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基于野外台站的“自然地理学”实践教学探索与实践:以兰州大学草业科学专业为例

草业科学 2024年第7期41卷 1775-1780页

作者：李伟斌赵传燕草种创新与草地农业生态系统全国重点实验室/兰州大学农业农村部草牧业创新重点实验室/兰州大学草地农业教育部工程研究中心/草业科学国家级实验教学示范中心/兰州大学草地农业科技学院甘肃兰州730020 祁连山中部亚高山生态系统野外科学观测研究站甘肃张掖734000

利用野外台站建设的优势开展“自然地理学”实践教学,培养学生的实践能力和科技创新能力、提升教学效果,是当前“自然地理学”实践教学探索的重点方向。本文以兰州大学草业科学专业为例,从野外台站的选择、实践内容的设计与优化、新教... 详细信息

利用野外台站建设的优势开展“自然地理学”实践教学,培养学生的实践能力和科技创新能力、提升教学效果,是当前“自然地理学”实践教学探索的重点方向。本文以兰州大学草业科学专业为例,从野外台站的选择、实践内容的设计与优化、新教学模式的探索等方面,系统论述了基于野外台站的实践教学在“自然地理学”教学中的应用,总结分析了实践教学在“自然地理学”教学中的成效,并提出了改进方向,为今后“自然地理学”课程实践教学的应用和改进提供了参考。

关键词：野外台站自然地理学实践教学教学模式

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祁连山典型亚高山草甸生态系统碳交换季节动态

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草业科学 2024年

作者：高天胜付宇鹏陈生云戎战磊赵传燕青海师范大学中国地质调查局西宁自然资源综合调查中心西北农林科技大学草业与草原学院中国科学院西北生态环境资源研究院冰冻圈科学国家重点实验室疏勒河源冰冻圈与生态环境综合监测研究站兰州大学草地农业科技学院祁连山中部亚高山生态系统野外科学观测研究站

分布在海拔2500～3800m之间的亚高山草甸是祁连山区分布面积最大的陆地生态系统类型，在区域碳固持方面发挥重要作用。然而，对于亚高山草甸生态系统碳交换的季节动态特征至今缺乏研究。本文利用2021年全年的涡度相关系统连续监测数据... 详细信息

分布在海拔2500～3800m之间的亚高山草甸是祁连山区分布面积最大的陆地生态系统类型，在区域碳固持方面发挥重要作用。然而，对于亚高山草甸生态系统碳交换的季节动态特征至今缺乏研究。本文利用2021年全年的涡度相关系统连续监测数据分析了祁连山中部天涝池小流域典型亚高山草甸生态系统碳组分通量的变化特征。结果表明：（1）亚高山草甸净生态系统碳交换（NEE）平均通量呈单谷曲线，生态系统呼吸（Reco）、生态系统总初级生产力（GPP）平均通量变化均呈单峰曲线，且均在11:00-13:00之间达到碳吸收峰值，夜晚则是碳排放。（2）逐步回归分析表明，在日尺度上NEE受5 cm土壤温度（Ts）控制，Reco与空气温度（Ta）、土壤温度和5 cm土壤含水量（SWC）关系极显著（p<0.01），GPP与Ts、SWC关系极显著（p<0.01）。（3）在月尺度上Reco、NEE、GPP均与叶面积指数（LAI）表现出显著的相关关系，随着生长季开始，NEE、Reco、GPP逐渐增大，随着生长季结束，各通量组分迅速减小。年NEE为-267.9 gC·m-2·a-1，碳汇作用较强。研究结果为评估祁连山北麓区域围封禁牧的亚高山草甸生态系统固碳服务评估提供科学依据。

关键词：祁连山亚高山草甸涡度相关生态系统呼吸总初级生产力净生态系统碳交换

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青海云杉林凋落物分解早期微生物生物量时空动态变化

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生态学报 2023年第1期43卷 48-59页

作者：顾继雄周碧莲韩昊赵传燕兰州大学草地农业科技学院兰州大学草地农业生态系统国家重点实验室兰州730020 中国地质调查局西宁自然资源综合调查中心西宁810000

凋落物分解过程中的微生物生物量动态对于深入了解森林生态系统凋落物分解机理具有重要意义。为了解高寒山地森林典型树种凋落物分解过程中的微生物生物量动态特征,采用凋落物袋野外原位分解法,研究了海拔2850 m、2950 m、3050 m、3150 ... 详细信息

凋落物分解过程中的微生物生物量动态对于深入了解森林生态系统凋落物分解机理具有重要意义。为了解高寒山地森林典型树种凋落物分解过程中的微生物生物量动态特征,采用凋落物袋野外原位分解法,研究了海拔2850 m、2950 m、3050 m、3150 m和3250 m树冠中心(CC)与树冠边缘(CE)青海云杉(Picea crassifolia)叶凋落物分解过程中凋落物和土壤中的微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)和微生物生物量磷(MBP)时空动态变化。时间尺度上,不同海拔CC与CE凋落物中的MBC、MBN和MBP在生长季节初期上升,生长季节后期下降;但土壤中的MBC、MBN和MBP却在生长季节初期下降,生长季节后期上升。然而,3050 m海拔CE和3250 m海拔土壤中的MBP含量呈“先下降-后上升-再下降”的倒“N”型变化格局。空间尺度上,凋落物中的MBC和MBN含量高于土壤中的,但MBP出现相反情况;CE处的MBC、MBN和MBP含量均显著(P<0.05)高于CC;总体而言,MBC、MBN和MBP含量以中海拔显著最高(P<0.05),其次为低海拔,高海拔显著最低(P<0.05)。这些结果为清晰地认识高寒山地森林凋落物分解过程及机理,以及进一步理解陆地生态系统结构和功能奠定了基础。

关键词：青海云杉凋落物分解微生物生物量时空尺度

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祁连山典型亚高山草甸生态系统碳交换的季节动态

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草业科学 2025年第3期42卷 537-548页

作者：高天胜付宇鹏陈生云戎战磊赵传燕青海师范大学地理科学学院青海西宁810008 中国地质调查局西宁自然资源综合调查中心青海西宁810000 祁连山中部亚高山生态系统野外科学观测研究站甘肃张掖734000 中国科学院西北生态环境资源研究院/冰冻圈科学国家重点实验室/疏勒河源冰冻圈与生态环境综合监测研究站甘肃兰州730000 西北农林科技大学草业与草原学院陕西杨凌712100 兰州大学草地农业科技学院甘肃兰州730020

分布在海拔2500~3800m的亚高山草甸是祁连山区分布面积最大的陆地生态系统,为区域碳固持发挥了重要作用。然而,对于亚高山草甸生态系统碳交换的季节动态特征至今缺乏较系统的研究。本研究利用2021年全年的涡度相关系统连续监测数据分析... 详细信息

分布在海拔2500~3800m的亚高山草甸是祁连山区分布面积最大的陆地生态系统,为区域碳固持发挥了重要作用。然而,对于亚高山草甸生态系统碳交换的季节动态特征至今缺乏较系统的研究。本研究利用2021年全年的涡度相关系统连续监测数据分析了祁连山中部天涝池小流域典型亚高山草甸生态系统碳组分通量的变化特征。结果表明:1)亚高山草甸净生态系统碳交换(NEE)平均通量呈单谷曲线,生态系统呼吸(Reco)、生态系统总初级生产力(GPP)平均通量变化均呈单峰曲线,且均在11:00-13:00达到碳吸收峰值,夜晚则是碳排放;2)逐步回归分析表明,在日尺度上NEE受5 cm土壤温度(Ts)控制,Reco与空气温度(Ta)、土壤温度和5 cm土壤含水量(SWC)极显著相关(P<0.01),GPP与Ts、SWC极显著相关;3)在月尺度上,Reco、NEE、GPP均与叶面积指数(LAI)表现出显著的相关关系(P<0.01),随着生长季开始,NEE、Reco、GPP逐渐增大,随着生长季结束,各通量组分迅速减小。年NEE为-267.9 g·(m^(2)·a)^(-1),碳汇作用较强。研究结果为祁连山北麓区域围封禁牧的亚高山草甸生态系统固碳服务评估提供了科学依据。

关键词：祁连山亚高山草甸涡度相关生态系统呼吸总初级生产力净生态系统碳交换碳汇

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祁连山中部优势灌木物种叶功能性状参数变化特征

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生态学报 2023年第2期43卷 709-718页

作者：杨建红赵传燕李娜汪红席亚丽兰州大学草地农业科技学院兰州大学草地生态系统国家重点实验室兰州730000 河西学院甘肃省应用真菌工程实验室甘肃省食用菌遗传育种重点实验室张掖734000

植物叶功能性状是连接植物与外界环境的重要桥梁,是探索植物适应环境、进行全球气候变化研究的指标,也是生态水文模型重要的输入参数。通过高时间分辨率样品的采集结合图像处理技术,对祁连山中部优势物种金露梅(Dasiphora fruticosa)和... 详细信息

植物叶功能性状是连接植物与外界环境的重要桥梁,是探索植物适应环境、进行全球气候变化研究的指标,也是生态水文模型重要的输入参数。通过高时间分辨率样品的采集结合图像处理技术,对祁连山中部优势物种金露梅(Dasiphora fruticosa)和鬼箭锦鸡儿(Caragana jubata)叶功能性状变化特征进行研究,结果表明:叶面积(LA)从生长初期到生长末期发生明显变化,且2020年6—7月初灌木叶面积变化最为明显;比叶面积(SLA)分别在76—157 cm^(2)/g之间和120—217 cm^(2)/g之间,金露梅SLA平均值(123 cm^(2)/g)<鬼箭锦锦鸡儿SLA平均值(176 cm^(2)/g);在生长初期金露梅的叶面积指数(LAI)明显大于鬼箭锦鸡儿,金露梅和鬼箭锦鸡儿的叶面积指数随时间的变化都符合三次函数;生物量与基径和高度的乘积呈显著性相关,最优回归模型均为幂函数;地上生物量与叶功能性状参数在不同阶段的模拟方程均不同,地上总生物量与叶生物量在生长期的最优选择模型分别呈S型函数和幂函数,金露梅的单株地上生物量在不同阶段与SLA的最优模型均为对数函数。

关键词：祁连山灌木叶功能性状参数动态变化过程

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短期氮磷添加对祁连山亚高山草地土壤呼吸组分的影响

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环境科学 2023年第4期44卷 2283-2292页

作者：江原甘小玲曹丰丰赵传燕李伟斌兰州大学草地农业科技学院草地创新与草地农业生态系统国家重点实验室农业农村部草牧业创新重点实验室草地农业教育部工程研究中心兰州730020

为探究短期氮磷添加对祁连山亚高山草地土壤呼吸及其组分的影响,于2019年6~8月采用随机区组设计,设置氮添加[10g·(m^(2)·a)^(-1),N]、磷添加[5g·(m^(2)·a)^(-1),P]、氮磷混施[10g·(m^(2)·a)^(-1)N、 5g&#... 详细信息

为探究短期氮磷添加对祁连山亚高山草地土壤呼吸及其组分的影响,于2019年6~8月采用随机区组设计,设置氮添加[10g·(m^(2)·a)^(-1),N]、磷添加[5g·(m^(2)·a)^(-1),P]、氮磷混施[10g·(m^(2)·a)^(-1)N、 5g·(m^(2)·a)^(-1)P,NP]、对照(CK)和完全对照(CK′)这5个处理,测定了土壤总呼吸速率及其组分.结果表明,氮添加对土壤总呼吸和异养呼吸的降低速率均低于磷添加[-16.71%vs.(相对照,下同)^(-1)9.20%;-4.41%vs.-13.05%],但对自养呼吸的降低速率高于磷添加(-25.03%vs.-23.36%),而氮磷混施则对土壤总呼吸速率无显著影响.土壤总呼吸速率及其组分与土壤温度均呈显著的指数相关,其中氮添加降低了呼吸速率的温度敏感性(Q10:-5.64%~0.00%),而磷添加增加了Q10(3.38%~6.98%),氮磷混施降低了自养呼吸速率但增加了异养呼吸速率的Q10(16.86%),从而降低了土壤总呼吸速率的Q10(-2.63%~-2.02%).土壤pH、土壤全氮和根系磷含量与自养呼吸速率均具有显著相关性(P<0.05),而与异养呼吸速率无显著相关,且根系氮含量只与异养呼吸速率呈显著负相关(P<0.05).总体上,自养呼吸速率对氮添加更加敏感,而异养呼吸速率对磷添加更加敏感,氮或磷添加均显著降低了土壤总呼吸速率,而氮磷混施并未显著影响土壤总呼吸速率,此结果可为准确评估亚高山草地土壤碳排放提供科学依据.

关键词：氮添加磷添加氮磷混施土壤总呼吸速率异养呼吸速率自养呼吸速率

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祁连山青海云杉林下苔藓层持水及截留特征

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兰州大学学报（自然科学版） 2024年第1期60卷 60-67页

作者：周碧莲顾继雄易玉媛赵传燕兰州大学草地农业科技学院草地农业生态系统国家重点实验室兰州730020 甘肃祁连山国家级自然保护区管理局甘肃张掖734000

为了探究祁连山青海云杉林下苔藓层的水文截留特性及其对土壤层水文功能的影响,设置不同坡度因子界定自然降雨条件下对土壤层水文功能的影响,研究祁连山青海云杉样地内苔藓层蓄积量、最大持水量和吸水速率等水文特征参数.结果表明,在自... 详细信息

为了探究祁连山青海云杉林下苔藓层的水文截留特性及其对土壤层水文功能的影响,设置不同坡度因子界定自然降雨条件下对土壤层水文功能的影响,研究祁连山青海云杉样地内苔藓层蓄积量、最大持水量和吸水速率等水文特征参数.结果表明,在自然降雨事件中,青海云杉样地的苔藓层在坡度为43°开始补充给土壤水分的降雨阈值最大(14.3 mm);在0°时开始补充给土壤水分的降雨阈值最小(10.7 mm),说明坡度会对苔藓植物的持水能力产生影响.林下苔藓层持水量随浸泡时间的延长而增加,其规律遵循对数方程W=k ln(t)+p.苔藓层吸水速率随浸泡时间延长按方程V=ktb的趋势下降.在模拟小降雨强度条件下,苔藓层最大持水量随降雨强度的增加而升高,最大持水量均高于浸泡法测定值的80%.

关键词：山羽藓坡度持水能力祁连山

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基于PROSAIL模型与光谱指数的紫花苜蓿冠层含水量估算

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兰州大学学报（自然科学版） 2023年第1期59卷 55-62页

作者：唐源王小平鲁聪聪赵传燕兰州大学草地农业生态系统国家重点实验室草地农业科技学院兰州730020 中国气象局兰州干旱气象研究所兰州730020 甘肃农业大学资源与环境学院兰州730070

依据光谱和植物生理参数再联合PROSAIL模型模拟光谱曲线对应的冠层含水量(E)敏感指数,与实际光谱曲线的E敏感光谱指数对比,PROSAIL模型模拟光谱曲线精度较高,相关系数R2>0.8.对光谱的E敏感波段进行单因素和整体敏感性分析,E敏感波段... 详细信息

依据光谱和植物生理参数再联合PROSAIL模型模拟光谱曲线对应的冠层含水量(E)敏感指数,与实际光谱曲线的E敏感光谱指数对比,PROSAIL模型模拟光谱曲线精度较高,相关系数R2>0.8.对光谱的E敏感波段进行单因素和整体敏感性分析,E敏感波段分别为1240、1450、1650 nm.通过水分指数、水分压力指数(MSI)、归一化差异红外指数(NDII)和结合E敏感波段构建的4个广义归一化差异水指数(NDWI)对紫花苜蓿E进行反演,7个指数均具有较好的反演效果,R2>0.8,均方根误差为0.0010~0.0019 g/cm2,其中传统水分敏感光谱指数的E-MSI、E-NDII、E-NDWI((860,1240))和基于广义光谱指数的E-NDWI((1240,1650))的反演效果最佳.

关键词： PROSAIL模型冠层含水量敏感性分析紫花苜蓿

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祁连山中段5种典型植物光合光响应曲线拟合模型比较

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植物资源与环境学报 2023年第4期32卷 92-94页

作者：田俊凯韩昊赵传燕董泽华常亚鹏兰州大学草地农业科技学院草种创新与草地农业生态系统全国重点实验室甘肃兰州730020 中国地质调查局西宁自然资源综合调查中心青海西宁810000

测定祁连山中段5种典型植物的光响应参数,并用4种光响应模型进行拟合。结果表明:青海云杉(Picea crassifolia Kom.)、祁连圆柏(Juniperus przewalskii Kom.)、金露梅[Dasiphora fruticosa(Linn.)Rydb.]和垂穗披碱草(Elymus nutans Griseb.)的光合光响应曲线属于饱和趋近型,蕨麻[Argentina anserina(Linn.)Rydb.]的光合光响应曲线属于强度抑制型。4种模型均能较好地拟合供试5种植物的光合光响应曲线,但仅直角双曲线修正模型可以较好地拟合强度抑制型光合光响应曲线的光抑制阶段。直角双曲线修正模型除了对饱和趋近型光合光响应曲线光饱和点的拟合值偏高外,可以较好地拟合其他光响应参数。综上所述,直角双曲线修正模型为祁连山中段典型植物光合光响应曲线的最优拟合模型。

关键词：祁连山典型植物光合光响应曲线光响应模型

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白水江国家级自然保护区大熊猫生境特征分析

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甘肃农业大学学报 2024年第3期59卷 245-252页

作者：刘兴明常亚鹏汪红赵传燕杨文赟甘肃白水江国家级自然保护区管理局甘肃文县746400 兰州大学草地农业科技学院甘肃兰州730020

【目的】以白水江国家级自然保护区为例,利用GIS和RS技术,量化分析研究区大熊猫的生境特征。【方法】通过大熊猫痕迹点与研究区地形因子、植被类型、主食竹和河流分布图叠加,得出大熊猫分布区与物理环境因素和生物环境因素的关系.将居... 详细信息

【目的】以白水江国家级自然保护区为例,利用GIS和RS技术,量化分析研究区大熊猫的生境特征。【方法】通过大熊猫痕迹点与研究区地形因子、植被类型、主食竹和河流分布图叠加,得出大熊猫分布区与物理环境因素和生物环境因素的关系.将居民点进行缓冲分析,与大熊猫痕迹点叠加,分析大熊猫与人类活动因素(居民点)的关系。【结果】研究得出白水江自然保护区大熊猫活动范围多在海拔1 600~2 900 m之间,痕迹点在坡度较缓(<5°)和无坡向的区域出现较多,生境中的主要植被类型是针阔叶混交林,该类型占全区域总面积的30.09%,主食竹为缺苞箭竹和青川箭竹.92.14%的痕迹点落在距水源地700 m以内的范围中,明显回避有干扰的区域,远离居民点(>3 500 m的缓冲区)。【结论】研究结果为白水江自然保护区有效保护提供了基础数据。

关键词：白水江国家级自然保护区生境大熊猫痕迹点叠加分析

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