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Studies on ecological management of a caddisfly (Trichoptera: Hydropsychidae)

一种毛翅目昆虫的生态治理研究


针对生活在水流速度较快的湖南省柘溪水电站一带河床大量发生的原双栖纹石蛾(Amphipsyche proluta)来说,采用一般的防治措施都很难付诸实施,或者只能是治标,不能治本。经1997年至2000年的调查研究和试验分析得知,人为去掉河底大型石块,加深河水深度,减缓流速,以破坏适宜于该石蛾幼虫生存的生态环境,引进生态致死因子,是从根本上杜绝该石蛾发生的较为理想的办法。

In Zhexi power station of Hunan of China, a species of caddisfly named Amphipsyche proluta MacLachlan has arised in a great quantities (over 10 tons or 1000 millions individual) every year, and becomes a serious biological disaster. The ecological management of this insect are reported in this paper. Down from the dam of Zhexi reservoir, since the flowing speed of water on the river bed is faster, it is difficult to use common methods such as chemical, agricultural, physical and biological control methods to control this insect. Based on the investigation, experiments and analyses in 1997 to 2000, a better ecological measure was suggested to control the pest, which included digging the bigger stone on the river bed away, deepening the depth of water, and slowing down the flowing speed. It is expected that the environment in which the larvae live will be changed and this caddisfly will be controlled, ultimately a fundamental treatment to this insect will be given.


全 文 : 万方数据
3期 龙建国,等:一种毛翅目昆虫的生态治理研究 237
图l原双栖纹石蛾常发河床示图
Figl ShowtheriVerwhereAnlphipsycheproIutaariseina
g代atquantity
站停发电河水刚刚退去时进行底部大型底栖动、植物
种类和数量调查,每点采样面积1m2,采样深度为表
层10cm左右。与此同时,1997~1999年问对距柘溪
大坝约80km下游的马迹塘水电站河床的生境及生物
多样性进行多次调查。以资说明生态环境的改变,将
严重左右原双栖纹石蛾幼虫以及其它底栖生物类群的
消长。
最后结合实地调查结果和生态模拟试验结果进行
综合分析,设计出生态治理的具体方案。
由于受电站发电量的调控,大坝之下几千米河床
的水位深浅程度有较大的变化。有时当电站全部机组
停发电时,河床可在短期内几乎断流,这给人工直接
深入河床进行采样调查带来极大的方便。因此以下所
述试验过程或所得数据大都为人工直接深入河床操作
和采样调查取得。
2调查和试验结果
2.1幼虫最适水体微环境的观察和分析
原双栖纹石蛾每年在柘溪水电站一带大量发生,
而在邻近其它水电站并不大量发生,甚至根本就没有。
昝其原因,主要是由于柘溪水库大坝之下8lanl范围
内特定的水体环境,包括特定的水质、流速、水深以
及河床底质等环境因子,造就了该石蛾的大量发生。
此前我们已经报道过【6】,在自然情况下,该石蛾幼虫
对水体条件的主要要求是:水质良好无污染,除细菌
数超标外,其余各项指标均达饮用水标准之上,透明
度在70cm以上,溶氧接近饱和,pH值在6.8左右;
水流速度为每秒O.3~2m之间;水深在0.5~2m之
间;水体底质干净无泥沙,石块大都扁平具棱角,大
小规格多在25cm2(指最大面)之上。
在这一河段中,由于没有明显的污染源,水质变
化不大。但若水位太深,流速缓慢的话,其水中溶氧
相应就要低些。河床较宽,或且河水较深的河段,水
流速度就趋缓,底质就有泥沙淤积,或阳光达不到底
部,因此幼虫不能生存。在河水较深,或且流速较缓
的河段,多种水生捕食性动物得以生存,从而控制了
石蚕的发生量。水底石块规格偏小或多泥沙的河段,
由于石块不时随河水滚动,不宜石蚕攀附爬行,容易
被水流将其冲走,加上滚动的石块往往较光滑,其上
极少生长藻类或菌类生物,因此也就不宜幼虫生存。
总之,水质、流速、水深及底质条件,是幼虫赖以生
存的极其重要的生态因子,它们形成一个共同的辩证
统一体,缺一不可。
进一步调查得知,即使是在大坝之下8km该石
蛾常发河段中,也并非整个河床底部都适宜其幼虫生
存。凡是底质多泥沙,石块规格较小(最大面小于25
cm2)的水体,或凡是水深经常超过2.5m的水体,或
凡是水流速度缓于O.3m·s一,快于2m·s。1的水体微
环境中,都很少或者根本就没有该石蛾幼虫分布(表
1)。根据实地测算,在这常年有原双栖纹石蛾成虫发
生的8km长、约200m宽的整个河段中,实际适宜
幼虫分布的水域约占其宽度的l/3,约占其长度的2/5,
也即仅占总面积的13%左右,而87%的水域由于几种
生态条件不同时具备,因而极少或无幼虫生存。
2.2河底去石填沙试验结果
1994年,电站为了解决发电尾水排放畅通问题,
曾对近大坝200m左右的河床中部分砂石进行了清
除。调查得知,由于被清理的河床平时水深通常处在
2.5m以上,故这一水域很少有石蛾幼虫生存。尽管
经过几年的冲洗,该段河床中又出现了一个砂洲,且
砂洲处水深通常只在1m左右,但由于砂洲上都是些
较小的石块和细沙,不宜石蚕生存。1998年8月15
日调查该砂洲达20m2仅仅找到5头3龄前的幼虫
(表1),但没有发现任何虫巢和蛹茧。由于8月12
日前电站进行了一次大泄洪过程,因此估计在该砂洲
上找到的5头幼虫也是别处水域冲洗而来的。1999年
8月10日我们又去该砂洲调查,结果未找到幼虫。
去石填沙生态模拟试验经四个星期后,其观察结
果在前者范围内没有找到幼虫,在后者范围内也仅找
到2头幼虫(表1)。
2.3生物多样性的对比调查结果
2.3.1大坝之下8km范围内生物多样性调查结果8
个不同生态环境点的大型底栖动、植物种类和数量的
调查结果如表2所示。由表2可知,在最适宜原双栖
纹石蛾幼虫生存的区域如I号点,其它大型底栖动物
的种类和数量反而相对较少,也无大型可见水生植物
分布。能与该石蛾幼虫同时生活在同一水体微环境中
的类群主要为水蛭,其次是底栖小虾和小型鲈科鱼类
万方数据
238 生态科学 23卷
(I、V、Ⅶ号点)。与该石蛾幼虫比较,大量蜉蝣幼
虫分布的区域,往往其水位相对较浅,水流速度相对
较缓。由表2还可看出,该石蛾幼虫与螺类和蚌类不
能生活在同一水体微环境中,这主要与水质、水深、
水流速度以及水中溶氧量有关。
2.3.2马迹塘水电站大坝之下生态环境及生物多样
性的调查结果 马迹塘水电站是为低水头灌流式水力
发电站,大坝之下的河床宽约350~380m,且无明显
的落差,由于当年建坝时不存在打山洞的工程,因此
大坝之下无建坝时人工抛填的大型扁块状石块,基本
上仍然维持建坝前混圆状砂石底质。加上水质、水流
速度等多种生态因子的综合作用,这里不构成原双栖
纹石蛾幼虫的生存条件。经3次下河和灯下9个夜晚
的采样调查和观察,马迹塘水电站一直未发现原双栖
表l 同一时期不同水域微环境所采到的幼虫数
ThbleTheIarvaequanti付coIIectedind.ff奄rentmicrowaternvimnmentatthesameD riod
编号 采样日期 通常水深范围 水流速度范围 采样面积 所采幼虫数
№ samplingdate Us岫llyd印th walter玎owjng S帅pIinga嘲 C叫吣ofthc
ofwater(m) speedscope(m·s.1) (m‘) Ian,apicked
I 1999.7.27. 1_3~1.5 O.4~O.6 10 3
II 1999.7.27. 1.3~1.5 0.4~0.6 O.8 2384
In 1999.7.28. 0.8~1.3 O.4~O.6 2 897
Ⅳ 1999.7.28. O.7~I.3 V 1999.7.28. >2.2 O.7~】 5 3
Ⅵ 1999.8.10. 1,3~1.5 O.4~0.5 4 2
Ⅶ 1999.8.10. 1.3~1.5 O.4~0.5 4 O
Ⅷ 1999.8.10. >20 O
Ⅸ 1998.8.15. O.7~1.5 O.4~O.8>20 5
表2不同水体微环境生物多样性调查结果
!壅垒!星兰 !坠竺i望!竺萋兰!g璺!i竺里翌!堡!坚!!!旦!!!!i望g!!璺!12坚!望箜!!翌堕i!!垒翌望!望堕£翌!苎!曼!塑塑翌罂!竺望!
所选点情况 其它大型底栖动物分布情况
选点
编号
A陀a
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dh啪卸蕊c训itiofl
水深流速
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V 1.2~1.5 o.5~1.2
Ⅵ 1.2~1.5 O.5~1.2
Ⅶ 1.O~1.5 >o.5
Ⅷ 1.O~1.5 大石块上有分布 47
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水蛭、鲈科鱼、虾、水螟蚣 无№
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蜉蝣、水蛭、螺、其它
毛翅目幼虫、蛤、水虿、虾
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蜉蝣、水蛭、蛤、
鲈科鱼、虾、水虿
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有大量金鱼藻
等植物分布
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有少量金鱼藻
等大型水草
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虾、蜉蝣、水蜈蚣
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水蛭、虾、蜉蝣
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无№ 68 14 摇蚊、螺、水蛭、蛤、 有大量扁担草
虾、水蚯蚓、水虿、鲈科鱼 和金鱼藻等植物
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万方数据
3期 龙建国,等:一种毛翅目昆虫的生态治理研究 239
纹石蛾幼虫和成虫。晚问在灯下飞舞的多数为蜉蝣,
也有少量其它毛翅目昆虫和山问飞来的鳞翅目昆虫,
但总的发生率不及柘溪石蛾发生率的1%。
3引进生态致死因子的构想
3.1 加深河水深度,减缓流速,引进生态致死因子
柘溪水库大坝之下几千米河段的水流速度较快,
若能采取人工办法,将其流速减缓的话,一系列的生
态因子都将随之发生变化,生物群落乃至整个生态系
统将发生根本上的改变。流速减缓,则河底少量淤泥,
多种水生植物侵入,继而水生动物多样化,继而由于
生存斗争关系原双栖纹石蛾就不可能成为该河段的绝
对优势种动物。因此,减缓水流速度,也是引进生物
防治手段的有效措施。
由于受两侧河岸的限制,以加宽河床从而减缓水
流速度的办法是不能考虑的。但可以采取加深水位,
增加断面水流面积的办法,从而达到减缓流速的目的。
现该河段中适宜于石蚕生活的水域,常年平均水深(除
泄洪外)在2.5m左右,平均水位宽度约200m,即
常年断面水流面积大致在500m2上下,常年平均水流
速度大致为1m·sd左右。在此基础上,若平均加深
水位lm,流速则相应减缓30%。
加深河床水位有两种办法,一是在这一河段的某
一位置,比如在柘溪口或在大埠溪,拦河修建一个矮
坝,水位自然就加深了。但这样将会出现船只如何通
过这~矮坝以及抬高发电机组尾水排放高度等问题。
第二种办法是将河底的砂石挖走,从而加深水位。
加深河水不单是减缓流速以抑制石蚕。由于石蚕
只能生活在一定的水深范围,水深超过2.5m,幼虫
不能生存。因此,加深水位应该具有针对性,可以只
考虑挖去那些浅于2.5m深处的河底砂石,而对那些
已经达到2.5m深的水域可置之不顾。
受电站和柘溪镇夜间大量灯光的引诱,该石蛾成
虫都集中在这~带产卵繁殖【4,71。因此,在大坝之下该
石蛾常发的8‰河床中,又以近大坝2‰的河段其
成虫和幼虫分布最为密集。鉴于这种缘故,考虑到取
走砂石的工程量问题,可以只考虑挖去近大坝2km河
段中的砂石以加深水位。根据实地测算,单就近大坝
之下2km范围内的河床,将其凡是适宜于该石蛾幼
虫生存的底部砂石取走,使其常年水位深度达到
2.5m以上,估计工程总量大约为100Ooo~150000
m3。
既然石蚕适宜生活在大型石块之上,可以考虑采
用人工办法,将靠近大坝l~2km范围河床中的大型
石块全部取走,从而大大控制该石蛾的发生量。取走
大石块,同样也能在一定程度上加深水位,达到减缓
流速的日的。
近大坝2km河床的大型石块,大都是由于当年
建坝时人为所抛填的。根据实地调查,河底大型石块
(指最大面在25cm2以上),其深度只占表面的20cm
左右,20cm以下大多为泥沙和建坝之前的河床卵石。
2km范围的河床,适宜石蚕生存的面积大致为
10000m2,取走上部20cm厚的大石块,工程总量
不到20000m3。
取走大型石块之后,石蚕的生存环境遭到严重破
坏,预计在此后的几年时期内,电站一带的石蛾发生
量将大为减少。但由于细砂的流动性,几年之后,河
底很可能又将露出少量大型石块,但只需再坚持清理
一次,由于大坝的拦截作用,此后不可能再出现当年
人为抛填的扁块状的大型石块了,从而达到长期控制
该石蛾发生的目的。
3_3加深河水后可能出现的问题
加深河水,相应减缓流速之后,该水域肯定会形
成一种新的生态平衡,可能出现其它新的优势种动物
和植物,一些蜉蝣等其它飞舞性昆虫的种类和数量有
可能相应增加。但由于生物种类的多样性和生物群落
的复杂化,不可能再次形成现如今像原双栖纹石蛾这
样的绝对优势种趋光性昆虫。这一点由表2以及邻近
相类似的水电站(如凤滩水电站、马迹塘水电站等)
的情况得到证实。
4结论
结合此前几篇连续报道,通过进一步调查、模拟
试验和分析讨论,我们初步得出这样一个结论,对于
柘溪水库大坝之下几千米范围内这一特定的河水环境
来说,去掉河床中大型石块,加深河水深度,减缓水
流速度,从而引进生态致死因子,是根治原双栖纹石
蛾的最有效的、而且是符合环境保护原则的办法。
采取这项措施,其工程量较大,因此需耗费一定
的资金,但从长足观点看还是值得的。另外,取走部
分砂石,显然对泄洪、改善航道、降低发电尾水阻力
等,具有很好的效果。
参考文献
3.2取走河床中的大型石块,造成不适宣石蚕生存的 fll福建农学院.1982.害虫生物防治[M】.北京:农业出版社
环境 354. (下转第243页)
万方数据
万方数据
一种毛翅目昆虫的生态治理研究
作者: 龙建国, 黄五龙, 张建云, 龙泽权
作者单位: 龙建国,张建云(长沙理工大学生物研究所,长沙,410077), 黄五龙,龙泽权(湖南省柘溪水电
站,湖南安化,413508)
刊名: 生态科学
英文刊名: ECOLOGIC SCIENCE
年,卷(期): 2004,23(3)

参考文献(9条)
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4.龙建国;张建云;粟星飞 利用趋光习性防治兼长角纹石蛾[期刊论文]-湖南农业大学学报(自然科学版) 2002(04)
5.龙建国;张建云 兼长角纹石蛾的生态特征[期刊论文]-生态学杂志 2002(03)
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