摘要土壤有機質(zhì)（SOM）在全球碳循環(huán)中起著非常重要的作用，而高光譜遙感已被證明是一種快速估算SOM含量的有前景方法。然而，由于忽略了土壤物理性質(zhì)的光譜響應(yīng)，SOM預(yù)測模型的準確性和時空可遷移性較差。本研究旨在通過減少土壤物理性質(zhì)對光譜的耦合作用來提高SOM預(yù)測模型的時空可遷移性。基于衛(wèi)星高光譜圖像和土壤物理變量，包括土壤濕度（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譜校正模型。選取中國東北的兩個重要糧食產(chǎn)區(qū)作為研究區(qū)域，以驗證光譜校正模型和SOM含量預(yù)測模型的性能和可遷移性。結(jié)果表明，基于四階多項式和XG-Boost算法的土壤光譜校正具有優(yōu)異的準確性和泛化能力，幾乎所有波段的殘余預(yù)測偏差（RPD）均超過1.4?；赬G-Boost校正光譜的SOM預(yù)測精度最 高，決定系數(shù)（R2）為0.76，均方根誤差（RMSE）為5.74 g/kg，RPD為1.68。遷移后模型的預(yù)測精度、R2值、RMSE和RPD分別為0.72、6.71 g/kg和1.53。與模型直接遷移預(yù)測相比，采用基于四階多項式和XG-Boost的土壤光譜校正模型，SOM預(yù)測結(jié)果的RMSE分別降低了57.90%和60.27%。 這種性能比較凸顯了在區(qū)域尺度 SOM 預(yù)測中考慮土壤物理特性的優(yōu)勢。Figure 1. Framework of the proposed SOM...
發(fā)布時間:
2024
-
06
-
11
瀏覽次數(shù)：53
北京，這座擁有千年歷史的城市，見證了無數(shù)歷史的變遷和現(xiàn)代文明的飛躍。然而，隨之而來的是空氣質(zhì)量問題，尤其是由機動車尾氣排放引發(fā)的大氣污染。據(jù)相關(guān)研究顯示，機動車尾氣中含有大量的有害物質(zhì)，包括一氧化碳、氮氧化物、揮發(fā)性有機化合物以及細顆粒物等，這些污染物不僅對人體健康構(gòu)成威脅，還會導致城市霧霾的形成，影響城市的視覺美感和居民的生活質(zhì)量。在眾多污染物中，氨氣作為一種典型的堿性氣體，其來源多樣，包括農(nóng)業(yè)活動、工業(yè)生產(chǎn)、生活垃圾處理等。在北京市城區(qū)車輛排放是否是氨氣的主要來源？據(jù)此，來自中國科學院大氣物理研究所的研究團隊進行了相關(guān)研究。北京城區(qū)NH3排放源-機動車尾氣背景介紹氨氣是大氣中重要的堿性氣體，在中和酸性氣體，形成二次氣溶膠方面發(fā)揮著重要作用。NH3在大氣中滯留時間短，因此NH3濃度日變化顯著。一般特征為在早上大約07:00~10:00，NH3濃度到達峰值。然而以前的研究局限于單一季節(jié)，無法闡明該現(xiàn)象對于所有季節(jié)是否是普遍特征。且尚不清楚車輛排放是否是城市NH3主要源。研究方法來自中國科學院大氣物理研究所的研究團隊利用Picarro G2103氨氣分析儀在中科院大氣物理所一棟建筑物屋頂進行了NH3濃度年在線觀測并通過離線方式在冬天以小時尺度測量了NH4+及δ15N。旨在表征NH3日動態(tài)變化并識別NH3的城市源。結(jié) 論北京市城區(qū)早晨NH3峰值的發(fā)生是一種普遍特征，平均發(fā)生頻率為73....
發(fā)布時間:
2024
-
05
-
20
瀏覽次數(shù)：23
菱透浮萍綠錦池，夏鶯千囀弄薔薇透過浮萍，詩人的眼里看到的是其和水中菱葉相映成趣的景象，是夏日池塘的勃勃生機。而在科研學者的眼中，看到的是天南星目浮萍科的水生植物，是潛藏在水稻種植中的雙刃劍。營養(yǎng)物質(zhì)的爭奪?自然光照的遮擋?生存空間的占據(jù)?在一片生機之下，浮萍和水稻之間塑造著另一番景象..由于氣候變暖/或灌溉水富營養(yǎng)化的影響，稻田中的浮萍（DGP）大幅增加。本研究考慮到生態(tài)因素、光合能力、光譜變化和植物生長等因素，對三個代表性水稻品種進行了田間試驗，以確定DGP對水稻產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明，DGP顯著降低pH值0.6，日水溫降低0.6℃，水稻抽穗期提前1.6天，并平均增加了葉片的SPAD和光合速率分別為10.8%和14.4%。DGP還顯著提高了RARSc、MTCI、GCI、NDVI705、CI、CIrededge、mND705、SR705、GM等多種植被指數(shù)的數(shù)值，并且水稻冠層反射光譜的一階導數(shù)曲線在DGP處理后呈現(xiàn)出“紅移”現(xiàn)象。上述因素的改變可導致株高平均增加4.7%，干物質(zhì)重量平均增加15.0%，每平方米穗數(shù)平均增加10.6%，千粒重平均增加2.3%，最終籽粒產(chǎn)量增加10.2%。 DGP誘導的籽粒增產(chǎn)可以通過降低稻田水的pH值和溫度來實現(xiàn)，從而提高SPAD值和葉片的光合作用，刺激水稻植株生長。這些成果可以通過水稻和浮萍之間的生物協(xié)同作用，為未來農(nóng)業(yè)和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展提供有價值的理...
發(fā)布時間:
2024
-
05
-
17
瀏覽次數(shù)：39
在城市污水處理與農(nóng)村生活廢棄物管理中，化糞池作為一種常見的糞便處理設(shè)施，承擔著重要角色。然而，化糞池在分解過程中會產(chǎn)生包括氨氣在內(nèi)的惡臭氣體，這些氣體不僅對周圍環(huán)境造成異味污染，還可能對人體健康構(gòu)成威脅。以下論文中，來自上海市環(huán)境科學研究院的研究團進行了化糞池的相關(guān)研究，以降低化糞池氨氣排放對環(huán)境的負面影響，促進生態(tài)平衡和可持續(xù)發(fā)展，為相關(guān)領(lǐng)域的政策制定和技術(shù)改進提供理論依據(jù)和實踐指導。中國城市潛在NH3排放源-化糞池背景介紹在中國高度污染的城市大氣中，大氣新粒子形成可能是由于硫酸和胺的成核機制，而目前尚不清楚為什么中國的城市大氣中富含胺。在城市中，盡管抽水馬桶的普及率接近100%，但人類排泄物大多儲存在建筑物下面的化糞池中，而不是直接運往污水處理廠?；S池中大量NH3是微生物分解的產(chǎn)物，可以通過連接屋頂?shù)乃芰瞎茚尫诺酱髿庵?。鑒于胺與氨是共同排放的，有理由認為人類排泄物也可能是中國城市中胺的重要來源。除了解氨排放特性外，基于氨和胺同時測量來制定準確的氨排放清單是必要的。研究方法來自上海市環(huán)境科學研究院的研究團隊于2020年7月6日至30日在上海市環(huán)境科學研究院的化糞池及室外環(huán)境中利用Picarro G2103氨氣分析儀以1HZ高時間分辨率進行了NH3在線測量，同時測量了各種胺組分。結(jié) 論在人類活動的驅(qū)動下，持續(xù)觀測到強烈的C2-和C3-胺排放脈沖，其中（C3H7N）以前很少測量到，...
發(fā)布時間:
2024
-
05
-
08
瀏覽次數(shù)：43
目錄1. 后處理方法介紹1.1 Ustar閾值判斷（主要針對夜間NEE）1.2 數(shù)據(jù)插補1.2.1 查表法插補（LUT法）1.2.2 平均日變化曲線法（MDC法）1.2.3 樣本邊緣分布采樣法（MDS法）1.3 數(shù)據(jù)拆分2. REddyProc包處理數(shù)據(jù)格式介紹2.1 輸入需要處理數(shù)據(jù)的格式2.2 輸出處理完畢數(shù)據(jù)的格式3. REddyProc包的R代碼介紹3.1 準備—R程序包安裝、運行、目標數(shù)據(jù)導入和調(diào)整3.2 數(shù)據(jù)后處理3.2.1 Ustar閾值計算3.2.2 數(shù)據(jù)插補3.2.3 NEE拆分插補3.2.4整合處理結(jié)果并輸出數(shù)據(jù)渦動通量數(shù)據(jù)處理分為在線處理（online-processing）和后處理（post-processing）。其中在線處理針對高頻通量數(shù)據(jù)（e.g.10Hz data）通過一系列標準方法進行計算，最后得到帶有質(zhì)量評價的低頻通量數(shù)據(jù)（e.g.half-hour data），后處理主要包括Ustar閾值估計、數(shù)據(jù)插補和碳通量（NEE）拆分（植被總生產(chǎn)力GPP和呼吸消耗Re）及其結(jié)果的可視化表達。當夜間大氣湍流運動較弱時，摩擦風速u?降低，渦動相關(guān)系統(tǒng)測量碳通量NEE時會出現(xiàn)低估的現(xiàn)象，數(shù)據(jù)漂移值增多。通常需要判斷出u?閾值，剔除這些低于u?閾值的NEE；對缺失的數(shù)據(jù)進行插補，有利于得到完整的時間序列并得到更長時間尺度（月或年）下的均值；NEE通過主流的模型方...
發(fā)布時間:
2024
-
04
-
26
瀏覽次數(shù)：131
近年來，采用渦動相關(guān)(eddy-covariance，EC)方法測量溫室氣體通量的站點數(shù)量在迅速增加，但是要在科學目的、工程標準、安裝運行成本和實用性之間做出平衡，尋找到最佳的解決方法，仍是一個具有挑戰(zhàn)的工作。從觀測結(jié)果準確性和精確度來說，選址、建塔等站點設(shè)計的環(huán)節(jié)是重中之重。1、位置選擇站點選址的基本原則是，該站點能夠盡量觀測到全部的研究對象，這涉及到兩個問題，一個是方向，一個是架設(shè)高度。首先是確定觀測區(qū)域近幾年的主風向，可以參考近幾年的氣象數(shù)據(jù)。由于中國大部分地區(qū)是季風氣候，一般在春夏和秋冬會有兩個主風向，這時候要考慮通量儀器的架設(shè)方向，實驗觀測的主要周期等。如果儀器架設(shè)方向可以隨主風向的改變方便調(diào)整，或者實驗周期是明確區(qū)分了春夏或者秋冬，那么在選址時可以選在觀測對象的下風向，這樣可以盡可能多的觀測到目標對象；如果不能改變通量儀器的架設(shè)方向，且是長期定位觀測，那盡量將觀測地點選址在觀測對象的中央位置，或者沿主風向的中點位置，這樣可以盡可能的在不改變儀器方向和位置的前提下，觀測到盡可能多的研究對象。確定架設(shè)高度要滿足通量儀器的基本觀測條件， 即滿足湍流運動的充分交換。一般的架設(shè)高度是下墊面冠層高度的1.5到2倍（具體確定觀測高度的經(jīng)驗法則見圖 1）；在相對平坦和均勻的下墊面條件下，觀測距離大約是觀測有效高度的100倍（風浪區(qū)原理），具體范圍需要根據(jù)footprint源區(qū)計算，隨著...
發(fā)布時間:
2024
-
04
-
26
瀏覽次數(shù)：86
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(fù)蘇的季節(jié)。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(xiàn)出了大自然魅力。大興安嶺南部白樺的水分利用規(guī)律及其對干旱環(huán)境的適應(yīng)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(diào)查利用氧穩(wěn)定同位素技術(shù)，時間跨度涵蓋2019年7月至2020年9月。東北地區(qū)研究區(qū)的位置及其森林分布（綠色）?！捌渌笔侵噶值兀ɑ疑┮酝獾耐恋乩妙愋?。在兩年的時間里，在純白樺林內(nèi)建立的 30 m × 30 m 的樣地內(nèi)進行了季節(jié)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(qū)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(tǒng)采集10 cm、20 cm、30 cm、40 cm、60 cm深度的樹木木質(zhì)部水和土壤水樣本，進行穩(wěn)定同位素分析。成熟植物體內(nèi)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(fù)。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(fā)對同位素含量的影響，所有土壤...
發(fā)布時間:
2024
-
04
-
18
瀏覽次數(shù)：53
中國農(nóng)業(yè)發(fā)生于新石器時代。中國農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)包括種植業(yè)、林業(yè)、畜牧業(yè)、漁業(yè)和副業(yè)；但數(shù)千年來一直以種植業(yè)為主。東北地區(qū)的黑土地，是寶貴的農(nóng)業(yè)資源。黑土地的土壤富含有機質(zhì)，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(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，科技的應(yīng)用在這片沃土上也發(fā)揮著至關(guān)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(zhì)做了相關(guān)研究。使用無人機高光譜圖像和小型校準數(shù)據(jù)集對田間土壤有機質(zhì)進行高分辨率測繪快速獲取田間尺度土壤有機質(zhì)（SOM）的高分辨率空間分布對于精準農(nóng)業(yè)至關(guān)重要。無人機成像高光譜技術(shù)以其高空間分辨率和時效性，可以填補地面監(jiān)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(qū)使用無人機高光譜數(shù)據(jù)（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(wǎng)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(nèi)提取的光譜進行平均以代表該網(wǎng)格的光譜。在應(yīng)用各種光譜預(yù)處理（包括吸光度轉(zhuǎn)換、多重散射校正、Savitzky-Golay 平滑濾波和一階微分）后，SOM 光譜相關(guān)系數(shù)的絕對最大值從 0.41 增加到 0.58。最佳隨機森林（R...
發(fā)布時間:
2024
-
04
-
15
瀏覽次數(shù)：85
有機蔬菜，是指在蔬菜生產(chǎn)過程中嚴格按照有機生產(chǎn)規(guī)程，禁止使用任何化學合成的農(nóng)藥、化肥、生長調(diào)節(jié)劑等化學物質(zhì)，以及基因工程生物及其產(chǎn)物，而是遵循自然規(guī)律和生態(tài)學原理，采取一系列可持續(xù)發(fā)展的農(nóng)業(yè)技術(shù)，協(xié)調(diào)種植平衡，維持農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定，且經(jīng)過有機食品認證機構(gòu)鑒定認證，并頒發(fā)有機食品證書的蔬菜產(chǎn)品。關(guān)于如何快速鑒別有機蔬菜與非有機蔬菜，光譜儀器的應(yīng)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(qū)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(chǎn)品替代以及容易脫水和變質(zhì)的挑戰(zhàn)。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(jié)合線性判別分析 (LDA) 來快速區(qū)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(yīng)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(wěn)定性選擇 (SS)、隨機森林 (RF)...
發(fā)布時間:
2024
-
03
-
04
瀏覽次數(shù)：33
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(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)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(huán)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(tài)系統(tǒng)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(tài)系統(tǒng)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(jù)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(qū)，通過生物地球化學過程在生態(tài)系統(tǒng)功能中發(fā)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(qū)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(yǎng)分動態(tài)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(zhì)（對照）...
發(fā)布時間:
2024
-
02
-
28
瀏覽次數(shù)：22