![使用無(wú)人機(jī)高光譜圖像和小型校準(zhǔn)數(shù)據(jù)集對(duì)田間土壤有機(jī)質(zhì)進(jìn)行高分辨率測(cè)繪]( "使用無(wú)人機(jī)高光譜圖像和小型校準(zhǔn)數(shù)據(jù)集對(duì)田間土壤有機(jī)質(zhì)進(jìn)行高分辨率測(cè)繪")
中國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)生于新石器時(shí)代。中國(guó)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(lái)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(jī)質(zhì)，深黑色的沃土，沉甸甸的感覺(jué)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(tuán)隊(duì)利用機(jī)載高光譜對(duì)黑土地的土壤有機(jī)質(zhì)做了相關(guān)研究。使用無(wú)人機(jī)高光譜圖像和小型校準(zhǔn)數(shù)據(jù)集對(duì)田間土壤有機(jī)質(zhì)進(jìn)行高分辨率測(cè)繪快速獲取田間尺度土壤有機(jī)質(zhì)（SOM）的高分辨率空間分布對(duì)于精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)至關(guān)重要。無(wú)人機(jī)成像高光譜技術(shù)以其高空間分辨率和時(shí)效性，可以填補(bǔ)地面監(jiān)測(cè)和遙感的研究空白。本研究旨在測(cè)試在中國(guó)東北典型低地勢(shì)黑土地區(qū)使用無(wú)人機(jī)高光譜數(shù)據(jù)（400–1000 nm）和小型校準(zhǔn)樣本集進(jìn)行1 m分辨率SOM繪圖的可行性。該實(shí)驗(yàn)在大約20公頃的土地上進(jìn)行。為了進(jìn)行校準(zhǔn)，使用 100 × 100 m 網(wǎng)格采樣策略收集了 20 個(gè)樣品，同時(shí)隨機(jī)收集了 20 個(gè)樣品進(jìn)行獨(dú)立驗(yàn)證。無(wú)人機(jī)捕獲空間分辨率為0.05×0.05 m的高光譜圖像。然后對(duì)每 1 × 1 m 內(nèi)提取的光譜進(jìn)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(duì)最大值從 0.41 增加到 0.58。最佳隨機(jī)森林（R...
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有機(jī)蔬菜，是指在蔬菜生產(chǎn)過(guò)程中嚴(yán)格按照有機(jī)生產(chǎn)規(guī)程，禁止使用任何化學(xué)合成的農(nóng)藥、化肥、生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑等化學(xué)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(xué)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(guò)有機(jī)食品認(rèn)證機(jī)構(gòu)鑒定認(rèn)證，并頒發(fā)有機(jī)食品證書(shū)的蔬菜產(chǎn)品。關(guān)于如何快速鑒別有機(jī)蔬菜與非有機(jī)蔬菜，光譜儀器的應(yīng)用提供了新的思路。一起來(lái)了解一下今日推薦的文章。使用 VIS-NIR 光譜儀通過(guò)特征波長(zhǎng)和線性判別分析法快速區(qū)分有機(jī)和非有機(jī)葉菜（空心菜、莧菜、生菜和小白菜）當(dāng)前有機(jī)葉類蔬菜面臨著可能被非有機(jī)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(wèn)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(lái)快速區(qū)分有機(jī)和非有機(jī)葉菜。有機(jī)類包括有機(jī)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(jī)類別由四種對(duì)應(yīng)的非有機(jī)類別組成。分別對(duì)這些蔬菜的葉子和莖的反射光譜進(jìn)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(jī)森林 (RF)...
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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(lái)源于塑料制品的磨損、降解和破碎，對(duì)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(duì)水環(huán)境會(huì)造成污染，也可被水生生物攝取，進(jìn)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(dòng)物的攝食、生長(zhǎng)和繁殖，從而影響整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的功能。針對(duì)微塑料是否會(huì)影響生物擾動(dòng)活動(dòng)，國(guó)外的一組團(tuán)隊(duì)展開(kāi)了研究。淡水沉積物中的微塑料影響主要生物擾動(dòng)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(huì)通過(guò)沿海徑流和河流進(jìn)入到海洋。根據(jù)其密度差異，或漂浮在水中或進(jìn)入沉積物中。沉積物-水界面是水中生物主要活動(dòng)區(qū)，通過(guò)生物地球化學(xué)過(guò)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(xué)過(guò)程主要由微生物活動(dòng)驅(qū)動(dòng)，而底棲無(wú)脊椎動(dòng)物生物擾動(dòng)作用明顯，可憑借進(jìn)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(dòng)態(tài)及微生物過(guò)程。但目前尚不清楚微塑料的存在是否會(huì)影響生物擾動(dòng)者在沉積物中的生理和活動(dòng)?；诖?，為填補(bǔ)研究空白，國(guó)外的一組研究團(tuán)隊(duì)在法國(guó)東南部Lone des Pe?cheurs河床收集沉積物，過(guò)篩后，于-20℃儲(chǔ)存以殺死微生物。然后測(cè)量了沉積物樣品的顆粒物粒徑分布、總有機(jī)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(gè)微塑料濃度（0 顆粒物/kg沉積物干物質(zhì)（對(duì)照）...
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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(shí)間的容器，保存著過(guò)去氣候的密碼。冰芯氣泡，是冰川積累過(guò)程中空氣被困于冰層之中形成的。它們不僅僅是簡(jiǎn)單的空氣囊泡，而是攜帶著過(guò)去氣候信息的寶貴資源。當(dāng)雪花飄落并逐漸積累成冰時(shí)，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(dāng)時(shí)大氣成分的重要指標(biāo)?？茖W(xué)家們通過(guò)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(guān)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(shí)的地球大氣，蘊(yùn)含了關(guān)于過(guò)去的無(wú)窮訊息，是研究古大氣環(huán)境最直接的方法，且已廣泛用于區(qū)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(guān)，主要與太陽(yáng)輻射強(qiáng)度有關(guān)，已用于建立冰芯年代學(xué)。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(zhǎng)期連續(xù)的數(shù)據(jù)記錄，人們對(duì)其在山地冰川中的氣候影響知之甚少?；诖?，在本文中，來(lái)自中國(guó)科學(xué)院青藏高原研究所的研究團(tuán)隊(duì)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(zhì)和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，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(yíng)養(yǎng)。隨著肉類需求的增加，大規(guī)模的肉類生產(chǎn)和運(yùn)輸過(guò)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(guān)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(xué)的研究人員利用高光譜成像技術(shù)，做了相關(guān)的研究。使用高光譜成像儀和機(jī)器學(xué)習(xí)對(duì)新鮮和凍融牛肉進(jìn)行分類由于對(duì)安全、可食用肉類的需求的不斷增加，冷凍儲(chǔ)存技術(shù)得到了不斷改進(jìn)。然而目前存在解凍肉在處理和銷售過(guò)程中被進(jìn)行了錯(cuò)誤的標(biāo)記，宣稱為新鮮肉類，這可能導(dǎo)致消費(fèi)者受到誤導(dǎo)或產(chǎn)生安全隱患。在這項(xiàng)研究中，使用高光譜圖像數(shù)據(jù)構(gòu)建了一個(gè)機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）模型，用于區(qū)分新鮮冷藏、長(zhǎng)期冷藏和解凍的牛肉樣本。通過(guò)四種預(yù)處理方法，共準(zhǔn)備了五個(gè)數(shù)據(jù)集來(lái)構(gòu)建ML模型。使用PLS-DA和SVM技術(shù)構(gòu)建了模型，其中應(yīng)用散點(diǎn)校正和RBF核函數(shù)的SVM模型性能最佳。結(jié)果表明，利用高光譜圖像數(shù)據(jù)立方體，可以構(gòu)建區(qū)分新鮮肉類和非新鮮肉類的預(yù)測(cè)模型，這可以成為肉類儲(chǔ)存狀態(tài)常規(guī)分析的快速、非侵入性方法。安裝在暗室中的高光譜數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的配置示意圖基于此，來(lái)自首爾大學(xué)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(nèi)獲取高光譜圖像數(shù)據(jù)立方體，進(jìn)行了相關(guān)研究。在本研究中，圖像采集系統(tǒng)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(yè)中，可溶性固形物總含量（Total Soluble Solids, TSS）是衡量果實(shí)成熟度和品質(zhì)的關(guān)鍵指標(biāo)。不同品種的葡萄因其遺傳特性和生長(zhǎng)環(huán)境的差異，其TSS含量存在顯著變化。準(zhǔn)確估算各品種葡萄的TSS含量，對(duì)于預(yù)測(cè)酒的品質(zhì)、調(diào)整釀造工藝以及確定最佳采收時(shí)機(jī)均具有重要意義。那么，如何能夠準(zhǔn)確估算葡萄的TSS含量呢？跟隨小編，一起來(lái)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(guān)鍵變量之一。在這項(xiàng)工作中，基于漫反射光譜測(cè)量，開(kāi)發(fā)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(yù)測(cè)的最適合光譜范圍，對(duì)四個(gè)數(shù)據(jù)集進(jìn)行了回歸模型的校準(zhǔn)，其中包括以下光譜范圍：400–700 nm（可見(jiàn)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(cè)試了標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量變換技術(shù)。使用留一交叉驗(yàn)證評(píng)估了回歸模型，評(píng)估指標(biāo)包括均方根誤差（RMSE）、決定系數(shù)（R2）、性能與偏差比（RPD）和因子數(shù)（F）。紅葡萄品種的回歸模型通常比白葡萄品種的模型更準(zhǔn)確。最佳的回歸模型是針對(duì)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(huán)的過(guò)程中，植物水分吸收與蒸騰演繹著重要的角色。植物通過(guò)根系吸收水分，并將水分輸送到植物的各個(gè)部位。植物通過(guò)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(lái)源和分配是植物生長(zhǎng)和發(fā)育過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)，也是相關(guān)科研的重點(diǎn)，水同位素技術(shù)成為科研過(guò)程中十分重要的一種科研手段。今天推薦給大家的優(yōu)秀文章與此相關(guān)。利用同位素技術(shù)解析植物水分來(lái)源的不確定性因?yàn)檎趄v占據(jù)了61%-65%的陸地生態(tài)系統(tǒng)蒸散量，植物水分吸收在全球水循環(huán)中發(fā)揮著重要作用。植物是土壤和大氣水文過(guò)程的紐帶，這就是實(shí)施植物恢復(fù)可以改善區(qū)域環(huán)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(chǎn)力和水資源可持續(xù)管理提供重要信息。因?yàn)橹参锖铜h(huán)境條件相互作用，水分吸收是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，這使得植物水源分配變得復(fù)雜。近幾十年來(lái)，同位素廣泛應(yīng)用于植物水源劃分，因?yàn)樗梢詷?biāo)記不同水源，且激光光譜技術(shù)使其測(cè)量更容易。然而，植物水分來(lái)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）?；诖耍瑏?lái)自西北農(nóng)林科技大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)以陜西省長(zhǎng)武黃土塬區(qū)蘋果樹(shù)（18和26年樹(shù)齡）為研究對(duì)象，在6月至10月的生長(zhǎng)季節(jié)，每月采集0~6 m（20 cm間隔）的土壤樣品及土壤采樣點(diǎn)周圍四棵蘋果樹(shù)的1年生枝條（n=50），快速剝離樹(shù)皮和韌皮部以避免同位素分餾。同時(shí)收集...
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當(dāng)今社會(huì)，人們?cè)絹?lái)越關(guān)注氣候變化和環(huán)境保護(hù)，而農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)這些問(wèn)題有著重要的影響。GVP系統(tǒng)（Greenhouse Vegetable Production System）作為一種新型的蔬菜生長(zhǎng)系統(tǒng)，被認(rèn)為是減少化肥使用、提高農(nóng)作物產(chǎn)量、減少溫室氣體排放的有效途徑。那么，在GVP系統(tǒng)下蔬菜生長(zhǎng)過(guò)程中產(chǎn)生的一氧化二氮（N2O）的排放量是怎樣的呢？對(duì)環(huán)境又會(huì)造成什么影響呢?下面這篇相關(guān)論文，一起來(lái)探討下。中國(guó)北方壽光設(shè)施蔬菜生產(chǎn)系統(tǒng)高土壤氧化亞氮排放中國(guó)的設(shè)施蔬菜生產(chǎn)（GVP）系統(tǒng)正在迅速發(fā)展，其面積已超過(guò)4百萬(wàn)公頃，占全球的80%以上。山東省是中國(guó)蔬菜主產(chǎn)區(qū)，其中壽光地區(qū)被譽(yù)為“中國(guó)設(shè)施蔬菜之鄉(xiāng)”， GVP面積超過(guò)當(dāng)?shù)赝恋孛娣e的四分之一（圖1b）。為了實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量及利潤(rùn)的最大化， GVP系統(tǒng)通常過(guò)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(jìn)硝化和反硝化作用的發(fā)生，有利于土壤氧化亞氮（N2O）的釋放。已有一些研究關(guān)注到GVP系統(tǒng)中N2O的排放，發(fā)現(xiàn)常規(guī)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(tǒng)中N2O排放的空間異質(zhì)性，另一方面也反映了對(duì)于頻繁灌溉的GVP系統(tǒng)，低頻率采樣可能帶來(lái)的不確定性。此外，先前多數(shù)研究只關(guān)注了作物的...
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![LI-2100 | 內(nèi)陸山區(qū)徑流穩(wěn)定同位素的氣候與景觀控制]( "LI-2100 | 內(nèi)陸山區(qū)徑流穩(wěn)定同位素的氣候與景觀控制")
水，我們生活中無(wú)處不在的重要元素。它潤(rùn)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(guò)蒸發(fā)和降水，與大氣、植被形成了緊密的互動(dòng)。而這種互動(dòng)的背后隱藏著一系列的謎題，需要科學(xué)家們通過(guò)不斷研究來(lái)揭示。水同位素研究便是一種重要的手段，通過(guò)分析水中的同位素元素，科學(xué)家們能夠了解水的來(lái)源、循環(huán)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(fù)雜關(guān)系。一起來(lái)了解一下，來(lái)自西北師范大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)，用全自動(dòng)真空冷凝抽提系統(tǒng)（LI-2100，北京理加聯(lián)合科技有限公司）做的相關(guān)研究。水資源是制約干旱區(qū)社會(huì)發(fā)展的主要自然資源，山區(qū)是內(nèi)陸干旱區(qū)重要的水源涵養(yǎng)區(qū)，山區(qū)冰川積雪融水對(duì)干旱區(qū)淡水供應(yīng)至關(guān)重要。隨著氣候變暖，冰川積雪融化加速，地表蒸散發(fā)增強(qiáng)，降水變異性加劇，氣候變化將增強(qiáng)山區(qū)河流水文過(guò)程的復(fù)雜性。水穩(wěn)定同位素是深入了解區(qū)域水文過(guò)程的有效方法，研究?jī)?nèi)陸山區(qū)徑流同位素時(shí)空變化的主要控制因素，對(duì)認(rèn)識(shí)內(nèi)陸山區(qū)水文過(guò)程變化，合理調(diào)配干旱區(qū)水資源至關(guān)重要?；诖耍诒狙芯恐?，來(lái)自西北師范大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)監(jiān)測(cè)了中亞干旱區(qū)典型的內(nèi)陸山區(qū)流域-西營(yíng)河流域不同水體同位素?cái)?shù)據(jù)（地表水、降水、地下水以及積雪融水）和相關(guān)水文氣象數(shù)據(jù)，結(jié)合相關(guān)氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)及植被覆蓋指數(shù)（NDVI)，評(píng)估氣候和景觀對(duì)內(nèi)陸山區(qū)徑流穩(wěn)定同位素的影響。研究可以為厘清內(nèi)陸山區(qū)徑流穩(wěn)定同位素的控制機(jī)...
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在這銀裝素裹的世界里，下雪不僅帶來(lái)了詩(shī)意的畫(huà)卷，還為大地覆蓋了一層白色的絨毯，守護(hù)著生命的源泉，對(duì)土地土壤的呼吸也產(chǎn)生著影響。在漫長(zhǎng)的冬季里，積雪和大地度過(guò)了一個(gè)又一個(gè)寧?kù)o的時(shí)光。積雪不僅保護(hù)了土地的水分，還防止了土地溫度的劇烈變化；當(dāng)春回大地，雪慢慢融化，雪水還會(huì)滋潤(rùn)著大地。在這些過(guò)程中，積雪下土壤中的微生物是一場(chǎng)狂歡還是一片沉寂呢？接下來(lái)跟隨一篇優(yōu)秀的文章來(lái)了解一下這些過(guò)程~積雪對(duì)有/無(wú)凋落物的溫帶森林土壤CO2及其δ13C值的影響永凍層和季節(jié)性積雪區(qū)域占全球陸地表面的60%左右，占全球土壤有機(jī)碳（C）儲(chǔ)量的70%以上。積雪直接影響表土和大氣之間的熱交換，減少土壤溫度波動(dòng)的影響。在嚴(yán)寒條件下，較厚的積雪可防止土壤結(jié)霜，為地下微生物活動(dòng)提供相對(duì)穩(wěn)定的生活環(huán)境。然而，在全球氣候變化背景下，北半球春季陸地積雪面積正逐年減少，預(yù)計(jì)本世紀(jì)末將減少25%。季節(jié)性積雪模式對(duì)全球氣候變化具有復(fù)雜且多樣的響應(yīng)，可能會(huì)通過(guò)光、熱、水和養(yǎng)分等資源再分配來(lái)影響森林生態(tài)系統(tǒng)的地上和地下過(guò)程。土壤呼吸作為土壤C循環(huán)的重要過(guò)程，占據(jù)森林生態(tài)系統(tǒng)呼吸的60%以上，氣候變化導(dǎo)致的土壤呼吸的微小變化甚至?xí)鹕稚鷳B(tài)系統(tǒng)呼吸的重大變化。積雪和氣溫升高之間的相互作用影響土壤凍融循環(huán)，導(dǎo)致土壤性質(zhì)和土壤CO2排放的變化。作者認(rèn)為冬季積雪會(huì)影響不同季節(jié)土壤微生物呼吸及其δ13C值，且會(huì)隨著林分和凋落物的存在而變化，然而...
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