一、研究背景—研究現狀隨著(zhù)世界范圍內越來(lái)越多的渦度協(xié)方差塔的建立，凈生態(tài)系統CO2交換（NEE）的測量在多尺度氣候變化科學(xué)中變得越來(lái)越重要。但由于NEE是與光合作用和呼吸相關(guān)過(guò)程中抵消通量之間的凈信號，從而使利用這些數據建立的模型具有一定的爭論性。 研究方法目前使用最廣泛使用的NEE劃分方法是Reichstein方法，其使用夜間NEE的溫度敏感度來(lái)預測白天的Reco，然后通過(guò)從NEE中減去Reco來(lái)計算GPP。然而由于夜間葉呼吸通常高于日間葉呼吸（也稱(chēng)為Kok效應），從而導致高估了日間Reco和GPP。工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )方法（ANN）已成為劃分通量建模的另一重要方法，它使用多個(gè)可變變量來(lái)預測夜間測量的白天Reco。 ANN采用非線(xiàn)性回歸模型來(lái)估計獨立變量和從屬變量之間的互連，建立類(lèi)似神經(jīng)通路的關(guān)系網(wǎng)絡(luò )，但由于其計算費用昂貴，因此在多個(gè)年份內難以跨多個(gè)站點(diǎn)運行。 研究目的 由于上述調查的通量分配方法存在多種局限性，因此需要同時(shí)進(jìn)行評估和比較。 并需要大力評估和比較與其相關(guān)的不確定性。本研究在理想的氣象條件下，采用多重分割方法（即Reichstein、ANN、連續的測量、同位素分析），從而最大限度地減少與夜間湍流、復雜蓋度和異質(zhì)景觀(guān)有關(guān)的誤差。 由于數據和模型的不確定性，我們評估了每種方法的不確定性。 最后，我們通過(guò)采用生物...
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凈生態(tài)系統碳交換（NEE）中光合作用和呼吸作用的分配、區分，具有一定的挑戰性，而且它常與產(chǎn)生未知數量的不確定性假設相關(guān)聯(lián)，從而阻礙了模型的發(fā)展。這與我們使用的測量NEE的方程和方法有關(guān)。雖然有多種區分NEE的方法，由于這些技術(shù)通常不能同時(shí)實(shí)現，從而使每種方法都有難以評估的獨特局限性。本研究提出了在理想條件下，使用多種區分方法（Reichstein方法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )（ANN）方法、穩定碳同位素方法和土壤呼吸Rsoil方法），建立非線(xiàn)性回歸模型分析。通過(guò)新的量子級聯(lián)激光（QCL）光譜儀測量了生態(tài)系統穩態(tài)C同位素的通量，將這些測量與物理學(xué)模型CANVEG相匹配，并解決總初級生產(chǎn)力（GPP）和生態(tài)系統呼吸（Reco）。結果表明：使用同位素區分方法的GPP和Reco平均值比使用Reichstein和ANN區分方法低10-13％。 這些結果表明，由于Reichstein 和ANN方法，使用夜間NEE來(lái)推測白天Reco，可能會(huì )高估當天的Reco和 GPP。這是由于與白天相比，晚上的植物呼吸速率較高，否則稱(chēng)為Kok效應。 隨著(zhù)同位素測量方法和應用理論在不同生態(tài)系統的不斷發(fā)展，它將不僅僅是一種基準測量技術(shù)，而且對進(jìn)一步了解碳循環(huán)具有一定的意義。未來(lái)有關(guān)評估這些技術(shù)在日益復雜的生態(tài)系統中應用的研究會(huì )不斷增加，通過(guò)這些研究來(lái)確定區分方法之間的差異，以及這些差異如何影響陸地碳...
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Combining denitrifying bacteria and laser spectroscopy for isotopic analyses (δ15N, δ18O) of dissolved nitrateDavid X. Soto,* Geoff Koehler, and Keith A. Hobson 本研究介紹一種可測量水中可溶硝酸鹽（δ15N、δ18O值）的新方法。這種新方法將人工培養反硝化細菌和離軸積分腔輸出光譜（OA-ICOS）技術(shù)相結合，基于NO3-轉換為N2O的量，進(jìn)行N2O同位素分析。這種分析方法采用注射器人工將頂部空間的N2O氣體注射進(jìn)入同位素激光分析儀中，樣品分析時(shí)間約為300秒。在考慮非線(xiàn)性問(wèn)題時(shí)，OA-ICOS技術(shù)為可溶解的硝酸樣品提供了更加準確和精度的δ15N和 δ18O測量結果。應用OA-ICOS技術(shù)測量N2O同位素的優(yōu)點(diǎn)：（1）在沒(méi)有預富集的情況下，提高了δ15N和δ18O的測量精度；（2）消除了其它氣體物質(zhì)的干擾（如，水和二氧化碳）；（3）極大地減少了同位素比質(zhì)譜儀的花費成本和維護成本。 這種新方法（OA-ICOS技術(shù)）將極大地簡(jiǎn)化水生系統中硝酸鹽來(lái)源的識別和量化。閱讀原文： Combining denitrifying bacteria and laser spectroscopy for i5059b...
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INVASIVE SPECIES MAPPING USING LOW COST HYPERSPECTRAL IMAGERY Steven Jay1 – Research AssistantDr. Rick Lawrence1 – Associate ProfessorDr. Kevin Repasky2 – Associate ProfessorCharlie Keith2 – Research Assistant1Department of Land Resources and Environmental Science Montana State University – Bozeman2Department of Electrical & Computer Engineering Montana State University – Bozeman 128 AJM Hall Montana State University Bozeman, MT 59717 入侵物種的監測長(cháng)久以來(lái)是一個(gè)耗時(shí)、昂貴且無(wú)效的工作。遙感是監測入侵物種的一種手段，然而，由于經(jīng)費、時(shí)間和準確度的問(wèn)題，限制了這種方法。 本研究評估了一款性?xún)r(jià)比較高的高光譜成像儀監測并區分坐落在草地生態(tài)系統的乳漿大戟（Euphorbia esul...
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草甘膦抗性和敏感性的長(cháng)芒莧（莧科莧屬植物）：利用植物的高光譜反射特性對其分類(lèi)的可行性Glyphosate-resistant and glyphosate-susceptible Palmer amaranth (Amaranthus palmeri S.Wats.): hyperspectral reflectance properties of plants and potential for classificationKrishna N Reddy,a* Yanbo Huang,a Matthew A Lee,a Vijay K Nandula,a Reginald S Fletcher,a Steven J Thomsona and Feng Zhaob研究背景：草甘膦是目前世界上廣泛應用的一種除草劑（高效、安全、環(huán)境友好），但是由于耐草甘膦轉基因作物的應用，使其大量、頻繁的應用，產(chǎn)生很高的選擇壓力，致使抗性雜草的進(jìn)化，長(cháng)芒莧是25個(gè)抗草甘膦品種中的一個(gè)，2006年就發(fā)現了抗性植株。長(cháng)芒莧是玉米、棉花、大豆田中一種常見(jiàn)的雜草，在作物生長(cháng)季節它能快速生長(cháng)能高達2m，嚴重影響農作物的產(chǎn)量?？剐云贩N和感性品種很相似，通常無(wú)法區分。當前只能用草甘膦處理和看其生理生化變化來(lái)區分，過(guò)程比較麻煩，而利用高光譜技術(shù)可以...
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In Situ Measurement of Dissolved Methane and Carbon Dioxide in Freshwater Ecosystems by Off-Axis Integrated Cavity Output Spectroscopy應用LGR OA-ICOS技術(shù)原位測量淡水生態(tài)系統中的溶解性氣體：CH4和CO2Rodrigo Gonzalez-Valencia,? Felipe Magana-Rodriguez,? Oscar Gerardo-Nieto,?Armando Sepulveda-Jauregui,? Karla Martinez-Cruz,?,? Katey Walter-Anthony,? Doug Baer,§ and Frederic Thalasso*,?,??Biotechnology and Bioengineering Department, Cinvestav, Avenida IPN 2508, Mexico City, San Pedro Zacatenco, D.V. 07360,Mexico?Water and Environmental Research Center, University of Alaska Fairbanks, Fairbanks, Alaska 07360, Un...
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摘要： 在納米比亞Cuvelai–Etosha半干盆地采用液體水同位素分析儀（LGR可調節離軸積分腔輸出光譜技術(shù)）及商用土壤氣體探頭測量土壤水分的穩定同位素（氘，2H, oxygen-18, 18O）。結果證實(shí)了原位測量土氣水分穩定同位素的可行性。在研究區域獲得了合理而準確的高時(shí)空分辨率數據。測量結果與低溫真空萃取及后腔衰蕩激光光譜學(xué)同位素分析的實(shí)驗室數據一致。 在2014年6月-10月連續兩次野外活動(dòng)經(jīng)過(guò)140次測量，原位同位素數據的漂移和跨度修正后的精度分別為：δ2H：1.8，δ18O：0.48 ‰ 。使用質(zhì)量檢查標準得到平均測量準確結果分別為δ2H ：5 ，δ18O ：0.3 ‰。定量同位素剖面深度來(lái)計算土壤水分平衡。水蒸發(fā)量占總地表水蒸發(fā)量72-92%。降雨后蒸發(fā)量立即降低至35-50%范圍。激光光譜儀的原位系統存在與環(huán)境條件相關(guān)的潛在局限性，可通過(guò)使用溫度調節室最小化。而且使用烘箱預先干燥的土壤原料，土壤的理化性質(zhì)（即粘土礦物）可能會(huì )使系統適用性受到限制。通過(guò)改良校準程序以及進(jìn)一步研究影響土壤水分同位素比值的數據，可減少原位系統的不確定性，尤其在低含水量條件下。此外，無(wú)法從數據推斷出土壤呼吸二氧化碳對根區同位素值的影響。引用文獻：Gaj, M., Beyer, M., Koenige...
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J.B. Leen, G. Sornsen, R. Provencal, K. Owen, M. Gupta, D. Baer; ABB – Los Gatos Research摘要 基于最新的光腔增強型激光吸收技術(shù)—OA-ICOS（離軸積分腔輸出光譜技術(shù)），美國能源部應用兩種不同商業(yè)氣體分析儀測量NH3。 分析儀#1（型號：914-0012），搭載于美國能源部在Yakima山谷Gulfstream-1研究飛機上，采用中紅外量子級聯(lián)激光器測量NH3。通過(guò)調節高分辨率吸收光譜的激光波長(cháng)振動(dòng)帶近9.7um,測量NH3。在寬動(dòng)態(tài)范圍（0-101ppb）內獲得了線(xiàn)性度:響應速率（1 / e）8 Hz，精度±0.09ppb（1σ，1秒）。一共執行兩次飛行研究：飛行# 1，分析器在低風(fēng)平穩大氣條件下，采用高垂直分辨率和空間分辨率用來(lái)確定奶牛場(chǎng)牲畜排泄物特征。飛行# 2，分析儀在有風(fēng)條件下捕獲到動(dòng)物糞便特征。 分析儀# 2（型號：911-0016），采用近紅外二極管激光測定空氣中的氨。通過(guò)調節高分辨率吸收光譜激光波長(cháng)接近1.52um的NH3結合帶進(jìn)行測量。線(xiàn)性度在寬動(dòng)態(tài)范圍（0-0.1ppm）內獲得：響應速率（T90-10, 10-90）分別為＜8秒和＜9秒，精度&#...
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近紅外光譜技術(shù)應用于葡萄栽培的研究：? 光譜技術(shù)，例如近紅外光譜技術(shù)可以作為基于葡萄需水量這一生理學(xué)指標來(lái)做灌溉安排，這種方法，比那些不考慮植物本身，單純依靠天氣或者土壤濕度測量的方法更實(shí)用。? 近紅外光譜技術(shù)可以用來(lái)分析葡萄葉中葉綠素、糖分、營(yíng)養成分和碳水化合物含量。? 曾經(jīng)有報道指出，近紅外光譜技術(shù)可以作為一個(gè)工具，測量一批赤霞珠葡萄的物理性質(zhì)，諸如：硬度、彈性和耐碰性。(LeMoigne et al., 2008)? 應用近紅外光譜儀研究葡萄漿果表明：近紅外光譜技術(shù)可應用于在稱(chēng)量臺或者在現場(chǎng)分析花青素、TSS和pH值。 (Cozzolino et al., 2004)? 研究表明，在紅酒的發(fā)酵過(guò)程中，近紅外光譜技術(shù)在酚復合物的濃度預測、萃取監控及進(jìn)化有著(zhù)潛在性的作用。(Cozzolino et al., 2006)應用化學(xué)統計學(xué) (多變量分析) 預測葡萄栽培的特性：? 數據量化模型（包含Indico® Pro光譜采集軟件和可以和ASD的LabSpec和FieldSpec配套使用的軟件；GRAMS apps)? 用回歸分析方法講各種實(shí)驗室分析方法與近紅外反射率聯(lián)系起來(lái)。? 預測多種成分，比如： 糖分/糖度；葉綠素；碳水化合物；葡萄藤水分預測(灌溉進(jìn)度安排，等等)。? 用一種測量方法做多種預測。經(jīng)澳大利亞葡萄酒研究所許可轉載。標準值和近紅外技術(shù)預測的pH值之間的關(guān)系。n...
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“啤酒釀造過(guò)程包含若干步驟： 麥粒發(fā)芽, 制粉, 搗碎, 過(guò)濾, 烹煮, 發(fā)酵, 加工, 過(guò)濾和包裝。其中，發(fā)酵環(huán)節對啤酒的質(zhì)量起到?jīng)Q定性的作用，因為有多種因素（比如溫度、pH值、糖類(lèi)組成、酵母類(lèi)型）會(huì )影響酒的質(zhì)量度?！?Grassi et al., 2013)全波段近紅外光譜儀的作用：? “對植物進(jìn)行高光譜遙感分析是一個(gè)快速調查和明確植物健康和營(yíng)養狀況很有效的方法?！?(Fluvià, 2015)? “近紅外測量對植物育種、監測作物的成熟度非常有用?！?(Halsey, 1987)? 近紅外測量可以用來(lái)對啤酒釀造中的原料（比如：大麥、麥芽、啤酒花、酵母）、半成品及成品做質(zhì)量監測控制。(Valeria et al., 2012)? 傳統的近紅外分析樣品的方法，已被應用于啤酒花的水分，α-酸、β-酸、啤酒花油和貯存指數的預測。(Halsey, 1987)? 乙醇可以從許多不同的淀粉中提取，包括玉米、小麥、大麥或馬鈴薯；近紅外技術(shù)已經(jīng)幫我們實(shí)現通過(guò)儀器直接測量這些原料成分，并預測乙醇產(chǎn)量。 (Fluvià, 2015)? 近紅外技術(shù)是檢測酒渣能否用于動(dòng)物飼料成分的有效工具。(ASD Inc., 2009)? 近紅外技術(shù)可以幫助我們清楚的分辨出啤酒樣品與老化啤酒中的乙醇。(Ghasemi-Varnamkhasti et al., 2012)應用化學(xué)統計學(xué) (多變量分析...
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