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摘要土壤有机质(SOM)在全球碳循环中起着非常重要的作用,而高光谱遥感已被证明是一种快速估算SOM含量的有前景方法。然而,由于忽略了土壤物理性质的光谱响应,SOM预测模型的准确性和时空可迁移性较差。本研究旨在通过减少土壤物理性质对光谱的耦合作用来提高SOM预测模型的时空可迁移性。基于卫星高光谱图像和土壤物理变量,包括土壤湿度(SM)、土壤表面粗糙度(均方根高度,RMSH)和土壤容重(SBW),建立了基于信息解混方法的土壤光谱校正模型。选取中国东北的两个重要粮食产区作为研究区域,以验证光谱校正模型和SOM含量预测模型的性能和可迁移性。结果表明,基于四阶多项式和XG-Boost算法的土壤光谱校正具有优异的准确性和泛化能力,几乎所有波段的残余预测偏差(RPD)均超过1.4。基于XG-Boost校正光谱的SOM预测精度最 高,决定系数(R2)为0.76,均方根误差(RMSE)为5.74 g/kg,RPD为1.68。迁移后模型的预测精度、R2值、RMSE和RPD分别为0.72、6.71 g/kg和1.53。与模型直接迁移预测相比,采用基于四阶多项式和XG-Boost的土壤光谱校正模型,SOM预测结果的RMSE分别降低了57.90%和60.27%。 这种性能比较凸显了在区域尺度 SOM 预测中考虑土壤物理特性的优势。Figure 1. Framework of the proposed SOM estimation model.研究区域试验点1位于中国东北黑龙江省黑土耕地保护区,如图2所示,面积为1095 km2。该地区属温带大陆性季风气候,年降水量为450–650 mm,降水主要集中在6–9月,占全年降水量的80%。研究区地势南高北低,西高东低,大部分地区为堆积平原。该研究区是全球仅有的四个黑土区之一,耕层深厚,土壤肥沃,含腐殖质的土层厚度为25–80 cm,适合种植玉米、大豆等作物...
发布时间: 2024 - 06 - 11
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随着人类社会的不断发展和人口的不断增加,人类对自然环境的影响也日益加剧。其中,二氧化碳排放量已经成为全球气温升高的主要原因之一。人类活动加剧,使得二氧化碳排放量不断增加,导致全球气温不断升高。这对农业生产造成了巨大的影响。当然,农业生产作为人类活动之一,对二氧化碳的排放也有一定影响。例如,农业生产中的化肥和农药等化学物质会导致二氧化碳排放量的变化。因此,农田管理措施也需要遵循环保理念,采取环保措施,减少对环境的污染,从而减少二氧化碳的排放。来自中国科学院地理科学与资源研究所的研究团队在华北平原,就玉米田的耕种及管理对土壤CO2排放的影响做了相关研究。免耕和适量施氮肥降低了华北平原半湿润玉米农田土壤CO2排放CO2排放量加剧已致全球平均地表温度较工业化水平增加了1.1℃,且根据未来长期的CO2排放预测,预计将继续升高1.5℃或2℃。农业生产是最重要的CO2排放源之一,占人为CO2总排放量的23-30%,而适当的农田管理措施如免耕和施肥可大大减少CO2排放。土壤CO2排放是一个系统性问题,与土壤理化和生物过程密切相关。以前的研究大多通过关注土壤特性或微生物活性来研究耕作方式和施氮肥对土壤CO2排放的影响,很少有人系统地研究其综合影响,这可能导致无法完全理解潜在机制。为更好地了解耕作方式和施氮肥对玉米田中微生物介导的土壤CO2排放的影响, 来自中国科学院地理科学与资源研究所的研究团队在山...
发布时间: 2023 - 07 - 14
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随着全球气候变化的日益严重,CO2排放已成为人们关注的焦点之一。了解CO2通量的分布和变化对于制定有效的环境保护政策具有重要意义。传统的观测方法存在着精度低、时间和空间分辨率不足等问题,如何提高观测精度成为了研究的重点。贝叶斯反演作为一种有效的数学方法,可以通过利用已知信息对未知参数进行推断,以揭示CO2通量的分布和变化。下面这篇论文的研究成果对于深入了解CO2通量的分布和变化,制定有效的环境保护政策具有重要的现实意义和应用价值,一起来看看!揭示印度半岛碳循环之谜:高分辨率贝叶斯反演揭示二氧化碳通量工业时代以来,二氧化碳(CO2)浓度增加了近50%,主要归因于人类活动,尤其是化石燃料的燃烧。CO2对人为辐射强迫具有重要贡献。就过去10年国家尺度CO2排放量而言,印度排名第三,占全球总量的7%。印度上空大气CO2的季节性变化主要受季风动力学导致的植被生长和运输的季节性变化所控制。然而,印度大气中CO2摩尔分数的精确测量是有限的。基于此,在所附的文章中,来自印度的研究团队基于2017年-2010年印度半岛Thumba(8.5°N,76.9°E) ,Gadanki(13.5°N,79.2°E)和Pune(18.5°N,73.8°E)三个站点地面CO2高精度原位观测数据(Picarro G2401气体浓度分析仪)、用于反演的不同来...
发布时间: 2023 - 07 - 03
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随着我国经济的发展和能源结构的调整,煤炭仍然是我国主要的能源来源之一。但是,煤炭生产和消费过程中所产生的污染问题也越来越受到关注。其中,煤矿污水排放问题是其中之一。煤矿污水中含有大量的有害物质,会对环境、生态和人体健康造成严重的影响。因此,治理煤矿污水排放问题是一个备受关注的议题。今天给大家推荐的文章,是关于研究人员在矿井水质的检测的中,建立光谱反演模型,以助力高光谱技术在水污染监测中的应用。该方法的出现对于解决煤矿废水治理问题具有重要的意义。矿井水中的煤炭污染主要来自煤矸石的富集和浸出、洗煤废水、煤矿渗水灾害等,主要表现为水中煤浓度过高,这种矿井水用于农田灌溉时会使土壤累积形成“黑土”,从而导致土壤硬化,进而导致植被退化、作物枯萎、产量下降等。矿井水渗入地下水或下水道直接进入河流,一方面,其导致水资源浪费和河流污染,另一方面,因为矿井水中有很多煤粉,岩粉和细菌,长期排放也会严重影响当地居民的饮用水健康。在土壤中,煤源碳不同于植物源有机碳,其元素组成缺乏植物和土壤微生物所需的氮、磷、钾等矿质营养物质,它稳定性较强,不仅使生物体的分解和利用变得极其困难,而且还干扰土壤有机碳的识别。并且矿井水中的煤浓度是矿井排水的主要指标,煤浓度的准确测定对矿井水的净化和二次利用具有重要意义。然而目前,凝结沉淀+过滤工艺被广泛用于去除矿井水中的煤,其在处理过程中加入大量活性剂、絮凝剂等化学物质,由于对...
发布时间: 2023 - 06 - 28
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随着人类活动的增加,塑料垃圾在我们的日常生活中越来越常见。塑料污染对环境和生态造成了严重的影响,对人类的健康也有潜在的威胁。在这个背景下,如何高效地探测和处理塑料垃圾成为了全球环保领域的重要研究课题。传统的塑料垃圾控制方案难以完全根除塑料垃圾的影响。近年来,新的探测方式已经成为塑料垃圾问题的热门解决方案。其中,遥感探测技术日益成为新的研究方向,今天我们来了解一篇相关论文,希望能够增强人们对光谱技术在塑料垃圾探测和处理中的认识和了解,同时也提高大家对环保问题的意识和重视。ASD Fieldspec 4 光谱仪在塑料污染探测方面的应用a近年来,人们将重点放在利用卫星、飞机和无人机的光学传感器等遥感技术探测塑料垃圾。随着对这些技术需求的不断增加,至关重要的是,不仅要了解原始塑料的诊断光谱特性,而且要了解代表各种环境塑料的风化和生物污染塑料的诊断光谱特性。目前,干塑料的光谱反射率已知,并已经应用于材料回收领域,但其仅限于干塑料测量的评估项目。为了能够识别河流、港口和海洋等水生环境中的塑料垃圾,需要获取塑料潮湿时或被淹没时的光谱特征。此外,其他水成分,如沉积物或藻类,也可能会进一步影响塑料物品的反射信号。迄今为止,只有有限数量的高质量数据集被发布在开放获取的存储库中,数据集中包括潮湿塑料垃圾和水中塑料垃圾的高光谱测量。由于环境中的塑料在聚合物类型、颜色、透明度、厚度、状态(原始的、生物污染的...
发布时间: 2023 - 06 - 12
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随着激光测量技术的发展,氢氧稳定同位素已广泛应用于植物水分利用来源、树木年轮或叶蜡烷烃中记录的气候或生理生态过程信息、降水水汽来源、土壤水运移和补给机制、地下水机制、水体蒸发、水体的营养动态和停留时间、植物蒸腾和土壤蒸发的区分、径流的形成和汇合、岩盐地质年龄、重建古气候、水文循环过程与机制等各方面研究。其中,17O-盈余可用于重建空气质量轨迹、确定水源区、重建过去湿度、识别大气中注入平流层的水汽、在树叶尺度上的蒸散收支限制、了解热带地区的云对流等方面研究。基于光腔衰荡光谱(CRDS)技术的L2140-i水同位素分析仪是Picarro的旗舰产品,操作快速、简单且无需样品转换,可准确同步测量固体、液体或气体中的δ18O、δD、δ17O和17O-盈余。Picarro L2140-i水同位素分析仪新增的快速和调查模式可满足高通量测试需求(适用于δ18O和δD测量模式)。. 快速模式:每天测量多达50个样品,同时保持出色的精度。通过将样品测量分为两个阶段来实现通量的加倍:记忆效应减少阶段和样品分析阶段。. 调查模式:可对大批样品水同位素值进行快速测量(每天多达900次进样)。使用户能进行快速调查,以按同位素值对样本进行排序。最大限度地减少相邻样品之间的同位素差异,在记忆效应减少阶段避免不必要的注射。
发布时间: 2023 - 06 - 05
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黑土地是指具有黑色或者暗黑色腐殖质表土层,性状好、肥力高的耕地,这类耕地可用于粮食生产。黑土地是地球上最珍贵的土壤资源,地球上一共有四块黑土地,分别是乌克兰的乌克兰平原、美国的密西西比平原、中国的东北平原以及南美洲阿根廷连至乌拉圭的潘帕大草原。我国东北平原典型黑土区耕地面积约2.78亿亩,是重要的粮食生产优势区和全国最大的商品粮生产基地。然而,近年来相关研究和调查发现,由于掠夺经营、水土流失等原因,黑土层厚度已逐渐减少,土壤有机质含量也明显降低,土壤侵蚀成了黑土地不容忽视的问题之一。保护黑土地对于保障国家粮食安全、生态安全,促进农业绿色可持续发展具有重大的意义。接下来我们了解一篇在黑土地区探测土壤侵蚀状况的论文。ASD Fieldspec 3 FR光谱仪在东北典型黑土地区农田土壤侵蚀热点探测方面的应用土地退化影响着世界上大约三分之一的农田 ,其中土壤侵蚀是最严重和最广泛的退化形式。在侵蚀严重的地区,土壤剖面可能出现明显的截断现象,导致富含碳和营养丰富的表土物质空间重组,造成土壤有机碳(SOC)加速损失,土壤肥力下降,从而影响退化农田的粮食生产。据估计,每10厘米土壤损失作物产量平均减少约4%,而由于农业管理不当和施肥水平低,发展中国家减产的程度可能会加剧。联合国可持续发展目标框架下的土地退化中立方案明确采用了SOC作为评估和监测土地退化状况的关键指标。因此,更好地了解发生土壤侵蚀的...
发布时间: 2023 - 06 - 02
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生鱼片又称鱼生,古称鱼脍,起源于中国,最早文字记录可以追溯到周朝,有着悠久的食用历史,后传至日本及朝鲜半岛等地,在日本称刺身,是日本料理中最为常见的菜品。生鱼片制作简单,食用可口,营养丰富。从营养学角度说,生鱼片没有经过传统的炒、炸、蒸等烹饪方法,因此营养物质完全没有流失,是一道极富营养的菜肴。但是从卫生角度考虑 ... ...生鱼片是一种传统的日本食品,在日本以外的许多国家都很流行,但严重的健康风险,如腹痛,腹泻,呕吐,以及由生鱼片上常见的寄生虫引起的器官损伤,是消费者担心的因素。冷冻处理是一种有效杀灭寄生虫的方法,但由于可接受的温度范围窄,无法广泛应用;过高的温度无法完全消除所有寄生虫,而过低的温度会损害生鱼片的风味。因此,有必要开发一种寄生虫检测方法,以便清除被感染的生鱼片。传统的生鱼片寄生虫检测方法主要有显微镜法、免疫荧光法、聚合酶链式反应法等,但这些方法耗时费力,不易实现产业化。因此,迫切需要一种快速、简便、可靠、智能的生鱼片寄生虫检测方法。目前,可见光和近红外(VIS/NIR)光谱在食品质量检测中的应用已经很成熟,包括疾病监测、害虫检测、蛋白质和脂肪含量评估等。然而,寄生虫非常小,利用VIS/NIR高光谱成像技术能否检测到生鱼片上的寄生虫仍然是一个未知的问题。利用VIS/NIR高光谱成像进行生鱼片寄生虫检测基于此,在所附的文章中, 研究者们首次探讨了Resonon Pi...
发布时间: 2023 - 05 - 26
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高寒泥炭地是一种独特的生态系统,主要分布在高纬度地区,如北极和高山地带。它们通常是由厚厚的腐殖质层覆盖的湿地,其中含有大量的泥炭和水。高寒泥炭地是净CO2交换的重要场所,对于全球气候变化的响应非常敏感。然而,由于极端干旱的气候条件,高寒泥炭地面临着许多挑战,其生态系统的健康和稳定性受到严重影响。极端干旱事件下,高寒泥炭地会如何变化?接下来我们来了解一篇相关论文。高寒泥炭地微生物CAZymes基因和净CO2交换对5年连续极端干旱事件的非同步响应全球气候模型预测,未来极端干旱事件频率会增加。极端干旱会严重影响陆地碳(C)库、碳通量及碳循环过程,尤其会显著降低陆地生态系统C汇强度,甚至将其转化为C源。泥炭地拥有巨大的碳储量,在有效缓解温室效应,应对气候变化方面发挥着重要作用。但干旱会加速泥炭地土壤有机碳分解,增加碳排放,形成正反馈效应。然而,关于未来不断增加的极端干旱事件下净生态系统交换(NEE)变化及参与土壤有机质(SOM)分解的微生物碳水化合物活性酶(CAZymes)的功能基因尚不清楚。基于此,中国林业科学研究院湿地与气候变化研究团队以青藏高原东部若尔盖国家级自然保护区高寒泥炭地(33°47′56.61′′ N,102°57′28.43′′ E,3430 m.a.s.l.)为研究区域,依托模拟极端干旱的野外控制实验平台,通过宏基因组测序技术、不同CO2通量组分的原...
发布时间: 2023 - 05 - 25
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海水富营养化是海洋水体中N、P等营养盐含量过多,导致水体中藻类等生物过度繁殖,从而引发水体生态系统的失衡现象。环境变化和水体富营养化是当前许多湖泊及水域面临的严峻挑战。为了及时发现湖泊水质变化,水体监测是关键所在。遥感监测技术的发展为水体监测带来了新机遇。遥感技术可以通过机载高光谱获取大范围的水体光谱信息,从而快速、准确了解水体的变化情况。遥感监测可以提高监测效率,减少人力和物力的投入,降低监测成本。在山东半岛南部胶州湾典型海水养殖区,学者们就利用高光谱遥感开展了海水富营养化的监测。利用Resonon Pika L估算胶州湾富营养化由于土地利用的不断变化、森林砍伐和化石燃料的燃烧,温室气体排放急剧增加,从而导致海洋富营养化、洪水泛滥等严重的全球性挑战。近年来,由于海产品消费的增加,海水养殖成为一个迅速扩大的全球市场。而不合理的养殖方式、过度的养殖生产,以及大量污染物直接排放到海洋养殖区中,会造成赤潮等其他灾害。这些问题会导致严重的环境污染、生态失衡和沿海水域富营养化。为了从源头上减少污染排放,阻止海水养殖水质恶化,需要快速准确地了解海水养殖水质参数浓度的时空特征、演变过程、影响因素等信息。随着遥感技术的不断进步,高光谱遥感技术因其精度高、波段多、信息量大等优点在遥感水质监测中得到了广泛的应用。而机载高光谱遥感具有空间分辨率高、时间分辨率高、图像采集灵活等优点,为区域水质监测的应用提...
发布时间: 2023 - 05 - 18
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近日,强冷空气在山西、宁夏和陕西等地凶猛登陆,带来了降温降雪的天气。没有冤情的四月飞雪,大自然再一次向人类展现了它的深邃。除了突如其来的降雪,大自然赋予的特殊天气,还有极端而持续的干旱。在干旱区,由于水资源缺乏,植物的生存和生长受到严重胁迫,促使生态环境进一步恶化。为了应对干旱气候,治理生态环境,相关的研究数不胜数。基于干旱区河岸湿地这一特殊的生态系统,今天我们来了解一篇研究植物水分利用模式的论文。干旱区河岸湿地优势种植物的水分利用模式植物水分循环是研究陆地生态水文学的关键环节。在干旱区,由于有限降水和强烈蒸发,水资源是影响植物生存、生长和植被恢复可持续性的重要限制因素。近年来,由于高温和干旱等极端天气事件更加频繁,土地退化加剧,使河岸湿地生态系统面临降水减少、不同程度水位下降等干旱问题。极端干旱会降低水资源的可利用性和植被生产力,并给植物带来不可逆转的死亡风险。因此,了解植物水分利用模式可以揭示植物的生存策略和对不断变化的水文气候条件的反应,这是良好的生态管理和植被恢复的先决条件。湿地是连接水域生态系统和陆地生态系统的功能过渡区,其生态功能非常突出。因此,定量研究河岸湿地水分来源、补给途径及其植物水分利用模式,是了解湿地生态水文循环的前提条件,将为干旱区湿地环境治理和生态安全提供理论依据与决策支持。干旱区是全球生态系统的的重要组成部分,河岸湿地具有水源供给、水文调节和土壤保持等生...
发布时间: 2023 - 05 - 09
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