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Assessment of Best-Management Practice Effects on Rangeland Stream Water Quality Using Multivariate Statistical Techniques

2009; Elsevier BV; Volume: 62; Issue: 4 Linguagem: Espanhol

10.2111/08-026.1

1551-5028

Christopher A. Ellison, Quentin D. Skinner, Larry S. Hicks,

Hydrology and Sediment Transport Processes

Quantifying the effects of watershed improvement efforts is critical to agencies responsible for protecting water resources of the semiarid western United States. A complex water quality data set collected from 1994 to 2004 of upper Muddy Creek Basin was subjected to cluster analysis, discriminant analysis, and canonical correlation analysis to improve understanding of basin fluvial processes and to investigate whether livestock grazing best-management practices (BMPs) improved the water quality of the watershed. Hierarchical agglomerative cluster analysis grouped nine sampling sites into two clusters based on similarity of biological indices, separating the clusters into aquatic communities more and less tolerant of degraded stream conditions. Discriminant analysis yielded strong spatial and temporal distinctions, providing important data reduction by rendering seven key parameters (total dissolved solids [TDS], temperature, elevation, slope, 10-dominant taxa, percent collector-gatherers, and percent Plecoptera) for the spatial variation and four parameters (TDS, dissolved oxygen, total taxa, and community tolerance quotient) for the temporal variation. Canonical correlation analysis identified strong negative relationships among Plecoptera taxa and total taxa with TDS and turbidity in addition to strong positive associations with elevation, slope, and channel substrate weighted embeddedness value. Despite the onset of severe drought midway through the study period, overall reductions of 13% for TDS and a 30% increase in macroinvertebrate total taxa occurred across years, strongly suggesting that improvements in water quality were correlated to BMPs that stabilized stream channels and improved the condition of riparian areas. La cuantificación del efecto de esfuerzos de mejoramiento de las cuencas hidrológicas es crítico para las agencias responsables de la protección de los recursos hídricos del oeste semiárido de los Estados Unidos. Un complejo base de datos de la calidad del agua de la parte superior de la Cuenca Muddy Creek Basín, colectados de 1994 a 2004, fue sujeto a un análisis de cuadrante, análisis discriminado y análisis de correlación, para mejorar el entendimiento del proceso fluvial de la cuenca, así como para investigar si las mejores prácticas de manejo (BMPs) del pastoreo del ganado, mejoran la calidad del agua de la cuenca. El análisis grupal jerárquico de aglomeración, agrupó nueve sitios de muestreo en dos cuadrantes, basados en la similitud de índices biológicos, separando los grupos dentro de comunidades acuáticas de mayor y menor tolerancia a las condiciones de degradación por la corriente. El análisis de discriminación produjo distinciones espaciales y temporales más fuertes, proporcionando importantes reducciones de datos por representación de siete parámetros claves (disolución de sólidos totales [TDS], temperatura, elevación, pendiente, porcentaje de las 10 dominantes taxa, porcentaje de colector-recolector y porcentaje de plecóptera) para la variación espacial, y cuatro parámetros (TDS, oxigeno disuelto, taxa total y cociente de tolerancia de la comunidad) para la variación temporal. El análisis canónico de correlación identificó una alta relación negativa entre taxa Plecoptera y taxa total, con TDS y turbidez, adicionalmente identificó una alta asociación positiva con elevación, pendiente y el recubrimiento del substrato del canal. A pesar del inicio de una severa sequía desde mediados hasta el final del periodo de estudio, ocurrió una reducción total de 13% de TDS y un 30% de incremento en la taxa total de invertebrados a lo largo de los años, sugiere que los mejoramientos en calidad del agua estuvieron correlacionados a las BMPs que estabilizaron los canales de la corriente y mejoraron la condición de las áreas ribereñas.