加拿大新斯科舍与纽芬兰-拉布拉多省森林害虫杀虫剂施用历史数据集（1968–2017）：揭示大规模空中施药对生态与害虫管理的长期影响

　　本研究系统整理并开放了1968–2017年间加拿大新斯科舍省与纽芬兰-拉布拉多省森林杀虫剂施用地理空间数据，涵盖Bacillus thuringiensis (Bt)、氨基甲酸酯类及有机磷类等多种药剂。研究旨在支持药效评估与环境影响分析，为未来森林害虫治理策略提供科学依据，具有重要的生态与政策意义。

　　

在加拿大广袤的森林中，昆虫害虫——无论是本地种还是入侵种——每年都会导致1500万至2000万公顷的林木遭受严重落叶，对林业这一重要的可再生自然资源构成持续威胁。自20世纪20年代起，加拿大开始尝试通过空中喷洒杀虫剂控制森林害虫，至20世纪50年代逐渐发展成大规模施药计划。不同省份在施药范围与药剂选择上策略各异，其中东部云杉芽虫（Choristoneura fumiferana）是大西洋省份历史上最主要的落叶害虫。尽管施药操作已持续数十年，系统性、高精度的历史施药记录却一直缺乏整理与公开，限制了科学家与政策制定者对药效持久性、非目标环境影响以及不同治理策略的比较评估。

为此，Shane E. Heartz、Keerthikrutha Seetharaman、Dan R. Lavigne等研究人员在《Annals of Forest Science》发表了一项数据论文，整合并开放了1968至2017年间加拿大新斯科舍省（NS）和纽芬兰与拉布拉多省（NL）森林杀虫剂施用的历史地理空间数据集。该研究不仅填补了历史数据的空白，也为后续研究提供了分析基础，有助于揭示过去几十年中大规模施药对生态系统产生的潜在长期效应。

在方法上，研究人员通过多源数据收集、数字化重建与空间信息技术完成了数据集的构建。具体包括：（1）从省级管理部门获取历史纸质地图与电子记录，对缺失数据进行文献补全与验证，主要参考了加拿大森林服务部门发布的年度报告（ICFSO、FPCF、FPMF系列）；（2）利用地理信息系统（GIS）对纸质地图进行高精度扫描（400 dpi）、地理配准与数字化描边，生成施药区域多边形矢量数据；（3）所有空间数据统一转换至WGS 1984 Web Mercator坐标系，并与非空间元数据（如施药时间、杀虫剂类型、目标害虫、施药飞机类型与导航系统等）关联整合；（4）数据质量控制包括字段一致性检查、多边形边界误差评估与参考文献交叉验证。数据集涵盖新斯科舍省1979–1998年与纽芬兰–拉布拉多省1968–2017年的施药记录，合计处理面积达903万公顷。

研究结果主要包括以下几个方面：

一、施药操作时间线与地理覆盖：

研究显示，纽芬兰与拉布拉多省自1968年起即开展针对东部云杉芽虫的施药，88%的纽芬兰岛森林与0.6%的拉布拉多地区森林曾在1968–2017年间接受过至少一次杀虫剂处理。新斯科舍省则在1979–1998年间对14%的森林面积进行了施药。施药目标害虫除东部云杉芽虫外，还包括秦杉锯角叶蜂（balsam fir sawfly, bfs）、东部黑头芽虫（eastern black-headed budworm, ebhb）、铁杉尺蛾（hemlock looper, hl）以及白斑苔蛾（white-marked tussock moth, wmtm）等。

二、药剂类型与施药技术演变：

主要使用的杀虫剂包括Bacillus thuringiensis kurstaki（Btk）、氨基甲（aminocarb）、杀螈松（fenitrothion）等。施药技术随年代不断发展，早期（1960年代前）主要依赖飞行员目视导航与1:50,000比例尺地图，后期逐渐引入数字化导航与多种喷撒系统，飞机类型也从固定翼飞机扩展至直升机，施药幅宽在30–150米之间，显著提高了施药精度与效率，减少了对非目标区域的飘移污染。

三、数据重建与质量控制：

研究人员在数据重建过程中发现，由于早期施药边界大多依赖手工在纸质地图上绘制，加之数字化过程中的配准与描边误差，多边形边界可能存在几百米的不确定性。此外，为避免污染居民区与水体而设置的缓冲带在历史地图中多数未明确标注，只有在处理较大湖泊或市政区域时才会被记录。尽管如此，通过多源报告与内部文档的交叉验证，数据集在时间一致性、药剂记录与空间代表性方面仍具备较高的可靠性。

四、数据的开放与复用潜力：

该数据集已通过加拿大政府开放数据门户（Open Government Portal）全面公开，包含ESRI Shapefile、CSV表格、PDF补充文献与元数据文件。其高度可复用性体现在三大方面：一是可与早前发布的新不伦瑞克省数据结合，进行跨省比较与整合分析；二是支持研究不同杀虫剂策略的长效药效，例如早期干预策略（early intervention strategies）与现代护叶策略（foliage protection）的对比；三是可用于评估施药对非目标环境的影响，例如已有研究（如Kurek et al. 2019）发现，历史上使用DDT的地区至今仍存在湖泊浮游动物群落的持久性改变。

研究的结论部分强调，这一数据论文不仅填补了大西洋省份森林害虫治理史上的重要空白，也为后续研究提供了跨学科、跨时间维度的基础数据。其所带来的科学机会包括但不限于：对比不同施药策略（如大规模防治与精准干预）在生态与经济上的效益；评估杀虫剂对水域、土壤与生物多样性的长期影响；以及为未来森林害虫治理政策的制定提供依据。研究者特别指出，在数据使用中需注意早期地图存在的边界误差问题，避免进行小尺度上的精确空间推断。

整体而言，这项研究通过大规模历史数据的抢救、整合与开放，显著提升了我们对森林害虫治理历程的理解，也为全球森林管理与生态毒理学研究提供了宝贵的数据资源。