大興安嶺地處中國東北，這里的氣候寒冷干燥，冬季漫長而嚴寒，夏季則短暫而涼爽，適宜白樺的生長。亭亭白樺，悠悠碧空，微微南來風。春天，是大興安嶺的白樺樹復蘇的季節。雪融水潤，大地回春，在這神秘而美麗的土地上，白樺樹以其獨特的水分利用能力，展現出了大自然魅力。大興安嶺南部白樺的水分利用規律及其對干旱環境的適應性本研究旨在考察大興安嶺南部天然次生林中主要植物白樺（Betula platyphylla）的水分利用模式。該調查利用氧穩定同位素技術，時間跨度涵蓋2019年7月至2020年9月。東北地區研究區的位置及其森林分布（綠色）。“其他”是指林地（灰色）以外的土地利用類型。在兩年的時間里，在純白樺林內建立的 30 m × 30 m 的樣地內進行了季節性田間試驗。作者選擇了五棵健康的白樺木，其高度和胸徑接近研究區域的平均值。樣地土壤剖面較淺（厚度約為 40-70 厘米）土壤采樣在每月中旬無雨的日子或降雨后的幾天進行。每月系統采集10 cm、20 cm、30 cm、40 cm、60 cm深度的樹木木質部水和土壤水樣本，進行穩定同位素分析。成熟植物體內水的同位素組成可以反映植物水分來源的同位素組成。2019年和2020年（5月至10月）在樣樹上取樣，每棵樣樹取樣3個重復。使用手動螺旋鉆獲取土壤水樣，并用封口膜密封在玻璃容器中，用于隨后的同位素分析。為了減輕蒸發對同位素含量的影響，所有土壤...
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2024
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中國農業發生于新石器時代。中國農業的生產結構包括種植業、林業、畜牧業、漁業和副業；但數千年來一直以種植業為主。東北地區的黑土地，是寶貴的農業資源。黑土地的土壤富含有機質，深黑色的沃土，沉甸甸的感覺讓人感受到這片土地的肥沃。在現代農業生產中，科技的應用在這片沃土上也發揮著至關重要的作用，科研團隊利用機載高光譜對黑土地的土壤有機質做了相關研究。使用無人機高光譜圖像和小型校準數據集對田間土壤有機質進行高分辨率測繪快速獲取田間尺度土壤有機質（SOM）的高分辨率空間分布對于精準農業至關重要。無人機成像高光譜技術以其高空間分辨率和時效性，可以填補地面監測和遙感的研究空白。本研究旨在測試在中國東北典型低地勢黑土地區使用無人機高光譜數據（400–1000 nm）和小型校準樣本集進行1 m分辨率SOM繪圖的可行性。該實驗在大約20公頃的土地上進行。為了進行校準，使用 100 × 100 m 網格采樣策略收集了 20 個樣品，同時隨機收集了 20 個樣品進行獨立驗證。無人機捕獲空間分辨率為0.05×0.05 m的高光譜圖像。然后對每 1 × 1 m 內提取的光譜進行平均以代表該網格的光譜。在應用各種光譜預處理（包括吸光度轉換、多重散射校正、Savitzky-Golay 平滑濾波和一階微分）后，SOM 光譜相關系數的絕對最大值從 0.41 增加到 0.58。最佳隨機森林（R...
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2024
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有機蔬菜，是指在蔬菜生產過程中嚴格按照有機生產規程，禁止使用任何化學合成的農藥、化肥、生長調節劑等化學物質，以及基因工程生物及其產物，而是遵循自然規律和生態學原理，采取一系列可持續發展的農業技術，協調種植平衡，維持農業生態系統持續穩定，且經過有機食品認證機構鑒定認證，并頒發有機食品證書的蔬菜產品。關于如何快速鑒別有機蔬菜與非有機蔬菜，光譜儀器的應用提供了新的思路。一起來了解一下今日推薦的文章。使用 VIS-NIR 光譜儀通過特征波長和線性判別分析法快速區分有機和非有機葉菜（空心菜、莧菜、生菜和小白菜）當前有機葉類蔬菜面臨著可能被非有機產品替代以及容易脫水和變質的挑戰。為了解決這些問題，本研究采用ASD FieldSpec 4 便攜式地物光譜儀 結合線性判別分析 (LDA) 來快速區分有機和非有機葉菜。有機類包括有機空心菜 (Ipomoea Aquatica Forsskal)、莧菜 (Amaranthus tricolor L.)、生菜 (Lactuca sativa var. ramosa Hort.) 和小白菜 (Brassica rapa var. chinensis (Linnaeus) Kitamura)，而非有機類別由四種對應的非有機類別組成。分別對這些蔬菜的葉子和莖的反射光譜進行二元分類。鑒于 VIS-NIR 光譜范圍廣泛，使用穩定性選擇 (SS)、隨機森林 (RF)...
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2024
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微塑料是指直徑小于5毫米的塑料顆粒，它們主要來源于塑料制品的磨損、降解和破碎，對環境和生態系統產生了不容忽視的影響。微塑料廣泛分布在河流、湖泊、海洋等水體中，對水環境會造成污染，也可被水生生物攝取，進而在食物鏈中傳遞，最終影響到人類健康。此外，微塑料還可能影響浮游動物的攝食、生長和繁殖，從而影響整個生態系統的功能。針對微塑料是否會影響生物擾動活動，國外的一組團隊展開了研究。淡水沉積物中的微塑料影響主要生物擾動者在生態系統功能中的作用 微塑料（粒徑≤5mm）是塑料廢物中的一部分，會通過沿海徑流和河流進入到海洋。根據其密度差異，或漂浮在水中或進入沉積物中。沉積物-水界面是水中生物主要活動區，通過生物地球化學過程在生態系統功能中發揮著重要作用。這些生物地球化學過程主要由微生物活動驅動，而底棲無脊椎動物生物擾動作用明顯，可憑借進食、排泄、推土、掘穴以及建造洞穴、土堆和坑等行為影響各界面間的養分動態及微生物過程。但目前尚不清楚微塑料的存在是否會影響生物擾動者在沉積物中的生理和活動。基于此，為填補研究空白，國外的一組研究團隊在法國東南部Lone des Pe?cheurs河床收集沉積物，過篩后，于-20℃儲存以殺死微生物。然后測量了沉積物樣品的顆粒物粒徑分布、總有機碳（TOC）和總氮含量（TN）。將沉積物和微塑料在玻璃瓶中混合以形成4個微塑料濃度（0 顆粒物/kg沉積物干物質（對照）...
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2024
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在青藏高原的腹地，巍峨的唐古拉山脈佇立于世界之巔，其冰川如同大自然的年輪，默默記錄著地球氣候的每一次微妙變化。冰川之中，那些被冰封的氣泡，就像是時間的容器，保存著過去氣候的密碼。冰芯氣泡，是冰川積累過程中空氣被困于冰層之中形成的。它們不僅僅是簡單的空氣囊泡，而是攜帶著過去氣候信息的寶貴資源。當雪花飄落并逐漸積累成冰時，其中的空氣被封存，形成了氣泡。這些氣泡中的空氣成分，包括溫室氣體如二氧化碳和甲烷，以及它們的濃度，都是反映當時大氣成分的重要指標。科學家們通過分析這些冰芯中的氣泡，揭示了氣候變化的歷史，而冰芯中的δ18O值更是成為了解這一歷史的關鍵線索。青藏高原中部冰芯氣泡δ18O指示晚全新世冰川變化 冰芯中的氣泡是冰初形成時的地球大氣，蘊含了關于過去的無窮訊息，是研究古大氣環境最直接的方法，且已廣泛用于區域或全球氣候重建。極地和高山冰川冰芯中空氣含量的變化除了與積雪速率和氣溫變化有關，主要與太陽輻射強度有關，已用于建立冰芯年代學。冰芯氣泡的氧同位素比率（δ18Obub）可以指示氣溫高低的變化。然而，由于缺乏長期連續的數據記錄，人們對其在山地冰川中的氣候影響知之甚少。基于此，在本文中，來自中國科學院青藏高原研究所的研究團隊在青藏高原中部的唐古拉冰山（33°06'36.6' N，92°04'24.4' E）鉆取了190.3 ...
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肉類富含豐富的蛋白質和營養物質，不僅能夠滿足我們的味蕾，還能夠提供我們身體所需的能量和營養。隨著肉類需求的增加，大規模的肉類生產和運輸過程中，肉類的速凍可以一定程度保持食物的新鮮度和口感。然而，關于速凍解凍的肉類，和新鮮肉類的混淆，讓人難以分辨。首爾大學的研究人員利用高光譜成像技術，做了相關的研究。使用高光譜成像儀和機器學習對新鮮和凍融牛肉進行分類由于對安全、可食用肉類的需求的不斷增加，冷凍儲存技術得到了不斷改進。然而目前存在解凍肉在處理和銷售過程中被進行了錯誤的標記，宣稱為新鮮肉類，這可能導致消費者受到誤導或產生安全隱患。在這項研究中，使用高光譜圖像數據構建了一個機器學習（ML）模型，用于區分新鮮冷藏、長期冷藏和解凍的牛肉樣本。通過四種預處理方法，共準備了五個數據集來構建ML模型。使用PLS-DA和SVM技術構建了模型，其中應用散點校正和RBF核函數的SVM模型性能最佳。結果表明，利用高光譜圖像數據立方體，可以構建區分新鮮肉類和非新鮮肉類的預測模型，這可以成為肉類儲存狀態常規分析的快速、非侵入性方法。安裝在暗室中的高光譜數據采集系統的配置示意圖基于此，來自首爾大學的研究人員使用Resonon Pika L 高光譜成像儀，在近紅外光譜的400-1000 nm波段內獲取高光譜圖像數據立方體，進行了相關研究。在本研究中，圖像采集系統安裝在暗室中，以確保完全消除外部光并能夠采集高光譜圖像...
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在葡萄栽培與釀酒工業中，可溶性固形物總含量（Total Soluble Solids, TSS）是衡量果實成熟度和品質的關鍵指標。不同品種的葡萄因其遺傳特性和生長環境的差異，其TSS含量存在顯著變化。準確估算各品種葡萄的TSS含量，對于預測酒的品質、調整釀造工藝以及確定最佳采收時機均具有重要意義。那么，如何能夠準確估算葡萄的TSS含量呢？跟隨小編，一起來看看下面這篇論文給出了怎樣的答案。摘要 · ABSTRACT可溶性固形物總含量（TSS）是決定葡萄最佳成熟度的關鍵變量之一。在這項工作中，基于漫反射光譜測量，開發了偏最小二乘（PLS）回歸模型，用于估算Godello、Verdejo（白葡萄）、Mencía 和Tempranillo（紅葡萄）等葡萄品種的TSS含量。為了確定TSS預測的最適合光譜范圍，對四個數據集進行了回歸模型的校準，其中包括以下光譜范圍：400–700 nm（可見光）、701–1000 nm（近紅外）、1001–2500 nm（短波紅外）和400–2500 nm（全光譜范圍）。我們還測試了標準正態變量變換技術。使用留一交叉驗證評估了回歸模型，評估指標包括均方根誤差（RMSE）、決定系數（R2）、性能與偏差比（RPD）和因子數（F）。紅葡萄品種的回歸模型通常比白葡萄品種的模型更準確。最佳的回歸模型是針對Mencía（紅葡萄）得到...
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水是地球上最豐富的天然資源之一，它是所有生物體的基本需求。水在地球上循環的過程中，植物水分吸收與蒸騰演繹著重要的角色。植物通過根系吸收水分，并將水分輸送到植物的各個部位。植物通過蒸騰作用釋放水分到大氣中，形成了大氣中的水蒸氣。植物水分的來源和分配是植物生長和發育過程中的重要環節，也是相關科研的重點，水同位素技術成為科研過程中十分重要的一種科研手段。今天推薦給大家的優秀文章與此相關。利用同位素技術解析植物水分來源的不確定性因為蒸騰占據了61%-65%的陸地生態系統蒸散量，植物水分吸收在全球水循環中發揮著重要作用。植物是土壤和大氣水文過程的紐帶，這就是實施植物恢復可以改善區域環境的原因之一。在此背景下，研究植物水源劃分為如何提高植被生產力和水資源可持續管理提供重要信息。因為植物和環境條件相互作用，水分吸收是一個復雜的過程，這使得植物水源分配變得復雜。近幾十年來，同位素廣泛應用于植物水源劃分，因為它可以標記不同水源，且激光光譜技術使其測量更容易。然而，植物水分來源解析存在很大的不確定性（如示蹤劑選擇、修正方法及混合模型選擇）。基于此，來自西北農林科技大學的研究團隊以陜西省長武黃土塬區蘋果樹（18和26年樹齡）為研究對象，在6月至10月的生長季節，每月采集0~6 m（20 cm間隔）的土壤樣品及土壤采樣點周圍四棵蘋果樹的1年生枝條（n=50），快速剝離樹皮和韌皮部以避免同位素分餾。同時收集...
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當今社會，人們越來越關注氣候變化和環境保護，而農業生產對這些問題有著重要的影響。GVP系統（Greenhouse Vegetable Production System）作為一種新型的蔬菜生長系統，被認為是減少化肥使用、提高農作物產量、減少溫室氣體排放的有效途徑。那么，在GVP系統下蔬菜生長過程中產生的一氧化二氮（N2O）的排放量是怎樣的呢？對環境又會造成什么影響呢?下面這篇相關論文，一起來探討下。中國北方壽光設施蔬菜生產系統高土壤氧化亞氮排放中國的設施蔬菜生產（GVP）系統正在迅速發展，其面積已超過4百萬公頃，占全球的80%以上。山東省是中國蔬菜主產區，其中壽光地區被譽為“中國設施蔬菜之鄉”， GVP面積超過當地土地面積的四分之一（圖1b）。為了實現產量及利潤的最大化， GVP系統通常過量灌水和施肥，年灌水量約2000mm，年氮肥施用量通常在2000 kg N ha-1以上，是露天菜地的2～5倍，谷類作物的4～5倍。大量的灌水和施肥能夠促進硝化和反硝化作用的發生，有利于土壤氧化亞氮（N2O）的釋放。已有一些研究關注到GVP系統中N2O的排放，發現常規施肥條件下N2O的年排放量在3.9～63 kg N ha-1yr-1之間。這種差異一方面反映了GVP系統中N2O排放的空間異質性，另一方面也反映了對于頻繁灌溉的GVP系統，低頻率采樣可能帶來的不確定性。此外，先前多數研究只關注了作物的...
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水，我們生活中無處不在的重要元素。它潤澤著大地，孕育著生命。然而，水的旅程并不僅僅局限于地表，它通過蒸發和降水，與大氣、植被形成了緊密的互動。而這種互動的背后隱藏著一系列的謎題，需要科學家們通過不斷研究來揭示。水同位素研究便是一種重要的手段，通過分析水中的同位素元素，科學家們能夠了解水的來源、循環和變化。水同位素研究為科研人員提供了一種寶貴的工具，幫助他們更好地了解水、植被和氣候之間的復雜關系。一起來了解一下，來自西北師范大學的研究團隊，用全自動真空冷凝抽提系統（LI-2100，北京理加聯合科技有限公司）做的相關研究。水資源是制約干旱區社會發展的主要自然資源，山區是內陸干旱區重要的水源涵養區，山區冰川積雪融水對干旱區淡水供應至關重要。隨著氣候變暖，冰川積雪融化加速，地表蒸散發增強，降水變異性加劇，氣候變化將增強山區河流水文過程的復雜性。水穩定同位素是深入了解區域水文過程的有效方法，研究內陸山區徑流同位素時空變化的主要控制因素，對認識內陸山區水文過程變化，合理調配干旱區水資源至關重要。基于此，在本研究中，來自西北師范大學的研究團隊監測了中亞干旱區典型的內陸山區流域-西營河流域不同水體同位素數據（地表水、降水、地下水以及積雪融水）和相關水文氣象數據，結合相關氣象觀測數據及植被覆蓋指數（NDVI)，評估氣候和景觀對內陸山區徑流穩定同位素的影響。研究可以為厘清內陸山區徑流穩定同位素的控制機...
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