Nutrient dynamics along a river continuum: combining sensor data, experiments, and time series analyses to identify local to watershed scale drivers of nutrient cycling

沿河流连续体的养分动态:结合传感器数据、实验和时间序列分析来识别养分循环的局部到流域规模的驱动因素

基本信息

  • 批准号:
    1707042
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 32.97万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2017
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2017-08-15 至 2021-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

PI Name: Ricardo Gonzalez-PinzonProposal Number: 1707042The objective of this project is to develop a spatially and temporally holistic, watershed-level understanding of nutrient dynamics in arid land river networks. Excess nutrient loading is one of the most common and disruptive disturbances to river ecosystems, and the negative impacts extend to downstream lakes, aquifers and coastal waters that are highly susceptible to nutrient loading. Results from this project will provide methods to assess the transport and fate of carbon and nutrients in river networks, promote a more complete understanding of the complex connections between water resources, food production, and nutrient cycles, and provide information about ways to reduce pollution and increase nutrient recycling.The PIs will leverage existing state-of-the-art sensor technology to continuously monitor water quality parameters, nitrate, phosphate, and dissolved organic carbon for two years along a river continuum that spans four orders of magnitude in mean annual discharge, ~2000 m in altitude, and ~500 km of stream length. Every three weeks during this period a recently developed, high-information-yield field experiment will be conducted at each study site to quantify nutrient uptake parameters at the hourly time scale. A time-series analysis toolbox will then be used to combine the continuous water quality data with the hourly experimental data to quantify how stream metabolism and nutrient uptake dynamics vary along the river continuum at a variety of time scales and to identify the most important factors in creating this variability. This project will advance the current understanding of nutrient dynamics in streams due to the use of: 1) multi-year, all season monitoring, which will expand the traditional trend of collecting data for short time periods, 2) simultaneous monitoring of numerous stream orders, 3) multi-parameter data collection, which will provide necessary context to more fully understand nutrient dynamics considering transport and stoichiometric constraints, and 4) state-of-the-art time-series analyses that enable the construction of parsimonious models capable of representing temporal (multi-season) and spatial (entire continuum) nutrient uptake and transport processes.
PI姓名:Ricardo Gonzalez-PinzonProposal Number:1707042本项目的目标是对干旱地区河流网络中的养分动态进行空间和时间上的全面、流域层面的理解。过量的营养物负荷是对河流生态系统最常见和最具破坏性的干扰之一,负面影响延伸到下游湖泊、含水层和沿海沃茨,这些水域非常容易受到营养物负荷的影响。该项目的结果将提供评估碳和营养物在河流网络中的传输和归宿的方法,促进对水资源,粮食生产和营养物循环之间复杂联系的更全面理解,并提供有关减少污染和增加营养物循环的方法的信息。PI将利用现有的最先进的传感器技术来持续监测水质参数,硝酸盐,磷酸盐和溶解有机碳沿着连续两年,跨越四个数量级的平均年排放量,约2000米的海拔高度,约500公里的河流长度。在此期间,每三周将在每个研究地点进行一次最近开发的高信息产量田间试验,以量化每小时时间尺度的养分吸收参数。时间序列分析工具箱,然后将被用来结合联合收割机的连续水质数据与每小时的实验数据,以量化流代谢和养分吸收动态变化沿着河流连续体在各种时间尺度,并确定最重要的因素,在创建这种变化。该项目将通过使用以下方法,提高目前对溪流中营养物动态的认识:1)多年、全季节监测,这将扩大收集短时间数据的传统趋势,2)同时监测众多河流顺序,3)多参数数据收集,这将提供必要的背景,以更充分地了解考虑到运输和化学计量限制的营养动态,4)最先进的时间序列分析,能够构建能够代表时间(多季节)和空间(整个连续体)养分吸收和运输过程的简约模型。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Spatiotemporal Variability in Transport and Reactive Processes Across a First‐ to Fifth‐Order Fluvial Network
一阶到五阶河流网络中输运和反应过程的时空变化
  • DOI:
    10.1029/2019wr026303
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.4
  • 作者:
    Gootman, Kaylyn S.;González‐Pinzón, Ricardo;Knapp, Julia L. A.;Garayburu‐Caruso, Vanessa;Cable, Jaye E.
  • 通讯作者:
    Cable, Jaye E.
Water quality impacts of urban and non-urban arid-land runoff on the Rio Grande
  • DOI:
    10.1016/j.scitotenv.2020.138443
  • 发表时间:
    2020-08-10
  • 期刊:
  • 影响因子:
    9.8
  • 作者:
    Regier, Peter J.;Gonzalez-Pinzon, Ricardo;Khandewal, Aashish
  • 通讯作者:
    Khandewal, Aashish
Linking Hydrobiogeochemical Processes and Management Techniques to Close Nutrient Loops in an Arid River
将水生地球化学过程与管理技术联系起来,以闭合干旱河流的养分循环
  • DOI:
    10.3389/frwa.2020.00022
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Bicknell, Kelsey;Regier, Peter;Van Horn, David J.;Feeser, Kelli L.;González-Pinzón, Ricardo
  • 通讯作者:
    González-Pinzón, Ricardo
Introducing the Self‐Cleaning FiLtrAtion for Water quaLity SenSors ( SC‐FLAWLeSS ) system
水质传感器自清洁过滤 (SC-FLAWLeSS) 系统简介
  • DOI:
    10.1002/lom3.10377
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Khandelwal, Aashish;González‐Pinzón, Ricardo;Regier, Peter;Nichols, Justin;Van Horn, David J.
  • 通讯作者:
    Van Horn, David J.
The understudied winter: Evidence of how precipitation differences affect stream metabolism in a headwater
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  • DOI:
    10.3389/frwa.2022.1003159
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
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  • 作者:
    Nichols, Justin;Khandelwal, Aashish Sanjay;Regier, Peter;Summers, Betsy;Van Horn, David J.;González-Pinzón, Ricardo
  • 通讯作者:
    González-Pinzón, Ricardo
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