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土壤有机碳时空变异模拟研究取得进展

日期: 2018-11-22
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土壤有机碳时空变异模拟研究取得进展


土壤有机碳时空变异模拟研究取得进展

土壤有机碳时空变异模拟研究取得进展

       

受限于土壤样点的时间维属性,一般的土壤制图只能获得固定时间的“静态”土壤图,描述目前或过去状态的格局。但是,土壤在不同土地利用条件下未来如何演变,在不同的气候变化情景下呈现怎样的时空变化特征?这是土壤时空变化预测的重要主题。

中国科学院南京土壤研究所张甘霖课题组副研究员宋效东以土地利用变化频繁的太湖周边地区为例,深入研究了土壤有机碳含量空间变异的主导因素,提出了基于土壤发生理论的启发式元胞自动机模型,模拟土壤有机碳含量在土地利用与气候变化条件下未来60年内的时空变异特征。有别于常规的元胞自动机模型,该方法不仅能够有效集成影响土壤有机碳含量的静态/动态环境变量,还能够根据土地利用类型(旱地/水田)动态地度量有机碳富集对临近区域有机碳水平迁移的影响范围。鉴于土地利用类型的重要性,根据历史土地利用图层制作了研究区未来60年的土地利用变化图。模拟结果表明:研究区土壤表层有机碳含量在未来60年内随着气温、降雨的升高与城镇化进程的推进将呈现持续上升的趋势。研究提出的预测模型为土壤属性的时空变异模拟提供了新的解决方案与思路。

该研究成果发表在Agriculture, Ecosystems and Environment上。研究得到国家重点研发计划(2017YFA0603002)、科技基础性工作专项(2008FY110600)、国家自然科学基金(4157113005141771251)的资助。(来源:中国科学院南京土壤研究所)

 

Heuristic cellular automaton model for simulating soil organic carbon under land use and climate change: A case study in eastern China

 

Abstract  The concentration of soil organic carbon (SOC) is one of the most important soil properties, and its spatio-temporal variability greatly affects the global climate and agroecology. To investigate the effects of land use and climate change on SOC, a heuristic cellular automaton (HCA) model was proposed and applied to a plains area in eastern China with a high population density and rapid urbanization rate. The HCA model was designed to simulate the geographical variation in SOC dynamics over the long term (2080), and lateral carbon (C) migration is represented by revised neighbourhood variables at the macro scale. Three widely used soil mapping techniques were applied for comparison: multiple linear regression (MLR), support vector machine (SVM) and kriging with external drift (KED). The HCA model enhanced the accuracy of the predicted SOC by 15.27% over MLR, 12.31% over SVM and 10.98% over KED. Future land use maps were produced using legacy land use data and artificial neural network-based cellular automata (CA), and the simulation results showed the rapid urbanization of this area, where the percentage of cropland declined by 23.75% and that of village/urban areas increased by 22.90% from 2010 to 2080. The overall SOC concentrations are anticipated to increase by 2080 given the rising mean annual air temperature and mean annual precipitation. Our results also suggested that land use change clearly influenced the change in soil C, with village/urban areas exhibiting higher SOC than cropland. To provide stakeholders with accurate soil information, it is important to understand the comprehensive impacts of land use and climate change on soil evolution; this study illustrates the value of integrating pedogenetic information in soil C simulation models.


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    2024 - 09 - 10
    一、微生物碳利用效率的概念及其环境意义微生物碳利用效率(CUE):微生物分配给生长的碳量占吸收总碳量的比率,体现了微生物合成代谢和分解代谢之间的平衡。二、微生物碳利用效率测定的原理设置18O标记处理以及加入等量自然丰度水的对照组,通过培养过后DNA中18O丰度的差值来判读加入土壤的标记水有多少进入了新产生的DNA中,由此估算微生物生长速率。测定方法——18O-H2O培养法:试样的准备:收集200g左右田间土壤样品,混匀,将其中的大约100g土壤鲜样通过2mm 孔径筛,去除石头和肉眼可见的根等杂质,装入聚乙烯样品袋备用。预培养:*土壤野外采回后迅速过2mm筛,去除土壤内石块、根系、凋落物等;*烘干法测量土壤含水量土壤;*尽快将过筛后土壤熏蒸浸提法测量微生物MBC;(1) 田间持水率的测定调整土壤含水量到60%田间持水量(WHC,water holding capacity);将土壤放入实验所需温度培养箱进行预培养,预培养时间遵照实验设计(2)预培养土样控水处理18O标记培养一个样本一个对照组,或根据样本情况挑选20%样品做对照土壤DNA的提取野外采集土壤带回实验室迅速分装冻干提取DNA,并测得DNA含量。18O丰度测定吸取DNA提取液于洁净的银囊(已称重)中并置于60℃烘箱中干燥整夜后(称重)包好,用质谱仪测定18O丰度和总氧含量。MBC测定氯仿熏蒸提取法...计算更多检测相关讯息so栢晖生物了解更多~
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    2024 - 09 - 10
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    2024 - 09 - 10
    本标准规定了去除杂质、风干、烘干、磨碎等制备森林植物及森林枯枝落叶层样品的方法。本标准适用于森林植物及森林枯枝落叶层样品的制备。样品制备流程 1、去除杂质  植物样品,如果是叶子,要用清洁的湿纱布揩擦干净,如果是树皮或根,则将其表面的干土用刷子把它刷净;微量元素分析用的样品须用1~3g/L去垢剂溶液洗涤,再用水淋净。森林枯枝落叶层样品要挑尽混在其间的石砾、土块等非有机物质。 2、风干和烘干  把揩擦干净的植物新鲜样品及森林枯枝落叶层样品放在通风的地方,铺成薄层,并经常翻动使尽快风干,切不可使其霉变,风干后装入布口袋中。在有烘箱的条件下,可把擦干净的植物新鲜样品及森林枯枝落叶层样品松松地放入烘箱中,一般分两步干燥:先将植物新鲜样品在80~90℃鼓风烘箱中烘15~ 30 min(松软组织烘15 min,致密坚实的组织烘30 min),然后降温至65℃,森林枯枝落叶层样品可直接 在65℃烘干。干燥时间须视新鲜样品含水量而定,通常为12~14 h。然后装入布口袋中。 3、磨碎  样品磨碎前需在65℃烘箱中烘到发脆,然后再进行磨碎处理。如果只测定氮、磷、钾、钠、钙、镁,则可用植物粉碎机磨碎,并通过2mm筛孔,然后装于磨口广口瓶中备用。若分析项目除以上内容外,还要测定微量元素,则样品可用不锈钢剪刀剪细或放在研钵中研碎,并通过2 mm尼龙筛孔,然后装入磨口广口瓶中备用。木材试样可用刨子刨成刨花或用刀劈成小块后再用不锈钢剪刀剪细,装于磨口广口瓶中备用。注:1、已发霉的样品不能用来作森林植物的化学分析,因发霉可促进样品内部酶的催化作用,造成有机物质的严重损失。2、制备样品时应防止烟雾和灰尘污染。更多检测相关内容so栢晖生物了解更多~
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    2024 - 08 - 30
    原名:Characteristics of dissolved black carbon in riverine surface microlayer译名:河流表层中溶解性黑碳的特征期刊:Marine Pollution BulletinIF:5.3发表日期:2023.07第一作者:Vaezzadeh, Vahab 中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室 粤港澳环境污染与控制联合实验室一、背景黑碳(BC)是由生物质和化石燃料不完全燃烧产生的。根据BC的结构和土壤组成,土壤中的BC最终会生物降解并在孔隙水中溶解,从而通过地表径流输送到水生环境中。BC的溶解形式(DBC)通过河流进入海洋,由于其难降解的特性,对地球上的碳循环具有重要意义。先前使用(BPCAs)苯多羧酸方法的研究已经证明了河流和海洋中不同的DBC特征。虽然DBC的河流输出被认为是海洋DBC库的主要贡献者,其速率为27 Tg -1C-1y ,但关于河流DBC的含量和特征(结构和同位素特征)的数据缺乏。表层微层(SML)厚度为1 ~ 1000 μm,是大气和水生环境之间的分界线,与下层相比,具有不同的生物地球化学特性。SML在(可溶性有机碳)DOC及其难熔部分的扩散气水交换中起着重要作用,既是DBC的来源,也是DBC的汇。目前,有机污染物在SML中的富集已经得到了广泛的研究,而空气-水界面的DBC研究一直被忽视。因此,通过对珠江(PR)上、中和下游的SML中DBC含量组成及其同位素的研究弥补河流DBC特征和河口DBC的运输机制的数据的缺失以及有助于更好的理解DBC沿陆-海洋连续体的运输和命运。二、科学问题(1)分析从PR中采集的SML样本中DBC的含量、组成和δ13C特征。(2)将SML中DBC的特征和来源与全球不同水生生态系统的现有文献进行比较。三、材料与方法(1)SML水样采集于2020年10月东...
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案例名称: 孵化中心
说明: 栢晖生物科技有限公司项目孵化中心成立于2015.06.01日,研发领域涉及生物试剂耗材、仪器、新产品开发及各生物科技服务类项目等。自成立以来,陆续吸引了大批专家教授加盟合作,并与全国数十家高校及知名企业建立了良好的合作关系。中心共有博士及以上学位骨干人员10人,专门负责公司新产品研发等工作,已成功研发出无线温度监控器及NO检测试剂盒等产品(详情见成功案例),另有细胞分选仪等三个项目正在积极孵化当中。
2017 - 05 - 31
案例名称: 孵化中心流程
说明:
2017 - 07 - 17
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