董鑫

葫蘆島市自然資源事務(wù)服務(wù)中心，遼寧 葫蘆島 125000

葫蘆島是東北地區(qū)重要的重工業(yè)基地，礦產(chǎn)資源、有色金屬冶煉等行業(yè)是城市的支柱產(chǎn)業(yè)，高強度的開發(fā)與利用，造成土壤、水體和空氣的污染，對周圍生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的破壞。葫蘆島部分污染嚴(yán)重地區(qū)土壤中Cd、Cu、Zn以及Hg、As、Ni等重金屬存較為嚴(yán)重的污染[1-3]。2012年，葫蘆島市政府采取了政策性關(guān)閉生產(chǎn)重污染生產(chǎn)企業(yè)，嚴(yán)重污染地區(qū)采取了山體和植被修復(fù)措施，以恢復(fù)該地區(qū)環(huán)境健康。為了分析不同環(huán)境的恢復(fù)程度，擬通過昆蟲多樣性的調(diào)查和比較開展研究。

生物指示法是通過生物指示物在自然和人類活動影響下，其種群數(shù)量或行為變化能夠?qū)ι鷳B(tài)系統(tǒng)健康狀況進(jìn)行評估，是生態(tài)系統(tǒng)評價中常用的重要方法[4]。而昆蟲對周圍的環(huán)境的變化十分敏感，因此，昆蟲多樣性指數(shù)常作為指示環(huán)境變化的重要指標(biāo)。楊世勇 等[5]研究發(fā)現(xiàn)重金屬對昆蟲具有抑制細(xì)胞免疫和體液免疫的作用，能夠破壞昆蟲細(xì)胞或組織的完整性，進(jìn)而縮短昆蟲的壽命，影響昆蟲的繁殖。歐曉紅等[6]研究發(fā)現(xiàn)無植被的裸地樣方昆蟲類群和數(shù)量也最少，而自然恢復(fù)生長的雜草植被地區(qū)昆蟲多樣性豐富。包春泉等[7]樹種比較豐富的森林類型相較于純林地，其昆蟲生物多樣性指數(shù)相對來說比較高，生物多樣性更豐富，森林比較健康。綜上，可以看出環(huán)境對昆蟲既有直接的影響，又會通過對植被的影響間接對昆蟲產(chǎn)生影響。本研究通過對昆蟲多樣性的調(diào)查，進(jìn)而分析昆蟲物種多樣性和優(yōu)勢度指數(shù)等，以探索一種應(yīng)用昆蟲多樣性來快速評估不同重金屬污染程度的地區(qū)環(huán)境健康狀況的方法。

1 調(diào)查方法

1.1 樣地樣方選擇

選設(shè)葫蘆島市典型的重金屬污染地區(qū)為樣地，分別是龍港區(qū)鋅廠、八家子鉛硫礦（生產(chǎn)礦）和楊杖子鉬礦廠（已政策性關(guān)閉），調(diào)查地詳細(xì)信息見表1。以3處調(diào)查樣地直徑1 km范圍內(nèi)為中心，每處樣地選擇10個小樣方，每處小樣方面積為1 m×1 m，共30個樣方。

1.2 昆蟲采集與多樣性測度

2019年8月中旬，采集昆蟲樣本。昆蟲采集主要采用“Z”字掃網(wǎng)法[8]；植物上的昆蟲采取振落法收集；土表及土下淺層（5～10 cm）用園林鏟收集。昆蟲逐一分類鑒定[9]后，數(shù)據(jù)處理應(yīng)用EXCEL軟件處理，計算Simpson優(yōu)勢集中性指數(shù)、Shannon -Wiener物種多樣性指數(shù)及均勻性指數(shù)J，來計算不同區(qū)域昆蟲多樣性指數(shù)。計算公式[10]如下：

表1 調(diào)查地信息表Tab.1 General information of the investigation sites

Simpson優(yōu)勢集中性指數(shù)C的計算公式：

式中ni為第i個優(yōu)勢種的重要值，N為群落的總重要值；

Shannon-Wiener物種多樣性指數(shù)H′的計算公式：H′=-∑PilnPi，其中Pi=Ni/N,為第i個物種個體數(shù)量占群落中總個體數(shù)的比例，Ni為第i個物種的數(shù)量，N為群落個體數(shù)，S為群落中的物種數(shù)；

均勻性指數(shù) J的計算公式：J=H′/H′max，其中H′max為H′的最大理論值，即假定群落內(nèi)各個物種均以相同比例存在時的H′值。

2 結(jié)果與分析

共采集昆蟲166頭，經(jīng)過初步鑒定和數(shù)量統(tǒng)計，隸屬于9目21科（見表2），其中種群數(shù)量最多的分別是Atractomorpha sinensis41頭，Cryllus septempunctata24頭，Apis cerana14頭。樣地A有6目 9科昆蟲，優(yōu)勢種是A. sinensis、C.septempunctata及Blatta orientalis，優(yōu)勢度分別是24%、18%、16%；樣地B有7目14科昆蟲，優(yōu)勢種是A. sinensis和C.septempunctata，優(yōu)勢度是35%和17%；樣地C有10目17科昆蟲，優(yōu)勢種是A. sinensis、Ericerus pela及C.septempunctata，優(yōu)勢度分別為17%、11%、9%。3處樣地，優(yōu)勢集中性指數(shù)排序為：B樣地>A樣地>C樣地，多樣性指數(shù)排序C樣地>B樣地>A樣地，均勻度指數(shù)排序C樣地>B樣地>A樣地。從整體來看，C樣地的昆蟲多樣性高于A、B樣地。

表2 樣地昆蟲類群、數(shù)量及多樣性指數(shù)Tab.2 Insect group, quantity and diversity index in the sampled plots

（續(xù)表 2）

3 結(jié)論與討論

對葫蘆島市3個重污染地區(qū)周邊1km范圍的30個樣方進(jìn)行昆蟲多樣性調(diào)查，共有昆蟲10目20科，直翅目、鱗翅目、鞘翅目、膜翅目、半翅目昆蟲在3個樣地中均有分布。從圖1折線圖中可以看出，3個不同地區(qū)的昆蟲生物多樣性指數(shù)H’和均勻度J與植被的豐富度成正相關(guān)，其優(yōu)勢集中指數(shù)有差異性。樣地C昆蟲的種類和數(shù)量最多，多樣性指數(shù)最高，優(yōu)勢集中指數(shù)最低，優(yōu)勢度指數(shù)越小，表明生物群落內(nèi)C不同種類生物數(shù)量分布越均勻，優(yōu)勢生物越不突出。這是因為樣地C是政策性關(guān)閉礦山，經(jīng)過幾年的自然修復(fù)，土壤和植被得到了一定的恢復(fù)，因而昆蟲種類和數(shù)量比樣地A、樣地B多。而樣地A昆蟲的種類和數(shù)量最少，多樣性指數(shù)最小，優(yōu)勢集中度最高，是因為樣地A位于市區(qū)，周圍很多老舊居民區(qū)，受鋅廠生產(chǎn)活動和人類活動的影響比較大，周圍的植被種類和數(shù)量少，生態(tài)環(huán)境比較惡劣。而樣地B昆蟲種類、數(shù)量及多樣性指數(shù)小于樣地C，優(yōu)于樣地A，是因為樣地B是正常生產(chǎn)的經(jīng)營性鉛硫礦，對環(huán)境的影響是較大的，但是因為離市區(qū)較遠(yuǎn)，離林地較近，對于生態(tài)修復(fù)有一定的促進(jìn)作用。

圖1 不同重金屬污染地區(qū)昆蟲多樣性指數(shù)Fig.1 Insect diversity index in different heavy metal polluted areas

綜上所述，通過對不同重污染地區(qū)的昆蟲多樣性的調(diào)查和分析，我們可以知道，重金屬污染不僅對土壤、水體和空氣有嚴(yán)重的影響，對生活在周圍的昆蟲也存在很大的影響。生物多樣性不但可以反映生物物種的富集度、變異度和均勻度，而且還可以反映不同的地理和自然環(huán)境的破壞和修復(fù)程度。