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研究背景水分是限制植物生長的關(guān)鍵因素，特別是在全球氣候變化的背景下，干旱半干旱地區(qū)的生態(tài)水文過程和植被水分利用策略受到顯著影響。煤礦開采，尤其是露天礦，對環(huán)境破壞嚴重。黑岱溝露天煤礦位于黃土高原生態(tài)脆弱區(qū)，礦區(qū)的生態(tài)修復(fù)已成為重點工作。排土場的植被恢復(fù)對于合理利用水土資源和促進煤礦可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。目前，礦區(qū)生態(tài)修復(fù)中的水問題研究主要集中在土壤水文效應(yīng)、物理性質(zhì)和坡面侵蝕等方面，但對植物水源及其利用機制的定量研究較少。利用穩(wěn)定同位素技術(shù)，可以高效分析植物的水源，并通過多源混合模型量化各水源的貢獻率。例如，深根植物通常利用深層土壤水，而淺根植物則更多依賴淺層水分。由于煤礦開采擾動了土壤結(jié)構(gòu)，植物的水源利用方式與自然狀態(tài)下有所不同。此外，雨季的不同月份中，植物水源及其利用機制也存在差異。  因此，本研究以黑岱溝露天礦排土場為例，分析蒙古松、檸條和紫花苜蓿在雨季的水分來源及其利用機制，并提出兩項假設(shè)：H1，三種植物的水源可能相似；H2，不同月份的水源利用程度會有所不同。實驗過程研究區(qū)黑岱溝露天煤礦位于準(zhǔn)格爾煤田中部（圖1），礦區(qū)屬溫帶半干旱大陸性氣候，海拔1256m，年平均氣溫7.2 ℃，年平均降雨量408mm。研究期間，6月至8月的總降雨量占全年的70%以上。無霜期在125至150天之間，平均日照時數(shù)為3119.3 h。礦區(qū)排土場為多級臺地式排土場，由搗蒜溝排土場、東排土場、北排土場、西排土場、內(nèi)排土場、東排土場6座排土場組成。土壤類型以黃綿土為主，養(yǎng)分含量較低。該區(qū)植被屬暖溫帶草原區(qū)，以低矮稀疏的天然植被為主，蓋度不足30%，優(yōu)勢種有長山針茅、蒙古百里香、賴草等。排土場內(nèi)人工植被有檸條、臭柏、山杏等（表1）。圖1. 研究區(qū)域的位置表1. 研究區(qū)域概況選擇3種典型的可恢復(fù)樣地的植物作為研究對象，即蒙古楊樣地、檸條樣地和苜蓿樣地（圖2）。試驗于2023年6月...
發(fā)布時間: 2025 - 03 - 06
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松材線蟲?。≒WD），是由松材線蟲（Bursaphelenchus xylophilus）引起的具有毀滅性的國際森林病害之一，可以在幾個月內(nèi)對松林造成快速、大面積的危害，已對我國造成了巨大的生態(tài)和經(jīng)濟損失。因此，及時的監(jiān)測措施非常必要。高光譜遙感可以獲取數(shù)百個波段和連續(xù)波長的數(shù)據(jù)來捕獲受危害樹木的生理變化，有助于檢測早期病蟲害。而基于無人機的高光譜成像儀可以準(zhǔn)確觀測樹木冠層的變化，成為評估森林健康情況的有效工具。然而，以往的研究大多使用單日的無人機高光譜數(shù)據(jù)，難以監(jiān)測病害發(fā)生的時間變化并確定最佳的監(jiān)測時期?；诖?，在本研究中，來自北京林業(yè)大學(xué)的研究團隊于2021年5-10月使用多時態(tài)的數(shù)據(jù)在中國遼寧省撫順市東洲區(qū)（124°12′36′′ -124°13′48′′ E，41°56′53′′ -41°57′46′′）進行了研究。在PWD爆發(fā)期間，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日對紅松林進行了地面調(diào)查（通過形態(tài)和分子鑒定確定59棵樹攜帶松材線蟲，另外選擇59棵未被感染的樹木作為對照）。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日晴朗無云的天氣條件下利用DJI Matrice 600 Pro無人機搭載Resonon Pika L高光譜相機以及LR1601-IR...
發(fā)布時間: 2022 - 12 - 30
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土壤質(zhì)量直接影響其有機體的健康。然而，土壤容易受到人類活動的干擾，如采礦、工業(yè)化和農(nóng)業(yè)活動，導(dǎo)致嚴重的土壤污染。在各種土壤污染中，有毒元素會對人類和家畜健康以及食品安全造成威脅。因此，監(jiān)測這些污染類型的濃度和分布對于土壤修復(fù)項目至關(guān)重要。然而，傳統(tǒng)采樣和實驗室分析方法成本高、費事費力且局限于采樣點位置，不能很好地具體化濃度的空間分布。因此，需要具有高空間效應(yīng)的快速有效的技術(shù)。許多研究已經(jīng)利用圖像光譜和其它輔助數(shù)據(jù)或環(huán)境變量來預(yù)測有毒元素的分布。而由于衛(wèi)星圖像中云或陰影的存在，土壤采樣和圖像獲取日期存在差距，這種情況下，需要用到具有不同光譜和空間特征圖像的融合，以增加圖像的時間分辨率。Sentinel-2A是“全球環(huán)境與安全監(jiān)測”計劃的第二顆衛(wèi)星，其攜帶一枚多光譜成像儀，可覆蓋13個光譜波段，從可見光和近紅外到短波紅外，具有不同的空間分辨率。Landsat 8是美國陸地衛(wèi)星計劃的第八顆衛(wèi)星，其攜帶的陸地成像儀包括9個波段，空間分辨率為30 m。兩者的協(xié)同應(yīng)用將改進對地球表面的及時和準(zhǔn)確觀測，以及遙感不同學(xué)科的使用。基于此，在本研究中，來自捷克生命科學(xué)大學(xué)的研究團隊于2015年8月12日在Sarcheshmeh礦山采集了120個土壤樣品，在實驗室進行化學(xué)（As、Pb、Zn和Cr）和光譜測量（ASD Fieldspec 3地物光譜儀）。并于2015年8月13日獲取Landsat 8-OL...
發(fā)布時間: 2022 - 12 - 28
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近幾十年來，北極氣溫上升超過全球平均氣溫的兩倍，且在2100年以前，可能會增加2-8℃。近年來野火頻繁發(fā)生和蔓延，它以不同的方式干擾著生態(tài)系統(tǒng)，包括破壞地上和地下植物生物量以及通過改變C、N和P有效性改變土壤性質(zhì)。在高緯度地區(qū)苔原火災(zāi)的頻率和范圍與氣候條件有關(guān)，火災(zāi)事件的增加與夏季變干變暖有關(guān)。氣候變化會改變北極無冰區(qū)陸地生態(tài)系統(tǒng)土壤和大氣之間CH4，CO2和N2O的交換。大約一半的全球土壤C沉積在北極中，氣候變化和野火增加會導(dǎo)致大量C釋放到大氣中，影響全球C收支，導(dǎo)致氣候正反饋。同時也有研究表明，野火會導(dǎo)致排水良好的針葉林土壤中CH4吸收速率增加。然而，野火對苔原生態(tài)系統(tǒng)C和N循環(huán)的短期和長期影響理解匱乏，且尚不清楚野火對苔原生態(tài)系統(tǒng)土壤CH4，CO2和N2O通量的影響?；诖?，在本文中，來自哥本哈根大學(xué)的研究團隊于2017-2019年在西格陵蘭島凱凱塔蘇瓦克島(69°16′N，53°27'W)南端的Blæsedalen原位調(diào)查了環(huán)境和增溫條件下實驗火燒對CO2，CH4（Picarro G4301）和N2O通量的影響。作者同時收集了氣溫和降水?dāng)?shù)據(jù)。燃燒過程中測量和記錄了2和5 cm深度的土壤溫度。2017年8月，2018年7月和2019年7月采集0-5 cm土壤，分析了其總和可溶性C、N和P。分析了2017年樣品的pH和C:N比。提取潮濕土壤...
發(fā)布時間: 2022 - 12 - 20
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文章來源：Picarro Blog在Picarro公司，我們樂于聽到研究小組如何將我們的系統(tǒng)運用到他們的項目中。來自圣彼德堡北極與南極研究所(AARI)的安娜·科薩切克(Anna Kozachek)撰寫了一篇短文，其中講述了她的團隊如何在南極環(huán)航探險 (ACE) 項目中使用Picarro L2130-i和L2120-i的詳情。南極環(huán)航探險(ACE)由萌睿基金會(ACE Foundation)、瑞士極地研究所(SPI)和俄羅斯圣彼得堡的北極與南極研究所(AARI)共同組織發(fā)起。探險隊一起登上俄羅斯特列什尼科夫院士(Akademik Tryoshnikov)號考察船。探險隊此行的主要目的是環(huán)航南極洲，沿著環(huán)航路線進行海洋觀測和氣象觀測，同時對亞南極洲和南極諸島進行陸地觀測。探險隊從開普敦(Cape Town)出發(fā)，將于92天后返航。詳細路線圖此次探險活動承載著來自七個不同國家和地區(qū)的55名科學(xué)家著手進行的22個項目。這個名為“亞南極島嶼生態(tài)系統(tǒng)的演變及其現(xiàn)狀”的 AARI 項目涉及了若干項研究課題，包括湖泊沉積物取樣、島上土壤取樣、過去海平面變化的地貌觀測、大氣中懸浮微粒的測量和大氣水蒸汽的同位素組成。我們的實驗室，即AARI的氣候與環(huán)境研究實驗室，此行的主要考察任務(wù)是研究冰芯數(shù)據(jù)中的古氣候。在過去幾個世紀(jì)，南極洲長期缺少氣象站，人們記錄高頻氣候變化的唯一途徑就是測量南極洲不...
發(fā)布時間: 2022 - 12 - 08
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鹽沼是地表過濕或季節(jié)性積水、土壤鹽漬化并長有鹽生植物的地段。濱海鹽沼以草本植物為主，沿潮間帶延伸，可忍受高鹽條件和因漲潮引起的周期性淹水。鹽沼植被生產(chǎn)力高，可為許多物種提供繁殖、覓食和越冬的場所。鹽沼植被地上生物量（AGB）的估算為監(jiān)測鹽沼生態(tài)系統(tǒng)時空穩(wěn)定性、生產(chǎn)力和地上碳儲量提供了有用信息。然而，以往關(guān)于AGB的估算研究主要局限于站點水平，且通?；趩我恢脖活愋?。與野外地面調(diào)查方法相比，遙感（RS）衛(wèi)星成本低、速度快、范圍廣，在鹽沼植被結(jié)構(gòu)和生物物理指標(biāo)的空間估計方面更具優(yōu)勢。其中，UAV-LiDAR數(shù)據(jù)具有較高的時空分辨率，在濱海鹽沼三維結(jié)構(gòu)監(jiān)測中具有很大潛力。然后目前，利用UAV-LiDAR數(shù)據(jù)估算鹽沼植被AGB的研究有限。為了確定濱海鹽沼潮溝對植被群落空間分布及其生物量的影響， 來自復(fù)旦大學(xué)的研究團隊在上海崇明東灘濱海濕地（121°54′-121°55′E，31°27′-31°28′N）進行了研究，主要目的為：（1）探索UAV-LiDAR數(shù)據(jù)估算鹽沼植物AGB的潛力；（2）研究潮溝對鹽沼植物群落空間格局及其地上C儲量的影響。作者于2019年9月基于DJI M600平臺，利用LR1601-IRIS LiDAR傳感器（北京理加聯(lián)合科技有限公司，北京依銳思）收集UAV-LiDAR數(shù)據(jù)。于2019年9月27日和28日獲取光學(xué)圖像數(shù)據(jù)。于201...
發(fā)布時間: 2022 - 12 - 06
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土壤水力參數(shù)，如田間持水量（FC）和永久萎蔫點（PWP），在灌溉管理、干旱風(fēng)險評估和土地利用規(guī)劃等方面發(fā)揮著重要作用。這些水力特性是動態(tài)的，隨土壤類型、作物類型和生長季而變化。傳統(tǒng)方法估算大尺度水力特性費時費力，而土壤傳遞函數(shù)（PTF）作為一種替代方法，已被用于使用易測量的土壤特性（如土壤粒級、有機碳和容重）來估計土壤水力特性。這些預(yù)測參數(shù)在很大程度上受各種內(nèi)在土壤特性如土壤質(zhì)地、結(jié)構(gòu)、有機質(zhì)、容重和孔隙度的影響。隨著光譜技術(shù)的不斷發(fā)展，因其快速、低成本和無損測量，許多研究者已經(jīng)利用可見近紅外（Vis-NIR）光譜預(yù)測了土壤特性，而使用光譜數(shù)據(jù)繪制印度土壤類型水力特性的研究非常有限。基于此，在本研究中，一組研究團隊在印度卡納塔克邦高原北部地區(qū)收集了558個土壤樣本，在實驗室中測量了其FC， PWP和土壤含水量，并利用ASD FieldSpec光譜儀測量土壤光譜反射率。通過支持向量機、隨機森林和偏最小二乘回歸三個模型預(yù)測FC和PWP。其中，2/3的數(shù)據(jù)集用于校準(zhǔn)（368個樣品），1/3的數(shù)據(jù)集用于驗證（190個樣品）。本研究目標(biāo)為通過不同統(tǒng)計技術(shù)檢驗實驗室Vis-NIR光譜數(shù)據(jù)估算水力參數(shù)的有用性。研究區(qū)域圖【結(jié)果】卡納塔克邦高原北部土壤光譜反射率分布（平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差）（N = 558）。FC和PWP預(yù)測模型的性能（50 次迭代）驗證集FC和PWP預(yù)測值和觀測值散點圖（RF方法）（...
發(fā)布時間: 2022 - 11 - 18
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了解亞熱帶森林樹種的準(zhǔn)確信息對于森林可持續(xù)管理、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評估、生物多樣性監(jiān)測以及生態(tài)環(huán)境保護至關(guān)重要。因此，亟待快速有效的方法對單個樹種進行分類。傳統(tǒng)的樹種地面調(diào)查費事、費力、成本高，難以大面積實施。而遙感可以獲取較大區(qū)域的特征信息。許多遙感數(shù)據(jù)，如超高分辨率RGB、機載高光譜和雷達數(shù)據(jù)，已廣泛應(yīng)用于單木分割和樹種分類。然而以往都是利用其中一種或兩種類型的數(shù)據(jù)進行研究，綜合這三種遙感數(shù)據(jù)進行樹種分類的研究十分有限?；诖耍瑸樘钛a研究空白， 研究者們于2019年8月在中國南方深圳的亞熱帶闊葉林聚龍山公園（114°23′28′′E，22°43′50′′N）基于UAV LiDAR，高光譜（Resonon Pika L高光譜成像儀）、超高分辨率RGB數(shù)據(jù)以及地面數(shù)據(jù)進行單個樹種的分類。作者首次開發(fā)了watershed-spectral-textural-controlled normalized cut（WST-Ncut）算法進行單木分割。然后整合UAV LiDAR（提取結(jié)構(gòu)特征），高光譜（提取光譜特征）和超高分辨率RGB數(shù)據(jù)（提取紋理特征）進行分類。最后通過總體精度（OA）和kappa系數(shù)（k）評估分類精度。主要研究目標(biāo)為：（1）評估所提出的WST-Ncut算法在亞熱帶闊葉森林進行單木分割的準(zhǔn)確性；（2）與單獨使用這些數(shù)據(jù)相比，評估UAV LiDAR，高光譜和超高...
發(fā)布時間: 2022 - 11 - 14
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【摘要】土壤含水量的時空異質(zhì)性影響著土壤水和植物莖木質(zhì)部水的同位素組成。然而，土壤水分條件對廣泛報道的土壤水-植物莖木質(zhì)部水同位素偏差的影響尚缺乏系統(tǒng)地評估。為此，本研究連續(xù)兩年在兩個土壤水分條件不同的樣地測定了檸條莖木質(zhì)部水和土壤水的δ2H和δ18O值（利用全自動真空冷凝抽提系統(tǒng)LI-2100，北京理加聯(lián)合科技有限公司）提取土壤和植物莖木質(zhì)部中的水分，然后進行同位素測量）。結(jié)果表明，在較濕潤的樣地1，莖木質(zhì)部水與土壤水在兩年中都表現(xiàn)出明顯的同位素偏差（兩者的重疊率【研究區(qū)域】該試驗是在中國黃土高原北部六道溝小流域 (38°46′-38°51′N，110°21′-110°23′E)進行。【研究方法】(1) 土壤束縛水同位素的計算本研究中，將張力計在?60 kPa壓力下收集到的水分視為土壤移動水，而壓力值大于?60 kPa時收集到的水分則視為土壤束縛水。在土壤水分特征曲線上，土壤水吸力為60 kPa時對應(yīng)的土壤含水量被認為是土壤束縛水的最大含水量。土壤水的質(zhì)量含水量可以通過野外試驗測定。土壤水含水量與土壤束縛水最大含水量的差值為土壤移動水的含水量。最后，根據(jù)實測的土壤水與土壤移動水的同位素值，可以計算出土壤束縛水的同位素值。式中，δLMW 、δBW、δMW分別為土壤束縛水、土壤水和土壤移動水的同位素值，θLMW、θBW、θMW分別為土壤束縛水、...
發(fā)布時間: 2022 - 11 - 09
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在大氣、陸地、海洋和湖泊環(huán)境中均已發(fā)現(xiàn)了微塑料（顆粒20-1400 kg/m3。相當(dāng)一部分人造塑料比水重，當(dāng)其進入到水環(huán)境中時，會進入到沉積物系統(tǒng)中。已有研究表明，海洋沉積物中微塑料的存在會改變沉積物微生物群落組成，顯著影響N循環(huán)，并會影響沉積物生物地球化學(xué)過程等。在全球氣候變暖的背景下，在沉積物-水-大氣界面，湖泊生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)交換更頻繁，其對環(huán)境變化更敏感，因此，應(yīng)該重視微塑料對淡水沉積物的影響。此外，淡水湖泊，水庫及其沉積物是溫室氣體排放的重要來源。應(yīng)注意微塑料進入淡水沉積物中時是否會影響其生態(tài)環(huán)境、溫室氣體排放和微生物群落。近來，微塑料研究重點已逐漸從海洋水環(huán)境轉(zhuǎn)向淡水和沉積環(huán)境。然而，很少有研究關(guān)注淡水沉積環(huán)境中微塑料的影響和生態(tài)效應(yīng)?；诖?，在本文中，來自南開大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院的研究團隊選擇5~2000 μm的微塑料進行實驗。將六種不同直徑的聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）顆粒長期（90天）暴露在淡水沉積物中，研究其對溫室氣體排放（利用Picarro G2508溫室氣體分析儀測量CO2，CH4和N2O濃度）、養(yǎng)分循環(huán)和微生物群落的影響。作者假設(shè)：（1）不同粒徑的PET可以在不同程度上促進淡水沉積物系統(tǒng)溫室氣體排放；（2）PET可以影響微觀世界的生化環(huán)境和淡水沉積物中的微生物群落；（3）不同粒徑的微塑料在不同培養(yǎng)期發(fā)揮著作用?！窘Y(jié)果】溫室氣體排放率。生化變量主成分分析圖...
發(fā)布時間: 2022 - 10 - 27
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玉米是世界上最重要的作物之一。在玉米生長過程中，氮（N）是最重要的營養(yǎng)元素之一。玉米葉片中N轉(zhuǎn)運主要以谷氨酰胺的形式進行。玉米產(chǎn)量與灌漿期葉片中的谷氨酰胺、谷氨酸、丙氨酸、天冬氨酸和天冬酰胺等氨基酸具有很好的相關(guān)性。因此，準(zhǔn)確快速估算玉米葉片氨基酸含量對于提高玉米產(chǎn)量和N利用效率至關(guān)重要。分光光度法、化學(xué)分析法和質(zhì)譜法是確定氨基酸含量的主要方法，具有高靈敏度和高準(zhǔn)確度。然而，這些方法會破壞樣品，且需要復(fù)雜的樣品處理過程，通量低，成本高。高光譜成像技術(shù)因其快速、高通量和無損式測量成為估算作物生理生化參數(shù)的新方法，且已廣泛用于作物表型性狀的高通量篩選。然而，目前利用高光譜數(shù)據(jù)估算新鮮玉米葉片氨基酸含量的研究十分有限。基于此，為填補研究空白，在所附的文章中，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)的研究團隊以新鮮玉米葉片為研究對象，探索了高光譜成像技術(shù)估算其氨基酸含量的可行性。考慮到施氮量對玉米葉片氨基酸含量的極大影響，作者設(shè)置了兩個變量施氮實驗。利用Resonon Pika L高光譜成像儀（光譜范圍為400-1000 nm）采集玉米葉片的高光譜圖像，并測量了玉米葉片24種氨基酸含量。作者利用NDVI從背景中分離出綠色葉片（高光譜圖像預(yù)處理），利用Savitzky-Golay濾波進行去噪（數(shù)據(jù)預(yù)處理）。在模型建立過程中，作者首先通過樣本變異系數(shù)（CV）和偏最小二乘回歸（PLSR）篩選了各氨基酸含量的敏感波段范圍和特...
發(fā)布時間: 2022 - 10 - 24
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