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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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陆地生态系统土壤每年释放大量二氧化碳(CO2),主要来源于凋落物和土壤C分解。养分有效性,尤其是N和P,在凋落物和土壤C分解中发挥着重要作用。一般来说,热带森林是P受限的生态系统,凋落物和土壤C分解动态对P添加响应程度大于N添加。大量研究表明,在热带森林中P添加会加速土壤C和凋落物分解,从而减少土壤C储量。但也有一些研究结果与此不同,这种不确定响应需要我们进一步详细研究以了解其潜在机制。目前,大多数研究主要集中在凋落物或土壤C分解上,鲜少进行凋落物和土壤C分解的综合实地研究。基于此,在本文中,一组研究团队通过中国广东省西南部中国科学院小良热带海岸带生态系统定位研究站(21°270′N,110°540′E)11年长期N和P添加试验,结合自然丰度C同位素(G2201-i Isotopic CO2/CH4, Picarro, Santa Clara, CA, USA)研究,以同时量化N和P添加对凋落物分解和土壤C矿化作用的影响。作者利用干燥的玉米叶片和玉米根系(两者木质素浓度不同)作为凋落物输入。将凋落物和N/P添加土壤混合以监测叶片凋落物和SOC分解。作者假设:(H1)N添加会减慢总CO2释放,P添加会加速总CO2释放;(H2)N添加会阻碍凋落物和土壤C分解,而P添加会加速凋落物和土壤C分解;(H3)玉米叶片比玉米根系分解更快。为验证假设,作者测量了总CO2通量,并...
发布时间: 2022 - 10 - 20
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监测和量化河口(如珠江河口(PRE))悬浮沉积物浓度(SSC)可为环境过程、水文建设和航行提供重要信息。传统上基于原位测量进行SSC制图缺乏详细分析时所需的空间覆盖范围。而以往的许多研究表明,基于卫星图像可以在适当尺度上有效监测大型河口区域SSC格局及变化。然而,单个传感器获得的卫星图像通常无法保证用于大空间尺度或长期研究,利用多源卫星图像进行SSC反演在学术界越来越受欢迎。而就反演方法而言,目前仍广泛使用基于线性回归和多因素统计的经验分析方法,而主成分分析和人工神经网络也是提高精度的有效替代方法。而在小型水体中低SSC预测仍是一个挑战。基于此,在本研究中,一组研究团队以珠江河口为研究区域,基于原位光谱数据(ASD FieldSpec 4光谱仪)和SSC测量,辅助以环境信息,例如经度、维度、风速和其它大气环境因子,并基于Landsat TM/OLI和Sentinel-2图像开发模型以量化SSC。通过均方根误差(RMSE)和相对误差(RE)评估模型的性能。最后通过所开发的模型进行珠江河口1986-2020年SSC分布制图。本研究主要目标为:(1)调查PRE SSC分布的空间格局;(2)探索过去25年SSC的时空变化;(3)分析SSC变化的影响因素及其与人类活动的关系。【结果】2020年7月22日和12月20日原位收集的光谱反射率曲线。从Landsat-8 OLI提取的SSC多年平均值...
发布时间: 2022 - 10 - 18
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作为气候变化的主要驱动力,CO2是最重要的长寿命温室气体,约贡献了66%的辐射强迫。自1956年以来,在美国夏威夷的莫纳洛亚山进行了大气CO2浓度首次长期观测,在全球大气监视网(GAW)计划下,迄今为止测量已扩展到约400个站。这些站点主要位于相对偏远地区,从区域到全球尺度上捕获CO2信号,以理解碳循环及其对气候变化的影响。然而,城市化和工业化区人为排放量占全球CO2排放量的70%以上。为扩大温室气体观测网,准确估算CO2通量,在GAW计划框架下,中国建立了8个国家温室气体监测站,并同时安装了大量城市站点,服务于碳中和战略和国内省际碳交易市场。长江三角洲地区是中国经济最发达、城市化最密集的地区,人为CO2排放受到高度的关注。基于此,在本文中,来自浙江工业大学环境学院的一组研究团队以长江三角洲典型城市杭州为研究对象,于2016.3.27-2020.12.31年对其大气CO2摩尔分数(Picarro G2301CO2、CH4和H2O分析仪)进行了观测。还介绍并比较了邻近的世界气象组织/全球大气监视网(WMO/GAW)计划站点(临安,LAN)的CO2摩尔分数(Picarro G2401 CO、CO2、CH4和H2O分析仪)。同时分析了时间变化、季节变化和COVID-19流行病的影响。【结果】在杭州(上图)和临安(下图)站观测到的每小时CO2摩尔分数。(a)四个季节大气CO2摩尔分数的日变...
发布时间: 2022 - 09 - 23
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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...
发布时间: 2022 - 09 - 09
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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...
发布时间: 2022 - 08 - 29
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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(...
发布时间: 2022 - 08 - 22
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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...
发布时间: 2022 - 08 - 04
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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...
发布时间: 2022 - 08 - 01
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空气污染是影响人们健康的主要环境卫生问题。要想减少空气污染就需要对颗粒物浓度和分布进行可靠、连续和灵活的测量,以便对导致污染的原因得出结论并做出预测。一直以来,颗粒物监测专家Palas®不断丰富自身技术储备,研发颗粒物测量仪器。现全新推出的AQ Guard Smart 环境空气颗粒物连续自动监测系统,为您提供契合需求的监管测量仪器,帮助改善生态环境质量。与所有 Palas®细尘监测设备一样,AQ Guard Smart 的工作原理是经过验证的单颗粒气溶胶粒径分布光谱仪的原理,并在此基础上进行了显著改进。同时该设备可以配备额外的传感器,例如天气或气体测量技术并且可以提供有关污染来源的信息。AQ Guard Smart 是 Palas®产品组合的完美补充,适用于移动或固定室外空气质量测量任务。Palas®坚持为客户带来精准稳定的监测技术和经济优势,在新一代AQ Guard Smart网格化监测仪发布的当下,为亚洲市场用户提供以旧换新服务。换购计划活动期间:2022年7月1日至2022年9月30日活动对象:最终用户活动产品:AQ Guard Smart 1000 / 1100 / 2000活动细节:Palas®对任意品牌粉尘监测仪以旧换新提供新机15%折扣火山爆发后的空气质量监测2021年9月19日以来,隶属于西班牙加那利群岛(Islas...
发布时间: 2022 - 07 - 12
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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 ...
发布时间: 2022 - 07 - 06
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