【摘要】森林的長期生產(chǎn)力和固碳能力受氣候變化影響，已成為全球關(guān)注的問題。本研究中，我們提供了一種簡單且無損的方法來研究多時間尺度上樹木CO2同化率。這種新的方法結(jié)合了樹干液流和穩(wěn)定碳同位素分辨率以估算碳同化率。我們通過分析變異性并進行配對樣本t檢驗，比較了氣體交換測量和新方法測得的CO2同化率，以驗證其準確性和適用性。氣體交換和同位素測量都表明早晨CO2同化率高于下午，峰值在10-11 am左右出現(xiàn)，可能是由于夜間的水儲存和早晨的高氣孔導度。側(cè)柏日，月，年尺度上CO2同化率的變異性與供水條件有關(guān)。與以往的研究相比，我們利用穩(wěn)定碳同位素分辨率（Δ13C）和樹干液流測量估算的年CO2同化率的結(jié)果與傳統(tǒng)方法結(jié)果相一致。側(cè)柏對供水可以有效的響應(yīng)，這就解釋了為什么它可以很好地適應(yīng)半干旱區(qū)環(huán)境。估算CO2同化率的新方法是準確的，且適用于北京周邊的半干旱地區(qū)?！狙芯繀^(qū)域】位于燕山鷲峰國家森林生態(tài)系統(tǒng)研究站（NFERS，40°03′N，116°05′E）?！咎纪凰販y定】利用碳同位素分析儀（CCIA-36d-EP，LGR）結(jié)合廓線系統(tǒng)進行長期野外觀測。研究區(qū)域的地理位置（a）研究區(qū)域2013年-2016年三個土壤深度（30cm，60cm和90cm）的月土壤含水量（SWC）；（b）月降水量（P）和平均氣溫（Ta）；（c）月平均飽和水汽壓差（VPD）和光合有效輻射（PAR）。（a）...
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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。總而言之，該研究支持了以前的發(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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【摘要】正確理解地下水循環(huán)模式及其可更新能力對地下水資源的評估、合理開發(fā)和利用至關(guān)重要。在干旱或半干旱地區(qū)地下水補給量少且變異性高，因此難以估算。同位素研究和混合模型相結(jié)合可以直接估計含水層的可更新性。本文利用環(huán)境同位素方法研究了中國西北半干旱地區(qū)—銀川盆地的潛水循環(huán)模式以及更新能力，主要研究了不同水體的同位素特征，潛水同位素年齡，水循環(huán)模式以及更新速率。結(jié)果表明，銀川盆地主要有兩個補給源，即局部大氣降水（占13%）和黃河（占87%）。銀川盆地潛水的平均滯留時間是48年，平均更新速率是3.38%/a。潛水具有較強的更新能力，更新速率與同位素年齡一致?！狙芯繀^(qū)域】位于中國西北地區(qū)的銀川平原。圖1 銀川盆地位置圖【樣品收集和測量】收集了來自全球大氣降水監(jiān)測數(shù)據(jù)和國際原子能機構(gòu)的30組降水數(shù)據(jù)，并收集了11個黃河水樣品，47個潛水樣品。利用LGR的液態(tài)水同位素分析儀測量所有水體的δ18O，δD和δT以分析其同位素特征?！窘Y(jié)果：地下水補給來源的確定】根據(jù)1988到2000的降水觀測，地區(qū)大氣降水線（LMWL）為δD = 7.22δ18O + 5.50（圖2）。降水δD和δ18O加權(quán)平均值分別為-45.59‰和-6.93‰。δ18O變異性范圍為-19.97‰~3.86‰，δD變異性范圍為-147.70‰~5.10‰。LMWL的斜率為7.22，略低于全球平均值8（δD = 8δ18O...
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【摘要】氫氧穩(wěn)定同位素可用于追蹤土壤水分的運移。盡管我們對土壤剖面滲透的水的追蹤及其在徑流和地下水補給中運移過程的研究已經(jīng)很完善了，但土壤水的運動也包括蒸發(fā)分餾。迄今為止，土壤水的分餾因子主要是基于經(jīng)驗性的。與開放型水分蒸發(fā)（溫度，濕度，蒸氣壓梯度定義的分餾）不同的是，土壤水蒸發(fā)包括土壤基質(zhì)效應(yīng)的分餾。我們對這些效應(yīng)特征的理解仍然很差。在這里，我們使用ABB LGR的水汽同位素分析儀（IWA-45-EP）提供了一個初步結(jié)果，實驗使用了4種土壤混合物，粒度從砂粒到粉粒和黏粒。結(jié)果表明土壤張力可能控制著土壤水分的同位素分餾。土壤張力與平衡分餾的關(guān)系與土壤質(zhì)地無關(guān)，且得到熱力學理論的充分支持。雖然結(jié)果是初步的，認為未來的工作應(yīng)該關(guān)注作為土壤水和水蒸氣分餾可能解釋因素的土壤張力的影響。插圖（a）顯示了4種添加土壤混合體的水分釋放曲線。在萎蔫點到吸著水范圍內(nèi)，2個石英砂樣品的重量含水量保持在0.05 g/g。但在同一范圍內(nèi)，粉砂的重量含水量高達0.15 g/g。在毛細管水范圍內(nèi)，黏土的最高重量含水量可達0.2 g/g。土壤張力為106 hpa時，砂土樣品I和II的重量含水量分別為0.01和0.005 g/g。在相同的土壤張力下，粉砂的重量含水量為0.05 g/g。重量含水量在0.05和0.005 g/g的粘質(zhì)土在105 hpa以上獲得了更多的數(shù)據(jù)點。（b）圖表明平衡分餾因子（aP/Q）與土壤...
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有害藍藻（cyanoHABs）通常生長在世界各地的水生環(huán)境中，包括北美五大湖的淡水湖。營養(yǎng)物質(zhì)豐富或過量（例如N和P）的水體可以支持藍藻的快速生長。除此之外，水溫，風，浪和水流都會影響水華的形成和垂直分布。一些藍藻會產(chǎn)生有毒化合物從而危害動物和人類健康。因此對有害藻華的預先監(jiān)測顯得尤為重要。【摘要】利用美國航空航天局（NASA）格倫研究中心開發(fā)的高光譜成像系統(tǒng)于2015年至2017年在伊利湖和俄亥俄河采集高空間分辨率數(shù)據(jù)。配合密歇根理工學院實施的替代校正方法，將HSI系統(tǒng)采集的輻亮度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為高質(zhì)量的反射率數(shù)據(jù)，并使用現(xiàn)有算法實時監(jiān)測有害藻華。替代校正方法依賴于成像光譜恒定的目標以歸一化大氣和儀器校準信號的高光譜數(shù)據(jù)。對伊利湖西部盆地附近的一個大型瀝青停車場進行光譜特征分析，確定為一個合適的校正目標。機載HIS可以提供對水質(zhì)狀況的獨特見解。飛機可以在云層下運行，并且可以根據(jù)需要選擇和更改飛行路線，這比基于空間平臺的靈活性更大。HIS能以較高的空間分辨率（~1 m）采集數(shù)據(jù)，從而可以監(jiān)測小型水體，檢測小塊的表面浮渣，以及監(jiān)測水華與感興趣目標（例如進水口）的接近程度。借助這種新的快速周轉(zhuǎn)時間，機載數(shù)據(jù)可以作為現(xiàn)有衛(wèi)星平臺的補充監(jiān)測工具，針對關(guān)鍵區(qū)域并按需響應(yīng)水華事件。2015年NASA GRC HIS停車場反射率。粗紅線表示ASD FieldSpec III的原位反射率。校正前，HIS...
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雪反照率可用于估算雪崩，美國國家航空航天局機載降雪觀測臺將其與激光雷達聯(lián)合用于測量雪深。反照率（或“白度”）是單位時間，單位面積上各方向出射的總輻射能量與入射的總輻射能量之比，其測量范圍從0（對應(yīng)于吸收所有入射輻射的黑體）到1（對應(yīng)于反射所有入射輻射體）。根據(jù)Wikipedia的說法“雪反照率變化很大，可以從0.9（剛落下的雪）到0.4（融化的雪）到0.2（臟雪）。南極洲平均雪反照率略高于0.8。如果積雪區(qū)域邊緣變暖，雪易于融化，會降低反照率，因此積雪吸收了更多的輻射導致了更多的融雪。”在所附的文章中“The Airborne Snow Observatory: Fusion of scanning lidar, imaging spectrometer, and physically-based modeling for mapping snow water equivalent and snow albedo”特別提到了ITRES CASI在測量雪反照率上的重要性?！菊吭谑澜缭S多山區(qū)，積雪覆蓋和融化主導著區(qū)域氣候和水資源。山區(qū)的融雪時間和量級主要受太陽輻射的吸收和雪水當量（SWE）的分布控制，但是即使在全球儀器設(shè)備最完善的山區(qū)，對其了解和認識仍不充分。本研究中我們描述并介紹了機載降雪觀測臺（ASO）的結(jié)果，它耦合了成像光譜儀，掃描激光雷達以及積雪分布模型以測定積雪光譜反照率...
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【基本原理】硝酸鹽水溶液（NO3?）的氮氧穩(wěn)定同位素組成（δ15N，δ18O，δ17O）以及亞硝酸鹽（NO2?）的δ15N值是土壤、雨水、地表水、地下水以及海水養(yǎng)分來源和動態(tài)變化的重要示蹤劑。硝酸鹽同位素還用于評估水生生態(tài)系統(tǒng)循環(huán)N的能力以及通過地下細菌反硝化等過程修復被硝酸鹽污染的含水層。用疊氮化鎘還原法將NO3?或NO2?轉(zhuǎn)為N2O，用N2O激光光譜法進行N和O同位素分析。將激光頂空同位素分析法與同位素比質(zhì)譜法進行比較。激光法可直接測量17O異常，有助于追蹤大氣N來源?；诖?，在所附的文章中“N and O isotope (δ15Nα，δ15Nβ，δ18O，δ17O) analyses of dissolved NO3? and NO2? by the Cd‐azide reduction method and N2O laser spectrometry”，國際原子能機構(gòu)（IAEA）同位素水文學實驗室主任Leonard I. Wassenaar及其團隊利用N2O同位素分析儀（N2OIA‐23e‐EP Model 914‐0060；Los Gatos Research，Mountain View，CA，USA）開展了相關(guān)實驗?！痉椒ā坑茂B氮化鎘法和頂空N2O激光光譜法將其轉(zhuǎn)化為N2O，在N/O穩(wěn)定同位素標準物（IAEA，USGS）上測量δ15N，δ18O，δ17O。15N示蹤...
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北極苔原位于北半球，是多風無樹的平原。因其溫度低，生長季短，在冬季土壤下層（向下25-90 cm）被永久凍結(jié)（“多年凍土層”），阻礙了樹木的生長。在夏季，多年凍土層融化僅足夠用于植物的生長和繁殖，由于下層土壤凍結(jié)，水分無法下沉并形成湖泊和沼澤。苔原凍土地區(qū)占世界土壤結(jié)合碳的很大一部分（是當今大氣中碳的1.5倍），湖泊和濕地中植被腐爛會產(chǎn)生CH4。過去幾十年，人們認為北極苔原是碳匯，因為它可以通過光合作用捕獲大氣中大量的CO2，而如今受氣候變化的影響，它已經(jīng)成為重要的碳源，將溫室氣體釋放到大氣中。因此，對環(huán)境科學家而言，理解該生態(tài)系統(tǒng)中季節(jié)，植被，氣候因子對CH4排放的影響至關(guān)重要。大量研究表明，由于多年凍土層的季節(jié)性融化，在北極地區(qū)夏季CH4從大量不穩(wěn)定有機質(zhì)中排放。然而，很少有研究去理解秋季，冬季和春季（代表了北極地區(qū)一年中的70-80%）的CH4排放現(xiàn)象。以往的幾個研究表明秋季甲烷通量高，而春冬季節(jié)無甲烷通量。在所附的文章中“ Cold season emissions dominate the Arctic tundra methane budget”，一組國際跨學科的科學家們報道了全年CH4排放，包括從沿著阿拉斯加北坡300公里緯度樣帶上的5個阿拉斯加北極苔原渦度協(xié)方差（EC）站點測得的通量數(shù)據(jù)，旨在理解CH4通量的季節(jié)性變化。此項目中，EC塔上安裝了開路分析儀和閉路LGR...
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摘要：了解再生物種的水分利用特征對于理解土壤與植物之間的相互作用機制以及指導水資源受限生態(tài)系統(tǒng)中的生態(tài)恢復策略具有深遠的意義。盡管植樹造林是改善退化生態(tài)系統(tǒng)功能和服務(wù)的重要途徑，但對不同人工林類型中優(yōu)勢種的水分利用特征的了解甚少。作者調(diào)查了黃土高原三種代表性人工林（三種落葉樹種刺槐、山杏和臭椿組成的混合人工林，純刺槐人工林，純山杏人工林）的植物水分利用特征。作者測量了每種人工林中優(yōu)勢種葉片的δ13C以及木質(zhì)部和土壤（400 cm）水分的δ2H和δ18O。結(jié)果表明，混合人工林中三個主要樹種在水源貢獻比例上表現(xiàn)出顯著的差異（P＜0.05），表明植物具有水源隔離作用。與純山杏人工林相比，混合人工林中的山杏利用更大比例的淺層土壤水，相應(yīng)地減少了對深層土壤水的消耗。然而，在不同人工林中，刺槐水分吸收比例未表現(xiàn)出顯著差異?；旌先斯ち种兄参锶~片的δ13C顯著高于純?nèi)斯ち值?。不同人工林中，刺槐葉片的δ13C與SWC呈正相關(guān)關(guān)系，而山杏中未觀察到這種關(guān)系。結(jié)果表明人工林類型會影響植物水分利用特征，具有對人工林類型的物種特異性響應(yīng)，以及種間競爭和種內(nèi)競爭之間不同的水源競爭效應(yīng)。研究區(qū)域該研究是在陜西省羊圈溝流域進行的（36°42′45″ N，109°31′45″）。該流域是黃土高原中部的黃土丘陵溝壑區(qū)。樣品采集作者于2016年植物生長季節(jié)5-9月采集了植物葉片樣品用于δ13C的測定...
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摘要：采礦后地區(qū)受到大規(guī)模和嚴重的干擾，會對周圍生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生重要的影響。原本的生態(tài)系統(tǒng)被破壞，而植樹造林可以恢復這些生態(tài)系統(tǒng)。但其成功和速度取決于所挖出棄土基質(zhì)的特性。熱紅外遙感為棄土基質(zhì)的標測和分類帶來了優(yōu)勢，從而確定了其特性。棄土基質(zhì)庫包含光譜發(fā)射率（Designs and Prototypes Model 102便攜式FTIR光譜儀）和化學性質(zhì)，可以促進遙感活動。該研究提供了從捷克共和國褐煤開采場提取的棄土基質(zhì)發(fā)射率的光譜庫。通過干燥和篩分將提取的樣品均質(zhì)化。每個樣品的光譜發(fā)射率通過光譜平滑算法來確定，該算法適用于傅立葉變換紅外（FTIR）光譜儀測得的數(shù)據(jù)。同時測量了每個樣品的化學參數(shù)（pH、電導率、Na、K、Al、Fe、灼燒損失和多酚含量）和毒性。本文中光譜基因庫以地理坐標的形式提供了獲取位置的有價值的信息，呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)本質(zhì)上是唯一的，可以在長波紅外電磁頻波中為許多遙感活動提供服務(wù)。1總結(jié)露天采礦過程中，煤層上方大量的基質(zhì)被清除并重新堆放，覆蓋了廣闊的區(qū)域，這些從幾百米深處挖出的材料被稱為棄土基質(zhì)。其物理和化學特性會發(fā)生變化，異質(zhì)性很大程度上受地質(zhì)及采礦和堆放方法的影響，由于這個原因，基質(zhì)與最近的土壤有很大的不同。它們有極端的pH值，高濃度的重金屬、多酚（即煤分解產(chǎn)物）和鹽含量。這些性質(zhì)會影響采礦后地區(qū)植被發(fā)展的成功和速度。因此，在土地...
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