別于2019 年8 月、12 月排查出ASF 疫情；在神農架報道ASF疫情后，神農架西南方位的重慶市云陽縣(相距340 km)與東北方位的襄陽市樊城區(相距186 km)分別于2020 年4 月、2021 年3 月發生ASF 疫情(中華人民共和國農業農村部，2021)。新發ASF 疫點距離神農架越來越近。因ASF 采樣與檢測許可問題，缺乏流行病學數據去證實ASF 在湖北省完整的傳播鏈，但神農架疫情與其周邊地區的疫情可能會存在很大的關聯，存在很大的“傳入、傳出”風險，同時，在神農架周圍已有多地出現ASF 疫情的情形下，神農架獨特的山林地貌與旅游經濟發展模式為ASF 防控埋下了巨大的隱患。因此，在ASF 采樣和檢測許可等諸多限制下，本研究沒有提供流行病學調查內容，只基于野豬調查數據，神農架居民區、交通要道的空間分布位置，應用核密度估計法分析了神農架林區各地野豬感染傳播ASF 的風險，旨在為神農架ASF 預警防控措施的制定提供一定的參考依據。

綜上所述，我們初步摸清了神農架林區野豬分布情況，并從野豬、居民區、交通要道的空間關系分析了神農架林區各地野豬傳播ASF 的風險。本次調查共發現野豬痕跡2 070 處，遍布神農架林區全境，預估林區野豬數量為18 424 頭，風險分析表明，松柏鎮、陽日鎮、新華鎮、省道S307、國道G209 及周圍地區是神農架ASF 疫情防控工作中的重點區域。該數據可為神農架ASF 預警防控措施的制定提供一定的參考依據。