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2025 , Vol. 23 >Issue 4: 743 - 751

DOI: https://doi.org/10.13248/j.cnki.wetlandsci.20240096

湿地生物与环境

安徽升金湖国际重要湿地水生昆虫群落组成及其与水环境因子的关系

  • 刘腾 , 1, 2 ,
  • 董志超 1, 2 ,
  • 宋昀微 3 ,
  • 徐文彬 3 ,
  • 陈心胜 , 1, 2, * ,
  • 万霞 , 1, 2, *
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陈心胜，研究员；E-mail:
万霞，教授。E-mail:

刘腾（1997—），男，安徽省六安人，硕士研究生，从事生态资源保护利用方面的研究。E-mail:

收稿日期: 2024-04-03

  修回日期: 2024-04-22

  网络出版日期: 2026-03-12

版权

版权所有©《湿地科学》编辑部2025
刘腾, 董志超, 宋昀微, 等. 安徽升金湖国际重要湿地水生昆虫群落组成及其与水环境因子的关系[J]. 湿地科学, 2025, 23(4): 743-751 [Liu T, Dong Z C, Song Y W, et al. Community composition of aquatic insects in Anhui Shengjin Lake Wetland of International Importance and its relation to water environmental factors. Wetland Science, 2025, 23(4): 743-751
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Community composition of aquatic insects in Anhui Shengjin Lake Wetland of International Importance and its relation to water environmental factors

  • Liu Teng , 1, 2 ,
  • Dong Zhichao 1, 2 ,
  • Song Yunwei 3 ,
  • Xu Wenbin 3 ,
  • Chen Xinsheng , 1, 2, * ,
  • Wan Xia , 1, 2, *
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Received date: 2024-04-03

  Revised date: 2024-04-22

  Online published: 2026-03-12

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Copyright ©2025 Wetland Science. All rights reserved.
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摘要

为了研究升金湖国际重要湿地水生昆虫的多样性水平，于2022年9月至2023年8月每月中旬，采用样地调查法，对芦苇(Phragmites australis)沼泽、湿薹草(Carex thunbergii)沼泽、稻田、林地和河漫滩的水生昆虫群落物种组成、种群数量、多样性和相似性开展了调查。研究结果表明，共采集到11 515头水生昆虫，隶属于8目20科59种；其中，蜻蜓目(Odonata)、半翅目(Hemiptera)和双翅目(Diptera)为优势类群；黄蜻(Pantala flavescens)、小划蝽(Micronecta quauriseta)等10种水生昆虫在5种生境中均为优势种。不同生境类型间生物多样性指数存在显著差异，Shannon-Wiener多样性指数、Simpson多样性指数、Magalef丰富度指数和Pielou均匀度指数均在林地最低。广义混合线性模型结果表明，水体透明度是影响水生昆虫群落多样性指数最重要的水环境因子。非度量多维尺度(NMDS)分析结果表明，林地的水生昆虫群落组成与其他4种生境存在显著差异。

本文引用格式

刘腾 , 董志超 , 宋昀微 , 徐文彬 , 陈心胜 , 万霞 . 安徽升金湖国际重要湿地水生昆虫群落组成及其与水环境因子的关系[J]. 湿地科学, 2025 , 23(4) : 743 -751 . DOI: 10.13248/j.cnki.wetlandsci.20240096

Abstract

To investagte the diversity of aquatic insects in Anhui Shengjin Lake Wetland of International Importance, a quatrat survey was conducted in the middle of each month from September 2022 to August 2023 across five habitats: Phragmites australis marsh, Carex humida marsh, rice fields, woodland areas, and floodplains. The study focused on analyzing the species composition, population abundance, diversity, and similarity of aquatic insect community in these distinct ecosystems. The results showed that a total of 11 515 aquatic insect specimens were collected, spanning 8 orders, 20 families, and 59 species. Among them, Odonata, Hemiptera, and Diptera were identified as the dominant group, while Pantala flavescens, Micronecta quauriseta and eight other aquatic insects were dominant species across all five habitat types. Besides, significant differences in biodiversity indices were observed among different habitat types. Specifically, the Shannon-Wiener diversity index, Simpson diversity index, Margalef's richness index, and Pielou's evenness index all reached their lowest values in woodland areas. Generalized linear mixed model (GLMM) analysis revealed that water transparency was the dominant water environmental factor affecting diversity indices. Non-metric multidimensional scaling (NMDS) analysis further demonstrated distinct differences in aquatic insect community composition between woodland and the other four habitat types.

水生昆虫是指其生命周期中的一个或多个阶段需要在水中度过或与水体相关的昆虫[1]，是湿地生态系统的重要组成，对湿地生态系统的功能保持和稳定发挥着关键作用[2]。水生昆虫可以分解有机物、取食藻类或作为鱼类食物的来源[3]，其促进了物质循环和能量流动，同时对环境变化非常敏感，常作为水质监测和评价的指示生物[4]。
水生昆虫作为生态系统重要功能群，其基础研究起源于欧洲，德国学者通过对水生昆虫种类组成、数量分布以及生态习性来了解水体的健康状况和环境质量[5-7]。之后的研究中，水生昆虫作为大型底栖动物的重要组成部分，在评价水体健康研究中作为指示生物被选择[8-9]。芬兰、匈牙利的学者对其境内湿地的研究发现城市化对水生昆虫的丰富度产生负面影响[10]；柏林城市湿地水体pH在一定范围内对水生昆虫丰富度存在影响[11]。北美地区的研究更多关注杀虫剂对水生昆虫的影响[12-14]，其中在美国和加拿大的河流、湖泊等水环境中发现随着新烟碱类杀虫剂含量升高，水生昆虫多样性会显著降低，因此减少杀虫剂的使用可以保护水生昆虫群落[15]。南美地区处于热带地区，对水生昆虫的研究较为深入[16-17]，已有的研究不仅调查了当地采矿活动对特定水生昆虫类群的影响[18]，还探讨了pH、浊度等水环境因子与水生昆虫的相关性[19-20]。采矿会显著降低蜉蝣目、襀翅目与毛翅目的物种数，pH和浊度与水生昆虫多样性呈现负相关[21]。
亚洲地区对水生昆虫的研究主要集中在日本、韩国和中国。日本学者研究了环境因素对稻田水生昆虫的影响，发现现代灌溉技术引入与地下管道修砌会使水生昆虫活动范围变大，群落差异性变小，但依然呈现明显的季节变化[22–23]。韩国学者对池塘、河流和水库水生昆虫的研究发现[24-26]，池塘和水库以蜻蜓目(Odonata)为优势类群，河流则以双翅目(Diptera)为主。中国地域辽阔，湿地分布广泛，其中云南地区水生昆虫具有极高的物种丰富度，同时群落多样性沿海拔格局存在显著差异[27-29]。学者们基于东北地区湿地水生昆虫性状和功能多样性评估了三江平原湿地恢复情况，发现恢复性湿地性状组成与自然湿地较为相似[30]；另有研究发现栖息地连通性的改变会影响水生昆虫多样性[31–32]。长江中下游地区湖泊湿地众多，生境类型多样，但是当前关于水生昆虫多样性及其与环境因子之间的关系[33–34]研究较少。
升金湖是长江中下游具有代表性的浅水通江湖泊，2015年被列入国际重要湿地。升金湖湿地拥有丰富的水生生物资源和独特的湿地生态系统，是众多水禽的重要栖息地和迁徙通道。水生昆虫既是重要的初级消费者，又是水鸟和鱼类等生物的重要食物来源，在湿地生态系统结构和功能维持中发挥关键作用。截至目前，关于升金湖湿地水鸟[35]、植物[36]和浮游生物[37]类群已有较多研究，但是关于水生昆虫多样性及其与生境之间的关系缺乏系统研究[38]。
通过对水生昆虫群落结构、种类组成和数量分布等信息进行综合分析，能够评价升金湖湿地水质的整体状况，并为湿地生物多样性保护、湿地生态系统修复和保护提供重要的基础数据支持。本研究能够深入了解升金湖国际重要湿地水生昆虫资源及其对水质的指示作用，为升金湖国际重要湿地管理提供科学依据和技术支持，为长江中下游湖泊湿地水生昆虫调查提供案例。

1 材料与方法

1.1 研究区

升金湖国际重要湿地(30°15′N~30°30′N，116°55′E~117°15′E)位于安徽省池州市境内，湿地以升金湖为主体，总面积为333.4 km2，其中湖泊面积为133 km2[35-37]。该区气候属于亚热带季风气候，夏季炎热潮湿，冬季寒冷干燥[39]。每年的枯水期为12月到翌年2月，丰水期为7—9月，3—6月及10—11月为平水期[35]。升金湖国际重要湿地周围多为丘陵山地，地形起伏变化大。湿地周边植被组成主要为常绿阔叶混交林，附近同时规划有重要的农业区，主要种植水稻(Oryza sativa)等农作物[36–37]。

1.2 采样点设置和样品采集

根据采样点需要空间均匀分布的要求，采用随机方法以减少偏差，重点关注生态敏感区与关键区，兼顾可操作性与安全性，并参照升金湖湿地历史数据，保持采样点一致，以便比较与长期监测。在升金湖芦苇(Phragmites australis)沼泽、湿薹草(Carex thunbergii)沼泽、林地、稻田和河漫滩这5种典型生境各设置4个采样点，共设置了20个采样点(图1)。在每个采样点设置了1个2.5 m×2.5 m的样方。其中芦苇沼泽以芦苇为优势植物，受季节性降水以及地下水位变化等因素的影响，水位变化相对较大；湿薹草沼泽优势植物为湿薹草，水位相对较稳定，地形相对平坦，土壤含水量和有机质含量较高；林地的水位变化幅度较大；水稻为稻田生境的主要植物，通常依赖于灌溉水源来满足水分需求；河漫滩生境具有周期性淹没和出露的特点，水生植物种类丰富。于2022年9月至2023年8月每月中旬，采集1次水生昆虫样品。利用2 m长的D型网(30目)，沿水底按“Z”字形拖动1 min，重复5次记成1组样品，挑出网中的水生昆虫，同时使用捕虫网对各采样点的蜻蜓目、双翅目成虫进行采集，并将采集到的成虫放入75%的酒精内保存，带回实验室并鉴定水生昆虫样品的种类[40-43]。
1 Aquatic insect sampling locations in Shengjin Lake Wetland of International Importance

升金湖国际重要湿地水生昆虫采样点分布示意

1.3 水环境因子的测定

利用便携式水质分析仪(DR2800，Hach，Loveland，美国)，测定水体的 pH、水温、电导率、浊度和溶解氧，同时利用塞氏盘和绳尺分别测量透明度和水深。用采水器在各采样点，采集水面下0.5~1.0 m深度的水样。将采集的水样24 h内带回实验室，按照《水和废水监测分析方法》[44]进行采集和保存，参照《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002) [45]，测定水样的总磷、总氮、氨氮和化学需氧量含量。

1.4 数据处理

将所有生境采集的样品合并，利用R语言的iNEXT软件包，绘制出基于个体数的物种稀疏和预测曲线，以稀疏曲线和预测曲线的虚线部分是否趋于平缓判断抽样充分性。
选择 Shannon-Wiener多样性指数、Pielou 均匀度指数、Simpson多样性指数和Margalef 丰富度指数，分析升金湖水生昆虫群落多样性。采用非度量多维尺度排序(NMDS)分析不同生境下水生昆虫群落组成的空间排序。利用优势度指数，确定水生昆虫的优势物种。当物种的优势度指数≥0.02时，该物种即为优势物种。
采用广义线性混合模型[46]，以样地编号和环境因子为因变量，前者是随机效应，后者为固定效应，环境因子为自变量，物种多样性指数为响应变量，在进行模型拟合前，对所有的环境因子进行标准化以消除量纲的影响，再通过向后逐步回归法对环境因子进行筛选，最终模型仅保留具有显著影响(p<0.05)的环境因子。所有分析均在R语言中进行，显著性水平设置为p<0.05。

2 结果与分析

2.1 水生昆虫群落的物种组成

本研究共采集到11 515头水生昆虫，经鉴定隶属于8目20科59种(表1)。蜻蜓目、半翅目和双翅目为优势类群，其中蜻蜓目有4科27种，半翅目有6科9种，双翅目有5科11种。蜻蜓目的4科分别为蟌科、扇蟌科、蜓科和蜻科。
1 Community composition of aquatic insects in Shengjin Lake Wetland of International Importance

升金湖国际重要湿地水生昆虫的群落组成

目/科 种数/种 个体数/头
半翅目 Hemiptera
　负子蝽科 Belostomatidae 2 557
　划蝽科 Corixidae 2 1 233
　黾蝽科 Gerridae 1 684
　蝎蝽科 Nepidae 1 380
　蚤蝽科 Phoridae 1 682
　仰蝽科 Notonectidae 2 635
鞘翅目 Coleoptera
　龙虱科 Dytiscidae 1 48
双翅目Diptera
　大蚊科 Tipulidae 3 281
　蚊科 Culcidae 4 738
　水蝇科 Hydrellidae 1 398
　摇蚊科 Chironomidae 2 337
　水虻科 Stratiomyidae 1 48
蜉蝣目 Ephemeroptera
　蜉蝣科 Caenidae 2 32
鳞翅目 Lepidoptera
　草螟科 Crambidae 7 844
蜻蜓目 Odonata
　蜻科 Libellulidae 10 2 927
　蟌科 Coenagrionidae 9 1 194
　扇蟌科Platycnemididae 7 481
　蜓科 Aeshnidae 1 2
毛翅目Trichoptera
　纹石蛾科 Hydropsychidae 1 10
脉翅目Neuropteran
　溪蛉科 Osmylidae 1 4
稀疏曲线和外推曲线的虚线部分趋于平缓，说明抽样充分，并且对于该湿地水生昆虫数据具有足够的代表性(图2)。芦苇沼泽、湿薹草沼泽、稻田、林地和河漫滩生境的优势物种分别有17种、14种、16种、12种和15种(表2)。5种生境共有的优势物种有10种，包括蜻蜓目的红蜻(Crocothemis servilia)、黄蜻(Pantala flavescens)和锥腹蜻(Acisoma panorpoides)；半翅目的日本拟负蝽(Appasus japonicus)、水黾(Aquarlus elongatus)、小划蝽(Micronecta grisea)、普小仰蝽(Anisops ogasawarensis)和锈色负子蝽(Diplonychus rusticus)；双翅目的银唇短脉水蝇(Brachydetera ibari)和羽摇蚊(Chironomus plumosus)等。
2 Species rarefaction and extrapolation curves of aquatic insects across five habitats in Shengjin Lake Wetland of International Importance

升金湖国际重要湿地5种生境中的水生昆虫物种稀疏曲线和外推曲线

2.2 水生昆虫多样性

在不同生境下，芦苇沼泽水生昆虫群落的Shannon-Weiner多样性指数相对最高(图3)，其次为河漫滩、湿薹草沼泽、稻田、林地；Pielou均匀度指数最高的为河漫滩，其次为芦苇沼泽、湿薹草沼泽、稻田、林地；Simposn多样性指数最高的为湿薹草沼泽，其次为河漫滩、芦苇沼泽、稻田、林地；Margalef 丰富度指数最高的为芦苇沼泽，其次为河漫滩、湿薹草沼泽、稻田、林地。
2 Dominant species and dominance indices of aquatic insects in Shengjin Lake Wetland of International Importance

升金湖国际重要湿地水生昆虫优势物种以及优势度指数

物种名称优势度指数
芦苇沼泽湿薹草沼泽稻田林地河漫滩
稻筒水螟Parapoynx fluctuosalis0.230.05
银唇短脉水蝇 Brachydetera ibari0.180.150.120.030.11
羽摇蚊Chironomus plumosus0.050.020.040.020.06
长尾黄蟌Ceriagrion fallax0.100.090.04
蓝额疏脉蜻Brachydiplax chalybea flavovittata0.04
短尾黄蟌Ceriagrion melanurum0.140.060.10
褐斑异痣蟌Ischnura senegalensis0.180.110.130.03
锥腹蜻Acisoma panorpoides0.110.050.090.080.13
红蜻Crocothemis servilia0.100.130.140.240.13
黄蜻Pantala flavescens0.290.340.330.530.32
长叶异痣蟌Ischnura elegans0.170.210.160.14
日本拟负蝽Appasus japonicus0.070.140.110.070.07
水黾Aquarlus elongatus0.240.380.220.000.25
小划蝽Micronecta grisea0.280.290.230.340.28
普小仰蝽Anisops ogasawarensis0.240.350.180.020.26
横纹划蝽Sigara substriata0.170.240.24
黑纹仰蝽Notonecta chinensis0.070.040.030.12
锈色负子蝽Diplonychus rusticus0.080.180.040.120.22
3 Correlations of four diversity indices for aquatic insect communities in Shengjin Lake Wetland of International Importance

升金湖国际重要湿地水生昆虫群落4种多样性指数及相关性

2.3 水生昆虫多样性与水环境因子的相关分析

将11种环境因子的统计结果(表3)以及20个样地编号对应代入到模型进行拟合，水生昆虫群落Margalef 丰富度指数与水体透明度、总氮含量显著负相关(n=300，p<0.05)(表4)。Shannon-Wiener多样性指数与水体透明度显著负相关(n=300，p<0.05)。Simpson多样性指数与水体透明度显著负相关(n=300，p<0.05)。Pielou均匀度指数与水体pH显著负相关(n=300，p<0.05)。
3 Physical and chemical indicators of water in Shengjin Lake Wetland of International Importance

升金湖国际重要湿地水体理化指标

pH 水温/℃ 电导率/(μS/cm) 浊度/NTU 溶解氧/(mg/L) 透明度/
7.522120277.734
水深/m总氮/(mg/L)总磷/(mg/L)氨氮/(mg/L)化学需氧量/(mg/L)
1.21.020.170.153.04
4 Correlation analysis between aquatic insect communities and water environmental factors in Shengjin Lake Wetland of International Importance

升金湖国际重要湿地水生昆虫群落与水环境因子之间的相关性分析结果

多样性指数 环境因子 相关系数(V) 相关性(p)
注：n=300。
Margalef丰富度指数 透明度 1.162 6 0.024 4
总氮 −180.048 7 0.003 6
Shannon-Wiener多样性指数 透明度 0.080 9 0.046 7
Simpson多样性指数 透明度 0.006 3 0.048 7
Pielou均匀度指数 pH −2.868 1 0.027 9

2.4 不同生境的水生昆虫群落组成的相似性分析

如图4所示，林地物种分布比较分散。稻田、河漫滩、湿薹草沼泽、芦苇沼泽较为集中。河漫滩和湿薹草沼泽的水生昆虫物种重叠度高，芦苇沼泽的物种与稻田、林地重叠度很低。
4 NMDS ordination plot of aquatic insects across different habitats in Shengjin Lake Wetland of International Importance

升金湖国际重要湿地不同生境水生昆虫的非度量多维排列(NMDS)分析

3 讨　论

本研究共采集到水生昆虫8目21科59种，蜻蜓目、半翅目和双翅目为优势类群。这与同为长江中下游地区的鄱阳湖湿地的水生昆虫群落组成存在明显差异，其优势类群为半翅目水生昆虫，其中划蝽科在鄱阳湖(沙湖)水生昆虫群落中占据绝对优势(55.16%)，而其是鄱阳湖湿地调查的16科水生昆虫中耐污值最大的，说明该湿地水质较差[34]。升金湖湿地水生昆虫群落组成中蜻蜓目的个体数所占比例较高，占整个水生昆虫群落总数的33.14%，因为蜻蜓的幼虫生活在水中，并对水质敏感，蜻蜓目的数量和种类往往会随着水质的改变而变化[41]。
在本研究中，芦苇沼泽、湿薹草沼泽和河漫滩生境水生昆虫的生物多样性指数比稻田和林地高。芦苇沼泽、湿薹草沼泽和河漫滩的挺水植物面积大，沉水植物丰富，并与开阔水域毗邻，缓冲区较大，为水生昆虫的生长繁殖提供了优良场所，因此水生昆虫种类丰富[47–48]。在林地中，人类活动的干扰较为频繁和强烈，导致水体中水生昆虫群落的物种多样性下降。稻田生境中植物单一，水生昆虫生物多样性较低，同时水生昆虫在稻田有水的情况下才能稳定存在[48]。湿地植被类型会显著影响水生昆虫群落组成，需在后续研究中着重关注。
水体透明度与水生昆虫群落的Margalef丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数和Simpson 多样性指数显著正相关(p<0.05)，说明随着透明度的增大，水生昆虫多样性升高。透明度是反映水质的重要指标，水生昆虫通常倾向于选择水质清澈、透明度高的生存环境[49-51]。透明度高的水体有助于昆虫觅食、繁殖和避开天敌，因为它们可以更容易地发现食物、同伴和潜在的威胁[50]。水生昆虫大多以悬浮在水中的有机碎屑、植物残体和其他小型水生生物为食，在透明度高的水体中，这些食物更容易被昆虫发现和捕获，从而提高了它们的觅食效率[50]。水生昆虫的生殖行为和幼虫的发育过程都需要在水中进行，透明度高的水体提供了更适宜的环境，使得昆虫能够更容易地进行交配、产卵和孵化，从而增加了幼虫的存活率[51]。部分水生昆虫类群对水体透明度的变化具有敏感性，可以作为水质的指示物种[52]。透明度低的水体可能意味着水质受到污染或有机物负荷过高，这可能影响水生昆虫的生存和繁殖[52]。此外，水体透明度会影响水生植物的光合作用，而水生植物是水生昆虫重要的栖息地[52–53]，故水体透明度和水生昆虫之间存在显著相关性。
本研究还发现，水体总氮含量与水生昆虫群落的Margalef 丰富度指数显著负相关。氮是导致富营养化的主要污染物之一，氮过量时会使藻类过度生长，水质下降，不利于水生昆虫生长发育，并且水生昆虫栖息地减少[53]。Pielou均匀度指数与水体pH之间显著负相关。已有研究表明，水体pH是水生昆虫群落及物种多样性的重要影响因子[53]。pH升高或者下降会造成部分水生昆虫类群(蜉蝣目等)多样性下降，但有一些类群，比如摇蚊属，在水体状况差的环境依然能生存[54]。
大型底栖动物已被用来进行水生生态系统健康评价[55–56]。水生昆虫部分类群(蜉蝣目、襀翅目、毛翅目三大类群)在溪流生态系统中的多样性可以反映水质状况[57–58]。本次研究发现，升金湖国际重要湿地水生昆虫多样性与水体透明度、总氮、pH存在显著的相关性。基于这一发现，建议在未来的湖泊湿地生态系统健康评价工作中，增加水生昆虫作为评价指标，有助于更加全面的反映湿地水质的健康状况，为湿地保护和管理提供科学依据。

4 结　论

在升金湖国际重要湿地5类典型生境中，水生昆虫群落多样性较高，其中，蜻蜓目、半翅目和双翅目为优势类群，且在不同生境中群落组成差异明显。在不同生境下，芦苇沼泽水生昆虫群落的Shannon-Wiener多样性指数相对最高；Pielou均匀度指数最高的为河漫滩；Simposn多样性指数最高的为湿薹草沼泽；Margalef 丰富度指数最高的为芦苇沼泽。水体透明度、pH和总氮含量是影响水生昆虫多样性的重要水环境因子。
未来研究应加强对不同生境类型水生昆虫群落及环境因子的长期系统监测，以获取其时空动态模式，从而更好地为升金湖国际重要湿地生物多样性保护、湿地生态系统修复管理和保护提供相关的基础数据。

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