基于昆蟲生物指數(shù)的沿海灘涂生態(tài)質(zhì)量評估技術(shù)規(guī)程

II基于昆蟲生物指數(shù)的沿海灘涂生態(tài)質(zhì)量評估技術(shù)規(guī)程范圍本文件規(guī)定了沿海灘涂昆蟲的調(diào)查采樣技術(shù)、生物監(jiān)測方法，以及基于昆蟲DNA監(jiān)測數(shù)據(jù)的沿海灘涂生態(tài)質(zhì)量評估方法。本文件適用于沿海灘涂生態(tài)系統(tǒng)的生物評估。規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。HJ710.8生物多樣性觀測技術(shù)導(dǎo)則淡水底棲大型無脊椎動物SN/T4278國境口岸醫(yī)學(xué)媒介昆蟲DNA條形碼鑒定操作規(guī)程T/CSES81淡水生物監(jiān)測環(huán)境DNA宏條形碼法T/CSES82基于環(huán)境DNA的淡水生物評價技術(shù)指南《河流水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測與評價技術(shù)指南》（總站水字【2021】223號，中國環(huán)境監(jiān)測總站）《湖庫水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測與評價技術(shù)指南》（總站水字【2021】223號，中國環(huán)境監(jiān)測總站）術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1沿海灘涂coastalbeach指沿海大潮高潮位與低潮位之間的潮浸地帶。3.2生物指數(shù)biologicalindex指根據(jù)某類或幾類生物的分子分類單元或分類單元數(shù)量，運用數(shù)學(xué)方法求得的反映生物種群或群落結(jié)構(gòu)變化的數(shù)值，也可與其敏感性或耐受性結(jié)合而成單一指數(shù)，可用于評價生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。3.3毒瓶poisonbottle指由熏蒸劑和廣口瓶為主要材料制作而成的野外采集工具。本文件選用乙酸乙酯為熏蒸劑，在廣口瓶底層鋪約2cm厚的脫脂棉，倒入乙酸乙酯溶液至微浸濕，脫脂棉上方蓋一層圓形濾紙，蓋緊磨砂瓶蓋。使用時快速放入昆蟲并塞緊瓶蓋，達(dá)到毒殺效果后及時取出昆蟲置于收集瓶中。3.4DNA條形碼DNAbarcode指生物體內(nèi)能夠代表該物種的、標(biāo)準(zhǔn)的、有足夠變異、易擴增且相對較短的DNA片段，可用于生物的識別和鑒定。3.5DNA條形碼鑒定技術(shù)DNAbarcodingidentificationtechnique指利用DNA條形碼基因片段進(jìn)行生物物種鑒定的技術(shù)，建立在基因擴增和序列比對的基礎(chǔ)之上。3.6分子分類單元moleculartaxonomicunit指DNA條形碼監(jiān)測物種分類工作中的操作單元，有特定的名稱和序列分類特征，如OTU和ASV。[來源：T/CSES82—2023，3.2，有修改]3.7定性指數(shù)qualitativeindex指只考慮分子分類單元或分類單元有無的生物評價指數(shù)。[來源：T/CSES82—2023，3.5，有修改]3.8定量指數(shù)quantitativeindex指考慮分子分類單元或分類單元有無及其相對豐度的生物評價指數(shù)。[來源：T/CSES82—2023，3.6，有修改]調(diào)查采樣4.1調(diào)查采樣點布設(shè)4.1.1總則綜合考慮灘涂濕地中不同昆蟲類群的生態(tài)特征和生活史、不同生境類型中的植被分布、不同水體類型的深度、底質(zhì)類別、水化學(xué)等因素的影響，選擇代表性生境類型。采樣點位布設(shè)宜盡量避免污水處理廠、養(yǎng)殖和垂釣區(qū)域等人類活動影響較大的區(qū)域，采樣同時填寫采樣信息記錄表。4.1.2陸生昆蟲調(diào)查采樣點布設(shè)按照植被覆蓋情況，劃分蘆葦、堿蓬、米草、光灘、林下、灌叢等典型生境區(qū)域，通過GPS定位系統(tǒng)對調(diào)查區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格劃分，每個典型生境區(qū)域選擇2~3個代表采樣區(qū)域，并填寫采樣信息表（附錄A.1）。4.1.3水生昆蟲調(diào)查采樣點布設(shè)根據(jù)監(jiān)測要求在沿海灘涂近海海域設(shè)置采樣點位，可選擇主要河流入?？趨^(qū)域、近海岸區(qū)域、閘口區(qū)域以及潮灘小水體區(qū)域。在快速流動的海水和河流區(qū)域，建議采樣點位間隔10km以上。在緩慢流動的河流和溪流中，建議間隔1km以上設(shè)置采樣點，根據(jù)水體的寬度和深度設(shè)置采樣點位，并填寫采樣信息記錄表（附錄A.2）。4.2調(diào)查采樣時間與頻次根據(jù)監(jiān)測條件和評價要求開展，綜合考慮昆蟲生物學(xué)特征和種群動態(tài)情況，可選擇季度或月度監(jiān)測，一般每年的5-10月份為昆蟲活動旺季。4.3調(diào)查采樣方法4.3.1樣線掃網(wǎng)法樣地內(nèi)設(shè)置不少于5條樣線，監(jiān)測者按照1km/h～2km/h的速度沿樣線行進(jìn)，左右揮動180°為一復(fù)網(wǎng)，每10復(fù)網(wǎng)為一組，每條樣線調(diào)查6~10組，調(diào)查人員對捕獲到的昆蟲進(jìn)行初步物種鑒定并填寫數(shù)據(jù)記錄表（附錄B）。捕獲的昆蟲放置毒瓶內(nèi)毒殺后，浸泡于濃度≥80%的乙醇溶液中。對于大型蛾蝶類昆蟲，則使用乙醇溶液進(jìn)行胸部注射毒殺后，取單側(cè)足浸泡于≥80%的乙醇溶液中。采集到的樣品野外常溫保存，室內(nèi)4℃保存。4.3.2馬來氏網(wǎng)法樣地內(nèi)選擇四周通風(fēng)良好區(qū)域設(shè)置馬來氏網(wǎng)，用固定繩索拉緊各個網(wǎng)面，使網(wǎng)脊傾斜角度保持在35°~45°。馬來氏網(wǎng)前端頂部安裝收集瓶，收集瓶中放入2/3以上體積的100%乙醇。每15d回收收集瓶一次，收集瓶野外常溫保存，室內(nèi)4℃保存。4.3.3樣方陷阱法樣地內(nèi)選取5個樣方，每個樣方內(nèi)安置3個陷阱杯（呈三角形排列，間隔約50cm），每樣方間隔>2m。陷阱杯為高度12cm、杯口直徑8cm的硬質(zhì)塑料杯，每個陷阱杯內(nèi)盛50mL左右的50%丙二醇溶液，用于殺死和保存昆蟲標(biāo)本，雨水較多的季節(jié)可在陷阱杯上方搭建不影響昆蟲爬行的遮擋板。每15d取出陷阱杯回收昆蟲一次，回收的昆蟲清除枯葉等雜質(zhì)后浸泡于濃度≥80%乙醇溶液中，野外常溫保存，室內(nèi)4℃保存。4.3.4燈光誘集法樣地內(nèi)使用支桿撐掛白色幕布（3.0m×2.0m）用于收集昆蟲，并在幕布前方0.1m處安置高壓汞燈（250W），于傍晚20:00-02:00時間段進(jìn)行燈誘有趨光性的昆蟲，將捕獲的陸生昆蟲至于毒瓶后，浸泡于濃度≥80%乙醇溶液中，野外常溫保存，室內(nèi)4℃保存。4.3.5采泥器取樣法在深度大于1m的水域，使用Peterson采泥器（1/16m2或1/32m2）抓取底泥。采樣時，將采泥器在打開狀態(tài)下掛好提鉤，緩慢放至底部，抖脫提鉤后上提，待兩頁閉合后拉出水面。若采泥器未完全閉合，需重新采集。同一采樣區(qū)域選擇3~5個樣點，每個樣點使用Peterson采泥器（1/16m2）抓取8~16次。樣品篩選可參考HJ710.8的規(guī)定執(zhí)行，篩選后的樣品可不做分揀，保留剩余環(huán)境基質(zhì)加入乙醇溶液，確保最終的乙醇濃度≥80%，野外常溫保存，室內(nèi)4℃保存。4.3.6D型網(wǎng)取樣法流速緩慢的淺水區(qū)，利用D型網(wǎng)（40目紗網(wǎng)）沿岸邊刮取底泥。在垂直方向上下網(wǎng)掃，約進(jìn)行10次。同時，在水平方向逆水流沿底泥網(wǎng)掃2m，完成一個D形網(wǎng)的采集。每個采樣區(qū)域需完成30個D形網(wǎng)采集。樣品篩選和保存方法同4.3.5。生物監(jiān)測與評估物種鑒定昆蟲種類鑒定主要采用DNA條形碼鑒定技術(shù)，陸生昆蟲樣品DNA條形碼鑒定方法按照SN/T4278的規(guī)定執(zhí)行，水生昆蟲樣品DNA條形碼鑒定方法按照T/CSES81的規(guī)定執(zhí)行。為確保物種鑒定的準(zhǔn)確性，可借助形態(tài)分類學(xué)鑒定方法進(jìn)行輔助分類鑒別。鑒定過程中，注意保留用于分類鑒別的憑證標(biāo)本。生物評估方法總則通過DNA條形碼鑒定技術(shù)，獲取每個調(diào)查區(qū)域中陸生昆蟲或水生昆蟲的分子分類單元數(shù)、相對豐度，選取適用于陸生昆蟲或水生昆蟲的生物指數(shù)進(jìn)行計算，根據(jù)不同調(diào)查區(qū)域之間相同類群的生物指數(shù)比較分析，從而獲得沿海灘涂不同區(qū)域的生態(tài)質(zhì)量評估結(jié)果。表1為基于昆蟲DNA條形碼監(jiān)測數(shù)據(jù)的推薦生物評估指數(shù)，可根據(jù)評估要求和監(jiān)測能力增加或刪減。表1基于昆蟲DNA條形碼監(jiān)測數(shù)據(jù)的生物評估指數(shù)指數(shù)類型生物評估指數(shù)適用昆蟲類群定性/定量豐富度指數(shù)瑪格列夫指數(shù)各類群定量多樣性指數(shù)香農(nóng)-威納指數(shù)各類群定量辛普森指數(shù)定量均勻度指數(shù)Pielou均勻度指數(shù)各類群定量優(yōu)勢度指數(shù)第一優(yōu)勢度各類群定量前三優(yōu)勢度定量耐受性指數(shù)BI指數(shù)水生昆蟲類群定量BMWP指數(shù)定性豐富度指數(shù)瑪格列夫指數(shù)（Margalefindex,D)………………（1）D=式中：D——瑪格列夫指數(shù)；S——總分子分類單元數(shù)目N——總序列數(shù)注：一般生態(tài)狀況較好時，豐富度指數(shù)更高。5.2.3多樣性指數(shù)a)香農(nóng)-威納指數(shù)（Shannon-Wienerindex,H'）H'=-i=1RmPilnPi式中：H'——香農(nóng)-威納指數(shù)；Rm——總分子分類單元數(shù)目；Pi——分子分類單元i的相對豐度b)辛普森指數(shù)（Simpsonindex,D'）D'=1－i=1RmPi2式中：D'——辛普森指數(shù)；Rm——總分子分類單元數(shù)目；Pi——分子分類單元i的相對豐度注：多樣性指數(shù)宜采用香農(nóng)-威爾指數(shù)（H'）或辛普森指數(shù)（D'），一般生態(tài)狀況較好時，多樣性指數(shù)更高。5.2.4均勻度指數(shù)Pielou均勻度指數(shù)（Pielou’sevenessindex,J）J=HInRm………式中：J——Pielou均勻度指數(shù)；H'——香農(nóng)-威納指數(shù)；Pi——總分子分類單元數(shù)目。注：一般生態(tài)狀況較好時，均勻度指數(shù)更高。5.2.5優(yōu)勢度指數(shù)a)第一優(yōu)勢度（Firstorderdominance,D）指第一優(yōu)勢分子分類單元的相對豐度。注：一般生態(tài)狀況較好時，第一優(yōu)勢度更低。b)前三優(yōu)勢度（Topthreedominance,D3s）指前三優(yōu)勢分子分類單元累積相對豐度。D3s=i=13Di式中：D3s——前三優(yōu)勢度；Di——第i個優(yōu)勢分類單元的相對豐度。注：一般生態(tài)狀況較好時，前三優(yōu)勢度更低。5.2.6耐受性指數(shù)a)BI指數(shù)（Biologicalindex）BI=i=1MPiB式中：M——注釋到科、屬和種的分子分類單元數(shù)目；Pi——分子分類單元i的相對豐度；Bi——分子分類單元i對應(yīng)科的耐污值，參照《河流水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測與評價技術(shù)指南》附錄I或《湖庫水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測與評價技術(shù)指南》附錄B。注：一般生態(tài)狀況較好時，BI指數(shù)更低。b)BMWP指數(shù)（Biologicalmonitoringworkingpartyindex）BMWP=i=1MFi……………………式中：M——注釋到科、屬和種的分子分類單元數(shù)目；Fi——分子分類單元i對應(yīng)科的耐污值，參照《河流水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測與評價技術(shù)指南》附錄I或《湖庫水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測與評價技術(shù)指南》附錄A。注：一般生態(tài)狀況較好時，BMWP指數(shù)更高。附錄A（資料性）采樣信息記錄表表A.1陸生昆蟲采樣信息記錄表樣地編號：樣地名稱：天氣：溫度：濕度：風(fēng)速：海拔：生境類型：植物物候期：植被類型：植被覆蓋度：人為活動干擾類型：人為活動干擾強度：¨樣線掃網(wǎng)法樣線1經(jīng)度：緯度：開始時間：結(jié)束時間：樣線2經(jīng)度：緯度：開始時間：結(jié)束時間：樣線3經(jīng)度：緯度：開始時間：結(jié)束時間：樣線4經(jīng)度：緯度：開始時間：結(jié)束時間：樣線5經(jīng)度：緯度：開始時間：結(jié)束時間：¨馬來氏網(wǎng)法經(jīng)度：緯度：樣品數(shù)量：時間：¨樣方陷阱法經(jīng)度：緯度：樣品數(shù)量：時間：¨燈光誘集法經(jīng)度：緯度：樣品數(shù)量：時間：備注：表A.2水生昆蟲采樣信息記錄表樣點編號：樣點名稱：天氣：溫度：經(jīng)度：緯度：海拔：樣品數(shù)量：采樣人員：采樣日期：生境條件水域特征¨入海河口¨溪流源頭¨深水河流¨淺水溪流或河流¨淺水湖泊¨深水湖泊¨封閉型淺水湖泊¨封閉型深水湖泊水環(huán)境狀況¨清澈無異味¨比較清澈，有少量異味¨比較渾濁，有異味，有生活垃圾¨很渾濁，有大量的刺激性氣味，生活垃圾較多生境類型¨米草灘涂¨光灘¨禾草灘¨堿蓬灘涂¨林地¨灌叢¨混合植被¨其他：岸邊植被情況：種類覆蓋度¨大于90%的岸邊表面被植被覆蓋，種類多樣¨70%~90%的岸邊表面被植被覆蓋，種類簡單¨50%~70%的岸邊表面被植被覆蓋，部分裸露¨少于50%的岸邊表面被植被覆蓋，裸露率較高采樣區(qū)域微生境復(fù)雜性¨有枯木、巖石、水生植物等3種以上微生境¨存在2種微生境¨微生境單一底質(zhì)類別¨淤泥¨粘土¨粗砂¨礫石¨巖土¨其他：人為活動干擾類型人為活動干擾強度物理指標(biāo)水溫（℃）：pH值：電導(dǎo)率（?/cm）：濁度：溶解氧（mg/L）：水深（m）：流速（m/s）：備注：附錄B（資料性）樣線掃網(wǎng)法觀測數(shù)據(jù)記錄表表B樣線掃網(wǎng)法觀測數(shù)據(jù)記錄表觀測地點：樣線編號：樣線長度：日期：天氣：溫度：濕度：風(fēng)速：起點經(jīng)緯度：終點經(jīng)緯度：生境類型：主要植被：起止時間：記錄者：觀測者：學(xué)名組數(shù)合計12345678910備注：附錄C（資料性）人為活動干擾情況評估表表C人為活動干擾情況評估表干擾類型干擾強度A開發(fā)建設(shè)公路建設(shè)；鐵路建設(shè)；旅游開發(fā)；礦產(chǎn)資源開發(fā)（含采石、挖沙等）；管線、風(fēng)電、水電、火電、光伏發(fā)電、河道整治等開發(fā)建設(shè)¨強：植