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全球气候变化引起的预计人口增长以及土地和农业资源可利用性的压力使未来几十年全球粮食供应的需求增加。提高光合作用能力已成为实现作物增产的目标。目前,测量光合作用的方法是耗时的且具破坏性的,这会减慢鉴定具高光合能力的农作物种质的研究和育种工作。作者在1分钟内收集样地(~2 m×2 m)向阳叶片像素的高光谱反射率以量化光合作用参数和色素含量。在两个生长季节(2017年和2018年)利用田间生长的经基因改变了光合途径的烟草,建立了8个光合参数和色素性状的预测模型。利用偏最小二乘法(PLSR)分析可见近红外(400-900 nm)光谱相机测得的植物反射像素,预测了Rubisco最大羧化速率(Vc,max,R2=0.79)和最大电子传递速率(J1800,R2=0.59),最大光饱和光合作用(Pmax,R2=0.54),叶绿素含量(R2=0.87),叶绿素a/b(R2=0.63),碳含量(R2=0.47)和氮含量(R2=0.49)。当使用两台400-1800 nm相机时,模型的预测并没有改善,这表明仅使用一台VNIR相机就能实现强大,广泛适用且更具“成本效益”的效果。该分析过程和方法可用于所有作物中,从而提供高通量田间表型筛选,并在田间试验中提高光合性能。高光谱图像收集建立基于地面的表型平台(图1),包括两个推扫式高光谱相机。第一台高光谱相机(PIKA II;Resonon)用于采集400 nm到900 nm的光谱辐射(共240个光谱带)。第二台高光谱相机(PIKA NIR;Resonon)用于采集900 nm到1800 nm的光谱辐射(共164个光谱带)。图1 基于地面的表型平台,包括两个高光谱相机和一个RGB相机(A),并在冠层顶部安装了可移动的白板(B)。叶片光谱测量利用ASD Fieldspec4光谱仪在400...
发布时间: 2021 - 01 - 15
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二氧化碳同位素分析仪用于CO2封存项目泄露的监测Ian McAlexander,† Greg H. Rau,‡ Jimmy Liem,† Thomas Owano,† Ray Fellers,† Douglas Baer,†† Los Gatos Research, 67 East Evelyn Avenue, Suite 3, Mountain View, California 94041, United States‡ 加州大学海洋科学系,Santa Cruz, California 95064, United States 摘要:在监测地下CO2储存的泄露监测中,野外自容的CO2同位素分析仪可以用于区分来自生物来源和燃料来源产生的CO2(CO2测量精度为0.05 ppm,δ13C 0.2‰)。分析仪连接了多路器以进行多点气体的同步采集。实验地点位于Zero Emissions Research and Technology (ZERT) site (Bozeman, Montana, July 14-22, 2009)。远离CO2释放位置,我们观测了生态系统的日变化,Keeling曲线表明CO2源(δ13C = -27.0±0.5‰),这与当地的C3植被的同位素比值是一致的。泄露位置附近的进样口测量表明,C...
发布时间: 2011 - 07 - 26
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湖北宜昌西陵峡地区大气降雨氢氧同位素特征分析武亚遵1,万军伟1,林云2 1. 中国地质大学环境学院,武汉; 2. 中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所,成都摘要: 通过测定湖北宜昌西陵峡地区2009 年5 月至10 月降雨样品的氢氧同位素组成,分析了该区降雨的氢氧同位素特征及其与降雨量的关系,并与区内2007 年同期的降雨同位素资料进行了对比。结果表明,该区大气降雨线公式为: δ( D) =8. 45δ( 18O) +11. 55,与全球降雨线和全国降雨线公式相比,斜率和截距均偏大,这与凝结物在未饱和大气中降落时受到非平衡蒸发的影响、重同位素的快速富集有关; 区内降雨的氘盈余d 值平均值较全球的略低,d 值波动范围较小且比较集中,说明该区大气降雨的水蒸汽在源区的蒸发速率较慢,且降雨的水蒸汽来源较单一、降雨条件不甚复杂。次降雨同位素的降雨量效应不明显,但持续时间较长降雨的同位素比率与降雨量呈显著的负相关关系。与2007 年同期降雨相比,2009 年降雨的δ( 18O) 和δ( D) 均出现了富集,但d值平均值偏小,表明2009 年降雨的水蒸汽来源路径较短,且水蒸汽来源地湿度较大,这可能与水库水位上升引起的水域面积变大,水面蒸发加强、空气湿度变大等局地气候环境变化有关。本文采用Los Gatos液态水稳定同位素分析仪(型号:908-0008) 湖北宜昌西陵峡地区...
发布时间: 2011 - 07 - 26
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Anal. Chem. 2001, 73, 4145-4153A Bacterial Method for the Nitrogen IsotopicAnalysis of Nitrate in Seawater and FreshwaterD. M. Sigman,*,† K. L. Casciotti,† M. Andreani,‡ C. Barford,§ M. Galanter,† and J. K. Bo1hlke^Department of Geosciences, Guyot Hall, Princeton University, Princeton, New Jersey, 08544, Magiste`re de Sciences de laTerre, EÄ cole Normale Supe´rieure de Lyon, 46 Alle´e d'Italie, Lyon, France 69364, Department of Earth and AtmosphericSciences, Harvard University, Cambridge, MA 02138, and U.S. Geological Survey, 431 National Center, Reston, VA 20192 N...
发布时间: 2011 - 07 - 26
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植物生态学报 2010, 34 (2): 170–178    袁国富1* 张 娜1,2 孙晓敏1 温学发1 张世春1,2       利用稳定同位素技术和Keeling Plot方法可以有效分割地表蒸散量, 进而加深对陆地生态系统水循环的理解。该研究通过原位连续测定麦田的水汽同位素数据, 评价Keeling Plot方法在分割地表蒸散中的应用, 并揭示华北冬小麦(Triticum aestivum)蒸腾在总蒸散中的比例。实验于2008年3–5月在中国科学院栾城农业生态站进行, 利用国际上先进的激光痕量气体分析仪为基础构建的大气水汽18O/16O和D/H同位素比原位连续观测系统, 同时利用涡度相关技术、真空抽提技术、同位素质谱仪技术, 获取了必要的数据。研究分析了一天中不同时间段的连续的大气水汽δ18O与水汽浓度倒数拟合Keeling Plot曲线的差异和可能的原因。结果显示, 中午时段的拟合结果较好, 这也暗示中午时段蒸腾速率高时最可能满足植物蒸腾的同位素稳定态假设。进一步的分析发现植物蒸腾的同位素稳定态并不总是成立, 尤其是水分胁迫下进入成熟期的小麦, 其蒸腾水汽同位素一般处于非稳定态。利用同位素分割结果显示, 生长盛期麦田94%–99%的蒸散来源于植物蒸腾。关键词 通量分割, ...
发布时间: 2011 - 05 - 19
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高精度N2O、CO、H2O气体分析仪与CH4、CO2、H2O气体分析仪的开发R. Provencal1  M. Gupta1  T. Owano1  A. Crotwell2  E. Dlugokencky2  P. Novelli2  B. Hall2 and D. Baer11 Los Gatos Research, California, USA  2 NOAA Earth System Research Laboratory, Boulder, Colorado, USALGR新型温室气体分析仪(GGA-24EP)可以连续测量并记录CH4、CO2和H2O的气体浓度,测量光谱采用了近红外光谱。GGA-24EP集成了内置Peltier冷却器以稳定仪器内部温度,从而使得该分析仪在进行高精度测量的同时,可保证大范围的温度变化环境下的最低漂移性能。LGR的新型N2O+CO分析仪(型号N2OCO-23d)采用了量子层叠激光器和中红外,从而保证了N2O, CO和H2O的高精度测量。 l        NOAA标气测试(CO2: 300-500 ppm;...
发布时间: 2011 - 05 - 16
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D. E. Pataki1 J. R. Ehleringer1 L. B. Flanagan2 D. Yakir3 D. R. Bowling1 C. J. Still4,51犹他大学生物系 2 Lethbridge大学生命科学系3 Weizmann研究所4加州大学Berkeley大气中心 5加州大学地理系 GLOBAL BIOGEOCHEMICAL CYCLES, VOL. 17, NO. 1, 1022, doi:10.1029/2001GB001850, 2003 摘要:光合与呼吸作用对大气产生的影响可以被用来研究全球碳汇/源的估计,以及用于区分生态系统通量。因此Keeling plot的研究方法正越来越多地被用于确定生态系统呼吸(d13CR)的碳同位素组成,以较好地理解生态系统的同位素鉴别。本文我们分析了来自北美和南美33个实验地点的146个keeling曲线,以研究生态系统呼吸的格局(d13CR)。为了解析来自不同研究的结果,我们讨论了Keeling曲线方法的假设条件,并推荐了可用于确定生态系统呼吸的标准方法。方法包括用于解释x变量误差的回归计算方法,以及夜晚期间生态系统呼吸的估计。我们统一计算了所有生境的生态系统呼吸。我们发现C3生态系统存在很大程度上的时空变化,具体的变化范围从-19.0到...
发布时间: 2011 - 04 - 29
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植物中氢和氧的主要来源是水,植物所能利用的水分主要来自降水、土壤水、径流(包括融雪)和地下水。土壤水、径流和地下水最初也全部来自降水, 但由于土壤水分输入的季节变化、地表层的蒸发或土体水分和地下水之间的差异使得土壤水分产生同位素组成梯度。一般来说,植物根系吸收水分过程以及随后的木质部水分运输过程均不发生同位素分馏效应,即根的和茎内水的dD、d18O值与土壤中可供植物吸收的水之dD、d18O值相近。因此我们可以通过分析植物茎水的同位素比率来确定根系对不同来源的土壤水的吸收,可以使我们进一步地了解根在土壤剖面中的活动和在自然群落中植物对水分的利用的差别。在整个生长过程中,植物可能不仅仅利用一种水源(包括大气降水、土壤水、地下水等)。利用稳定同位素技术不但可以测定植物在不同环境下所利用水分的深度并且对使用两个以上水源的植物可以定量其所利用水源所占的比例;而且还可以研究植物水分利用在时间上的变化,这一点是仅通过分析植物根系在土壤剖面中的分布所不能确定的。同位素技术的另一个重要作用是确定在土壤中哪部分植物根系是吸收水分的最活跃区域。因为植物根系通常遍布整个土壤剖面,但这并不意味着根系在其存在的土层中都表现出水分摄取活性,到目前为止其它方法则难以解决这一问题。       林教授在本文中详细论述了样品的取样方法和在注意事项。...
发布时间: 2011 - 02 - 22
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[1] Natalia Shakhova, Igor Semiletov, Anatoly Salyuk, Vladimir Yusupov, Denis Kosmach, Örjan Gustafsson.Extensive Methane Venting to the Atmosphere from Sediments of the East Siberian Arctic Shelf. Science, 2010, 327: 1246-1250.[2] D. R. Bowling, J. B. Miller, M. E. Rhodes, S. P. Burns, R. K. Monson, D. Baer. Soil, plant, and transport influences on methane in a subalpine forest under high ultraviolet irradiance. Biogeosciences, 2009, 6:1311-1324.[3] P. Sturm, A. Knohl. Water vapor δ2H and δ18O measurements using off-axis integrated cavity output spectroscopy. Atmosphe...
发布时间: 2010 - 08 - 24
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最近的一些研究表明,活着的植物和分离的植物体能够在有氧情况下产生数量惊人的甲烷。这些研究在科学界甚至社会中引起了激烈的争论。许多研究有着相反的意见,其中一些研究质疑将实验室的研究扩展到全球尺度是否可行,另一些则认为是实验的误差导致了错误的数据,并且有两个研究(其中一个是基于稳定性同位素)在近期报道植物不能释放出CH4。因此我们根据许多独立的试验,分别测试,干的植物样本,分离的鲜植物体,以及植物的组成部分(木质素,纤维素,胶体等),在UV的照射下,或者在升温的情况下有明显的甲烷排放。UV几乎是瞬间引发甲烷排放,因为我们可以断定这是一个光化学过程。而长时间的辐射试验表明CH4库的容量是极端巨大的,比实验中吸附和稀释带来的误差大很多个数量级,所以不可能是试验误差造成的错误。纯13C植物叶片释放的13CH4和普通叶片释放普通CH4的速率相同。UV使植物释放甲烷.pdf0b4784e614d6eb0021ffd7922afa4c3f.pdf (706.67 KB)
发布时间: 2010 - 08 - 24
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植物释放甲烷研究进展邓永翠      中国科学院研究生院资源与环境学院       北京100049杜岩功      中国科学院研究生院资源与环境学院       北京100049吴伊波      中国科学院研究生院资源与环境学院       北京100049摘要:植物是否在有氧条件下自身产生甲烷、其产生机制和释放速率等问题目前还存在很大争议,如果确证植物在有氧条件下产生较大量的甲烷,就必须重新认识和计算全球甲烷的源汇及其收支平衡。已有研究表明,植物排放的甲烷有一部分是由土壤或木本植物的根和树干内部产甲烷微生物产生,再通过植物传输进入大气中的;植物本身产生甲烷的机制可能主要是在活性氧自由基的作用下,将植物细胞壁成分果胶、木质素等中的甲氧基转化为甲烷,这一过程受到高温、强光和UV辐射等环境胁迫的刺激。根据植物排放速率或大气甲烷浓度与碳同位素组成的实测值,对区域和全球植物源甲烷排放率做出的估算还存在相当大的不确定性,需要对更多植物和更多地点开展实测研究,深入了解...
发布时间: 2010 - 07 - 13
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