本文摘要：摘要：2015年夏季(79月)對杭州市3種典型水體西溪濕地、虎山水庫、農田水系(蕭山區文偉村水稻田)共15個采樣點進行了3次調查，分析各水體水生昆蟲群落結構及其與環境因子之間的關系，并評價各水體的水質狀況.所有采樣點共記錄水生昆蟲1840只，隸屬于6目65科，
摘要：2015年夏季(7—9月)對杭州市3種典型水體———西溪濕地、虎山水庫、農田水系(蕭山區文偉村水稻田)共15個采樣點進行了3次調查，分析各水體水生昆蟲群落結構及其與環境因子之間的關系，并評價各水體的水質狀況.所有采樣點共記錄水生昆蟲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勢類群.群落相似性分析結果表明夏季水質對農田水系、虎山水庫和西溪濕地的水生昆蟲群落結構產生了中等程度的影響.農田水系富營養化嚴重，隨著富營養化程度提高，其群落多樣性下降，且水體中搖蚊數量明顯增加.綜合理化指標和生物指數評價結果顯示，西溪濕地和虎山水庫處于中度污染狀態，農田水系處于重中度污染狀態.這些結果為研究水生昆蟲在水生生態系統中的作用以及重金屬對水生昆蟲生長發育的影響，提供了基礎數據和理論支持.
關鍵詞：水生昆蟲;西溪濕地;農田水系;虎山水庫;重金屬;水質分析
近年來，我國經濟發展迅速，國內生產總值不斷攀升，GDP總量僅次于美國[1].經濟快速發展的同時也帶來了許多環境污染問題，包括大氣污染、固體廢物污染、水體污染等，中國每年需要投入大量人力和財力來應對這些污染[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越嚴重[3].
就浙江省而言，省內河流污染源主要是直接或間接排入水體的工業廢水、生活污水，其中工業廢水是影響我省河流水質的主要污染源[4-6].水體污染不僅會影響人類的生活，還會對生活在水中的水生昆蟲產生直接影響.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，因此水體的質量直接影響到水生昆蟲的群落結構及其時空動態變化[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].同時由于工業廢水、生活廢水的大量排放以及殺蟲劑的大量使用，導致重金屬成為威脅水體質量的重要因素[10-11]，而國內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].大量毒理實驗結果顯示，重金屬會在水生動物體內富集并影響其生長發育，產生基因毒性，影響其生態構成等[13-15].另一方面，由于水生昆蟲對水體質量的敏感性，在監測水體質量方面有很大的作用，世界各國和各地區都相繼發展出適合本地區利用水生昆蟲作為生物指示法來監測水質變化的方法[7-8，16-17].
水生昆蟲的種群數量，種群分布以及群落特征極易受到水體質量的影響，因此水生昆蟲可以長期動態的監測水體質量.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監測[18-19].該研究以杭州市3種典型水體環境———西溪濕地、虎山水庫、農田水系(蕭山區文偉村水稻田)為研究對象，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價方法，對水質進行生物評價，為浙江省進一步研究水生昆蟲在水生生態系統中的作用提供基礎數據和理論支持.
1材料與方法
1.1采樣點與樣品采集
采樣點分布Fig.1Sketchofthesamplingpositions 本次試驗選取了杭州地區3種典型水體———西溪濕地、虎山水庫、農田水系(蕭山區文偉村水稻田)，每個水體環境各選5個樣點，共計15個樣點，于2015年7月至2015年9月每月采樣1次.取樣時首先取水樣檢測其理化指標，同步使用D形抄網MY-031對樣點的水生昆蟲進行半定量采集取樣[20]，解剖鏡下鑒定至科級水平.
1.2各水體環境因子的測定在采樣現場測定水溫、氣溫、濕度、鹽度、電導率、pH和溶解氧等理化指標.pH值用筆式酸度計(HI98127)測定，其余用哈希HQ40D型溶氧分析儀測定.在各樣點用2.5L有機玻璃采水器采集水樣，用于總氮、總磷、化學需氧量及重金屬濃度的測定.總氮采用堿解擴散法(HJ636-2012)測定，總磷采用鉬酸銨分光光度法(GB11893-89)測定，化學需氧量采用重鉻酸鹽法測定(GB11914-89).重金屬銅離子、鋅離子、鎘離子及6價鉻濃度采用原子吸收分光光度法測定.
2結果與分析
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
本次調查在西溪濕地、虎山水庫、農田水系(蕭山區文偉村水稻田)3種杭州市典型水體環境共計15個采樣點進行采樣，共采集水生昆蟲標本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.經鑒定，西溪濕地采集到的科目數最多，共采集6目31科557個標本;其次為虎山水庫，共采集5目20科253個標本;農田水系所采集的個體數量最多但是科目數最少，共采集5目14科1030個標本.不同類型水體的水生昆蟲各科數量百分比，農田水系中雙翅目個體數量占據絕對優勢;虎山水庫中，優勢類群的前3位依次是蜻蜓目、鞘翅目和半翅目;在西溪濕地中，蜻蜓目也占絕對優勢.
2.1.2不同類型水體水生昆蟲多樣性指數分析
群落物種多樣性是群落組織獨特的生物學特征，它反映了群落特有的物種組成和個體豐度特征.西溪濕地鑒定有31科，多樣性和豐富度較其他兩個地區要高，其次為虎山水庫，農田水系最低.虎山水庫Simpson指數最高，其次為西溪濕地，說明相對虎山水庫和西溪濕地，前兩者空間異質性較大.
從均勻度指數來看，虎山水庫和西溪濕地指數相近，農田水體最低.根據Simpson多樣性指數，3個水體均為嚴重污染;根據Shannon-wiener多樣性指數得出，農田水系為α-中度污染，虎山水庫與西溪濕地為β-中度污染;根據Margalef多樣性指數，農田水系為α-中度污染，虎山水庫與西溪濕地為輕度污染;根據Pielou多樣性指數，農田水系為β-中度污染，虎山水庫與西溪濕地為輕度污染.綜合評價結果，農田水系為中度污染，虎山水庫和西溪濕地為中度-輕度污染.
2.2環境參數
理化分析結果表明不同水體之間水質差異較大.農田水系的電導率、DO和COD明顯高于西溪濕地和虎山水庫，虎山水庫的DO高于西溪濕地，而西溪濕地的COD高于虎山水庫.從TN、TP來看，農田水系遠遠高于其他水體，這說明農田水系的富營養化水平要遠遠高于其他兩個水體.西溪濕地和虎山水庫均受到一定的水體富營養化污染.
3討論
水生昆蟲對水體質量非常敏感，其種群分布及群落結構都會受到水質狀況的影響[27].在農田水系中，優勢類群為雙翅目和蜻蜓目，虎山水庫和西溪濕地的優勢類群為蜻蜓目、鞘翅目和半翅目，這與秦春燕等的調查結果類似[28].蜉蝣目、襀翅目和毛翅目3個類群的水生昆蟲分布最廣、研究最多、對水質最敏感的3個目，簡稱EPT[23，29].
本次調查在3個典型水體環境中共采集到水生昆蟲1840只，分別隸屬于6目65科.結果顯示僅在西溪濕地發現蜉蝣目和毛翅目兩類，在虎山水庫中僅發現蜉蝣目一類，而在農田水系中沒有發現這3類水生昆蟲.生物多樣性結果顯示，3個典型水體的Margalef豐富度指數和Shannon-Wiener多樣性指數均表現為西溪濕地>虎山水庫>農田水體，這與張又等對巢湖流域的8個水系生物多樣性的研究結果一致[30].綜合分析可知，西溪濕地和虎山水庫受到了β-中度污染，而農田水系受到了α-中度污染[31-32].西溪濕地生境保存較完整穩定，覆蓋自然植被，包括樹木、林下灌木或非木本大型植物，種類豐富，覆蓋度高，沒有水土流失跡象.相反，農田水體的生境遭到較大程度的破壞，受侵蝕嚴重，臨近岸帶的區域受耕作影響嚴重[33].由于農田水系污染較嚴重，其與其余水系的相似性也最低，說明其對昆蟲群落分布影響更大.
由此可見，不同類型水體的生境條件影響水生昆蟲的種類和數量.而不同的生物指數只反映生物群落特征的某一側面，本文選取了群落結構、功能與有關的指數和與生物耐污能力有關的BI指數，能更全面地對水質進行評價，增加了評價的有效性[34].BI指數評價表明3種類型水體在夏季各月份水質污染均較嚴重.這個結果和多樣性指數的結果不一致.
BI指數引進了水生昆蟲的耐污值，更能準確地反映水體的水質標準，對水質評價要求較高[35]，群落相似性系數則是比較兩者之間的相似程度，與Shannon-Weiner多樣性指數和BI指數的量綱不一致，難以得出簡單明確的綜合評價結果.3種水體的EPT豐富度指數與BI指數評價結果基本吻合，西溪濕地的污染程度低于虎山水庫和農田水系，但都達不到清潔水平.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兩個因子主要反映了水體的污染水平和營養狀態[36-37].
吳東浩等研究發現，氨氮是影響西苕溪底棲動物分布的關鍵環境因子[38].龔志軍在研究東湖中發現隨著營養狀態的增加，底棲動物多樣性逐漸降低，而寡毛類和搖蚊幼蟲的數量呈增加的趨勢[39]，我們在調查農田水系時也發現營養狀態越高的水體中搖蚊數量越多.本研究中各水體水質差異較大，主要表現為水質理化指標差異較大.水質的差異直接或間接影響水生昆蟲的群落結構，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].
農藝師論文投稿刊物：《應用昆蟲學報》(原：昆蟲知識)(雙月刊)創刊于1955年，是由中國科學院主管、中國昆蟲學會中國科學院動物研究所主辦的綜合性通報類學術期刊。辦刊宗旨：報道昆蟲學研究領域創新科研成果、介紹新技術新方法、普及基礎知識、提高基礎理論水平。期刊定位：立足國內市場，走向國際市場。讀者對象：從事昆蟲學研究和教學的科研人員和大專院校師生，有關的農、林、牧及檢疫部門的管理人員，基層植保技術推廣和應用的科技人員，以及昆蟲愛好者。
另外，從COD值來看，農田水系COD值遠大于地表水標準的劣五類水質標準，同時農田水系的TN、TP值也明顯高于另外兩個水系，呈現富營養化.重金屬是水體污染中最嚴重的一類污染物，它不僅會影響水生生物的生長發育，還會通過食物鏈傳遞進而影響人類健康[41].重金屬可以擾亂水生昆蟲的正常生理功能，影響其生長發育，進一步影響水生昆蟲的種群結構[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Cu和Zn最為敏感[44-45].
本研究檢測了3種水體的Cu、Zn、Cd、Cr金屬離子濃度，農田水系Cu2+和Cr6+的濃度較高，推測是來自化肥污染;虎山水庫重金屬含量未超標，符合飲用水標準;而西溪濕地Cr6+濃度超標，達到V類水質標準.總的來看，3種水體中Cu和Zn離子含量與其水生昆蟲多樣性及結構特征保持一致.本研究主要檢測了水體理化因素與水生昆蟲的關系，未來還需要對水生昆蟲的環境因子進行全面分析，才能明確影響水生昆蟲的關鍵因素.
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作者：丁艷娟，徐鳳嬌，季政權，許敏赟，王洛飛，胡耀文，唐斌，王世貴
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