随着网络科学理论研究的不断深入,网络科学正在逐步向众多学科领域渗透与交叉,对各种复杂问题的定量与定性特征的分析与理解已成为网络时代科学研究中一个极其重要的挑战性课题。2016年6月11-13日,在法国马赛召开的Statphys26卫星国际会议上,英国剑桥大学博士、杜伦大学生物科学系教授A.Rus Hoelzel博士与本课题研究小组联合发表题为《Pine-caterpillar networks in Changbai Mountain based on the space and timeinfluencedomain》的研究论文,该论文首次把网络科学与林木虫害问题“连结”在一起。本文运用网络科学的分析方法开展林木虫害领域的研究,从网络科学的研究视角建立林木虫害关系网络模型,对虫害关系网络结构进行系统化分析,总结演化规律,探求林木虫害的分布特点、影响区域、扩散与传播的时空变化,为林木虫害的综合防治策略的制定提供科学的数据支撑。本文的研究工作就是从国家林业局林木病虫害监测网络的1000个国家级中心测报点,和2700个国家、省、地(市)、县级四级测报组织统计的林木病虫害监测大数据中,筛取了林相相似的长白山脉所覆盖的102个县级区域的2009-2013年食叶类害虫虫害发生监测数据,针对食叶害虫类群、松毛虫属、美国白蛾个种三个不同层面的虫害关系,采用网络科学之“连接原理”进行了网络构建、特征分析、结构演化与应用。提出了关于林木虫害的三种网络模型,即基于空间影响域的基本网络模型、改进模型以及基于时空影响域的网络模型。这三种不同的网络模型对不同层面的虫害关系网络的研究具有不同的指导原则。在基于空间影响域基本网络模型与改进网络模型,构建了长白山脉食叶害虫虫害关系网络,将理论与实践紧密地结合了起来。本文还研究了单个种类的林木虫害关系网络的演化,针对世界性检疫害虫美国白蛾,构建了基于空间影响域改进模型的美国白蛾虫害关系网络,重点开展了美国白蛾网络的演化分析。从网络结构相关特征量演化分析结果来看,美国白蛾虫害关系网络度分布符合幂律分布,具有无标度特性,网络具有小的平均路径和高的群聚系数,而美国白蛾虫害(逐月)关系网络恰恰表现出明显的小世界特性、网络连接紧密、具有同配性、网络层次结构、节点的平均度值演化比较平稳并且变化幅度不大。通过对网络分析结果与美国白蛾危害状况的实际对比分析,讨论了美国白蛾传播扩散的基本途径与林地所在的地理位置以及人为活动紧密相关。在上述研究基础之上,本文重点在探求林木害虫种群间的相互影响上进行了应用性研究。选取枯叶蛾科松毛虫属害虫做为研究对象,构建了基于时空影响域模型的长白山脉松毛虫虫害关系网络。针对松毛虫网络结构特征进行了系统化的分析,研究发现松毛虫网络不具有幂律特性和小世界特性,网络节点连通性不好,网络比较疏松。提出了在松毛虫防治的实际工作中,要采取“单点防治”并举的防治策略。