Temporal variability in water quality of agricultural tailwaters: Implications for water quality monitoring

Accurate assessments of non-point source pollution and the associated evaluation of mitigation strategies depend on effective water quality monitoring programs. Intensive irrigation season water quality monitoring was conducted on three agricultural drains (6 h to daily sampling) along with analysis of decade long records from two larger agricultural drains (biweekly to monthly sampling) in the San Joaquin Valley, California. Analyses revealed significant temporal variability in concentrations of nutrients, salts, and turbidity over short time-scales (<1 day), as well as significant differences in monthly and annual mean concentrations. Statistical techniques were used to evaluate the sampling intensity required to meet rigorous confidence and accuracy criteria, as well as to evaluate the efficacy of different sampling strategies (e.g. grab samples versus composite samples). The number of samples required to determine mean constituent concentrations within 20% of the mean at a 95% confidence level ranged from 2 to 39 samples per month (SPM) for total phosphorus, 1-16 SPM for total nitrogen, 5-25 SPM for turbidity, and 1-3 SPM for electrical conductivity. Using a daily composite sample (4 subsamples per composite) instead of discrete samples was shown to maintain the same accuracy and confidence standards, while reducing the required sample number by up to 50%. This study emphasizes the value of a statistical approach for evaluating water quality monitoring strategies, and provides a framework through which cost-benefit analysis can be implemented in the development of monitoring plans.     

牧场土壤含水率与坚实度空间变异与相关性分

利用土壤水分/圆锥指数复合测量装置,应用精细农作技术体系网格定点测量与GPS定位,在一块面积约1.27 hm2的草地上获取了土壤含水率与坚实度空间分布基础数据,并针对采样过程中出现的数据缺失,用偏最小二乘法对数据进行修补.然后运用克里格插值法进行数字化成图,并在此基础上分别对含水率与坚实度的空间变异性及两者的相关性做了分析.     

基于回归等值线法的不同下垫面红壤水分时空变化规律研究

基于回归等值线法对百喜草覆盖、百喜草敷盖和对照处理的红壤水分时空变化进行了比较分析。结果显示,从年初到年终,随时间的推移,各处理各层土壤含水量均表现出"先减小,后增大"的趋势。在测定深度内,随土层深度增加,各处理各层土壤含水量却表现出"先增大,后减小"的趋势。百喜草覆盖处理,特别是上中层土壤含水量,随时间变化较大,与气候和百喜草生长密切相关,但随深度变化,层间土壤含水量变化较慢;百喜草敷盖和对照处理,土壤含水量受土层深度因素影响更明显。对于百喜草敷盖处理,随深度变化,层间土壤含水量变化较慢,但对于对照处理,随深度变化,层间土壤含水量变化较大。     

Effects of an extreme flash flood on the native fish assemblages across a Mediterranean catchment

Abstract  The effects of an extreme flash flood on the native fish assemblages across a Mediterranean catchment in Southwest Portugal were investigated. The fish community structure and habitat were surveyed at 10 sites pre- and post-flood. Overall species richness and rank abundances changed little after the flood, despite there being a consistent decline in the abundance of small cyprinids. Pre- and post-flood habitat correlates of abundance changed for at least some species, and variability in assemblage structure was associated with flood, depth and pH. These results indicate that extreme floods occurring early in the wet season may have little disruptive effects on the overall structure of native fish assemblages in Mediterranean streams, although may at least partially influence population dynamics for some species. Habitat quality and complexity are likely to play a role in mediating species responses to flooding.     

试验干扰下土壤中微量元素空间变异性研究

[目的]为了解烟草试验站土壤中微量元素的空间变异性,进而为大田试验布局提供依据。[方法]用地统计学方法,分析彭水试验站的耕层土壤养分的空间变异特征。[结果]该站内土壤有效铁、有效铜、有效钙的含量丰富;有效锌和有效锰为中等含量水平,有效硫和有效镁含量从低至高均有分布。各中微量元素间具有显著的相关性。所有元素均可用指数模型和球状模型进行较好拟合;有效锌、有效镁和有效硫由于受结构性因素影响而呈现强空间自相关性;其余元素的空间自相关性由结构性因素和随机因素共同作用而呈现中等空间相关性。Kriging插值显示,东部及东北部较高,中部和西南部区域含量较低;有效铁、有效钙和有效硫的空间分布的规律性差。[结论]该试验站土壤中微量元素含量存在较大的空间变异性。在安排大田试验时,要充分认识这种变异性,合理布局大田试验。     

枸杞岛近岸3种生境鱼类群落组成及岩礁区底栖海藻对鱼类群落结构的影响

2005年—2006年及2010年5—6月对枸杞岛近岸岩礁生境分布的底栖海藻进行观测和潜水采样,发现岩礁生境潮下带底栖海藻组成模式分以大型底栖海藻铜藻为优势种和以孔石莼等小型藻类为优势种两类。2009年2月—2010年1月利用组合刺网对枸杞岛海域岩礁、沙地和贻贝筏式养殖区3种生境的鱼类进行了逐月采样,通过采用方差分析、聚类和非度量多维标度等统计分析手段发现:(1) 岩礁生境鱼类以底栖趋礁杂食性为主,沙地生境鱼类以中下层洄游肉食性为主,贻贝筏式养殖区生境鱼类大型个体占优;(2) 岩礁生境鱼类多样性较高,大型底栖海藻生长的岩礁生境中鱼类群落组成较小型底栖海藻生长的岩礁生境稳定。前者为枸杞岛近岸优势种群繁衍提供有利条件,对鱼类幼体和小型个体有诱集作用,为鱼类捕食者提供更多样化的食物选择,鱼类群落较稳定;后者易受外界鱼类迁移的影响,个体数量和生物量月间差异大。     

黄土高原水蚀风蚀交错带小流域土壤水分季节变化特征与主控因素

土壤水分是黄土高原水蚀风蚀交错带生态环境恢复的关键因子,具有明显的时空异质性。以水蚀风蚀交错带的代表性流域—老爷满渠小流域为对象,采用网格法(50 m×50 m)共布设了73个样点,原位观测0—5 m土壤含水率,共测定23次(2013年6月至2019年10月),通过获取每个样点的环境因子,结合经典统计、地统计、随机森林等方法,分析了小流域尺度不同土层深度(每层1 m,共5层)土壤含水率的季节变化特征与影响因素。结果表明:不同土层土壤含水率的空间分布特征和季节性变化规律不同;对于0—1 m土层,土壤含水率在夏季和冬季之间存在显著性差异(p0.05),而对于1 m以下土层,春季平均土壤含水率高于其他季节,但不显著;无论在何种季节,不同土地利用方式、壤土与砂土间的土壤含水率在3 m以上土层均存在显著差异(p0.05),而阴、阳坡的土壤含水率在所有土层均存在显著差异(p0.05);在不同季节,土壤含水率与容重和砂粒呈负相关,与其他环境因子(有机碳含量、黏粒、粉粒、有机碳密度、土地利用、坡向、土壤质地和pH)呈正相关;除有机碳密度和黏粒较为稳定外,土壤含水率与环境因子的相关性均随土层深度增加呈减少趋势;环境因子对土壤含水率空间变异的整体相对贡献表现为土壤性质地形土地利用。研究结果可为研究区深层土壤水资源管理、土壤水文观测与模拟、植被优化布局等提供参考。     

不同蒸散量时间尺度提升法用于节水灌溉稻田的对比分析

蒸散量（ET）时间尺度提升方法能充分利用遥感数据与地面观测的优势,获得精确的区域日尺度估算值,对指导农业水管理特别是农田灌溉具有重要的意义。该研究以节水灌溉稻田为研究对象,基于2015和2016年稻季涡度相关系统实测数据,在能量强制闭合的条件下,选择了4种基于能量平衡原理的蒸散量尺度提升方法,分析了蒸发比、作物系数、冠层阻力、辐照度比4个尺度转换因子在节水灌溉条件下的变化特征,对比了四种方法提升估算日尺度ET与涡度相关系统实测值的差异。结果表明,节水灌溉条件下蒸发比、作物系数、冠层阻力3个尺度转换因子的生育期平均日变化和其他下垫面相比有一定特殊性,辐照度比的变化仅取决于研究区域所处纬度位置。作物系数法与冠层阻力法以 10:00－11:00小时值估算日蒸散量结果的准确性较好,决定系数和一致性系数分别达到0.92和0.97以上,正弦关系法的模拟效果稍差,但该方法估算效果稳定,可作为一种粗略的尺度提升方法。各时段蒸发比法估算值均存在一定程度的低估,但相关性较好,用考虑饱和水汽压差的线性关系修正后,10:00－11:00估算结果的准确性和一致性均最好,决定系数和一致性系数分别为0.987和0.996。研究结果明确了适宜长江中下游节水灌溉稻田ET时间尺度提升各估算方法的较优时段,并表明修正后的蒸发比法提升估算日尺度ET最优。     

县域农业生态环境质量动态评价及预测

全面客观地评价和预测区域农业生态环境质量状况及发展趋势,对于维持农业可持续发展和生态平衡具有重要意义。基于2001-2010年临汾市尧都区农业生态环境质量相关数据,从农业自然环境状况、农业生产投入和农业生态环境响应3个方面构建农业生态环境评价指标体系,运用主成分分析法对评价指标进行了筛选,并采用灰色系统GM(1,1)模型对临汾市尧都区未来农业生态环境状况进行预测。研究结果表明:尧都区农业生态环境质量综合指数总体呈上升趋势,质量等级从2001年的"差"变为2015年的"优";尧都区农业生态环境质量状况空间差异明显,不同乡镇由于社会经济发展水平、农业发展方式、农业生态保护力度等因素不同,导致全区农业生态环境格局分布的差异性以及空间演化的异质性;农业生产投入子系统对农业生态环境质量的变化影响最大,表明了人类活动对农业生态环境质量变化的显著影响;针对农业生态环境质量不同影响因素的作用力度,尧都区应该开展植树造林活动以提高林地指数,根据区域水资源承载力状况合理加大水资源开发力度,改善农田排水系统,逐步加大生物农药施用量的比重。农业生态环境质量动态评价及预测研究能够有效地反映生态环境质量的演变趋势,为区域农业可持续发展和农业生态环境建设提供一定的决策参考。     

黄土高原植被净初级生产力时空变化及其影响因素

为了探明黄土高原地区植被生产力变化的驱动机制,该文基于MODIS传感器获得的MOD17A3数据,分析了黄土高原2000-2010年间植被净初级生产力(net primary productivity,NPP)的时空变化及其主要影响因素,并借助多元统计分析方法对引起NPP变化的自然和人为因素进行量化分析。结果表明:黄土高原植被总NPP从2000年的119 Tg(以C计)增加到2010年的144 Tg(以C计),年增速4.57 g/(m2·a)(P0.05)(以C计)。黄土高原约91%的区域NPP呈增加趋势,37%的区域增加趋势显著,主要分布在陕西、青海大部分地区、甘肃南部及宁南山区。整个黄土高原近11 a间NPP变化受自然和人为因素共同影响,其中退耕还林还草累计面积、帕尔默干旱指数(palmer drought severity index,PDSI)、耕地面积和人口数量是影响NPP变化的主要因素。退耕还林还草累计面积占四者总贡献率的43%,PDSI占40%,耕地面积和人口数量分别占13%和4%。对区域而言,由退耕还林还草工程引起的土地利用覆被变化是退耕区(陕北、甘肃东南部等)NPP增加的主要因素,而近年来干旱情况的缓解(PDSI呈上升趋势)则是青海、内蒙古等地NPP增加的主要因素。该研究对于黄土高原各区域生态资源管理,以及生态系统的建设具有一定的指导和借鉴意义。