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编译服务: 农业立体污染防治 编译者: 金慧敏 编译时间: Nov 19, 2015 浏 览 量: 8

随着地球人口的增长,2050年预计将达90亿,气候变化对世界农业影响的压力越来越大。关开玉(音译)是斯坦福大学地球、能源和环境科学学院地球系统科学的博士后,他的研究团队开发出一个作物产量估算方法,该方法主要是利用卫星测量植物发出的太阳诱导荧光,这比以往任何时候都更准确。这一进展将有助于科学家研究农作物对气候变化的反应。该研究小组在《全球变化生物学》杂志上发表了其研究成果。

从1972年,科学家就开始利用卫星收集农业数据,当时美国国家航空航天局(NASA)率先使用阳光反射的颜色或“绿色”制成整个地球的植物覆盖地图。然而,这些植被图不是理想的作物生产力预测方式。科学家需要知道的是增长率而不是绿色。生长速率可以告诉研究者在生长季节结束时作物的预期产量。比如,一个大豆植株或玉米秆的生长速率越高,那么这个成熟植物的收获也越大。科学家们需要测量的是流量,是在植物和大气之间交换的二氧化碳,这样可以了解光合作用和植物生长。

最近,美国航空航天局和一些欧洲研究所的研究人员从最初设计用于测量大气中臭氧和其他气体的卫星发现了如何测量这种流量,他们称之为太阳诱导荧光。植物的这种发光与其增长速度非常成比例。所以它们长的越多,光合作用越多,它们的荧光越亮。研究小组看到了利用这一新的数据来了解作物生长知识差距的机遇,研究始于美国中西部的一个主要的玉米和大豆产区。现在可以从太空中检测到荧光的事实使得研究人员在更大的领域和很长一段时间监测植物的生长,并给出植物如何在变化的天气条件下产生波动的清晰画面。

如果某时植物受到协迫,荧光大幅下降,捕捉植物对这些短期环境变化的响应,将有助于科学家了解什么样的因素使植物在每日时间尺度上做出响应。有助于研究人员找出需要担心的作物响应胁迫。有助于科学家应该如何关注下一代种植系统,有助于科学家了解下一代的种植系统能否承受目前农作物无法承受的环境。

在这个早期阶段,荧光测量是相对较低的分辨率(一个单一的测量覆盖约50平方公里),因为它每天只收集一次,多云的天空会干扰荧光信号。现在,研究人员必须用其他信息来补充数据,并辅以地面观测完善测量。研究人员希望很快就可以运行一些新的卫星,特别是为了使荧光测量具有更好的空间和时间分辨率。该小组继续使用该技术研究美国农作物产量,同时希望直接使用这一技术来监测全球粮食生产。

  
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