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土壤水力参数,如田间持水量(FC)和永久萎蔫点(PWP),在灌溉管理、干旱风险评估和土地利用规划等方面发挥着重要作用。这些水力特性是动态的,随土壤类型、作物类型和生长季而变化。传统方法估算大尺度水力特性费时费力,而土壤传递函数(PTF)作为一种替代方法,已被用于使用易测量的土壤特性(如土壤粒级、有机碳和容重)来估计土壤水力特性。这些预测参数在很大程度上受各种内在土壤特性如土壤质地、结构、有机质、容重和孔隙度的影响。随着光谱技术的不断发展,因其快速、低成本和无损测量,许多研究者已经利用可见近红外(Vis-NIR)光谱预测了土壤特性,而使用光谱数据绘制印度土壤类型水力特性的研究非常有限。基于此,在本研究中,一组研究团队在印度卡纳塔克邦高原北部地区收集了558个土壤样本,在实验室中测量了其FC, PWP和土壤含水量,并利用ASD FieldSpec光谱仪测量土壤光谱反射率。通过支持向量机、随机森林和偏最小二乘回归三个模型预测FC和PWP。其中,2/3的数据集用于校准(368个样品),1/3的数据集用于验证(190个样品)。本研究目标为通过不同统计技术检验实验室Vis-NIR光谱数据估算水力参数的有用性。研究区域图【结果】卡纳塔克邦高原北部土壤光谱反射率分布(平均值和标准偏差)(N = 558)。FC和PWP预测模型的性能(50 次迭代)验证集FC和PWP预测值和观测值散点图(RF方法)(变性土-绿点,淋溶土-红点,弱育土-蓝点,新成土-黄点)。传统PTF方法预测验证集FC和PWP含水量的性能。【结论】验证结果表明,与PLSR模型相比,RF和SVM性能较好。与田间持水量(R2=0.66-0.69和RMSE=7.25-7.51%)相比,永久萎蔫点预测良好(R2=0.70-0.74,RMSE=5.44-5.74%)。在土纲中,Vis-NIR光谱(R2=0.34&0.42)对变性...
发布时间: 2022 - 11 - 18
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摘要    氧化亚氮(N2O)是一种在土壤和水生生态系统中产生出重要的温室气体。它的增温潜力比二氧化碳高296倍。迄今为止,大多数N2O排放量的测量都受到时间和空间解析度的限制,造成全球N2O排放量预测的不确定性。而激光光谱技术的最新进展则提供了一种极好的用于区域集成,直接和连续野外的现场测量N2O通量的涡度协方差法。通过在应用四激光分析仪的农业研究点使用这种技术,我们发现样品与N2O交换的昼夜行为取决于土壤氮素可得性。施肥后土壤N含量较高,白天N2O排放量高于夜间。然而,当土壤氮变得有限时,夜间的排放量要比白天高。由同位素分析支持的这些昼夜变化可能表明植物在与N2O交换相关的微生物过程中占主导地位。这项研究突出了新技术在改善全球N2O排放源预测方面的潜力。点击阅读原文:srep25739.pdf67d4729ca3951f427fc049468ba6d6f3.pdf (802.65 KB)www.li-ca.com/
发布时间: 2017 - 08 - 02
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摘要    在北极,人为活动导致了大规模的汞污染,但仍不确定的是,通过降水和海水盐诱导的化学循环,汞的湿性沉积是否对北极的高汞负荷负有责任。本文对北极冻土带的汞沉积和稳定同位素资料进行了一项大规模的研究,发现主要的汞来源实际上是由气体元素汞产生的,而另外两种来源则只有少量的贡献。持续的高土壤汞浓度来自于从陆地到沿岸的气体元素汞,这表明北极苔原可能是一个全球重要的水星接收器,也许可以解释为什么北极的河流每年将大量的水银输送到北冰洋。点击阅读原文:www.nature.com/nature/journal/v547/n7662/full/nature22997.htmlwww.li-ca.com/
发布时间: 2017 - 08 - 02
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摘要    浮游生物的呼吸作用产生的二氧化碳是全球二氧化碳总产量的主要组成部分之一,并预计随着气候的变暖,这种作用会在北极迅速增加。同时,北极现有的测试也评估了在黑暗中浮游生物的呼吸作用。有证据表明,浮游生物的呼吸作用可能会受到光的刺激,这对北极高纬度地区尤其重要,因为那里的浮游生物群落在春天和夏天都有持续的日光照射。在这里,我们可以论证出浮游生物群落的呼吸作用在持续的日照条件下呈现的原位,往往比在黑暗中的测量结果要高。经过测量,在光照条件下群落之间的呼吸比率(Rlight) 比在黑暗中呼吸比率(Rdark)多2/3 Rlight: Rdark比率从在此处的Rlight测量中值(3.62 Lµmol O2−1 d−1)处平均值1.37增加到在最高Rlight测量处(15.8 Lµmol O2−1 d−1) 的平均值17.56。因此,作为北极二氧化碳来源的呼吸作用被低估了,实际上这种作用比以前认为的要重要得多,特别是在晚春,当群落处于极昼下呼吸率最高的时候。介绍    群落呼吸是有机体降解有机物质的过程,同时也是提取能量以支持生态系统中的生物的过程,因此提供对生态系统能源需求的综合评估。海洋呼吸估计每年在全球释放66 Gt 的C元素,虽然是生物圈中碳通量的主要成分之一,但仍然是海洋中大多数代谢,气体交换和碳平衡中最...
发布时间: 2017 - 08 - 02
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摘要通过室内模拟实验,我们对三峡库区(TGR)湘西湾段的甲烷(CH4)的生成和消耗速率进行了研究。结果表明,CH4的形成和消耗速率与温度呈显著的正相关。而CH4的产出量由于其潜在的氧化速率的增加而降低。在表面沉积物中,CH4氧化产物占总产物的51.8%,而且在356C的条件下这个值甚至达到了77.4%。另外,水面上甲烷的氧化速率值的范围区间是从1.26到4.65毫克/(m2h),其中,在30米深水下和356C的条件下,平均和最大氧化速率分别为46.7%和73.9%。因此,在三峡库区的平均水位(160米)下,甲烷的氧化值可能增加41.04毫克/(m2h),而在水面上,大部分由沉积物产生的甲烷都可以被氧化。 点击阅读原文:srep04449.pdf79f6b08cb55d0de2d9a7f8c810e1fc8f.pdf (757.23 KB)www.li-ca.com/
发布时间: 2017 - 08 - 01
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A. Brescia21--Department of Engineering at the university of Arizona in Tucson, Arizona,USA2--Naval Air Systems Command (NAVAIR) in Patuxent River, MD,USA 摘要近年来,传感器的微型化能使单一的无人驾驶飞行系统(USA)平台上安装多个传感器。能在多个UAS平台上同步连接设备,这样可提升数据收集和应用的功能。本文讨论了一系列正在研究的新型传感器,并参考案例研究。参考目前的能力和将来的需求,有关防御和非防御的操作内容将进行讨论,文章介绍了一些目前正使用的传感器。并预测在未来几年内,我们将看到小型机动车辆的使用急剧增加,同时可使用的有效载荷的能力也会有所改善。 1.背景在未来十年里,遥感技术将成为数据获取的主要工具,其中机载数据的搜集将会成为一种重要的手段。目前的传感器由于尺寸大小和重量的限制,不适合搭载在小型无人机上;同时无人机的使用和所需的数据已有明确的说明,这就迫切需要研制微型传感器。文章总结了一些安装在Silver Fox 和Manta无人机上的传感器的性能,及其应用。 2.传感器类型特征2.1 红外线传感器    可观测到的范围:8um-12um; ...
发布时间: 2017 - 07 - 31
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摘要:越来越多的证据表明,农作物的钾缺乏会增加它们对食草节肢动物的易感性。遥感检测植物缺钾的能力有利于节肢昆虫的取样和钾肥的空间优化,从而减少因节肢昆虫引起的产量损失。本文在播种后的69天(幼苗),96天(茎伸长),和113天(早期开花)分阶段的进行土壤及植物中的养分进行了测定。在相同的时间里,通过应用无人机(UAV)多光谱获取技于15和120米的距离获得了8.1和65毫米的空间(像素)分辨率的多光谱图像。并在69和96 天时,将野外植物被运送到一个带有可控光源的实验室里,并使用240通道的(390-890纳米)高光谱摄影机对植物进行了高光谱成像。在第113天时,发现所有的地块都自然地布满了绿色的桃子蚜虫(半翅目:蚜虫科),并进行了蚜虫的计数工作。并得知植物缺钾会造成:(1)刚成熟叶片的氮浓度增加(2)绿桃蚜虫密度增加,(3)植被覆盖减少,(4)归一化植被指数(NDVI)减少以及油菜籽产量下降。通过分析可知,具有65毫米空间分辨率的无人机图像具有很高的分类精度(72-100%),8毫米空间分辨率的无人机影像则较低 (69-94%),在实验室条件下从野外植物获得的高光谱图像的分类精度为78-88%。当从无人机数据中移除非叶像素时,96天及113天获得的空间分辨率为8毫米,65毫米图像的分类精度增大。研究表明,无人机影像具有提取植被营养缺失及节肢动物爆发范围的潜力。...
发布时间: 2017 - 07 - 27
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摘要     北极永冻层覆盖了地下水库中大量的古老的地质甲烷(CH4),而融化的永冻层为CH4的向表面迁移打开了通道。然而,地质排放的发生及其对目前CH4储量的促进,以及除此外到目前为止,生物基因CH4还不确定。在这里,我们展示的是一个数据采集基于机载CH4通量(从2012年7月和2013年)位于加拿大麦肯齐三角洲高分辨率(100m×100m)地区(10000 km²)的CH4通量图,。我们发现在永久冻土层的非连续带,存在很强烈的可能是单独的地质排放.这些排放的峰值是典型的生物排放峰值的14倍。而微生物CH4的产生主要依赖于最近的空气和土壤温度,地质CH4的产生超过了数百万年,并且可以全年提供开放的通路。因此,即使它们只发生在大约1%的区域,地质热点对我们研究区域的年度CH4排放估计贡献17%。我们认为,如果永久冻土解冻开辟了新的途径,这一比例可能会增加。我们的结论是,由于冻土解冻,在北极地区普遍存在的富含烃类物质的地区,在未来可能会增加地质CH4的排放,增加微生物CH4的产量。 相关文献:s41598-017-05783-2.pdf280430340bf271c27f0a8e07c6fec6d3.pdf (1.43 MB)www.li-ca.com
发布时间: 2017 - 07 - 26
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热带根状植物和块茎作物(木薯、甘薯、芋头和山药)在发展中国家还是主产作物,这些发展中国家的快速城镇化使粉末状食物的需求增加。本研究的目的是对近红外光谱仪在测量常规粉末状食物过程中进行校准,并测试其测量主要成分含量的准确性。      摘要      热带根状植物和块茎作物(木薯、甘薯、芋头和山药)在发展中国家还是主产作物,这些发展中国家的快速城镇化使粉末状食物的需求增加。质量控制技术依然在发展,与此同时实验室分析比较昂贵。本研究的目的是对近红外光谱仪在测量常规粉末状食物过程中进行校准,并测试其测量主要成分含量的准确性。准备了472个粉末样本(传统品质和育成品系),分析样本的淀粉、总糖、纤维素、总氮和灰分含量(总矿物质含量)。测量了所有样本的近红外光谱曲线(350-2500nm)。利用偏最小二乘法计算校准方程,该校准方程针对所有分析特性使用了交叉验证和外部验证。通过预测标准误(SEP)和源于交叉验证的测量值和预测值之间的r2指数,对94测试样本(总样本的20%)进行质量预报评价。淀粉、糖和总氮含量可进行预测,置信度分别为87%, 86%和93%,然而,灰度(矿物质)预测的置信度为71%,纤维素不能进行预测(r2 = 0.31)。淀粉、糖和总氮的统计参数非常有助于控制粉状样本的质量。这些...
发布时间: 2017 - 07 - 20
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一、研究背景—研究现状随着世界范围内越来越多的涡度协方差塔的建立,净生态系统CO2交换(NEE)的测量在多尺度气候变化科学中变得越来越重要。但由于NEE是与光合作用和呼吸相关过程中抵消通量之间的净信号,从而使利用这些数据建立的模型具有一定的争论性。 研究方法目前使用最广泛使用的NEE划分方法是Reichstein方法,其使用夜间NEE的温度敏感度来预测白天的Reco,然后通过从NEE中减去Reco来计算GPP。然而由于夜间叶呼吸通常高于日间叶呼吸(也称为Kok效应),从而导致高估了日间Reco和GPP。工神经网络方法(ANN)已成为划分通量建模的另一重要方法,它使用多个可变变量来预测夜间测量的白天Reco。 ANN采用非线性回归模型来估计独立变量和从属变量之间的互连,建立类似神经通路的关系网络,但由于其计算费用昂贵,因此在多个年份内难以跨多个站点运行。 研究目的      由于上述调查的通量分配方法存在多种局限性,因此需要同时进行评估和比较。 并需要大力评估和比较与其相关的不确定性。本研究在理想的气象条件下,采用多重分割方法(即Reichstein、ANN、连续的测量、同位素分析),从而最大限度地减少与夜间湍流、复杂盖度和异质景观有关的误差。 由于数据和模型的不确定性,我们评估了每种方法的不确定性。 最后,我们通过采用生物...
发布时间: 2017 - 05 - 22
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净生态系统碳交换(NEE)中光合作用和呼吸作用的分配、区分,具有一定的挑战性,而且它常与产生未知数量的不确定性假设相关联,从而阻碍了模型的发展。这与我们使用的测量NEE的方程和方法有关。虽然有多种区分NEE的方法,由于这些技术通常不能同时实现,从而使每种方法都有难以评估的独特局限性。本研究提出了在理想条件下,使用多种区分方法(Reichstein方法、人工神经网络(ANN)方法、稳定碳同位素方法和土壤呼吸Rsoil方法),建立非线性回归模型分析。通过新的量子级联激光(QCL)光谱仪测量了生态系统稳态C同位素的通量,将这些测量与物理学模型CANVEG相匹配,并解决总初级生产力(GPP)和生态系统呼吸(Reco)。结果表明:使用同位素区分方法的GPP和Reco平均值比使用Reichstein和ANN区分方法低10-13%。 这些结果表明,由于Reichstein 和ANN方法,使用夜间NEE来推测白天Reco,可能会高估当天的Reco和 GPP。这是由于与白天相比,晚上的植物呼吸速率较高,否则称为Kok效应。 随着同位素测量方法和应用理论在不同生态系统的不断发展,它将不仅仅是一种基准测量技术,而且对进一步了解碳循环具有一定的意义。未来有关评估这些技术在日益复杂的生态系统中应用的研究会不断增加,通过这些研究来确定区分方法之间的差异,以及这些差异如何影响陆地碳...
发布时间: 2017 - 05 - 03
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