研究背景在全球变化研究中，河流、湖泊等内陆水体并非只是碳从陆地输送到海洋的通道，也是重要的碳转化与温室气体释放界面。进入水体的有机碳，一部分在水体中滞留埋藏，另一部分则通过微生物分解、厌氧产甲烷和气体扩散等过程转化为CO₂和CH₄，并释放到大气中。在快速城市化地区，土地利用变化、生活污水输入、河网改造和营养盐富集会进一步改变水体理化环境与碳循环过程。然而，不同类型城市水体的温室气体排放差异及其驱动机制仍有待明确。围绕这一问题，中国科学院南京地理与湖泊研究所程俊翔老师团队在国际期刊 《Science of the Total Environment》发表研究成果。研究以高度城市化地区苏州河湖系统为对象，开展 CH₄ 和 CO₂ 通量原位监测，并同步测定水体理化指标，系统揭示了不同类型城市水体温室气体排放的时空格局及主要驱动因素，为城市水体碳循环评估与排放管控提供了实测依据。 图1.苏州市土地覆盖图，展示了河流与湖泊的采样点位。根据汇水区内的主要景观组成，这42个采样点被划分为四种类型：城市（U）、农业（A）和混合（M）区域内的河流，以及湖泊（L）。研究方法研究区域：苏州市，长三角核心城市，城市化率77%，水域面积占比34.6%。采样时间：2021年5月、7月、9月（因疫情取消冬季采样）；样点设置：共42个断面：27条河流 + 5个湖泊；根据流域景观类型划分：城市型河流（U）、农业型河...
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2026
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研究背景哈密瓜的风味品质和商品价值与甜度密切相关，而可溶性固形物含量（SSC）是评价果实甜度的重要指标。传统SSC检测多依赖折光仪测定，虽结果可靠，但需取样、榨汁或切片，具有破坏性，难以满足批量化、连续化和在线分选对快速无损检测的需求。高光谱成像技术融合了图像与光谱信息，能够间接反映果实内部化学成分（如糖、水分、酸度）的分布与含量，为非破坏性检测提供了新路径。然而，现有研究多集中于单一品种，跨品种检测的模型泛化能力仍面临挑战，尤其是哈密瓜这类果皮差异大、糖分分布不均的厚皮甜瓜。近日，青岛农业大学赵磊老师团队在《Symmetry》发表了一项研究，系统探索了高光谱成像结合机器学习在哈密瓜多品种可溶性固形物（SSC）无损检测中的应用，提出了一种基于RPD加权的集成模型，显著提升了跨品种预测的鲁棒性和准确性。 图1.光谱采集过程。研究方法样本准备：品种：西州蜜、伽师瓜、金凤凰、黑眉毛（各40个，共160个）；采样位置：赤道部位果肉，分别测量近核部（BRIX1）和近皮部（BRIX2）的SSC；数据集划分：每品种30个训练，10个测试；高光谱数据采集：通过穹顶光源 + 精密电动平移台搭载Resonon Pika L高光谱成像仪，结合150 W石英钨卤素灯、输送装置等进行高光谱数据采集；光谱参数：波长范围：400–1000 nm；光谱分辨率：2.7 nm；参数设置：帧率16 Hz，物距 978 ...
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研究背景全球气候变化正在改变干旱与半干旱草原生态系统的稳定性边界。随着年际降水波动增强、大气氮沉降加剧以及放牧压力持续存在，草原生态系统的稳定性正受到多重驱动因子的共同影响。物种丰富度（SR）和地上净初级生产力（ANPP）分别反映群落多样性与生态系统生产功能，二者之间的耦合关系被认为是评估草地稳定性和恢复力的重要生态学指标。然而，已有研究多关注单因子效应或静态气候条件下的生态响应，对于降水变异、放牧干扰和氮输入如何在不同降水年份中共同调控SR–ANPP耦合关系，仍缺乏系统认识。近期，兰州大学侯扶江老师和王晓波老师团队在《Earth's Future》上发表了一项研究，团队以黄土高原典型干旱草原为对象，探讨了不同降水年份下，放牧强度和氮添加如何影响SR与ANPP之间的耦合关系，并进一步解析了植物功能群和土壤因子在其中的调控机制。图1.长期放牧试验平台和氮添加试验区。UG、LG、MG和HG分别代表未放牧、低度放牧、中度放牧和重度放牧。研究方法研究基于中国甘肃省庆阳市环县黄土高原典型草原22年长期放牧实验平台，设置为期3年的放牧强度 × 氮添加裂区试验；实验设计：主区（放牧强度）： 禁牧（UG）、轻度放牧（LG, 2.7 sheep/ha）、中度放牧（MG, 5.3 sheep/ha）和重度放牧（HG, 8.7 sheep/ha）；副区（氮添加）： 不施氮（N0）和施氮...
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研究背景松树枯萎病（PWD）是由松材线虫引发的毁灭性森林病害，具有传播快、致死率高和防控难度大的特点。当前防控多依赖病后治理，存在明显滞后性，难以满足早期预警需求。研究表明，PWD的发生发展与树体水分和叶绿素含量变化密切相关，二者可作为判断病害侵染程度的重要生理指标。然而，传统地面检测成本高、效率低，难以实现大范围、无损监测。近年来，随着光谱遥感技术的成熟，如何在病害无症状阶段实现早期识别，已成为防控研究的重点。然而，早期松树枯萎病的动态演变规律尚不明确，遥感监测的最佳时间窗口也缺乏系统性研究。近期，中国科学院空天信息创新研究院黄文江老师团队在《Ecological Informatics》发表了一项研究，研究通过构建“高光谱—色度—病理”多维监测框架，揭示了早期松树枯萎病的时间响应序列，并确定了遥感指标的最佳检测时机。 图1.研究区域概述。研究方法研究以安徽省宣城市麻姑山林场为研究区，选取马尾松及PWD为研究对象。通过人工接种设置24株样本，其中12株为健康对照，并分两批接种以模拟自然异步侵染过程；接种后每3天开展一次连续观测，持续约4个月；测量指标：（1）病理指标：PCR检测线虫传播距离；（2）光谱指标：ASD FieldSpec 4 Hi-Res NG 地物光谱仪获取针叶反射率，计算20种植被胁迫指数；光谱参数：波长范围：3502500 nm；光谱通道数：2151个；光谱分辨...
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研究背景在全球变化与人类活动共同作用下，地下水系统正面临越来越显著的压力。尤其在半干旱地区，降水时空分布不均、生态修复改变下垫面结构以及深厚包气带对水分下渗的阻滞，使得“地下水何时得到补给、以何种方式得到补给、补给量究竟有多大”成为关键科学问题。黄土高原丘陵沟壑区是我国典型的生态脆弱区，退耕还林和沟道土地整治等生态修复工程显著重塑了坡面—沟道水文过程，但其对地下水补给的影响仍缺乏长期、直接的实测证据。基于此，中国科学院地球环境研究所王云强老师团队以陕西省延安市顾屯流域为研究对象，开展了为期七年的连续野外观测实验，相关研究成果发表于《Ecological Engineering》。研究系统监测了降水、土壤水分、地下水水位及多水体稳定同位素等指标。其结果揭示了事件尺度与年尺度降水极值通过优先流路径和地下水位上升显著强化了生态修复集水区的地下水补给过程，为理解黄土高原厚层非饱和带中降水—土壤水—地下水之间的快速水力连通性提供了关键数据支撑，并对生态修复工程背景下的地下水可持续管理具有重要科学指导意义。 图1. 研究区域和采样点的位置。研究方法研究团队依托陕西黄土高原地球关键带国家野外科学观测研究站，在延安固屯流域开展了长达7年（2017–2023 年）的连续野外监测；监测体系：涵盖了气象站、表面水、土壤水及地下水水位监测；值得一提的是，研究团队采用LI-2100全自动真空冷凝抽提系统（北...
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研究背景海岸带高强度开发导致近岸水体出现持续性或偶发性污染与废弃物问题。欧洲卫生部门建议根据欧盟指令2006/7/EC开展监测工作，其中，肠球菌（intestinal enterococci）和大肠杆菌（Escherichia coli）是衡量粪便污染的核心指标。然而，传统监测手段面临两大瓶颈：（1）时效性差：传统培养法耗时长，预警响应滞后；（2）空间分辨率不足：传统卫星影像分辨率较低且重访周期长，难以捕捉局地细节；基于此，西班牙加那利群岛拉斯帕尔马斯大学的研究团队在《Marine Pollution Bulletin》发表了一项研究，团队以加那利群岛近岸水体为研究对象，利用搭载高光谱成像仪的无人机结合辐射传输模型开展水质参数反演实验，叶绿素浓度、浊度及细菌含量的反演结果与实验室检测值基本吻合，为高光谱遥感技术在近岸水质快速监测与早期污染预警中的应用提供了方法支撑。 图1.（a）加那利群岛在大西洋的位置及各岛屿名称。（b）试验地点：拉斯帕尔马斯和波多黎各码头（大加那利岛）、马斯帕洛马斯泻湖（大加那利岛）以及拉斯埃拉斯（特内里费岛）。研究方法这项研究构建了一套无人机高光谱观测、预处理校正、辐射传输反演、实验室验证的完整技术流程。机载平台采用无人机，搭载 Resonon Pika L高光谱成像仪、辐照度仪以及GPS定位系统。高光谱成像仪性能：光谱通道高数：281；光谱范围：400-10...
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在全球变化背景下，滨海盐沼因其较强的固碳潜力，被视为重要的“蓝碳”生态系统。然而，近三十年来，原产北美大西洋海岸的外来植物互花米草在我国沿海盐沼迅速蔓延，持续扰动湿地生态结构与生物地球化学过程，也让盐沼蓝碳功能面临新的不确定性。互花米草的扩张，究竟是在提升盐沼的固碳能力，还是在悄然削弱这一重要生态系统的调节功能？一项发表在《Estuarine, Coastal and Shelf Science》的研究给出了答案。 为什么这项研究值得关注？盐沼、红树林、海草床等滨海生态系统是应对气候变化的重要自然解决方案，凭借碳封存、岸线防护、生物多样性维持等核心服务发挥关键作用。互花米草作为全球性滨海入侵植物，在我国沿海大面积扩散，严重改变湿地结构与生物地球化学循环。现有研究表明，互花米草入侵在促进土壤碳积累的同时，也可能显著提升温室气体排放，进而抵消部分蓝碳效益。然而，不同入侵年限下甲烷（CH₄）与二氧化碳（CO₂）通量的动态演变规律及其驱动机制，目前仍缺乏系统定量研究。近日，中国科学院南京地理与湖泊研究所徐力刚老师团队以江苏盐城东台滨海盐沼为研究区，基于周年原位连续观测，系统量化了互花米草入侵对CH₄与CO₂通量的影响及其驱动机制。研究表明，互花米草的持续扩张显著增强了温室气体排放，对滨海湿地蓝碳功能与气候调节能力构成不可忽视的威胁。 图1.盐城市东台市盐沼采样点位置（a和b）、现场照片（c...
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研究背景盐碱土高盐、高pH、高钠离子并存，在全球干旱半干旱区广泛分布。过量盐分破坏土壤结构，阻碍水分渗透与孔隙流通，有机质难以积累，养分供应受阻，土壤肥力随之下滑。更关键的是，盐碱环境对微生物活性和酶促反应的抑制作用十分显著，养分循环功能的受损，是这类土壤作物产量长期偏低的重要原因之一。有机肥料是改良盐碱地的有效途径，它不仅能补充有机质、改善土壤理化性状，还能重塑微生物群落结构。然而，有机–矿物肥料配施究竟如何影响盐碱土中的微生物群落与功能基因，目前仍缺乏清晰的机制认识。近期，西安理工大学段曼莉老师团队在《Frontiers in Microbiology》发表了一项研究，团队以新疆和田地区的盐碱土为研究对象，开展了高粱 苏丹草的盆栽施肥实验。通过设置不同比例的有机肥与矿质肥配施处理，结合16S rRNA基因测序和高通量qPCR技术，系统解析了土壤理化性质、细菌群落结构及碳（C）、氮（N）、磷（P）循环功能基因的变化。该研究为有机 矿物肥协同改良盐碱地、提升土壤养分循环潜力提供了直接的数据支撑。表1.盐渍土基本理化性质。 表2.有机肥的基本理化性质。 研究方法研究设计：研究采用温室盆栽试验，供试土壤取自新疆和田地区0–20 cm耕层盐碱土。作物为高粱—苏丹草，设置五个处理，保持总施氮量一致；T1：100%有机肥；T2：70%有机肥 + 30%化肥；T3：50%有机肥 + 50%化肥...
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农药精准施用的挑战霜霉病等真菌性病害是全球葡萄生产中的重要威胁。近140年来，铜基抗菌化合物一直是防治植物病原菌的重要手段。然而，在实际操作中因杀菌剂施用不当及农药飘移，不仅造成经济损失，还会引致农业土壤持续污染。当前，水敏纸仍是农药飘移评估的常用方法，但该方法已被证明难以精准表征农药在葡萄园的整体沉积状况。高光谱成像技术凭借非破坏性、信息维度丰富的优势，已成功应用于葡萄品种分类、果实成熟度与品质评估、冠层实时监测等领域，而利用该技术实现叶片表面农药沉积量的定量检测，仍是亟待深入研究的开放性课题。近期，西班牙布尔戈斯大学的研究团队在《Data》发表了一篇Data Descriptor，公开了一个包含372幅葡萄叶片高光谱图像的数据集。该数据集系统揭示了3种杀菌剂在不同浓度和施用条件下的光谱差异，可为精准农业中的农药沉积监测、定量分析以及机器学习模型构建提供重要的数据基础。 图1.机械工作台，连接计算机的分析显示器。高光谱数据集的构建实验设计：研究选取的葡萄品种为丹魄，采集自西班牙西加莱斯产区。实验共使用三种杀菌剂：ö 铜基杀菌剂（70% w/v氧氯化铜）；ö 复配铜制杀菌剂（14% w/w氧氯化铜 + 14% w/w氢氧化铜）；ö 商品化杀菌剂制剂（6% w/w霜脲氰 + 37.5% w/w灭菌丹，含硫和氯）；每种农药设置六种浓度梯度（0.20、0.3...
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研究背景人口增长和农业发展的需求推动氮肥大量施用，虽保障了粮食安全，却给水生环境带来巨大压力。氮肥过量施用后，硝酸盐会通过径流和淋溶作用向地表水体迁移，进而引发水体富营养化、藻类水华、地下水污染等问题。在农业小流域，硝酸盐的迁移主要受暴雨驱动的水文过程影响，暴雨会激活地表与浅层地下径流通道，让土壤快速饱和，进而加快硝酸盐经径流和淋溶向河网的迁移速度。现有研究虽证实了暴雨事件与硝酸盐迁移过程存在关联，但不同暴雨型态在事件尺度上对硝酸盐的具体调控机制，目前仍未明确。为此，华中农业大学史志华老师团队以丹江口库区农业小流域为研究对象，结合高频水文监测与稳定水同位素示踪法，完成20场暴雨事件的原位观测与样品分析，系统阐明不同暴雨峰值模式下硝酸盐的输出途径与规律，相关成果发表于国际权威期刊《Water Research》。该研究为解析暴雨结构对农业流域硝酸盐输出的调控作用提供了精准的数据支撑，在揭示水文连通性与硝酸盐动态的关联上，填补了传统低频监测的过程研究空白。 图1.研究集水区的地理位置与土地利用。研究方法2021 年 410 月，研究团队在丹江口水库流域出口开展高频监测，捕获20场暴雨事件，以15 min2 h频率采集雨水和暴雨径流水样1161个，并依据30 min最大雨强（I30）和雨峰波动指数（FIRP）的出现位置，将暴雨分为前峰、中峰、后峰。监测指标：硝酸盐（NO3-）、铵态氮（N...
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