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森林约占全球土壤碳库的70%,是调节大气CO2浓度的关键因素。湿地作为陆地和水生系统的过渡区,通常地下水位接近地表。全球变暖导致北方低地森林被湿地取代,造成景观破碎化,并可能改变碳通量。土壤CO2通量占大气碳的20-38%,其主要来源是土壤呼吸,包括自养和异养呼吸。异养呼吸受温度、湿度和溶解有机物(DOM)影响。低分子量化合物(LMW)更易降解,促进微生物活动和土壤呼吸。解冻期雨雪事件可将DOM输送至湿地,影响土壤CO2通量。本研究假设,解冻期森林湿地集水区的土壤CO2通量受DOM运动的影响,目标是分析CO2通量变化,确定DOM的影响, 并探索微生物在其中的作用。图们江位于中国、朝鲜和俄罗斯的交界处,最终流入日本海,地处中高纬度地区,范围为北纬41.99°到44.51°(图1(a))。布尔哈通河是图们江的重要支流,其上游流域面积为1560平方公里。该流域以山地森林为主,森林、农田和湿地的覆盖率分别为81.7%、12.0%和2.0%(图1(b))。主要植被为蒙古栎、白桦、红松和苔草,分别分布在混交林和湿地中。土壤类型包括壤土、粉质黏壤土和黏土,深度分别为0–11、11–34和34–64厘米。水东森林湿地流域(SFWC)是布尔哈通河流域的一个子流域,面积为0.98平方公里,其中森林、农田和湿地面积比例分别为93.1%、0.7%和2.2%。此外,高地森林汇聚形成一条流经下游湿地的溪流。因此,该流域为研究融化期间森林湿地内DOM运动对土壤CO2通量变化特征的影响提供了一个理想的天然实验室(图1(c))。图 1. 图们江流域地理位置(TRB,a)及BRW主要土地利用分布(b)。森林湿地流域内现场站点(▲)、土壤呼吸站点(●)、水体采样站点(▲)的空间分布及相应的场景图片(c)。上游水和下游水分别是流入湿地的上游水和流出湿地的下游水的简称。本研究使用便携式...
发布时间: 2024 - 12 - 02
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太白山,坐落于陕西宝鸡,是我国著名的秦岭山脉的主峰,也是我国大陆东部的第一高峰。高达3767.2米的海拔,巨大的高山落差,明显的气候差异——自然的赋予让太白山形成了独特的垂直景观。随着海拔的变化,太白山容纳了种类多样的丛林、珍禽异兽、冰川奇石等丰富的自然景观。不仅吸引了各地游客前来观光,更有佳句“山脚盛夏山岭春,山麓艳秋山顶寒,赤壁黄绿白兰紫,春夏秋冬难分辩。”广为流传。当然,巨大的气候差异和垂直景观的形成,带来的不仅仅是特色的旅游资源,更为专业领域内的研究提供了丰富的样本。依托太白山的天然差异,中国科学院地球环境研究所进行了同位素相关的调查研究。叶水氢和氧同位素的控制:跨季节和海拔的区域调查叶片水中稳定的氧(δ18O)和氢 (δ2H)同位素充当连接水文气候与植物来源有机物的桥梁,然而,目前尚不清楚水源(枝条水、土壤水和降水)或气象参数(温度、相对湿度和降水)是否对其控制。基于此,来自中国科学院地球环境研究所的研究团队调查了太白山(33.96° N,107.77° E,海拔3767m)海拔梯度δ18Oleaf和δ2Hleaf、潜在水源同位素(LI-2100 Pro全自动真空冷凝抽提系统,北京理加联合科技有限公司+Picarro L2130-i水同位素分析仪)和气象参数的季节特征。结果发现,叶片水氢和氧同位素对气象参数(降雨、温度和RH)和源水(木质水、降雨)氢和...
发布时间: 2023 - 03 - 21
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黄土高原“这片广袤的土地已经被水流剥蚀得沟壑纵横、支离破碎、四分五裂,像老年人的一张粗糙的脸。”这是已故作家路遥在《平凡的世界》里对黄土高原的描述,也是三、四十年前黄土高原生态环境的真实写照,水土流失严重,荒凉贫瘠。如今经过前辈们的不懈努力,这片土地上发生了翻天覆地的变化,植被恢复与人工造林成果显著,生态环境大幅改善。现在的黄土高原“植被”与“水”已经成为这片土地上绑定的话题。生态改善的同时,人们对于此的研究也在不断深入。关于植被在这片土地的恢复过程中,如何影响到生态水文的变化?今天来了解一篇中国科学院地球环境研究所研究团队的相关论文。中国黄土高原天然草地和人工林地小流域生态水文分离——一年周期稳定同位素观测的证据陆地生态水文是地球水文循环的重要组成部分,对于其功能和相关服务的理解至关重要。土壤可调节局部到全球范围的生态水文过程。植物作为生态水文重要组成部分,在生态系统贡献了50%-90%的蒸散量。因此,研究植物和周围土壤之间水的相互作用对于深入理解生态水文过程至关重要。生态水文分离假说是同位素生态水文关注的热点问题,它涉及到两个水世界。已有许多研究在不同气候带进行了生态水文分离调查。黄土高原一直进行人工林和自然恢复,显著改变了土壤性质、植被群落、微生物群落和生态水文过程,然而植被恢复如何影响生态水文过程仍不清楚。基于此,来自中国科学院地球环境研究所的研究团队对甘肃省庆阳市南小河沟...
发布时间: 2023 - 03 - 09
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2020年11月24日4时30分长征五号遥五运载火箭点火升空托举嫦娥五号探测器送入预定轨道意味着人类时隔44年再次从月球带回了岩石和土壤样品上一次月球采样返回任务是1976年苏联的月球24号美国在阿波罗十一号成功登月之后,进行了6次发射任务,其中有5次都获得了成功,一共将12名宇航员送上了月球,带回来了382公斤的月球土壤。中美两国于1979年1月1日正式建交;而就在这前夕的1978年,美国国家安全事务顾问布热津斯基访华时,为表示友好,向中国赠送了1克月岩。地质学家将1g月壤等分成两份,每份重量0.5g,一份用于研究,另一份用来展览。如今,我们自己从月球带回1731克月壤!北京时间2022年10月10 日,国际科学期刊《自然 · 通讯》(Nature Communications)在线发布我国嫦娥五号样品的一项研究成果。中国科学院国家天文台李春来、刘建军研究员领导的团队,结合嫦娥五号月球样品的实验室分析结果和遥感探测数据,解答了过去对月球晚期玄武岩遥感光谱解译的疑惑,纠正了月球晚期玄武岩独特遥感光谱特征的物质成分解译结果。根据以往地基望远镜和月球轨道器遥感光谱数据的分析,普遍认为月球正面西部晚期月海玄武岩覆盖的区域富含橄榄石,这是约束月球晚期玄武岩成因的重要因素。然而该推论是否正确,由于缺乏实际样品的分析而无法证实。嫦娥五号成功着落于月球风暴洋东北部的玄武岩平原,返回样品...
发布时间: 2023 - 02 - 28
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苹果是一种常见而又神奇的水果。很多人学会的第一个英语单词可能就是Apple;从树上掉下来,砸到牛顿,启发牛顿的也是苹果;引领消费时代数码潮流的苹果公司,logo是被咬了一口的苹果~对于这种大家经常吃的香甜水果,追本溯源,是来自蔷薇科苹果属的杂交水果。苹果的祖先,是一种叫做“新疆野苹果”的植物,生长在我国新疆和中亚地区,后来伴随人类活动扩散开来,果农们也一代代与苹果树斗智斗勇,通过杂交等方式把他们调教的越来越美味。现代农业,为满足大家更多需求,苹果的杂交育种依旧在进行,人类学会了利用更先进的技术,今天推荐大家了解一篇通过高光谱成像来预测苹果杂交后香气的优秀文章。基于Resonon PIKA XC2高光谱成像预测苹果杂交后代香气苹果是世界上最受欢迎且有价值的水果之一。质地、风味和营养是苹果最重要的品质。一般来说,香气在苹果风味中发挥着重要的作用。提高苹果香气是育种和筛选的目标。因此,构建苹果香气成分评估模型至关重要。高光谱成像技术(HSI)结合二维成像技术实现光谱全图像信息获取,因其快速、有效和无损特征而广泛应用在农业、食品和化学领域。基于此,在本文中,来自西北农林科技大学园艺学院的研究人员利用高光谱成像(PIKA XC2 高光谱相机,Resonon Inc., Bozeman,MT,USA)建立了‘Honeycrisp’בMaodi’杂交后代的香气成分预测模型,初步实现了...
发布时间: 2023 - 02 - 21
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车厘子,相信大家都不陌生,毕竟“车厘子自由”曾经也是风靡一时的网络热词。但是车厘茄是什么呢?车厘子的变种?车厘子和茄子的结合?空想不如实干,看看度娘怎么说......嚯,原来车厘茄就是常见的小番茄!另外,小加还了解到车厘茄含有丰富的维他命和十分高的铁质含量,不仅有美容功效,还可以预防出现贫血,可谓是值得多次购买的营养好物。但是购买时,我们只能通过朴素的双眼判断其好坏,如果从专业性的角度出发,该如何评估车厘茄的质量呢?答案就在下面这篇论文里,快一起来看看吧!基于深度学习和高光谱图像估算车厘茄可溶性固形物含量及硬度车厘茄(Solanum lycopersicum)因其特殊的香味深受世界各地消费者喜爱。可溶性固形物(SSC)和硬度是评估产品质量的两个主要指标。现存的测量技术主要依赖于化学方法。然而,这种破坏性的方法不适用于大面积的测量。高光谱成像技术可以同时获取光谱信息和空间信息,已广泛应用于各个领域,如植物病害胁迫检测、工业食品包装、医学图像分类及水果质量分析。基于此,来自浙江工业大学和浙江省农业科学院的研究人员选择当地主流的车厘茄(Zheyingfen-1)为研究对象,测量其硬度和SSC,并基于高光谱图像(PIKA XC 高光谱相机,Resonon Inc.,Bozeman,MT,USA)和相应的深度学习回归模型开发了无损式测量技术。高光谱成像系统【结果】(A)校正的光谱反射率图。(...
发布时间: 2023 - 02 - 13
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水溶性有机物(WSOC)以气体和颗粒物的形式大量存在于大气中,在大气水反应和云凝结核(CCN)形成中发挥着重要的作用,对全球和区域气候变化有着重要影响。此外,某些WSOC是有毒的,它会影响人类健康。WSOC可从源中直接排放或从气态和颗粒有机质(OM)的光氧化中二次产生。目前,只进行了有限的测量来理解WSOC划分机制。结果表明,气体-颗粒物相划分取决于很多因素,例如气象参数、气体物质组成和凝结相性质。将气相WSOC(WSOCg)分配到气溶胶相(WSOCp)是大气二次有机气溶胶的主要形成路径。然而,WSOC划分过程的基本机制尚不清楚。基于此,在本文中,来自华东师范大学、上海市环境科学研究院和上海市环境监测中心的研究团队于2019年冬季在长江三角洲河口湿地生态系统野外科学观测站(31°44′N,121°13′E)同时测量了气体和颗粒物,包括NH3(Picarro G2103),有机酸(草酸、甲酸和乙酸)、无机离子(阳离子:Na+,NH4+,K+,Ca2+和Mg2+;阴离子:SO42−,NO3−和Cl−)和WSOC。为了全面理解WSOCp形成机制,作者还测量了300-550 nm WSOCp的光学吸收,同时测量了PM2.5并调查了气体-气溶胶相划分的影响因素以全面理解中国大气,尤其是严重冬季雾霾区的有机气溶胶行为。【结果】研究区主要污染物的时间变化。ALWC和pH对WS...
发布时间: 2023 - 02 - 09
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土壤中重金属是有害的,其迁移和累积会严重威胁生态环境安全和人类健康。砷(As)具有高神经毒性和致畸性。人类活动,例如采矿和工业生产会导致大量As释放到土壤中。快速准确确定土壤中As浓度对As污染评估至关重要。传统的重金属调查方法旨在对野外采集的土壤样品进行化学性质测试,费事费力、成本高。高光谱遥感具有高光谱分辨率、宽波段范围和连续光谱信息等特点,已广泛用于土壤重金属浓度的估算。然而,现存的基于高光谱数据的土壤重金属浓度估算模型忽视了土壤光谱和重金属浓度之间的空间非稳态。基于此,来自首都师范大学的一组研究团队以北京东北部地区(40°10′0″-40°15′30″ N,116°58′4″-117°5′4″ E)为例,基于实验室测得的光谱数据(ASD FieldSpec 4光谱仪),结合地理加权回归(GWR)和XGBoost算法提出了一种新的模型(GW-XGBoost模型)来估算土壤重金属浓度。并评估了所提出模型的有效性。研究区和采样位置。As浓度估算过程流程图。【结果】As和光谱的相关图。阴影快表示主要化学吸收范围。As浓度实测值与预测值关系散点图。As浓度实测值与预测值拟合比较图。【结论】估算模型选择的光谱波段与表面含有能与As形成复合物的官能团的光谱活性物质的吸收效应有关。构建模型时考虑该吸收机制可以有效降低高光谱数据的冗余。GW-XGBoo...
发布时间: 2023 - 02 - 07
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中国是最大的温室蔬菜生产国,约占世界生产面积的83%。由于全年生产和大量施肥,温室蔬菜产量高,但也导致了土壤质量的恶化和严重的环境问题。近来,无土栽培系统(SCS)在温室蔬菜生产中逐渐发展起来,它可以减少甚至消除传统栽培方式的许多问题,。在SCS中,无土栽培基质,也称为无土栽培生长介质,可代替土壤固定根系系统,为植物提供水分和养分,为根区提供充足的通风。然而,由于N肥的大量输入,N2O排放较高。N2O是一种温室气体,具有温室效应,加剧全球变暖,在大气中存留时间长,可输送到平流层,导致臭氧层破坏,引起臭氧空洞。无土栽培基质已成为SCS中N2O排放的主要载体,但尚不清楚其产生和消耗的相关途径,因此亟待研究SCS无土栽培基质的N2O排放源。且无土栽培基质与土壤理化和生物性质高度不同,其具有更准确的水和养分分布,因此也有必要确定管理措施对SCS中N2O排放的影响。基于此,在本文中,来自中国农业科学研究院的一组研究团队基于稳定同位素技术结合qPCR分析在两种灌溉模式下(滴灌和潮汐灌溉)对成都市农林科学院((103°86′E,30°71′N)温室里两种无土栽培基质(60%泥炭+20%珍珠岩+20%蛭石+少量植物纤维/商用椰壳纤维基质)进行了相关研究,共设置4种处理:滴灌+泥炭基质(PD),滴灌+椰壳基质(CD),潮汐灌溉+泥炭基质(PT)以及潮汐灌溉+椰壳基质(CT)。旨在...
发布时间: 2023 - 02 - 02
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松材线虫病(PWD),是由松材线虫(Bursaphelenchus xylophilus)引起的具有毁灭性的国际森林病害之一,可以在几个月内对松林造成快速、大面积的危害,已对我国造成了巨大的生态和经济损失。因此,及时的监测措施非常必要。高光谱遥感可以获取数百个波段和连续波长的数据来捕获受危害树木的生理变化,有助于检测早期病虫害。而基于无人机的高光谱成像仪可以准确观测树木冠层的变化,成为评估森林健康情况的有效工具。然而,以往的研究大多使用单日的无人机高光谱数据,难以监测病害发生的时间变化并确定最佳的监测时期。基于此,在本研究中,来自北京林业大学的研究团队于2021年5-10月使用多时态的数据在中国辽宁省抚顺市东洲区(124°12′36′′ -124°13′48′′ E,41°56′53′′ -41°57′46′′)进行了研究。在PWD爆发期间,作者于2021年5月9日、6月9日、7月11日、8月11日、9月13日和10月21日对红松林进行了地面调查(通过形态和分子鉴定确定59棵树携带松材线虫,另外选择59棵未被感染的树木作为对照)。于2021年5月11日、6月10日、7月12日、8月18日、9月15日和10月23日晴朗无云的天气条件下利用DJI Matrice 600 Pro无人机搭载Resonon Pika L高光谱相机以及LR1601-IR...
发布时间: 2022 - 12 - 30
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土壤质量直接影响其有机体的健康。然而,土壤容易受到人类活动的干扰,如采矿、工业化和农业活动,导致严重的土壤污染。在各种土壤污染中,有毒元素会对人类和家畜健康以及食品安全造成威胁。因此,监测这些污染类型的浓度和分布对于土壤修复项目至关重要。然而,传统采样和实验室分析方法成本高、费事费力且局限于采样点位置,不能很好地具体化浓度的空间分布。因此,需要具有高空间效应的快速有效的技术。许多研究已经利用图像光谱和其它辅助数据或环境变量来预测有毒元素的分布。而由于卫星图像中云或阴影的存在,土壤采样和图像获取日期存在差距,这种情况下,需要用到具有不同光谱和空间特征图像的融合,以增加图像的时间分辨率。Sentinel-2A是“全球环境与安全监测”计划的第二颗卫星,其携带一枚多光谱成像仪,可覆盖13个光谱波段,从可见光和近红外到短波红外,具有不同的空间分辨率。Landsat 8是美国陆地卫星计划的第八颗卫星,其携带的陆地成像仪包括9个波段,空间分辨率为30 m。两者的协同应用将改进对地球表面的及时和准确观测,以及遥感不同学科的使用。基于此,在本研究中,来自捷克生命科学大学的研究团队于2015年8月12日在Sarcheshmeh矿山采集了120个土壤样品,在实验室进行化学(As、Pb、Zn和Cr)和光谱测量(ASD Fieldspec 3地物光谱仪)。并于2015年8月13日获取Landsat 8-OL...
发布时间: 2022 - 12 - 28
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