本文摘要：摘要：2015年夏季(79月)對(duì)杭州市3種典型水體西溪濕地、虎山水庫(kù)、農(nóng)田水系(蕭山區(qū)文偉村水稻田)共15個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行了3次調(diào)查，分析各水體水生昆蟲群落結(jié)構(gòu)及其與環(huán)境因子之間的關(guān)系，并評(píng)價(jià)各水體的水質(zhì)狀況.所有采樣點(diǎn)共記錄水生昆蟲1840只，隸屬于6目65科，
摘要：2015年夏季(7—9月)對(duì)杭州市3種典型水體———西溪濕地、虎山水庫(kù)、農(nóng)田水系(蕭山區(qū)文偉村水稻田)共15個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行了3次調(diào)查，分析各水體水生昆蟲群落結(jié)構(gòu)及其與環(huán)境因子之間的關(guān)系，并評(píng)價(jià)各水體的水質(zhì)狀況.所有采樣點(diǎn)共記錄水生昆蟲1840只，隸屬于6目65科，其中蜻蜓目、鞘翅目、半翅目和雙翅目為四大優(yōu)勢(shì)類群.群落相似性分析結(jié)果表明夏季水質(zhì)對(duì)農(nóng)田水系、虎山水庫(kù)和西溪濕地的水生昆蟲群落結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了中等程度的影響.農(nóng)田水系富營(yíng)養(yǎng)化嚴(yán)重，隨著富營(yíng)養(yǎng)化程度提高，其群落多樣性下降，且水體中搖蚊數(shù)量明顯增加.綜合理化指標(biāo)和生物指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，西溪濕地和虎山水庫(kù)處于中度污染狀態(tài)，農(nóng)田水系處于重中度污染狀態(tài).這些結(jié)果為研究水生昆蟲在水生生態(tài)系統(tǒng)中的作用以及重金屬對(duì)水生昆蟲生長(zhǎng)發(fā)育的影響，提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和理論支持.
關(guān)鍵詞：水生昆蟲;西溪濕地;農(nóng)田水系;虎山水庫(kù);重金屬;水質(zhì)分析
近年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值不斷攀升，GDP總量?jī)H次于美國(guó)[1].經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時(shí)也帶來(lái)了許多環(huán)境污染問(wèn)題，包括大氣污染、固體廢物污染、水體污染等，中國(guó)每年需要投入大量人力和財(cái)力來(lái)應(yīng)對(duì)這些污染[2].水是我們生活中不可或缺的資源，是生命之源，而淡水資源的人為破壞以及不合理利用使得水體污染越來(lái)越嚴(yán)重[3].
就浙江省而言，省內(nèi)河流污染源主要是直接或間接排入水體的工業(yè)廢水、生活污水，其中工業(yè)廢水是影響我省河流水質(zhì)的主要污染源[4-6].水體污染不僅會(huì)影響人類的生活，還會(huì)對(duì)生活在水中的水生昆蟲產(chǎn)生直接影響.水生昆蟲主要包括蜻蜓目Odonata、襀翅目Plecoptera、毛翅目Trichoptera、半翅目Hemiptera等多種昆蟲，它們終身或半終身都生活在水體中，因此水體的質(zhì)量直接影響到水生昆蟲的群落結(jié)構(gòu)及其時(shí)空動(dòng)態(tài)變化[7].
前期有研究表明，水生昆蟲受到溶解氧含量、總氮、總磷的影響較大[8-9].同時(shí)由于工業(yè)廢水、生活廢水的大量排放以及殺蟲劑的大量使用，導(dǎo)致重金屬成為威脅水體質(zhì)量的重要因素[10-11]，而國(guó)內(nèi)水體重金屬污染主要包括鎘(Cd)、銅(Cu)、鉛(Pb)、鋅(Zn)、鉻(Cr)、汞(Hg)等[12].大量毒理實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，重金屬會(huì)在水生動(dòng)物體內(nèi)富集并影響其生長(zhǎng)發(fā)育，產(chǎn)生基因毒性，影響其生態(tài)構(gòu)成等[13-15].另一方面，由于水生昆蟲對(duì)水體質(zhì)量的敏感性，在監(jiān)測(cè)水體質(zhì)量方面有很大的作用，世界各國(guó)和各地區(qū)都相繼發(fā)展出適合本地區(qū)利用水生昆蟲作為生物指示法來(lái)監(jiān)測(cè)水質(zhì)變化的方法[7-8，16-17].
水生昆蟲的種群數(shù)量，種群分布以及群落特征極易受到水體質(zhì)量的影響，因此水生昆蟲可以長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)的監(jiān)測(cè)水體質(zhì)量.目前，蜉蝣目Ephemeroptera，襀翅目，毛翅目，蜻蜓目的大量昆蟲已被廣泛用于水質(zhì)監(jiān)測(cè)[18-19].該研究以杭州市3種典型水體環(huán)境———西溪濕地、虎山水庫(kù)、農(nóng)田水系(蕭山區(qū)文偉村水稻田)為研究對(duì)象，了解不同類型水體水生昆蟲的群落特征，并采用適合的生物評(píng)價(jià)方法，對(duì)水質(zhì)進(jìn)行生物評(píng)價(jià)，為浙江省進(jìn)一步研究水生昆蟲在水生生態(tài)系統(tǒng)中的作用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和理論支持.
1材料與方法
1.1采樣點(diǎn)與樣品采集
采樣點(diǎn)分布Fig.1Sketchofthesamplingpositions 本次試驗(yàn)選取了杭州地區(qū)3種典型水體———西溪濕地、虎山水庫(kù)、農(nóng)田水系(蕭山區(qū)文偉村水稻田)，每個(gè)水體環(huán)境各選5個(gè)樣點(diǎn)，共計(jì)15個(gè)樣點(diǎn)，于2015年7月至2015年9月每月采樣1次.取樣時(shí)首先取水樣檢測(cè)其理化指標(biāo)，同步使用D形抄網(wǎng)MY-031對(duì)樣點(diǎn)的水生昆蟲進(jìn)行半定量采集取樣[20]，解剖鏡下鑒定至科級(jí)水平.
1.2各水體環(huán)境因子的測(cè)定在采樣現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定水溫、氣溫、濕度、鹽度、電導(dǎo)率、pH和溶解氧等理化指標(biāo).pH值用筆式酸度計(jì)(HI98127)測(cè)定，其余用哈希HQ40D型溶氧分析儀測(cè)定.在各樣點(diǎn)用2.5L有機(jī)玻璃采水器采集水樣，用于總氮、總磷、化學(xué)需氧量及重金屬濃度的測(cè)定.總氮采用堿解擴(kuò)散法(HJ636-2012)測(cè)定，總磷采用鉬酸銨分光光度法(GB11893-89)測(cè)定，化學(xué)需氧量采用重鉻酸鹽法測(cè)定(GB11914-89).重金屬銅離子、鋅離子、鎘離子及6價(jià)鉻濃度采用原子吸收分光光度法測(cè)定.
2結(jié)果與分析
2.13種典型水體水生昆蟲的群落特征
2.1.1不同類型水體水生昆蟲的群落組成
本次調(diào)查在西溪濕地、虎山水庫(kù)、農(nóng)田水系(蕭山區(qū)文偉村水稻田)3種杭州市典型水體環(huán)境共計(jì)15個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行采樣，共采集水生昆蟲標(biāo)本1840只，分別隸屬于6目65科，其中蜻蜓目17科、鞘翅目13科、半翅目17科、雙翅目10科、蜉蝣目7科、毛翅目1科.經(jīng)鑒定，西溪濕地采集到的科目數(shù)最多，共采集6目31科557個(gè)標(biāo)本;其次為虎山水庫(kù)，共采集5目20科253個(gè)標(biāo)本;農(nóng)田水系所采集的個(gè)體數(shù)量最多但是科目數(shù)最少，共采集5目14科1030個(gè)標(biāo)本.不同類型水體的水生昆蟲各科數(shù)量百分比，農(nóng)田水系中雙翅目個(gè)體數(shù)量占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì);虎山水庫(kù)中，優(yōu)勢(shì)類群的前3位依次是蜻蜓目、鞘翅目和半翅目;在西溪濕地中，蜻蜓目也占絕對(duì)優(yōu)勢(shì).
2.1.2不同類型水體水生昆蟲多樣性指數(shù)分析
群落物種多樣性是群落組織獨(dú)特的生物學(xué)特征，它反映了群落特有的物種組成和個(gè)體豐度特征.西溪濕地鑒定有31科，多樣性和豐富度較其他兩個(gè)地區(qū)要高，其次為虎山水庫(kù)，農(nóng)田水系最低.虎山水庫(kù)Simpson指數(shù)最高，其次為西溪濕地，說(shuō)明相對(duì)虎山水庫(kù)和西溪濕地，前兩者空間異質(zhì)性較大.
從均勻度指數(shù)來(lái)看，虎山水庫(kù)和西溪濕地指數(shù)相近，農(nóng)田水體最低.根據(jù)Simpson多樣性指數(shù)，3個(gè)水體均為嚴(yán)重污染;根據(jù)Shannon-wiener多樣性指數(shù)得出，農(nóng)田水系為α-中度污染，虎山水庫(kù)與西溪濕地為β-中度污染;根據(jù)Margalef多樣性指數(shù)，農(nóng)田水系為α-中度污染，虎山水庫(kù)與西溪濕地為輕度污染;根據(jù)Pielou多樣性指數(shù)，農(nóng)田水系為β-中度污染，虎山水庫(kù)與西溪濕地為輕度污染.綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，農(nóng)田水系為中度污染，虎山水庫(kù)和西溪濕地為中度-輕度污染.
2.2環(huán)境參數(shù)
理化分析結(jié)果表明不同水體之間水質(zhì)差異較大.農(nóng)田水系的電導(dǎo)率、DO和COD明顯高于西溪濕地和虎山水庫(kù)，虎山水庫(kù)的DO高于西溪濕地，而西溪濕地的COD高于虎山水庫(kù).從TN、TP來(lái)看，農(nóng)田水系遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他水體，這說(shuō)明農(nóng)田水系的富營(yíng)養(yǎng)化水平要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他兩個(gè)水體.西溪濕地和虎山水庫(kù)均受到一定的水體富營(yíng)養(yǎng)化污染.
3討論
水生昆蟲對(duì)水體質(zhì)量非常敏感，其種群分布及群落結(jié)構(gòu)都會(huì)受到水質(zhì)狀況的影響[27].在農(nóng)田水系中，優(yōu)勢(shì)類群為雙翅目和蜻蜓目，虎山水庫(kù)和西溪濕地的優(yōu)勢(shì)類群為蜻蜓目、鞘翅目和半翅目，這與秦春燕等的調(diào)查結(jié)果類似[28].蜉蝣目、襀翅目和毛翅目3個(gè)類群的水生昆蟲分布最廣、研究最多、對(duì)水質(zhì)最敏感的3個(gè)目，簡(jiǎn)稱EPT[23，29].
本次調(diào)查在3個(gè)典型水體環(huán)境中共采集到水生昆蟲1840只，分別隸屬于6目65科.結(jié)果顯示僅在西溪濕地發(fā)現(xiàn)蜉蝣目和毛翅目?jī)深�，在虎山水�?kù)中僅發(fā)現(xiàn)蜉蝣目一類，而在農(nóng)田水系中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)這3類水生昆蟲.生物多樣性結(jié)果顯示，3個(gè)典型水體的Margalef豐富度指數(shù)和Shannon-Wiener多樣性指數(shù)均表現(xiàn)為西溪濕地>虎山水庫(kù)>農(nóng)田水體，這與張又等對(duì)巢湖流域的8個(gè)水系生物多樣性的研究結(jié)果一致[30].綜合分析可知，西溪濕地和虎山水庫(kù)受到了β-中度污染，而農(nóng)田水系受到了α-中度污染[31-32].西溪濕地生境保存較完整穩(wěn)定，覆蓋自然植被，包括樹(shù)木、林下灌木或非木本大型植物，種類豐富，覆蓋度高，沒(méi)有水土流失跡象.相反，農(nóng)田水體的生境遭到較大程度的破壞，受侵蝕嚴(yán)重，臨近岸帶的區(qū)域受耕作影響嚴(yán)重[33].由于農(nóng)田水系污染較嚴(yán)重，其與其余水系的相似性也最低，說(shuō)明其對(duì)昆蟲群落分布影響更大.
由此可見(jiàn)，不同類型水體的生境條件影響水生昆蟲的種類和數(shù)量.而不同的生物指數(shù)只反映生物群落特征的某一側(cè)面，本文選取了群落結(jié)構(gòu)、功能與有關(guān)的指數(shù)和與生物耐污能力有關(guān)的BI指數(shù)，能更全面地對(duì)水質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)，增加了評(píng)價(jià)的有效性[34].BI指數(shù)評(píng)價(jià)表明3種類型水體在夏季各月份水質(zhì)污染均較嚴(yán)重.這個(gè)結(jié)果和多樣性指數(shù)的結(jié)果不一致.
BI指數(shù)引進(jìn)了水生昆蟲的耐污值，更能準(zhǔn)確地反映水體的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)水質(zhì)評(píng)價(jià)要求較高[35]，群落相似性系數(shù)則是比較兩者之間的相似程度，與Shannon-Weiner多樣性指數(shù)和BI指數(shù)的量綱不一致，難以得出簡(jiǎn)單明確的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果.3種水體的EPT豐富度指數(shù)與BI指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果基本吻合，西溪濕地的污染程度低于虎山水庫(kù)和農(nóng)田水系，但都達(dá)不到清潔水平.不同水域中的水生昆蟲的多樣性主要取決于水體的理化條件，如：溫度、pH、溶解氧等，因此，水體中生活的不同種水生昆蟲群落可以反映該水域的污染狀況.TN、TP兩個(gè)因子主要反映了水體的污染水平和營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)[36-37].
吳東浩等研究發(fā)現(xiàn)，氨氮是影響西苕溪底棲動(dòng)物分布的關(guān)鍵環(huán)境因子[38].龔志軍在研究東湖中發(fā)現(xiàn)隨著營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)的增加，底棲動(dòng)物多樣性逐漸降低，而寡毛類和搖蚊幼蟲的數(shù)量呈增加的趨勢(shì)[39]，我們?cè)谡{(diào)查農(nóng)田水系時(shí)也發(fā)現(xiàn)營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)越高的水體中搖蚊數(shù)量越多.本研究中各水體水質(zhì)差異較大，主要表現(xiàn)為水質(zhì)理化指標(biāo)差異較大.水質(zhì)的差異直接或間接影響水生昆蟲的群落結(jié)構(gòu)，包括影響底層氧含量等，而氧含量往往直接決定了水生昆蟲的分布和密度[40].
農(nóng)藝師論文投稿刊物：《應(yīng)用昆蟲學(xué)報(bào)》(原：昆蟲知識(shí))(雙月刊)創(chuàng)刊于1955年，是由中國(guó)科學(xué)院主管、中國(guó)昆蟲學(xué)會(huì)中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所主辦的綜合性通報(bào)類學(xué)術(shù)期刊。辦刊宗旨：報(bào)道昆蟲學(xué)研究領(lǐng)域創(chuàng)新科研成果、介紹新技術(shù)新方法、普及基礎(chǔ)知識(shí)、提高基礎(chǔ)理論水平。期刊定位：立足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，走向國(guó)際市場(chǎng)。讀者對(duì)象：從事昆蟲學(xué)研究和教學(xué)的科研人員和大專院校師生，有關(guān)的農(nóng)、林、牧及檢疫部門的管理人員，基層植保技術(shù)推廣和應(yīng)用的科技人員，以及昆蟲愛(ài)好者。
另外，從COD值來(lái)看，農(nóng)田水系COD值遠(yuǎn)大于地表水標(biāo)準(zhǔn)的劣五類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)農(nóng)田水系的TN、TP值也明顯高于另外兩個(gè)水系，呈現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)化.重金屬是水體污染中最嚴(yán)重的一類污染物，它不僅會(huì)影響水生生物的生長(zhǎng)發(fā)育，還會(huì)通過(guò)食物鏈傳遞進(jìn)而影響人類健康[41].重金屬可以擾亂水生昆蟲的正常生理功能，影響其生長(zhǎng)發(fā)育，進(jìn)一步影響水生昆蟲的種群結(jié)構(gòu)[42-43].研究表明，重金屬Cu、Zn、Cd、Cr、Hg等是重要的水體重金屬污染物，其中水生生物對(duì)Cu和Zn最為敏感[44-45].
本研究檢測(cè)了3種水體的Cu、Zn、Cd、Cr金屬離子濃度，農(nóng)田水系Cu2+和Cr6+的濃度較高，推測(cè)是來(lái)自化肥污染;虎山水庫(kù)重金屬含量未超標(biāo)，符合飲用水標(biāo)準(zhǔn);而西溪濕地Cr6+濃度超標(biāo)，達(dá)到V類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn).總的來(lái)看，3種水體中Cu和Zn離子含量與其水生昆蟲多樣性及結(jié)構(gòu)特征保持一致.本研究主要檢測(cè)了水體理化因素與水生昆蟲的關(guān)系，未來(lái)還需要對(duì)水生昆蟲的環(huán)境因子進(jìn)行全面分析，才能明確影響水生昆蟲的關(guān)鍵因素.
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作者：丁艷娟，徐鳳嬌，季政權(quán)，許敏赟，王洛飛，胡耀文，唐斌，王世貴
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