川中丘陵区典型小流域地表水环境特征数据集（2005–2019）

中国生态系统研究网络（CERN）专题 II 区论文（已发表） • 版本 ZH3 Vol 8 (3) 2023

A dataset of surface water environment characteristics of typical small watersheds in central Sichuan Hilly Region (2005–2019)

高美荣，唐家良，章熙锋，朱波

GAO Meirong, TANG Jia-liang, ZHANG Xifeng, ZHU Bo

DOI: 10.11922/11-6035.csd.2022.0035.zh
CSTR: 32001.14.11-6035.csd.2022.0035.zh
: 10.57760/sciencedb.j00001.00417

： 2022 - 04 - 13

： 2023 - 03 - 23

： 2022 - 08 - 22

： 2023 - 09 - 26

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5243 23 0

摘要&关键词

摘要：基于中国科学院盐亭紫色土农业生态试验站（简称盐亭站）对川中丘陵区典型小流域地表水环境状况的长期常规监测，集成2005–2019年川中丘陵区典型小流域地表水环境特征数据集。本数据集涉及典型小流域内布设的4个监测点，分别位于小流域的沟头池塘、中游汇水沟渠、集水区出口处的田面和堰口；2005–2006年，每3个月采集1次水样，2007–2009年，加采8月和9月的水样，2010–2019年则每月采集1次，采集样品时间均为每月20日，数据包含反映地表水环境的酸碱度、总氮、总磷、矿化度、电导率、化学需氧量、钙离子、镁离子、钾离子、钠离子、碳酸根离子、重碳酸根离子、氯化物、硫酸根离子、磷酸根离子和硝酸根离子等16个理化指标。监测样点布设、采集水样过程、实验室分析和数据分析均遵照中国生态系统研究网络（CERN）和国家科技基础平台要求的规范和标准进行，数据质量可靠，并与网络其他野外台站同类数据具有可比性。可为环境科学研究、生态清洁小流域以及水环境综合评价、管理和规划提供重要数据支持。

关键词：川中丘陵区；小流域；地表水；水环境

Abstract & Keywords

Abstract: Based on the long-term routine monitoring of surface water environmental status of typical small watershed in the central hilly region of Sichuan Province by Yanting Station, we compiled a the dataset of surface water environmental characteristics of typical small watersheds in central Sichuan Hilly Region from 2005 to 2019, involving four monitoring sites in typical small catchments located in the upper of small catchment pond, the midstream ditch, field surface and the weir at the outlet of the catchment. From 2005 to 2006, water samples were collected at regular intervals of once every three months; starting from 2007 to 2009, water samples from August and September were specifically added; from 2010 to 2019, the sampling frequency increased to once a month, with water samples collected specifically on the 20th day of each month. The data include 16 physical and chemical indicators reflecting the surface water environment, namely pH, TN, TP, TDS, EC, CODcr, Ca²⁺, Mg²⁺, K⁺, Na⁺, CO₃^2- , HCO₃^- , Cl^-, SO₄^2- , PO₄^3- and NO₃^- . The monitoring sample layout, water sample collection process, laboratory analysis and data analysis were carried out in accordance with the specifications and standards required by the China Ecosystem Research Network (CERN) and the National Science and Technology Basic Platform. The data are of reliable quality and comparable with similar data collected from other field stations on the network. The dataset can provide important data support for environmental science research, ecologically clean small watersheds and comprehensive water environment evaluation, management and planning.

Keywords: Central Sichuan Hilly Region; small watershed; surface water; water environment

数据库（集）基本信息简介

数据库（集）名称	川中丘陵区典型小流域地表水环境特征数据集（2005–2019）
数据通信作者	章熙锋（zxfkjzc@imde.ac.cn）
数据作者	唐家良、章熙锋、高美荣、朱波
数据时间范围	2005–2019年
地理区域	地理位置为四川盆地中北部的盐亭县大兴乡林园村截流小流域，东经 105°27′，北纬31°16′，地处嘉陵江一级支流——涪江支流弥江、湍江的分水岭上。
数据量	109.83 KB, 577条
数据格式	*.xlsx
数据服务系统网址	http://doi.org/10.57760/sciencedb.j00001.00417
基金项目	中国生态系统研究网络（CERN）盐亭紫色土农业生态系统定位研究站运行项目，国家科技基础条件平台四川盐亭农田生态系统国家野外科学观测研究站运行服务项目。
数据库（集）组成	本数据集为一个Excel文件，内容包括采样时间、采样地名称和代码，以及能反映地表水环境的酸碱度、总氮、总磷、矿化度、电导率、化学需氧量、钙离子、镁离子、钾离子、钠离子、碳酸根离子、重碳酸根离子、氯化物、硫酸根离子、磷酸根离子和硝酸根离子等16个理化指标数据，共22个字段。

Dataset Profile

Title	A dataset of surface water environment characteristics of typical small watersheds in central Sichuan Hilly Region (2005–2019)
Data corresponding author	ZHANG Xifeng (zxfkjzc@imde.ac.cn)
Data authors	GAO Meirong, TANG Jialiang, ZHANG Xifeng, ZHU Bo
Time range	2005–2019
Geographical scope	Typical Jieliu small watersheds at Linyuan Village, Daxing Town, Yanting County in hilly areas of north-central Sichuan Basin (31°16’00’’N – 31°16’59’’N, 105°27’00’’E – 105°27’45’’E)
Data volume	109.83 KB, 577 entries
Data format	*.xlsx
Data service system	<http://doi.org/10.57760/sciencedb.j00001.00417>
Sources of funding	Yanting Purple Soil Agro-ecological Experimental Station Operation Project, Chinese Ecosystem Research Network; Sichuan Yanting Agro-ecological National Ecosystem Research Station Operation Project, National Platform for Basic Conditions of Science and Technology
Dataset composition	The dataset is an Excel file, which contains sampling time, sampling place name and code, covering 16 physical and chemical indicators (i.e. pH, TN, TP, TDS, EC, CODcr, Ca2+, Mg2+, K+, Na+, CO32-, HCO3-, Cl-, SO42-, PO43- and NO3-), with a total of 22 fields.

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引言

水环境是陆地生态系统重要的组成部分，是影响陆地生态系统结构和功能的重要因素^[1]。川中丘陵区指四川盆地腹心的丘陵低山区，地处长江一级支流嘉陵江上游，也是四川传统的农耕区，小流域是该区域的基本地形地貌单元。小流域地表水环境是指分布在小流域内的池塘、溪流、沟渠、水田面等地表水，其特征能够反映小流域水体自然状况和施肥、灌溉农业活动影响及畜牧业影响^[2]。随着该区域水环境污染的加重，其地表水环境质量变化成为重要的研究主题。

中国科学院盐亭紫色土农业生态试验站（简称盐亭站）以中亚热带四川盆地紫色土丘陵区为核心研究对象，是中国生态系统研究网络（Chinese Ecosystem Research Network，CERN）和国家科技基础条件平台布局在长江上游的基础性和公益性的农田生态系统试验观测与研究平台。基于盐亭站对该区域地表水环境状况的长期监测，整理形成2005–2019年川中丘陵区典型小流域地表水环境特征数据集。本数据集包含观测小流域地表水环境的物理学特征和水化学成分等16个指标，可用于分析流域水化学控制因素、物质来源、分布特征及演变规律等，揭示生态过程与水文过程之间的关系和相互作用过程，为区域环境保护与环境治理提供数据支持。

1 数据采集与处理方法

本数据集是盐亭站依据《陆地生态系统水环境观测规范》^[1]和《陆地生态系统水环境观测质量保证与质量控制》^[3]进行小流域水环境监测样点布设、地表水环境样品采集、样品室内分析、数据分析处理最后集成的长期监测地表水环境数据集。

1.1 样地（点）

长期监测小流域位于四川盆地中北部的盐亭县林山乡截流村，简称截流小流域（105º27′E，31º16′N），地处嘉陵江二级支流弥江、湍江的分水岭上，海拔365–576.5 m之间。小流域面积约0.35 km^2[4]，其中小流域旱耕地15.64 hm²，水稻田3.93 hm²，林地12.14 hm²，其他用地2.93 hm²。区内地形为中深丘，由于水平沙泥岩互层形成多级梯地，山顶为园丘、长岗状。沟谷切割较深，冲沟发育，相对高差10–200 m，谷地宽50–1500 m，两侧山坡较陡，平均坡比1:3–1:10。全区受东南季风控制，年平均温度为17.3℃。多年平均降雨量826 mm，2008年后降雨总量有上升趋势，降雨季节分布不均，夏秋季降水占全年约80%以上，无霜期294 d，具有四川盆地典型亚热带湿润季风气候特征。该区植被为桤木（Alder cremastogyne）、柏木（Cypresses funebris）人工混交林，土壤为石灰性紫色土，质地为中壤，主要农作物有小麦、玉米、水稻、油菜等，土地利用方式有旱坡地、林地、水田等^[5]。

在截流小流域从小流域沟头到集水区堰口布设了4个地表水监测点断面，分别是盐亭站堰塘地表水观测点（YGAFZ14）、盐亭站排水沟地表水观测点（YGAFZ15）、盐亭站集水区出口地表水观测点（YGAFZ16）和盐亭站冬水田站区调查点（YGAZQ02），分布位置见图1，样点信息见表1。

图1 盐亭站截流小流域地表水环境采样地（点）分布图

Figure 1 Distribution of sampling sites (points) of surface water environment in Jieliu small watershed of Yanting Station

表1 盐亭站截流小流域地表水采样地（点）信息表^[6]

样点代码	样点名称	样点经纬度	样点信息
YGAFZ14	盐亭站堰塘地表水观测点	105.4562 E 31.2725 N	水面似三角状，位于小流域沟头，三面为林地坡坎，植被有竹子、柏木和一些阔叶林木等，有拦坝体，栽植柚子树，2016年坝体被水泥硬化。
YGAFZ15	盐亭站排水沟地表水观测点	105.4522 E 31.2719 N	位于沟底排水沟中游，样点在排水沟道与两季田出水口汇合处，两季田有灌溉。
YGAFZ16	盐亭站集水区出口地表水观测点	105.4504 E 31.2704 N	位于盐亭站截流小流域出口的观测堰口处。
YGAZQ02	盐亭站冬水田站区调查点	105.4511 E 31.2704 N	冬水田形似梯形，面积1367 m²，位于截流小流域沟口处，两侧为排水沟道，排水不畅，有灌溉。5月至10月种植水稻，常规施肥，其余季节休闲。

1.2 样品采集

水样采集执行CERN和国家野外站统一的监测规范方法。（1）采样时间为每月20日，采样频率为：2005–2006年为1、4、7、10月，2007–2009年增加了8、9月雨季采样，2010–2019年增加到每月一次；（2）在采集样品出发前，准备采样容器聚乙烯塑料瓶，在瓶身贴上标签，标签内容有采样时间、采样点名称和采样人等信息，准备做了空白试验的保存剂，按规定配置备用；（3）到达采样监测点，先用便携式仪器进行水温、pH值和电导率物理指标的现场测定，在堰塘和集水堰口监测点，将水样采样器置入水面下方约30 cm处采集水样；而在河沟监测点直接用采样瓶汲水，在现场添加保存剂，填写瓶身上的标签，并放入隔热采样箱，将样品带回实验室冷藏冰箱内4℃保存，24小时内进行实验室分析测试^[1]。

1.3 分析指标与方法

执行CERN和国家野外站的规范和标准，当月水样及时完成室内分析，分析的指标以及采用方法见表2。

表2 盐亭站截流小流域地表水环境分析指标与方法表^[1,3]

指标名称	指标的化学式或符号	分析方法	检出限
酸碱度	pH	玻璃电极法
总氮	TN	碱性过硫酸钾消解－紫外分光光度法	0.05 mg/l
总磷	TP	钼酸铵分光光度法	0.01 mg/l
矿化度	TDS	质量法
电导率	EC	电极法
化学需氧量	CODcr	重铬酸盐法
钙离子	Ca²⁺	原子吸收分光光度法，离子色谱法	0.03 mg/l
镁离子	Mg²⁺	原子吸收分光光度法，离子色谱法	0.02 mg/l
钾离子	K⁺	火焰吸收分光光度法，离子色谱法	0.02 mg/l
钠离子	Na⁺	火焰吸收分光光度法，离子色谱法	0.02 mg/l
碳酸根离子	CO₃^2-	酸碱滴定法	无颜色变化
重碳酸根离子	HCO₃^-	酸碱滴定法	无颜色变化
氯化物	Cl^-	硝酸银容量法，离子色谱法	0.007 mg/l
硫酸根离子	SO₄^2-	硫酸钡比浊法，离子色谱法	0.018 mg/l
磷酸根离子	PO₄^3-	紫外分光光度法，离子色谱法	0.0001 mg/l
硝酸根离子	NO₃^-	紫外分光光度法	0.02 mg/l

2 数据样本描述

本数据集内容有采样时间、样地名称及代码信息，地表水环境的物理学特征和水化学成分等16个指标，共具体22个字段。字段的名称、代码、量纲、格式及各字段含义等样本描述见表3。

表3 数据集的字段含义描述表

字段名称	字段代码	数据类型及小数位数	量纲	字段说明	数据样例
采样年	YYYY	整数型		样品采集的年份	2005
采样月	MM	整数型		样品采集的月份	9
采样点名称	SamPoint_Nam	文本型		样品采集样地名称	集水区出口地表水观测点
采样点代码	SamPoint_ID	文本型		样品采集样地代码	YGAFZ16CDB_01
采样点纬度	N	浮点型，4	°	采集样地的纬度	31.2706
采样点经度	E	浮点型，4	°	采集样地的经度	105.4506
酸碱度	pH	浮点型，2		水的酸碱度	7.11
钙离子	Ca²⁺	浮点型，2	mg·L^-1	水中钙离子浓度	45.53
镁离子	Mg²⁺	浮点型，2	mg·L^-1	水中镁离子浓度	12.96
钾离子	K⁺	浮点型，2	mg·L^-1	水中钾离子浓度	3.26
钠离子	Na⁺	浮点型，2	mg·L^-1	水中钠离子浓度	19.36
碳酸根离子	CO₃^2-	浮点型，2	mg·L^-1	水中碳酸根离子浓度	6.64
重碳酸根离子	HCO₃^-	浮点型，2	mg·L^-1	水中重碳酸根离子浓度	326.37
氯化物	Cl^-	浮点型，2	mg·L^-1	水中氯化物浓度	23.14
硫酸根离子	SO₄^2-	浮点型，2	mg·L^-1	水中硫酸根离子浓度	80.52
磷酸根离子	PO₄^3-	浮点型，2	mg·L^-1	水中磷酸根离子浓度	0.08
硝酸根离子	NO₃^-	浮点型，2	mg·L^-1	水中硝酸根离子浓度	9.81
全氮	TN	浮点型，2	mg·L^-1	水中全氮浓度	3.32
全磷	TP	浮点型，2	mg·L^-1	水中全磷浓度	0.83
矿化度	TDS	整数型	mg·L^-1	水的矿化度	468
电导率	EC	整数型	uS·cm^-1	水的电导率	588
化学需氧量	CODcr	浮点型，2	CODcr	水的化学需氧量	32.68

3 数据质量控制和评估

本数据集包含的指标为CERN和国家野外台站要求长期监测内容，从样点布设、样品采集、室内分析和数据处理均按照《陆地生态系统水环境观测规范》^[1]和《陆地生态系统水环境观测质量保证与质量控制》^[3]等的相关规定执行，并依据指标之间的相关性对数据进行准确性检验。台站数据监测与汇交遵照监测人员—数据管理员—台站负责人三级质控，确保水环境监测数据的可比性和可靠性。

（1）执行网络规定的统一的监测规范和方法，室内分析仪器均有标准的操作规范，分析方法为常用的国家标准方法；实验室分析测试样品时按照规定添加平行样和国家标准样进行质控。

（2）规范原始记录，保证各种数据问题的溯源查询依据。

（3）采用阴阳离子平衡法、电导率校核、pH值校核等方法对分析数据进行准确性校验。

（4）通过校验剔除异常值，并进行标注，“ND”表示低于检测限，“—”表示数据缺失。

（5）硝酸根离子数据要与总氮相比较时，需要换算成纯氮（除以4.43系数），由于两者测试分析方法上的差别，导致部分数据出现总氮小于硝酸根离子中氮浓度值，在数据表中将总氮数据用红色标注为异常值。

4 数据使用方法和建议

用户可登录 Science Data Bank（http://doi.org/10.57760/sciencedb.j00001.00417）下载数据。也可在四川盐亭农田生态系统国家野外科学观测研究站数据资源服务平台（http://yga.cern.ac.cn/）进行在线申请，在资源服务栏目下查询并申请。

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中国生态系统研究网络科学委员会. 陆地生态系统水环境观测规范[M]. 北京: 中国环境科学出版社, 2007. [Chinese Ecosystem Network Scientific Committee. Code for water environment observation of terrestrial ecosystems [M]. BeiJing: China Environmental Science Press, 2007.]

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数据引用格式

高美荣, 唐家良, 章熙锋, 等. 川中丘陵区典型小流域地表水环境特征数据集（2005–2019）[DS/OL]. Science Data Bank, 2022. (2023-03-22). DOI: 10.57760/sciencedb.j00001.00417.

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稿件与作者信息

论文引用格式

高美荣, 唐家良, 章熙锋, 等. 川中丘陵区典型小流域地表水环境特征数据集（2005–2019）[J/OL]. 中国科学数据, 2023, 8(3). (2022-04-13). DOI: 10.11922/11-6035.csd.2022.0035.zh.

高美荣

GAO Meirong

主要承担工作：数据集成，论文撰写。

（1969—），女，陕西佳县人，硕士，高级工程师，研究方向为土壤学，信息管理。

唐家良

TANG Jia-liang

主要承担工作：数据校验与质量控制。

jltang@imde.ac.cn

（1975—），男，四川隆昌人，博士，研究员，研究方向为流域水文与面源污染等领域。

章熙锋

ZHANG Xifeng

（1990—），男，安徽安庆人，硕士，助理工程师，研究方向水文水环境。

朱波

ZHU Bo

主要工作：数据质量总控制。

（1966—），男，四川人，博士，研究员，研究方向为非点源污染。

中国生态系统研究网络（CERN）盐亭紫色土农业生态系统定位研究站运行项目，国家科技基础条件平台四川盐亭农田生态系统国家野外科学观测研究站运行服务项目。

Yanting Purple Soil Agro-ecological Experimental Station Operation Project, Chinese Ecosystem Research Network; Sichuan Yanting Agro-ecological National Ecosystem Research Station Operation Project, National Platform for Basic Conditions of Science and Technology

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出版历史

I区发布时间：2022年8月22日（版本ZH2）

II区出版时间：2023年9月26日（版本ZH3）