样品测定后得到5项营养盐指标,对每个站位每项指标采用3sigma检验结合临近站点时间序列对比进行异常值剔除,单站位时间序列缺失率小于10%并且缺失值不连续时统一进行缺失值插补。缺失值插补采用R语言基础包中imputation函数(method="linearInterpol.bisector",lowerBound="min",upperBound="max")。营养元素结构的比值采用摩尔浓度比,计算公式如下:
\(\frac{\mathrm{N}}{\mathrm{P}}=\frac{{NO}_{2}^{-}+{NO}_{3}^{-}+{NH}_{4}^{+}}{{PO}_{4}^{3-}}\) (1)
\(\frac{\mathrm{S}\mathrm{i}}{\mathrm{P}}=\frac{{SiO}_{3}^{2-}}{{PO}_{4}^{3-}}\) (2)
\(\frac{\mathrm{S}\mathrm{i}}{\mathrm{N}}=\frac{{SiO}_{3}^{2-}}{{NO}_{2}^{-}+{NO}_{3}^{-}+{NH}_{4}^{+}}\) (3)
\(\frac{\mathrm{N}}{\mathrm{P}}:\) 氮磷比; \(\frac{\mathrm{S}\mathrm{i}}{\mathrm{P}}:\)硅磷比; \(\frac{\mathrm{S}\mathrm{i}}{\mathrm{N}}:\)硅氮比 (4)
营养盐化学计量限制标准采用Justic等(1995)
[1]和Dortch等(1992)
[2]提出的评估营养盐限制,条件如下:
(1)若\({NO}_{2}^{-}+{NO}_{3}^{-}+{NH}_{4}^{+}\)<1μmol·L-1或N:P<10且Si:N>1,溶解无机氮为限制因子;
(2)若\({SiO}_{3}^{2-}\)<2 μmol·L-1或Si:P<10且Si:N<1,溶解硅酸盐为限制因子;
(3)若\({PO}_{4}^{3-}\)<0.1 μmol·L-1或N:P>22且Si:P>22,溶解磷酸盐为限制因子。
选取表层指标结合采样时间,整理出“定位站表层营养要素结构及限制因子”数据表,根据季度月和年际统计计算出“海湾季度月营养要素结构及限制因子”和“海湾年际营养要素结构及限制因子”数据表,营养元素水平和结构比例指标采用时期内的平均值,限制因子采用时期内出现的概率。所有统计计算过程均采用R语言完成,具有可重复和一致性,具体数据处理流程见图2,绘图采用R语言ggplot2包,直观展示数据集。