近日，我校理学院研究团队在生物数学领域顶级期刊Journal of Mathematical Biology（SCI，中国数学会T1高水平期刊，IF=2.2）上发表了题为“Dynamical analysis of a pine wilt disease model with memory-based diffusion and nonlocal effect”的研究论文。该研究揭示了松材线虫病周期性暴发的内在机理，从理论上证实了释放花绒寄甲防治松材线虫病的有效性，为筑牢我国北方生态安全屏障提供了重要科学依据。该论文第一作者为理学院2023级应用数学硕士研究生李佳为，通讯作者为丁宇婷教授，东北林业大学为第一单位。
松材线虫病是由松材线虫引起松属树种死亡的一种流行性、传染性、毁灭性森林病害。其扩散传播迅速，染病致死率极高，被称为松属树种的“癌症”。自1982年传入我国以来已扩散蔓延至中国大陆18个省份，近年更呈现北扩趋势，严重威胁我国林业生态安全。研究团队创新性地采用生物数学方法，建立具有非局部和记忆扩散的反应扩散方程，系统分析了松材线虫病的传播动力学。
图1：松材线虫病在中国大陆的分布情况
研究发现，释放松墨天牛的天敌花绒寄甲可有效遏制松材线虫病进一步扩散蔓延。理论分析表明，在一定范围内增加花绒寄甲释放量，虽会增大其种内干扰，但总体上仍有利于种群稳定，从而遏制病害进一步传播。通过科学地选取具有生物学含义的参数值进行数值模拟，结果更揭示了松材线虫病多点暴发、时空聚集的特征，以及松墨天牛与花绒寄甲种群周期性振荡的规律，并且暴发频率和暴发规模可能受到外界气候等环境的影响而不同，这为解释实际中松材线虫病的周期性暴发现象提供了理论依据。
图2：分析林间实验数据选取参数值
图3：松墨天牛种群表现出时空聚集性
图4：松材线虫病周期性暴发
该研究阐明了松材线虫病内在的传播暴发机制，从理论上证实了通过释放花绒寄甲控制媒介昆虫松墨天牛来防治松材线虫病是一种行之有效的防治手段。该研究结果不仅为我国林业病虫害防治提供了科学支撑，也为全球松材线虫病的治理贡献了中国智慧。
论文链接：https://link-springer-com-443.webvpn.nefu.edu.cn/article/10.1007/s00285-025-02236-7
