城市河流水資源是重要的生態(tài)資源，是城市生活和生態(tài)的根本保障。但是近年來，河流水污染問題日益突出，城市水污染監(jiān)測、水體保護、生態(tài)系統(tǒng)健康動態(tài)監(jiān)測以及修復方法已經(jīng)成為研究熱點。水質(zhì)監(jiān)測是水污染控制的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)水質(zhì)監(jiān)測主要基于野外采樣后的實驗室檢測和分析，由于空間布局和采樣點密度限制，在分析污染物在水面的連續(xù)遷移過程或大面積污染時，難以獲得反映整個水體生態(tài)環(huán)境的總時空數(shù)據(jù)。遙感技術(shù)因其快速、實時和非接觸操作的獨特優(yōu)勢，逐漸成為水質(zhì)參數(shù)反演和水質(zhì)監(jiān)測的有效工具。其中，地面遙感監(jiān)測技術(shù)以其小范圍、高精度和點源信息獲取等優(yōu)點而取得較好效果。因此，該方法在小流域水質(zhì)監(jiān)測方面具有一定優(yōu)勢，可以實現(xiàn)河流水質(zhì)單一指標的高精度定量反演。然而，基于地面遙感技術(shù)進行水質(zhì)監(jiān)測時，還存在以下問題亟待解決。一是反演水質(zhì)指標過于簡單，反演精度較低，無法充分反映河流水質(zhì)信息。其次，常用的回歸和反演模型種類繁多，但對相關(guān)算法應(yīng)用效果的系統(tǒng)比較和科學評估較少。因此，急需通過對比分析研究，為模型合理選擇提供決策支持，提高水質(zhì)反演效果?；诖耍诒狙芯恐?，一組研究團隊以邯鄲市滏陽河為研究對象，通過室內(nèi)測量獲取水樣的高光譜數(shù)據(jù)（ASD FieldSpec 4光譜儀）以及通過化學實驗獲取相應(yīng)水質(zhì)檢測結(jié)果。然后引入偏最小二乘法（PLS）、隨機森林（RF）和最小絕對值收斂和選擇算子（Lasso）建立樣本高光譜數(shù)據(jù)和6個對應(yīng)水質(zhì)參數(shù)（...
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2022
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蜥蜴，俗稱“四腳蛇”又稱“蛇舅母”，棲息環(huán)境廣布世界各地。蜥蜴是爬行動物綱中最龐大的家族，其種類繁多，我國已知的有150余種，大多分布在熱帶和亞熱帶，其生活環(huán)境多種多樣，生活于水中、棲息于沙漠、潛藏于地下、攀爬于樹林、甚至是飛翔在空中，而且會為了環(huán)境的差異而演化出各種不同形態(tài)。蜥蜴是變溫動物，在溫帶及寒帶生活的蜥蜴于冬季進入休眠狀態(tài)，表現(xiàn)出季節(jié)活動的變化。在熱帶生活的蜥蜴，由于氣候溫暖，可終年進行活動。但在特別炎熱和干燥的地方，也有夏眠的現(xiàn)象，以度過高溫干燥和食物缺乏的惡劣環(huán)境。因為蜥蜴是變溫動物，沒有體內(nèi)調(diào)溫系統(tǒng)，大部分蜥蜴通過曬太陽來提高體溫，需要一定溫度才能活化身體，在身體曬暖之后才易于活動和進食。因此“曬太陽”吸收太陽光的能量這件事，對蜥蜴來說也尤為重要。種類繁多的蜥蜴，有各種各樣的體表顏色，甚至有部分蜥蜴在不同環(huán)境下還可以通過改變膚色來保護自己。那么蜥蜴的體表顏色在氣候變化時對其影響怎樣呢？今天給大家推薦了解論文是“黑化型如何影響蜥蜴對氣候變化的敏感性”。氣候變化對全球生物多樣性的影響已確立，但氣候變化對同一物種內(nèi)種群的不同影響很少考慮。在變溫動物中，黑化型（即由于黑色素沉積較重，皮膚顏色較深）會顯著影響體溫調(diào)節(jié)，因此，深色變溫動物可能更容易受到氣候變化的影響?；诖耍诒狙芯恐?，研究者們于2018年12月至2019年4月期間，以來自南非五個地點的56個健康成年多色蜥蜴 ...
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作物收獲指數(shù)（HI）是評價作物產(chǎn)量和栽培效果的重要生物學參數(shù)，是進一步提高作物產(chǎn)量的重要決定因素。對作物育種、作物生長模擬、精準農(nóng)業(yè)作物管理、作物產(chǎn)量估算及其它方面的應(yīng)用研究具有重要意義。近年來，遙感憑借其在速度、精度和覆蓋范圍等方面的優(yōu)勢已逐漸成為獲取大尺度作物HI的有效技術(shù)手段。而無人機（UAV）遙感技術(shù)也迅速發(fā)展，成為農(nóng)業(yè)遙感監(jiān)測的新手段。目前，UAV遙感傳感器主要包括數(shù)碼相機、多光譜相機和高光譜相機。其中，高光譜相機具有較多的波段，可以獲取與作物生長狀況密切相關(guān)的波段信息，可以為作物動態(tài)生長監(jiān)測提供豐富的信息源，并可靠收集作物HI動態(tài)變化信息。然而，目前利用UAV高光譜遙感估算作物HI并無相關(guān)報道?；诖?，在所附文章中，來自中國農(nóng)業(yè)科學研究院的一組研究團隊以冬小麥為研究對象，充分考慮其開花期至成熟期生物量和灌漿過程的變化以獲取作物動態(tài)HI（D-HI）的空間信息。動態(tài)fG（D-fG）參數(shù)估算為開花期至成熟期期間不同生長期累積的地上生物量與對應(yīng)時期地上生物量的比值。作者基于無人機高光譜遙感（DJI M600 Pro UAV+ Resonon Pika L 高光譜成像）數(shù)據(jù)進行了D-fG參數(shù)估算，提出了一種獲取冬小麥D-HI空間信息的技術(shù)方法，并驗證了所提出方法的精度。通過UAV高光譜數(shù)據(jù)計算的歸一化差異光譜指數(shù)（NDSI）和D-fG測量值之間的相關(guān)關(guān)系篩選出D?fG估算的敏感波...
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土壤是重要的自然資源，地球上95%的食物來源于土壤，土壤保存了至少四分之一的全球生物多樣性，不僅是糧食安全、水安全和更廣泛的生態(tài)系統(tǒng)安全的基礎(chǔ)，更是為人類提供多種服務(wù)、幫助抵御和適應(yīng)氣候變化的重要因素。由土壤組成造成的脅迫，例如鹽、重金屬和養(yǎng)分虧缺是作物減產(chǎn)的主要原因。作物土壤耐逆性是一種復雜性狀，涉及植物形態(tài)、代謝和基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)等多種遺傳和非遺傳因素的調(diào)控。傳統(tǒng)的作物表型研究通常在田間進行，費事費力、勞動密集、低通量、且受研究人員無法控制的自然環(huán)境因素的影響。在此情形下，難以獲得高精度的表型數(shù)據(jù)以滿足表型組學的研究需求。在過去幾十年，已經(jīng)開發(fā)了幾種HTP（高通量表型）平臺在現(xiàn)場或可控條件下使用，但其運維成本極高。此外，作物表型相關(guān)研究通常只關(guān)注植物地上部分，而對根系形態(tài)數(shù)據(jù)的獲取有限。然而，根系是植物吸收水分和養(yǎng)分的主要途徑，也是碳水化合物的儲存器官和土壤脅迫的直接感知器官。因此，根系表型是土壤脅迫條件下植物表型研究的重要組成部分。就通量、環(huán)境可控性和根系表型獲取而言，現(xiàn)有的植物表型平臺無法完全滿足植物對土壤脅迫響應(yīng)的表型組學研究的特定需求。基于此，在本文中，來自山東大學生命科學學院和濰坊農(nóng)科院的一組研究團隊描述了其最近開發(fā)的高通量植物栽培和表型系統(tǒng)—WinRoots平臺。以大豆植物為研究對象，將其暴露在鹽脅迫中，證明了土壤鹽脅迫條件的一致性和可控性以及WinRoots系統(tǒng)的高通...
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隨著人類社會工農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、城市化的發(fā)展，人為因素造成土壤重金屬污染是當今世界越來越不容忽視的環(huán)境問題。盡管煤礦資源的開發(fā)對社會經(jīng)濟至關(guān)重要，但其對自然環(huán)境產(chǎn)生的不利影響也是不可避免的。因此，我們有必要調(diào)查露天煤礦的土壤重金屬分布，以發(fā)現(xiàn)受污染的農(nóng)田，提供和制定土地復墾策略以及進一步的公共健康策略。原位土壤采樣與實驗室化學分析方法（利用高精度的原子吸收光譜法（AAS）和電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS））相結(jié)合，已廣泛應(yīng)用于土壤重金屬濃度的調(diào)查和制圖。然而，該方法難以獲得連續(xù)的土壤重金屬濃度制圖、耗時費力、成本高、效率低，適用范圍小，且可能會再次對環(huán)境產(chǎn)生不利影響。遙感技術(shù)的發(fā)展為快速、高效、大尺度監(jiān)測重金屬含量提供了新的視角。而部分所使用的高光譜傳感器存在數(shù)據(jù)質(zhì)量差、圖像連續(xù)性受限、光譜范圍窄、空間分辨率低、需要輔助環(huán)境變量、易受大氣干擾等問題。與現(xiàn)有高光譜衛(wèi)星傳感器相比，GF-5 AHSI高光譜成像儀的空間分辨率、光譜分辨率、光譜范圍、時間分辨率等明顯增強。然而，關(guān)于使用GF-5 AHSI高光譜影像反演土壤重金屬含量的相關(guān)研究報道較少。基于此，在本研究中，來自西安科技大學的張波（第一作者）、郭斌（通訊作者）課題組聯(lián)合其它研究團隊針對高分5號高光譜衛(wèi)星影像反演中國北部某露天煤礦區(qū)（圖1）土壤重金屬含量問題進行了研究。旨在（1）利用直接校正（DS）算法在實驗室測量的和GF-5 A...
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追蹤生長季和地理區(qū)域中葉片性狀的變化是理解陸地生態(tài)系統(tǒng)功能的關(guān)鍵。野外光譜法是原位監(jiān)測葉片功能性狀的有力工具，在農(nóng)業(yè)、林業(yè)和生態(tài)學中都有許多應(yīng)用，例如，葉片光譜已用于表征許多葉片理化特性，預測倍體水平，估計葉齡，甚至可以預測入侵植物對凋落物分解的影響。但目前尚不清楚是否可以開發(fā)通用統(tǒng)計模型來根據(jù)光譜信息預測性狀，或是否需要根據(jù)條件變化進行重新校準。特別是，生長季多個葉片性狀同時變化，是否可以從高光譜數(shù)據(jù)成功預測這些時間變化是一個懸而未決的問題?；诖?，為了填補研究空白，在本研究中，一組國際研究團隊利用標準實驗室方法（包括光捕獲和生長：N（%），δ15N（‰），δ13C（‰），葉綠素，可溶性C（%）和葉片含水量（LWC）；防御和結(jié)構(gòu)：每單位面積的葉片質(zhì)量（LMA g m-2）、總C（%）、半纖維素（%）、纖維素（%）、木質(zhì)素（%）、總酚類（mg g-1）和單寧（mg g-1）；巖石衍生營養(yǎng)素：P（%）、K（%）、Ca（%）、Mg（%）、Fe（μg g-1）、Mn（μg g-1）、Zn（μg g-1）和B（μg g-1））和葉片光譜（利用光譜范圍為350-2500 nm的ASD FieldSpec 3進行測量，在350-1000 nm，采樣間隔為1.4 nm，在1000-2500 nm，采樣間隔為2 nm）追蹤了整個生長季的變化，研究了溫帶落葉樹木多種葉片性狀和光譜特性之間的聯(lián)系。旨在...
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姜黃素是一種天然化合物，具有良好的抗炎、降血脂、抗氧化和抗癌等特性。姜黃素是從姜科、天南星科中一些植物的根莖中提取的一種二酮類化合物。其中，姜黃中約含姜黃素3%～6%，是植物界很稀少的具有二酮結(jié)構(gòu)的色素。了解栽培根莖中姜黃素的水平并確定高產(chǎn)品種非常重要。傳統(tǒng)上測量姜黃素是通過從新鮮根莖或干粉中將其提取出來，并使用高效液相色譜（HPLC）或紫外-可見分光光度法進行分析。從植物材料中分離姜黃素費事、費力、成本高，且需要專門的實驗室設(shè)備和有經(jīng)驗的操作人員。而高光譜成像（HSI）是一種快速且無損的技術(shù)，已成功用于土壤和農(nóng)產(chǎn)品（堅果、水果和蔬菜）各種化學成分和質(zhì)量指標的評估。然而，目前尚未探索使用新鮮姜黃根莖的HIS圖像來預測姜黃素。基于此，為了填補研究空白，在本文中，來自澳大利亞的一組研究團隊進行了相關(guān)研究，旨在(1) 比較澳大利亞東部不同采樣點3個姜黃品種（黃色、橙色和紅色）的總姜黃素濃度和不同類姜黃素的分布；（2）評估利用可見-近紅外（Vis/NIR）光譜（400-1000 nm）建立的PLSR模型預測新鮮姜黃根莖中總姜黃素濃度的潛力。作者在2018年11月至2019年11月，從五個研究地點共收集了190個樣本，以捕捉生長周期的變化。利用光譜范圍為400-1000 nm，光譜采樣間隔為1.3 nm，光譜分辨率為2.3 nm的Resonon Pika XC2高光譜相機獲取樣品的高光譜圖像...
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土壤水分是直接影響蒸發(fā)、入滲和徑流等多種環(huán)境過程的重要因素。而且，土壤水分在農(nóng)業(yè)蒸散與糧食安全、濕地退化、干旱、陸氣界面的能量交換等相關(guān)研究領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。地面測量能夠提供易于校準和長時間連續(xù)獲取的數(shù)據(jù)，但該種方法僅針對單個小區(qū)域，難以支持空間變化研究或?qū)嵉匮芯?。基于水和土壤介電特性的巨大差異，微波遙感被廣泛應(yīng)用于大空間尺度的土壤水分監(jiān)測，但不適用于精準農(nóng)業(yè)等多種研究。熱遙感可以根據(jù)地表溫度來估算土壤水分，但熱遙感信號不單受到土壤含水量（SMC）的影響，濕度、風速、大氣條件等其他參數(shù)也會影響估計結(jié)果。而光學遙感由于其精細的空間分辨率和利用諸如MODIS、Landsat系列和Sentinel任務(wù)等衛(wèi)星數(shù)據(jù)進行大尺度監(jiān)測潛力之間的平衡而引起了諸多關(guān)注。目前已經(jīng)提出了許多指標和模型來闡明反射率特征隨SMC的變化，并利用實驗室、實地、機載和衛(wèi)星數(shù)據(jù)從窄帶和寬帶的反射率來估計SMC。這些方法/指標主要針對從飽和到風干的各級SMC；然而，作者發(fā)現(xiàn)飽和到風干的單一關(guān)系映射會導致準確估計的錯誤印象。在整個干燥過程中，光譜反射率特征和SMCs之間的回歸關(guān)系不一致導致對相對較低的SMCs估計的精度較低?；诖耍诒狙芯恐?， 來自南京大學、康奈爾大學和河南農(nóng)業(yè)大學的研究團隊提出了一種分割方法以更準確的估計SWC。作者監(jiān)測了代表不同土壤特性的三種土壤樣品的整個干燥過程，并通過蒸發(fā)速率變化確定其過渡點...
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PROSDM：PROSPECT模型與光譜導數(shù)和相似性度量相結(jié)合從雙向反射率中提取葉片生化性狀的適用性葉片生化性狀為理解植物光合功能、動態(tài)生長、養(yǎng)分循環(huán)和初級生產(chǎn)提供了有價值的信息。葉片葉綠素含量（Cab）、類胡蘿卜素含量（Cxc）、含水量（Cw）和干物質(zhì)含量（Cm）是四個重要的葉片生化性狀，與植物光合作用、氮素、脅迫和衰老等健康和生長狀態(tài)密切相關(guān)。能夠?qū)@些葉片生化性狀進行高通量測量的方法對于表征植物生理狀態(tài)和關(guān)鍵功能過程至關(guān)重要。PROSPECT模型是目前最常用的葉片輻射傳輸模型之一，可從葉片定向半球反射因子（DHRF）光譜來提取葉片生化性狀，然而，在應(yīng)用于葉片雙向反射因子（BRF）光譜提取葉片生化性狀方面尚待探索。葉片表面反射率和各向異性性狀的存在可能是限制PROSPECT從葉片BRF光譜評估葉片生化性狀的主要問題?；诖?，在本研究中，研究者們提出了一個方法，整合了PROSPECT模型、光譜導數(shù)和相似性度量（SDM），稱為PROSDM，去除了葉片BRF和DHRF光譜的差異，并從葉片BRF光譜提取了葉片生化性狀。具體目標是：（1）通過PROSPECT反演調(diào)查葉片BRF和DHRF光譜差異隨波長的變化以及對Cab、Cxc、Cw和Cm提取的影響，（2）開發(fā)PROSDM消除BRF和DHRF光譜差異，從葉片BRF光譜與PROSPECT和PROCOSINE以及PROCWT的比較來提取Cab、...
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【摘要】最近研究發(fā)現(xiàn)，在混合落葉闊葉林中，相比于葉片氮含量，葉綠素含量可以更好地指示葉片的光合能力。葉片光合能力與葉綠素含量之間關(guān)系的一個關(guān)鍵概念就是光合成分（即光收集，光化學和生化成分）的協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)。為了檢驗該假設(shè)，作者在生長季測量了水稻地葉片氮含量（NLeaf），葉片光合色素（即葉綠素（ChlLeaf），類胡蘿卜素（CarLeaf）和葉黃素（XanLeaf））以及葉片光合能力（即1,5-二磷酸核酮糖（RuBP）在25℃被羧化（Vcmax25）和再生（Jmax25）的最大速率）的季節(jié)性變化。同時還調(diào)查了NLeaf，葉片光合色素，晴天中午的葉片光化學植被指數(shù)（PRILeaf,noon）的有效性及其可能的組合，以估算水稻地的葉片光合能力（即Vcmax25和Jmax25）。ChlLeaf與Vcmax25和Jmax25高度相關(guān)（R2分別為0.89和0.87），優(yōu)于NLeaf（R2分別為0.80和0.85）。PRILeaf,noon與葉片色素的產(chǎn)物也與Vcmax25高度相關(guān)（R2=0.95-0.96）。而且葉綠素a和CarLeaf的產(chǎn)物可以很好地替代Vcmax25?？偠灾撗芯恐С至艘郧暗陌l(fā)現(xiàn)，即葉綠素含量與Vcmax25的相關(guān)性比葉氮含量更好。而且，將PRILeaf,noon與葉片色素（即ChlLeaf，CarLeaf和XanLeaf）結(jié)合起來，為估算葉片光合能力（即Vcmax25）提...
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