土壤水（SW）是调节地表过程和地表能量分配的重要状态变量。由于与周围环境复杂的相互作用，SW存在显著的时空变化。近年来，随着测量技术的发展，SW稳定同位素组成（SWSIC；δD和δ18O）已越来越多地用于追踪土壤-植物-大气连续体中的SW运移，以更好地理解诸如量化SW停留时间、识别植物吸收水源和区分蒸腾和蒸发等相关过程。然而，由于受多种环境因素和过程的影响，如具有不同同位素组成的降水输入、土壤蒸发、土壤基质势梯度或矿物质-水相互作用造成的同位素分馏，SWSIC可能会随着时间和空间而显著变化，从而导致了在解释不同研究中SWSIC数据时存在很大的不确定性。因此，通过解释其时空变化格局及与其他因素（如土壤质地、土壤深度和植被）的相关性来改善SWSIC示踪技术至关重要。基于此，为更好地理解SWSIC的时空格局，在本研究中，来自天津大学的研究团队在中国科学院栾城农业生态系统试验站（LAEES）进行了为期约2年的田间试验。主要研究目标为：（1）比较不同深度SWSIC和SWC的时空格局，以及（2）研究SWSIC空间结构的时间特征并评估其影响因素。研究区和采样点（用于土壤含水量和δD分析）地图。作者于2018年12月1日、2019年4月1日、2019年6月4日、2019年7月18日、2020年4月26日、2020年6月28日和2020年8月23日收集了0、30和60 cm深度的土壤样本。利用全自动...
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2022
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地下水是水文循环的重要组成部分，广泛用于饮用水、工农业活动以及战略储备。然而，人类活动的加剧（如水利工程建设、地下水过度开采、农药和生活污水排放）以及天然劣质地下水在大型流域中的广泛分布，导致地下水环境恶化。因此，水资源的合理管理和水环境的有效保护至关重要，基于地下水流系统（GFS）理论，全面理解地下水流模式（即更新速率、流径及演化趋势）有助于准确评估水文通量和预测污染物分布。汉江平原是长江流经三峡后第一个接收沉积物的大型河湖盆地。复杂的沉积环境、地下水-地表水强烈相互作用以及人为改造自然环境的共同作用，形成了汉江平原独特的GFS格局。了解汉江平原地下水循环演化及其控制机制，对于促进GFS的实际应用和该地区地下水资源保护具有高度紧迫性和挑战性。基于此，在本研究中，来自中国地质大学（武汉）的研究团队在汉江平原腹地和过渡区进行了相关研究，旨在：（1）基于沉积物粒度特征、粘土孔隙水稳定同位素和古气候指标重建汉江平原第四纪含水层系统的沉积环境；（2）深入理解末次盛冰期（LGM）以来沉积环境驱动的GFS演化模式。作者于2015年和2017年在汉江平原腹地和过渡区钻了两个钻孔G01和G05，深度分别为200 m和185 m。从钻孔中收集沉积物样品，分析其粒度分布，地球化学和矿物成分。并从钻孔G01和G05中分别采集了19个和17个粘土样品，利用全自动真空冷凝抽提系统（LI-2100，北京理加联...
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城市河流水资源是重要的生态资源，是城市生活和生态的根本保障。但是近年来，河流水污染问题日益突出，城市水污染监测、水体保护、生态系统健康动态监测以及修复方法已经成为研究热点。水质监测是水污染控制的基础。传统水质监测主要基于野外采样后的实验室检测和分析，由于空间布局和采样点密度限制，在分析污染物在水面的连续迁移过程或大面积污染时，难以获得反映整个水体生态环境的总时空数据。遥感技术因其快速、实时和非接触操作的独特优势，逐渐成为水质参数反演和水质监测的有效工具。其中，地面遥感监测技术以其小范围、高精度和点源信息获取等优点而取得较好效果。因此，该方法在小流域水质监测方面具有一定优势，可以实现河流水质单一指标的高精度定量反演。然而，基于地面遥感技术进行水质监测时，还存在以下问题亟待解决。一是反演水质指标过于简单，反演精度较低，无法充分反映河流水质信息。其次，常用的回归和反演模型种类繁多，但对相关算法应用效果的系统比较和科学评估较少。因此，急需通过对比分析研究，为模型合理选择提供决策支持，提高水质反演效果。基于此，在本研究中，一组研究团队以邯郸市滏阳河为研究对象，通过室内测量获取水样的高光谱数据（ASD FieldSpec 4光谱仪）以及通过化学实验获取相应水质检测结果。然后引入偏最小二乘法（PLS）、随机森林（RF）和最小绝对值收敛和选择算子（Lasso）建立样本高光谱数据和6个对应水质参数（...
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植被根系水分吸收在水分运移过程中发挥着重要作用，且在土壤-植物-大气界面具有多重影响，尤其是半干旱和干旱生态系统中。具有高生态可塑性的各种荒漠物种的根系水分吸收模式适应了有效水资源，从而产生了物种特异性抗旱机制。因此，测量根系活动和量化每个贡献者大小的定性和定量方法，特别是在（半）干旱地区，尚未得到广泛研究，并且仍然是当前研究工作的挑战。已有许多研究应用水稳定同位素方法研究了植物的吸水模式，但研究对象多集中在树木和灌木上，且许多文献提到干旱地区不可预测的降水事件对最常见的植物吸水模式的显著影响。基于此，在本研究中，来自中国地质科学院水文地质环境地质研究所和自然资源部地下水科学与工程重点实验室的研究团队以戟叶鹅绒藤-一种常见的荒漠共生藤本植物为研究对象，采用基于水稳定同位素的多源线性混合模型识别和量化了其在生长期的水分吸收模式，同时消除了脉冲降水事件对根系吸水显著的短期影响。旨在深入了解戟叶鹅绒藤和其他荒漠藤本物种的吸水模式，从而加深对干旱区生态水文地质循环中水分运移过程的理解，并为可持续发展以及荒漠植被的管理和维护提供科学依据。民勤县数字高程模型和河网，青土湖的相对地理位置 （即研究区，五角星）和采样位置。作者于2019年8月12日收集了降雨。并于2019年8月20日、2019年8月22日和2019年8月24日收集了3个不同地点的戟叶鹅绒藤茎部和不同层土壤（0-10 cm、10-3...
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2022
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植物和微生物生长繁殖均需要氮。尽管这通常导致两者对氮的竞争，但在数百万年的共同进化中，植物和微生物已发展成了互利共生的相互关系。微生物固定和植物吸收之间的时间耦合在氮循环维持中起着关键作用。植物和微生物生物量的不同季节动态很大程度上决定了不同生态系统组分间的氮流动。值得注意的是，冬季微生物氮固定可能直接影响生长季植物氮供应。气候变化极大地改变了全球降雪格局，进而改变土壤温度、土壤水分和冻融频率，这不仅会影响覆雪期氮循环，还会影响冻融期氮流失。最终，在冬季气候变化下，植物和微生物之间氮交换的时间耦合可能会重塑。然而，目前尚不清楚积雪深度的变化是否会影响植物和微生物氮利用之间的时间联系以及如何影响。在过去的40年，北极涛动和大气环流的变化增加了中国东北地区冬季积雪深度。为了探索冬季气候变化下植物和微生物氮循环之间季节内和季节间相互作用如何影响生态系统氮固持，中科院植物所刘玲莉研究团队在中国科学院内蒙古草原生态系统定位研究站（IMGERS，43°38′N，116°42′E；1200 m a.s.l.）依托长期降雪控制实验平台，结合15N示踪试验以及N2O高通量监测手段，旨在检验以下假设：1）微生物在冬季有较强的氮获取能力，而植物则在生长季表现出更高的氮竞争能力；2）生长季植物氮吸收与非生长季土壤微生物氮固定量呈正相关，以及3）冻融阶段增雪通过增加气态氮排放和淋溶流失来...
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2022
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蜥蜴，俗称“四脚蛇”又称“蛇舅母”，栖息环境广布世界各地。蜥蜴是爬行动物纲中最庞大的家族，其种类繁多，我国已知的有150余种，大多分布在热带和亚热带，其生活环境多种多样，生活于水中、栖息于沙漠、潜藏于地下、攀爬于树林、甚至是飞翔在空中，而且会为了环境的差异而演化出各种不同形态。蜥蜴是变温动物，在温带及寒带生活的蜥蜴于冬季进入休眠状态，表现出季节活动的变化。在热带生活的蜥蜴，由于气候温暖，可终年进行活动。但在特别炎热和干燥的地方，也有夏眠的现象，以度过高温干燥和食物缺乏的恶劣环境。因为蜥蜴是变温动物，没有体内调温系统，大部分蜥蜴通过晒太阳来提高体温，需要一定温度才能活化身体，在身体晒暖之后才易于活动和进食。因此“晒太阳”吸收太阳光的能量这件事，对蜥蜴来说也尤为重要。种类繁多的蜥蜴，有各种各样的体表颜色，甚至有部分蜥蜴在不同环境下还可以通过改变肤色来保护自己。那么蜥蜴的体表颜色在气候变化时对其影响怎样呢？今天给大家推荐了解论文是“黑化型如何影响蜥蜴对气候变化的敏感性”。气候变化对全球生物多样性的影响已确立，但气候变化对同一物种内种群的不同影响很少考虑。在变温动物中，黑化型（即由于黑色素沉积较重，皮肤颜色较深）会显著影响体温调节，因此，深色变温动物可能更容易受到气候变化的影响。基于此，在本研究中，研究者们于2018年12月至2019年4月期间，以来自南非五个地点的56个健康成年多色蜥蜴 ...
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2022
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作物收获指数（HI）是评价作物产量和栽培效果的重要生物学参数，是进一步提高作物产量的重要决定因素。对作物育种、作物生长模拟、精准农业作物管理、作物产量估算及其它方面的应用研究具有重要意义。近年来，遥感凭借其在速度、精度和覆盖范围等方面的优势已逐渐成为获取大尺度作物HI的有效技术手段。而无人机（UAV）遥感技术也迅速发展，成为农业遥感监测的新手段。目前，UAV遥感传感器主要包括数码相机、多光谱相机和高光谱相机。其中，高光谱相机具有较多的波段，可以获取与作物生长状况密切相关的波段信息，可以为作物动态生长监测提供丰富的信息源，并可靠收集作物HI动态变化信息。然而，目前利用UAV高光谱遥感估算作物HI并无相关报道。基于此，在所附文章中，来自中国农业科学研究院的一组研究团队以冬小麦为研究对象，充分考虑其开花期至成熟期生物量和灌浆过程的变化以获取作物动态HI（D-HI）的空间信息。动态fG（D-fG）参数估算为开花期至成熟期期间不同生长期累积的地上生物量与对应时期地上生物量的比值。作者基于无人机高光谱遥感（DJI M600 Pro UAV+ Resonon Pika L 高光谱成像）数据进行了D-fG参数估算，提出了一种获取冬小麦D-HI空间信息的技术方法，并验证了所提出方法的精度。通过UAV高光谱数据计算的归一化差异光谱指数（NDSI）和D-fG测量值之间的相关关系筛选出D‑fG估算的敏感波...
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2022
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位于青藏高原东北部的青海湖，拥有着丰富的自然景观，既优美壮丽又独具特色。然而，在气候变化和人类过度开垦畜牧等因素的影响下，青海湖的环境逐渐恶化，生态遭到破坏，沙漠化面积也日益扩大。据统计，青海湖周边地区现有沙化土地170.7万亩、占区域土地总面积的11.7%。在植被恢复的过程中，青海湖地区的典型固沙植物沙蒿、沙棘和乌柳等对土壤养分及土壤有机质的提高发挥了较大的作用，其中自然植被沙蒿对土壤养分的改良效果最明显。沙蒿 (学名:Artemisia desertorum)是菊科蒿属多年生半灌木状植物，天然生长在沙漠地区，分布甚广。在我国主要分布在黑龙江、内蒙古、陕西、宁夏、甘肃、青海、新疆、四川、西藏等地，多生长于草原、草甸、森林草原、高山草原、荒坡、砾质坡地、干河谷、河岸边、林缘及路旁等。沙蒿枝条匍匐生长，有利于防风阻沙，具有适应性强、耐干早、抗风蚀、喜沙埋、生长快、固沙作用强等特点，为固沙先锋植物。接下来我们来了解一篇关于青藏高原东北部高寒沙地沙蒿根系在沙丘不同地貌部位的吸水策略的论文。沙漠化是青藏高原东北部的主要土地退化问题之一。青海湖位于青藏高原东北部，属于高寒半干旱气候影响下的生态脆弱区和全球气候变化敏感区，青海湖周边土地沙漠化严重。以前针对本区固沙植物的研究主要集中在植物的防风固沙机理与生态功能上，对植物与水分关系的关注较少，尤其是本土物种在不同微地貌导致的不同供水条件下。基于...
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土壤是重要的自然资源，地球上95%的食物来源于土壤，土壤保存了至少四分之一的全球生物多样性，不仅是粮食安全、水安全和更广泛的生态系统安全的基础，更是为人类提供多种服务、帮助抵御和适应气候变化的重要因素。由土壤组成造成的胁迫，例如盐、重金属和养分亏缺是作物减产的主要原因。作物土壤耐逆性是一种复杂性状，涉及植物形态、代谢和基因调控网络等多种遗传和非遗传因素的调控。传统的作物表型研究通常在田间进行，费事费力、劳动密集、低通量、且受研究人员无法控制的自然环境因素的影响。在此情形下，难以获得高精度的表型数据以满足表型组学的研究需求。在过去几十年，已经开发了几种HTP（高通量表型）平台在现场或可控条件下使用，但其运维成本极高。此外，作物表型相关研究通常只关注植物地上部分，而对根系形态数据的获取有限。然而，根系是植物吸收水分和养分的主要途径，也是碳水化合物的储存器官和土壤胁迫的直接感知器官。因此，根系表型是土壤胁迫条件下植物表型研究的重要组成部分。就通量、环境可控性和根系表型获取而言，现有的植物表型平台无法完全满足植物对土壤胁迫响应的表型组学研究的特定需求。基于此，在本文中，来自山东大学生命科学学院和潍坊农科院的一组研究团队描述了其最近开发的高通量植物栽培和表型系统—WinRoots平台。以大豆植物为研究对象，将其暴露在盐胁迫中，证明了土壤盐胁迫条件的一致性和可控性以及WinRoots系统的高通...
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2022
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水分是植物生长不可或缺的因素，水分有效性的波动直接影响植物的生长、数量和空间分布。在全球气候变化下，区域降水格局已经发生了改变。植物不同水源的贡献率反映了生态系统对气候变化的响应程度。因此，追踪和分析植物水源可以为研究全球气候变化提供参考。祁连山位于青藏高原东北缘，是中国西北地区重要的生态屏障。因此，研究亚高山生境植物水源对于理解祁连山生态和水文过程具有重要意义。已有很多学者利用氢氧稳定同位素（δ2H和δ18O）进行了诸如此类的研究，但关于亚高山生境不同坡向植物水源的研究鲜少报道。基于此，在本研究中，来自西北师范大学和中科院西北生态环境资源研究所的研究团队监测了青藏高原东北缘祁连山东段冷龙岭北坡的上池沟（37°38′10″N，101°51′9″E，3080 m a.s.l.，图1）的降水、土壤水、木质部水、降水和泉水的稳定同位素组成以及相关环境变量（气象和土壤水变量），利用LI-2100全自动真空冷凝抽提系统（北京理加联合科技有限公司）提取土壤和木质部中的水分，并利用ABB LGR T-LWIA-45-EP液态水同位素分析仪测定所有水样的δ2H值和δ18O值。基于这些数据，分析了不同水体稳定同位素的变化，并利用多源线性混合模型（IsoSource）计算不同水源对植物的相对贡献率。本研究目标是：（1）观察相同和不同生境下亚高山灌木的水源以及（2）研究亚高山灌木对水...
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