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第 16卷 第 2期
1 9 9 6年 4 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINI(：A
2 ]
VoL1 6，No．2
Apr．， 1996
生
单甲脒农药对模型池塘生态
系统群落结构的影响
鳖 曹 宏 任淑智 [《， ^
中国科学睫动物研究所． E京．i00080
fj
擒妻 在 3 m×i m×i m( 一3 m。 含有底泥的模型池塘生态系统 中研究单甲胖农药对球生生物群落结
构的影响。规定实验浓度为 O、i 5、3．0、6 O和 i2 0 mg,；L，每 i5 d加^ i操 25 单 甲脒农药水剂，连续
加八 4农，实验进行 2十多月。在实验浓度范围内．单 甲脒农药对出生生物群落产生不同程度的影响 俘
游生物比较敏感：加药后头几天内，种类 数量及多样性指数下降，浓度越大．影响越明显；大约 i周
后 ，各处理组浮游生物群落连步得到恢复 ，实验后期其数量甚至可超过对照水平．但群落结柑发 生改变 ，
敏感 类减少或消失．耐污种类增加，生物多样性降低 底硒生物比较耐污 处理槽大型球生植物的叶绿
紊古量有所减少·但其种娄和生物量未见明显差异 底牺动物种类、数量也束见明显蛮化。微生物最耐污．
在址理槽出层及沉积物中好氧异养苗数量有所增加，沉积物 中匮气菌数量也有增 加的趋势 青终鱼对单
甲胖农药较敏感，在 1．5叫E，L 下浓度尚能正常存活和繁殖 单 甲脒农药水剂明显增加术体氨、磷古量，
尤其磷酸盐告量高 ，使水体氮、磷比例失谓，可能导致水体富营养化。根据综音指标分析，在规定单 甲胖
5 mg／L的实验条件下，水生生物群落结构未见明显改变
⋯蛳 楠 盔量 ，．
EFFECTS 0F N’一(2，4一DIMETHYLPHENYL)一N—
M ETHYLF0RM AM IDINE HYR0CHL0RIDE 0N
C0M M UNITY STRUCTURE IN P0ND M ES0C0SM S
Huang Yuyao Gao Yurong Co Hong Ren Shuzhi
(^ ∞dm of zoology,，TheChi~seAcadi a,ofSciences，Beijing，Ch~ha，100080)
Abstract Effect of Monoformamidine insecticide，N’一(2，4-dimethylpheny1)一N—methylfor—
mamidine hydrochloride(DMAH)，on the aquatic community structure were experimentally
investigated through glass fibre tanks with a dimension of 3m×lm×lm( 一 3 m )under out—
door conditions in Beijing+1993．The nominal concentration of 0，1．5，3．O，6．0 and l2．O
mg ·L～ were dosed to test tanks，respectively，once two weeks，The experiment ran for 2
months．The results indicate that the DMAH was toxic to aquatic community．Plankton tom—
munity was most sensitive to DMAH．The species．density and diversity index of algae were
reduced in first several days of the exposures in all the treatment tanks．About one wek later，
· 国家 自然科学基金资助项目。扬惠芳研究员提供微生物资料，陈俨梅同志参加部丹实验工作，特此象谢
收稿 日期；1994 10 14，修改稿收到 日期：1995 08 25
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生 态 学 报
it could recover radually and the num ber developed even more than that of contro1．The tom
pos ition 0f algae in the community was changed because sensitive specms disappeared．Benthic
communitv as nOt sensitive tO DMAH． The species，density and diversity index or biomass
were not significantly responsive to DM AH． M icroorganisms were the most tolerating to
DMAH pollution．Heterotrophic aerobes in water column and sediment as wdl as anaerobes in
sediment appeared to increase in the treatment tanks，particularly in the high level tanks．The
medaka(Oryzias latipes)could survive and reproduce normally under 1．5 mg·L of DM AH
tank．The important influence factors of high levels of nitrogen and phosphorus were also dis-
cussed．Data based on community structure，fish monitoring and nutrients changing show that
< 1．5 mg ·L of DM AH m ight not seriously impact Oil aquatic ecosystem heakh under ex—
perimental conditions．
Key words： N’(2，4-dimethylpheny1)一N—methylformamidine hydrochloride，communi—
ty structure，mesocosm ，ecological effect．
模型生态系统成分比较复杂，包括有生产者、消费者和分解者生物，比较接近 自然实
际，因此近年来广泛应用以评价、研究化学污染物质的环境行为及整体生态效应口_ 。
农药等化学物质在生产、运输、使用过程中常常最终经各种途径进入水体 ，造成对水域
环境的污染 ，影响水域生态系统正常功能的发挥 ，严重时威胁人体健康。
单甲脒农药是近几年来我国科学工作者合成的一种新农药 ，主要用于控制螨类等农业
害虫，药效较好。单甲脒是杀螨杀虫剂双甲脒的活性代谢产物 ，化学名称为 N 一(2，4一二 甲
苯基)．N．甲基甲脒，其生物活性近似于双甲胩，杀螨效果等于甚至高于双甲脒 。目前 国
内已大量生产和使用。但是单甲胩对环境影响报道较少。王淑洁等报道了单甲脒及其代谢
产物的诱变性 和对大 白鼠的毒性 ]。作者等初步报道了高浓度单 甲脒盐酸盐对模型水生
生态系统结构 、功能的影响0一。但低浓度单 甲脒农药对水生生态系统的影响情况尚不清楚
本文报道低浓度单 甲脒盐酸盐对水生生物群落结构的影响，为进一步探讨最大允许浓度提
供参考。
1 材料与方法
模型池塘 由 3 m×1 m×1 m的玻璃钢水槽制成 ，底部铺垫 10 em河泥 。灌注 自来水 ，
加入适量营养盐在室外 自然光下培育。2个月后，各槽水生生物生长繁茂，各槽间生物群
落结构及代谢功能相近 。。
培育 2个月后 ，1 993年 7月底选择 5个生物群落结构、功能最近似的水槽进行单甲脒
农药生态效应实验，各槽加入不同浓度的单甲脒农药水剂，规定单甲脒盐酸盐浓度 0，1、5，
3、0、6、0及 1 2、0 mg／L。每隔 1 5 d投药 1次 ，连续投药 4次。加药时用 NaOH浓液调节 pH
值使与对照槽相近 ，单甲脒农药购自武汉慈惠化工厂生产的单甲脒水剂 (含单甲胩 25 )。
液相色谱测定结果表明，实测浓度与规定浓度接近。本文以规定浓度进行讨论。
加药后定期采集水层中的微生物、浮游藻类 、浮游动物。实验结束时收割水草及采集底
泥中的底栖生物及微生物 。具体工作方法请见参考文献[9，10]。
2 结果与讨论
2、1 大型水生植物
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各实验水槽大型水生植物 生长茂盛 ，优 势种为轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)和篦齿
眼 子 菜 (Potamogeton pectinatus)，此 外还 间杂 一 些 茨 藻 (Najas ma)o~)、草 茨 藻 (N．
graminea)、苦草 (Valtisnema spural~)以及钝节拟丽藻(N#eltopsis obtusta)、布氏轮藻(Chara
braunK)等 加入单甲脒农药后 ，水生植物受到不同程度的影响。在 0和 25 mg／L的条件
下 ，水生植物受到严重损伤，一周 内逐步下沉水底 。本次实验在 12 mg／L水槽中见到轮
叶黑藻部分 叶片脱落，植株略有下沉现象，但不显著。叶绿素含量较低(表 1)，6．0 mg／L
以下各浓度组，水生植物损伤情况表现不明显。最后收割时，种类、生物量均无明显差异
(表 2)
表 1 各实验槽中轮叶黑藻的
叶绿素含量(1993 09 3o)
Table 1 ChlorophyIl content of
／／- _删 口fd in t∞t tank (mg／g)
叶绿紊种类 单甲脒旅度 DMAH(mg／L)
Ch[oroDhyn 0 L 5 3．0 6 o 12．0
0．8917 0．6360 0．8280 0．7425 0．3360
0．3073 0 3102 0 2977 0．3910 0．1290
0．1 829 O 2590 0．2664 0．2l57 0．12船
l 38l 9 1 2032 1．392l 1．3492 0．6089
2．2 浮游植物
浮游植物对单甲脒农药反应比较
敏感 。藻类种类、密度及种类组成 均
随单甲脒农药浓度的不同而有明显的
变 化。50mg／L浓度下，2 d内藻类
全部死亡 。本次实验在较低浓度条
件下，藻类种类、密度、多样性指数及
种类组成也有明显的变化：种类随浓
度增加而减少，停 药后恢 复得较慢 ；
密度开始时受到抑制，几天以后逐步
恢复，最后甚至超过对照槽；多样性
指数亦随浓度增加而下降，和种类一
样恢复较慢(表 3、表 4)；种类组成改
变 ，绿藻比例随单 甲脒浓度增加逐步
增加，硅藻、蓝藻、裸藻 比例呈下降趋
势 ，其它隐藻、金藻、黄藻和 甲藻等基
本消失(表 5)。
2 3 浮游动物
表 2 各实验槽大型木生植物的种类及生物量
Table 2 Species and biomm s of
wacrophytes in test t_nks
项 日 单甲胖浓度 DMAH (mg／L)
种类数 7 7 7 5
Speci~
生韧量 l 4 1．7 1．2 1．2
Biomass(kg／m。一ww)
(kg／m ·DW ) 0 11 0 16 0．14 0．10
表 3 第 1次加药后 2周内藻类种类、
密度与多样性指数的变化
TaMe 3 Changes 0f algae speciest density aad dlverslty
index缸 test tanks during first 2 weeks e~04]slre
种类数
(属 )
Speci~
(genus)
密度
(104cell儿 )
Density
10
多样性 0
指数 1
Diversky 3
Lrtdex(d) 5
39
9
8
l0
l3
14
51 2
作者报道过含 25、50mg／L单 甲眯农药水槽中2周 内浮游甲壳动物大部或全部死亡 ：。
本次 实验中t定期采集检查浮游甲壳动物 ，共发现 11种。其 中长肢秀体灌(Diaphanosoma
站。 。¨ =：呲¨一～ ㈣
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生 态 学 报 1 6卷
leuchtenbergianum)、老年低额涵(Simocepha!us z,etulus)、卵形盘肠酒 (Chydorus sphaericus)
和等剌温剑水蚤 (Thermocydops kawamurai)分布较广，数量较多 加入单甲脒农药后 ，1．j
和 3．0 mg／L槽 中数量一直较高；6．0 mg／L槽数量与对照槽相当；12．0 mg／L槽头几天浮
游甲壳动物数量受到一定程度的抑制 ，以后逐步恢复 ，2周后其数量与对 照槽相近 ．甚至
超过对照槽(表 6)。
表 4 不同单甲滕浓度中藻类种类、密度、多样性指数的平均值 ’
Table 4 Means of species·density，diversity index of algae in t t tanks containing different Ievel of DM AH
种类 sp⋯ (genus) 39．8士6．1 20 0士0 8 15．O士0．8 13．3士1．3 11．0~0 8
密度 Density(10 ceU／L) 1045．4土1319．6 1443 6±1844．6 10j8．9士684．7 359．3士365．2 4057．2土3440 1
多样性指数 Diversityindex(d) 2．53士0．59 1．22士O．10 0．90士0．14 0．82士0．04 0．60~0 03
· 表中数据为实验第 1 5，30，45和 60 d所得样品的平均值，
Data in table 4 we averaged from samp~s collated at 15．30，45 and 60th days of treatment INverslty index(d)we
cakubted by Margalef s equation．
表 s 不同浓度组藻类的数量组成 ( )
Ta ble 5 Algae speci8 compo~ lon in test tanks c蛆 taInh1g different level of DM AH
*表中数据为实验第 3o， 和 60 d所得资料的平均值
Data in table 5 were averaged from samples c0U ted at 30．45 and 60th days of treatment．
表6 各实验水槽浮游甲壳动物成体数量变化(个／1oL) 各槽浮游 甲壳动物的种类数、个体数
Table 6 I~ensity 蛆 留es of adnlt 0．．1s c曲
In test tanks(ind／10 L)
址理 敬 兰! 兰 !竺 旦!竺：
Days oftrearrltent 0 1
． 5 3 0 5 0 12 0
分布 比较均匀，香农一威纳种类多样性 指
数 (H)比较接 近 ， 分 别 为 1．50(对
照 )、1．41(1．5 mg／L)、1．45(3．0mg／L)、
1．36(6．0 mg／L)及 0．46(1 2．0 mg／L)。
除 12．0 mg／L槽的 H 值显著偏低外(P<
0．001)，其余各槽之间均无显著性差异。
但不同种类甲壳动物数量分布有明显
差 异。其 中 方 形 网 纹 涵 (Ceriodaphn~
guadranguta)、大洋洲壳腺搔 (Latonopsis
australis)、长 肢 秀体 矮 (D．1euchteruber-
⋯ 姒l昌
㈨ ㈣ ㈣瑚㈣
0 =2 n 柚 “ ：蓦
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2期 黄玉瑶等 ：单甲脒农药对模型池塘生态系统群落结构的影响
gianum)多分布于对照和单 甲脒 浓度较低的水槽 中，另外 ，右突新镖水蚤(NeMk~ptomus
schmackeri)数量不多，全部分布在对照槽中。而老年低额涵 ( ．z,etu2us)和圆形盘肠涵(c．
sphaeriz．us)主要分布在 1．j 6．0mg／I 槽中，对照槽及 1 2．0mg／I 槽较少：等刺温剑水蚤
(7’．kawamura1)各槽均有分布．6．0和 12 0 rag／I 槽中数量似乎更多些(表 7)。从这些分布
资料来看，方形 网纹涵、大洋洲壳腺溜及长肢秀体搔对单 甲脒农药可能更敏感些。
表 7 实验槽中几种主要浮游甲壳动物的数量分布
Table 7 Number distribution of some major Crustaeea test tmlks(iad／1o L)
2．4 底栖动物
10月底 实验结束排水后采集底栖
动物定量标本。它们有环节动物、软体
动物、昆虫幼虫、线虫等 10余种 。其 中
凸旋 螺 (Gyraulus convgayluculu~)、二 翅
蜉(Ctoeon sp．)、细长摇蚊 (TendipPs m—
tenuatu~)和毛突摇蚊(Psectroctadius sot-
dietus)4种数量较多，分 布较广，特别
是毛突摇蚊幼虫数量最多，在各槽中占
底栖动物数量的绝对优势(表 8)。
急性毒性研究结果表明：软体动物、
摇蚊幼虫对单 甲脒耐性 强 (未发 表资
表 8 底栖动物种类、数量及多样性指数 (1993 11 01)
Table 8 Species，density，diversity of benthos in test taks
种类名称 单甲脒浓度DMAH (mg／L)
0 1．5 3．0 6．0 12．0
凸旋 螺 C3~aulus⋯ m n 础
二翅 蜉 Cloeon sp．
蚊 T~2d cpes d ⋯
毛突摇 蚁
PiMtⅢ 0atm ~ didel!
其它 0thers
十体总数(十／m )TotaJ number
种类数 Species
多样性 指数 (日 )Diversity Index
0 1 5 45 1 005 30
0 O 75 0 1 20
0 225 630 2430 45
840 5700 10245 1∞ 5 1 335
45 105 75 30 g70
885 61 11070 51O0 1 8O0
2 6 6 4 7
0．20 0．39 0 39 1．54 1．34
料)。本实验结果可见，在 12．0 mg／I 浓度以下单甲脒对底栖动物影响不大 ，反而有促进某
些耐污种类数量发展的趋势。
2．5 鱼类监测
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在 1．5和 3．0mg／L槽中分别挂放 1个 30 cm×30 cm×40m 的尼龙阿箱 ，各放 10尾
(5 ：5旱)成年青鲋鱼(Ors,z~ lotipes)，总鲜重分别为 2．8 g和 2．5 g。投药前 10 d放养，
每天投喂少量人工合成饵料，试鱼生长、繁殖正常。投药 36 d后(间隔 15 d投药 1次 ，计投
药 3次)，3．0 mg／L槽成鱼及其繁殖的幼鱼先后陆续死完，1．5 mg／L槽青鲋鱼除个别因加
药时未能立即混合均匀局部浓度偏高导致死亡外，大部分试鱼正常存活，距第一次投药 93
d即实验结束时网箱中尚有 5尾亲鱼(部分亲鱼因阿箱一角脱落入水而逃逸出去)．阿箱外
水槽中还捕到 2O尾青鲔鱼，可能尚有部分遗失。因此可以认为，1．5 mg／L以下单 甲脒农
药对鱼类基本上是安全的。这与急性毒性实验确定的安全浓度 1．2—1．3 mg／L的结果是一
致的
2．6 微生物
1992年实验结果表明，在 25、
50 mg／L单甲脒农药处理后，由于
群落结构破坏，水层中好氧异养菌
数量明显增加 。车次实验浓度较
低，但在实验后期 ，亦可见到好氧
异养菌数量随单甲脒浓度增加而有
上升趋势。真菌及消化菌均未检出
(表 9)。底泥中各种微生物数量较
多，处理槽中好氧异养菌及厌氧菌
表 9 实验槽中微生物的密度
Table 9 Min i m d~lSlty in water eollml~of freaks
数量较高，其余菌类各槽之间的差异不明显(表 10)。
表 10 模拟水槽沉积物中微生物的密度
TIb|~10 Mkr~ m den5I In鼬d血 咀ts of t t日Ⅱb tht end of ex[~rImenl
2．7 营养盐类
武汉慈惠化工厂生产的 25 单甲脒水剂中含有高浓度盐酸、磷酸盐和氮，加入水槽
后，降低水的pH值，增加氯离子和氮、磷含量，农药浓度越高，这些物质含量越多，7月底
至 9月底 2个月间 22次测定氮、磷平均资料列于表 l2。从中可见磷酸盐含量增加最显著，
从而导致水体氨磷比例失调。多次加入 ，不断积累，除单甲脒的毒性以外，丰富的磷酸盐
可促进水体中某些耐污藻类 、微生物、浮游动物及底栖动物发展 ，引起群落结构的改变。分
· 朱江，单甲胩对青喜I}鱼(Oryz／as )的急性毒性及影响日索的研究(待发表)
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2期 黄玉瑶等 ：单 甲脒农药对模型池塘生态系统群落结构的影响
析资料表明，1．5 mg／L槽中．停药 1个月后，水中磷含量可逐步恢复至对照组水平．其余
各模拟槽水中磷含量不仅仍高于对照水平，而且有逐步上升趋势 ，特别是 12．0 mg／L槽磷
酸盐含量明显不断上扬 ，估计与沉积物中的磷释放有关 。与磷相 比，氮含量相对较低 ，
停药后 2周左右其含量可降至较低水平。
表 l1 实验槽中氮 磷的平均含量
Table 11 A~rnge c蝴 teⅡb of nitrogen and phosphorus in“斌 taudcs
*表中数据为 2十月实验期问 22技测定结果的平均值 ，
Data in table 11 averaged from 22 a a ses during two months expPriment．
3 结束语
在规定 1．5 12．0mg／L的实验浓度范围内，单甲脒农药对水生生物群落产生不同程
度的影响。浮游生物比较敏感 ：加入单 甲脒农药后，藻类种类、密度、多样性指数明显下降．
浓度愈大下降愈明显；投药约 l周以后，藻类密度逐步恢复，随时问延长，其密度可能达
到或超过对照组的水平；但种类组成发生改变，绿藻类 比例增加，硅藻类 比例减少 ，其它
金藻，黄藻，隐藻，甲藻等几乎全部消失；种类减少．多样性指数降低。浮游甲壳类也有类
似变化。开始加药后头几天，浓度较高的12．0 mg／L槽浮游甲壳动物数量减少，以后各处
理槽中其数量逐步增加，最后超过对照槽，右突新镖水蚤 (Ⅳ．schmackeri)、方形 网纹搔(c．
quculrangula)、大洋洲壳腺潘(， _audreY)及长肢秀体潘(D．1euchtenbergianum)比较敏感 ，
主要分布在对照和低浓度槽中；老年低额潘( ．vetulus)分布在中等浓度(L 5—6．0 mg／L)
槽 中；圆形盘晒潘(c．sphaeHcus)和等刺温剑水蚤(T．h~,amurai)比较耐污 ，各实验槽均有
分布 。
底栖生物比较耐污：大型水生植物和底栖动物种类 、数量、多样性指数或生物量均未
见 明显变化 。
微生物最耐污：水层中好氧异养菌数量随农药增加而有所增加#沉积物中好氧异养菌
及厌氧菌也有所增加 ；其它各类微生物数量变化不大。
青躺鱼对单 甲脒农药也较敏感 。在 3．0 mg／L单 甲脒槽中全部死亡，在 L 5 mg／I 以下
水槽中能正常存活、生长和繁殖。
单 甲脒水剂中含有较丰富的氮，特别是磷酸盐含量较高，进入水体后明显增加水体
氮．尤其是磷含量，使氮磷 比例失调，可导致水体富营养化。其中 1．5 mg／L槽停药 1个月
后水中磷酸盐含量可恢复至对照槽水平。
从整个群落结构变化情况分析 ，在规定浓度 L 5 mg／L以下间隔 15 d施药 1次 ，单 甲
脒农药对水生生物群落结构未产生明显的不良影响。
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生 态 学 报 16卷
参 考 文 献
l Giesy J P ed Mieiocosms in Eeeotogiea[Re．arch US De D1．of Eneigy symposium No．52 Spring field VA ，Nat[o~l
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4 Lozano． Effects of es{envalerate 0力aquatic organisms in]ittora[enctosums Em,／~ 丁。疯 ．【 ⋯ ．1 992．11
(1)：35 47
5 W ebbr E C el a／ Eoasystem level t~ting。{a synthetic pyiethro[d i~ecdcide in aq~ tie mesoc~ ms B ⋯ Toa-aol
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1 0 章鲁涉．黄样飞 淡水浮游生物研究方法．北 袁：科学出版社 1 991
11 B rs P C B The influence of pH on phorsphorate mlea~ fmrn lake sediments Water Res．，l991，25(3) ∞ 9— 31 1
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为满足生态学发展学术交流的需要 ，加快科研成果和信息的传播 ，经上级批准，本刊
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