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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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双标水(DLW)法是50年前开发的一种测量动物自由生活能量消耗的测量方法。利用这种技术,水分子中的氢原子和氧原子都被它们的稳定同位素部分或完全地以示踪为目的替换。当人体摄入定量的双标水(2H218O)后,这两种同位素与身体总水量平衡,而后被身体以不同形式消耗掉。氘(2H)以水的形式排出体外,而18O以H2O和CO2的形式排出。因此,CO2 可以用18O的消耗减去2H的消耗计算得出。 双标水(DLW)法原理 (From: Doubly Labeled Water for Energy Expenditure, James P. DeLany, Emerging Technologies for Nutrition Research: Potential for Assessing Military Performance Capability. Institute of Medicine (US) Committee on Military Nutrition Research; Carlson-Newberry SJ, Costello RB, editors. Washington (DC): National Academies Press (US); 1997.)这个方法应用到人体的障碍一直是成本过高——需要大量的18O标记水(H218O)来获得...
发布时间: 2017 - 11 - 30
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温室气体排放量日益扩大引起的气候变化是人类面临的最大挑战之一。为了对其进行可靠的预测,我们需要监测大气变化并了解基础过程。 2015年5月,Los Gatos Research Model 913-0014快速响应N2O分析仪被加入到现有的监控系统中,以监控大气N2O浓度和表面大气N2O浓度的趋势。图表展示了第一个测量结果。    监控系统和位置:    在Hegyhátsál高塔温室气体监测点(匈牙利,46°57'N,16°39'E,248m),大面积涡度协方差系统监测周边主要农业区域的表面大气二氧化碳通量.系统被安装在82m塔上的地面以上,自1997年建成以来一直在持续运行(Haszpra等,2005)。在2015年5月完成了快速响应的N2O分析仪.N2O分析仪的进气口与CO2分析仪的进气口可以相互配合。该配置允许共享操作N2O涡流协方差系统和单个超声波风速计的CO2涡流协方差系统。监控系统以4赫兹运行。 N2O分析仪经过精心校准,符合德国耶拿MPI-BGI准备和认证的4个标准。    N2O浓度的时间变化:    在地面以上96米处,涡流协方差系统每隔14米有一个NOAA气瓶取样点。每周气瓶样品提供了定量比较测量的可能性。平均偏差为0.11&...
发布时间: 2017 - 10 - 31
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摘要:    已知植物入侵和随后的群落变化会影响营养循环,但大多数此类研究侧重于富营养化效应。针对植物引起的营养减少的效应以及同时发生的机制的研究则相对较少。在这项研究中,我们发现通常作为侵入种的椰子的入侵作用通过间接的影响,中止了外来海洋入侵物种对陆地生态系统的侵入:对鸟类的影响 - 鸟类会尽量避免筑巢在椰子树种群中,因此减少了从海洋环境带来的关键营养物质输入。这些海洋物质输入的下降导致了土壤养分的减少,叶片营养质量的下降,叶片的适度性下降及食草动物的减少。这种营养耗竭的过程比植物种群入侵导致的富营养化模式更为典型。对于空间中外来能量中断对生态系统的影响的研究表明其尚未受到接受群落变化的干扰,如植物群落转变。在热带和亚热带地区的椰子植物入侵的普遍性使得这些研究特别值得注意。    同样重要的是,美洲黑斑病的近况提供了一个强有力的范例,说明植物群落的变化如何可以显著影响同种异体营养的供应,从而重塑生态系统的能量流。 椰子种群转移|间接效应|海鸟|热带岛屿通过刺激自下而上的能量流动,一个独特的营养供应链塑造了大部分生态系统的动态平衡(1,2)。辅助能的这种提高可以引发接收食物网中大量的级联变化(3-5)。近期的几篇文章已经证明,在食物链顶端的外来捕食者可以通过影响这些辅助能的传递(如鸟类)引发生态系统级联效应,从而引发生态系统结构和功能的全面转...
发布时间: 2017 - 10 - 19
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摘要:    大型水生植物,包括水风信子(Eichhornia crassipes),是热带水生系统中主要的入侵生物之一,它们在改变水与大气之间的气体交换方面可能起着重要的作用。然而,这个系统在温室气体(GHG)排放的全球数据中起到的作用被部分忽视了。本文研究了南印度一个小(0.6 km2)水收集湖的碳(C)流动和温室气体排放,并分析了水生植物对这些排放的影响。我们测量了二氧化碳(CO2)和甲烷(CH4)的排放量,以及在水葫芦群落附近的水分与开放水域中水分的C矿化率和物理化学变量。水葫芦群落附近的CO2和CH4排放量比开放水域减少了57%。然而,在这两个区域的水中,C矿化率没有明显的差异。我们的结论是,水风信子和其他漂浮的大型植物的入侵有可能改变温室气体排放,这一过程可能与区域的C预算有关。 请阅读原文:www.nature.com/articles/srep20424
发布时间: 2017 - 09 - 29
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【小编注:在本文中,科学家应用美国LGR公司的CO2同位素分析仪测量δ13C、12CO2 及13CO2的浓度值,并与LI-COR公司的LI-8100-103土壤呼吸室连用,测量土壤13CO2的通量,这是在国内及国际上比较新颖的仪器应用方式,值得借鉴。】 Abiotic CO2 uptake from the atmosphere by semiarid desert soil and its partitioning into soil phasesJiabin Liu1, Keyu Fa1, Yuqing Zhang1, Bin Wu1, Shugao Qin1, and Xin Jia11Yanchi Research Station, School of Soil and Water Conservation, Beijing Forestry University, Beijing, China 摘要:沙漠可表现出强烈的CO2通量下降的特性,这就是显著的碳沉降。 然而,由于无法确定通量测量的稳定性和准确的碳固定地点,这种假设受到强烈的挑战。本研究中,我们在中国北方的毛乌素沙漠中向自然(未杀菌的)土壤中添加13CO2,并量化固相土壤和气相中所添加的13CO2比例。 结果显示自然沙漠土壤吸收13CO2的平均速率为0.28 gm-2...
发布时间: 2017 - 09 - 22
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摘要浅褐色沉积物是古气候研究中最有价值的大陆构造之一,因为它们可以使用绝对测年法进行评估,并且还提供有价值的气候替代指标。然而,沉积后的矿物学转化等改变过程可能会对其地球化学数据的古气候应用产生显著的影响。本文介绍了采用扫描和透射电子显微镜,X射线衍射和傅里叶变换红外光谱技术的创新采样和测量方案,证明了在-10°C的洞穴中的滴水中的碳酸盐沉淀含有无定形碳酸钙(ACC),后来会转变为纳米晶方解石。还通过分馏法测定了方解石,ACC和水中稳定的氧同位素,证明ACC相对于方解石为 18O-耗尽的( 2.4±0.8‰)。这反过来又对于基于流体的流体包裹体研究具有严重的后果,因为ACC向方解石的闭合系统转化可能会导致流体夹杂水中的负氧同位素偏移,导致原始组成的变差。 ACC形成增加了浅褐色沉积物对变化的敏感性,因为它与外部解决方案的交互可能导致原始代理信号的部分丢失。因此本文建议在研究的浅褐色沉积物位置对新鲜沉淀碳酸盐进行矿物学分析,以确定ACC形成的潜在影响。 点击链接阅读原文:www.nature.com/articles/srep39602.pdf
发布时间: 2017 - 09 - 05
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在除南极洲之外的所有大洲,在海拔-2m到70m范围内受到昼夜迁移的幽蚊虫害的人口已经达到130000人。与富营养化相联系的是,在白天的时候,迁徙的幽蚊会停留在缺氧的沉积物中,并在夜间以富氧的表层为食。我们的实验表明,在穴居到沉积物后,幽蚊虫害利用沉积物甲烷的高溶解气体给自己的分压气管囊充气。这种机制提供了一种明显的能量优势,使幼虫通过被动浮力进行迁移,而不是消耗更多能量去游动。幽蚊的幼虫,除了通过一天两次的释放沉积物甲烷气泡进入和离开沉积物,同时也会向内传输间隙水中甲烷气体囊泡进入水体,导致通量为0.01-2摩尔m/年(根据人口密度和水的深度)。幽蚊虫害每年新产生的成虫也会导致每年会有0.16摩尔碳从系统中逸出。发现湖泊富营养化的临界点,能够使这种甲烷驱动的迁移机制对最终重建大角藻的地域扩张和湖泊生物地球化学、碳循环和食物的相应变化起着至关重要的作用网络结构。点击链接阅读原文:srep44478.pdfa2f234d516bdf47e835fee463e75aeb6.pdf (1.06 MB)
发布时间: 2017 - 08 - 30
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摘要       非常规页岩气藏的天然气开采是一个有着相当大争议的公众话题,其中大家主要关注的是泄漏的自然气体对浅表地下水资源的影响。在开发之前,关于这些气体以及它们的同位素的分布、归宿和转移的基准数据处于一种缺乏的状态。这次,我们在加拿大的威利斯顿盆地白垩纪岩层的地下水位附近针对CH4的转移和归宿和早期细菌气体中的δ13C-CH4,进行了研究。我们的结果显示甲烷在深处生成而在扩散过程中通过上覆页岩时较为缓慢。我们结果还表明,δ13C-CH4(冰期后) 的扩散分馏作用将使逃逸出的气体成分复杂化。在冰川剖面上δ13C-CH4的敏感性表明,它可能是一个有价值的用于示踪描述地质变化中控制运输CH4(和其他溶质)和区分迅速向上迁移通过环形区的与通过其他管道向上自然扩散的CH4。本研究的结果已为设计基线调查提供了建议。  点击链接阅读原文:redirect-nature.pdf35953cc31ccf4f7753923274c6bdcca6.pdf (2.66 MB)
发布时间: 2017 - 08 - 10
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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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