生态与农村环境学报

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基于聚类和PCA分析的长江下游稻田氮磷监测指标筛选

胡冰涛;陈玉东   

  1. 生态环境部南京环境科学研究所
  • 基金资助:
    国家重点研发计划(2017YFD080-1300);

摘要: 于2018年在上海市青浦区现代农业园内对当地水稻田全生育期内的田面水、地下30 cm和60 cm深度淋溶水进行采样,获取了田面水和淋溶水的氮磷指标数据。采用主成分分析法(Principal Component Analysis,PCA)和聚类分析法(Cluster analysis,CA)筛选出该区域水稻田田面水和淋溶水中氮磷监测指标,并分别建立该区域水稻田氮磷监测指标的最小数据集(Minimum Data Set,MDS),比较基于不同分析的最小数据集水质综合得分(Water quality index-CA,WQI-CA 和Water quality index-PCA,WQI-PCA)和全量数据集水质综合得分(Water quality index-total,WQI-T)。结果表明:(1)应用主成分分析和聚类分析均可从稻田田面水、30 cm和60 cm深度淋溶水的8项氮磷监测指标中筛选出3~4项组成监测指标最小数据集;(2)基于不同数据集的稻田水质综合得分结果差异明显,水质综合得分变化范围、均值表现为:WQI-PCA较WQI-CA更接近于WQI-T,并且WQI-PCA与 WQI-T的Nash有效系数和相关度均高于WQI-CA,这表明基于主成分分析最小数据集(MDS-PCA)较基于聚类分析最小数据集(MDS-CA)更适合替代全量数据集(Water quality index-total,WQI-T)作为稻田水质污染的监测与评价指标。

关键词: 田面水, 淋溶水, 监测指标, 主成分分析, 聚类分析, 最小数据集

中图分类号: