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草地学报 2025年第1期33卷 250-261页

作者：黄轲盼杨雪梅刘志飞张忠王景瑞徐浩杰兰州大学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/兰州大学草地农业科技学院甘肃兰州730020 兰州文理学院甘肃兰州730010 甘肃省治沙研究所甘肃兰州733000 兰州大学寒旱区生态环境遥感研究中心甘肃兰州730000

基于民勤干旱荒漠区地面实测的人工梭梭同化枝高光谱反射率与光合色素数据,经光谱曲线处理和特征参数提取后,采用随机森林(RF)、反向传递人工神经网络(BP-ANN)、支持向量机(SVM)三种常见的机器学习模型模拟叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜... 详细信息

基于民勤干旱荒漠区地面实测的人工梭梭同化枝高光谱反射率与光合色素数据,经光谱曲线处理和特征参数提取后,采用随机森林(RF)、反向传递人工神经网络(BP-ANN)、支持向量机(SVM)三种常见的机器学习模型模拟叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量,确定梭梭同化枝光合色素含量的最优估算模型,揭示影响光合色素含量的光谱关键变量。结果表明,RF模型在模拟精度上表现最优,对三种光合色素的R^(2)值介于0.73至0.77,RMSE介于0.023至0.302 mg·g^(-1)。其中,RF对叶绿素b的预测精度最高,R^(2)为0.77,RMSE为0.023 mg·g^(-1)。不同光合色素对干旱胁迫的响应各异,导致影响它们的光谱变量也不同。叶绿素a与叶绿素b的最优模型受到吸收位置(Absorption position,AP)、红边位置(Red-edge position,REP)和红边拐点(Red-edge inflection point,REIP)的影响较多,而类胡萝卜素的最优模型更容易受REIP、Vogelmann红边指数(Vogelmann red-edge index 2,VOG2)与水波段指数(Water band index,WBI)的影响。该研究为基于高光谱遥感与机器学习模型反演梭梭同化枝光合色素含量提供依据,服务于人工梭梭林的旱情监测与抚育管理。

关键词：梭梭光合色素高光谱反射特性模型模拟变量重要性

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2000-2020年祁连山草地地上净初级生产力动态变化及其对气候因子的响应

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草业科学 2025年第3期42卷 549-560页

作者：滕如钰张来英齐效镰孙翔李霞徐浩杰兰州大学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/兰州大学草地农业科技学院甘肃兰州730020 兰州大学信息科学与工程学院甘肃兰州730000 甘肃省草原技术推广总站甘肃兰州730010 兰州大学寒旱区生态环境遥感研究中心甘肃兰州730000

估算潜在地上净初级生产力(ANPP)可为草地适应性管理提供决策依据。基于气候、土壤和植被数据,采用CENTURY模型与因子分析法,探究2000-2020年祁连山草地ANPP动态变化及其对气候因子的响应。结果表明:植物生长最适与最高温度是模型敏感参... 详细信息

估算潜在地上净初级生产力(ANPP)可为草地适应性管理提供决策依据。基于气候、土壤和植被数据,采用CENTURY模型与因子分析法,探究2000-2020年祁连山草地ANPP动态变化及其对气候因子的响应。结果表明:植物生长最适与最高温度是模型敏感参数,且ANPP对两种温度的响应相反。ANPP模拟值与实测值较为吻合,相关系数在高寒草甸、高寒草原、高寒荒漠、温性草原和温性荒漠分别为0.87、0.82、0.77、0.66和0.73,说明模型适用性较好。研究时段内,各草地类型ANPP均呈增加趋势,高寒草甸ANPP增加速率最高,为1.21g·(m^(2)·a)^(-1)。此外,研究区年均温和年降水量显著增加,年太阳辐射显著减少。ANPP与年均温和年降水量显著正相关,与年太阳辐射显著负相关。ANPP与气温的相关性略高于降水和太阳辐射。研究结果证实,暖湿化气候可能导致近20年来祁连山草地ANPP增加,各草地类型ANPP增加速率存在差异,应抢抓有利气候条件,以ANPP大小及其变化指导草地保护修复,筑牢祁连山生态屏障。

关键词： CENTURY模型祁连山草地地上净初级生产力动态变化气候因子

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多次刈割对黄土高原豆科牧草生产性能的影响

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草地学报 2025年第4期33卷 1163-1171页

作者：张馨元杨天辉王文军李岚兰剑侯扶江兰州大学草种创新与草地农业生态系统全国重点实验室农业农村部草牧业创新重点实验室国家林业草原西北退化草原生态修复与利用工程技术研究中心兰州大学草地农业科技学院宁夏农林科学院动物科学研究所宁夏大学林业与草业学院

为评估多次刈割对豆科牧草生产性能的影响，本研究在黄土高原选取紫花苜蓿（Medicago sativa L.）、白三叶（Trifolium repens L.）和红三叶（Trifolium pretense L.）3种豆科牧草开展2年田间试验，分析多次刈割对牧草饲草食物当量、品... 详细信息

为评估多次刈割对豆科牧草生产性能的影响，本研究在黄土高原选取紫花苜蓿（Medicago sativa L.）、白三叶（Trifolium repens L.）和红三叶（Trifolium pretense L.）3种豆科牧草开展2年田间试验，分析多次刈割对牧草饲草食物当量、品质及时空稳定性的影响，评价牧草产量与品质间的关系。结果表明，紫花苜蓿的再生速率于101.3～114.6天达到峰值，红三叶于99.8～103.7天达到峰值，白三叶于86.7～113.9天达到最大；紫花苜蓿的饲草食物当量最高，其饲草食物当量的产量在81～106天达到最大；氮含量时间稳定性由大到小依次为紫花苜蓿>红三叶>白三叶（P<0.05）；草产量空间稳定性由大到小依次为紫花苜蓿>红三叶>白三叶（P<0.05）;3种豆科牧草氮含量随牧草产量的增加呈负幂函数递减趋势，牧草产量大约在600 kg·hm-2之后，牧草产量与氮含量耦合；≥0℃积温是牧草产量和品质的主要预测因子。本研究建立了牧草生长时间对牧草再生速率的预测模型和牧草产量对牧草氮含量的预测模型，结果表明这些预测模型的准确性较高，可为黄土高原豆科牧草的生产栽培提供科学依据。

关键词：栽培草地多次刈割豆科牧草产草量牧草品质饲草食物当量

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基于高光谱反射特征的荒漠类型可分性评价

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干旱区研究 2025年第1期42卷 141-153页

作者：刘志飞杨雪梅王景瑞黄轲盼徐浩杰兰州大学草种创新与草地农业生态系统全国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草地农业科技学院甘肃兰州730020 兰州文理学院旅游学院甘肃兰州730010 甘肃省治沙研究所甘肃兰州730070 兰州大学资源环境学院甘肃兰州730000 兰州大学寒旱区生态环境遥感研究中心甘肃兰州730000

本研究采用裸土高光谱反射曲线细节所提取的特征变量评价不同荒漠类型可分性,选择石羊河下游盐漠、砾漠、泥漠和沙漠为研究对象,运用累积差值、一阶微分、包络线去除、植被指数计算、主成分分析法等,辨别不同荒漠类型的高光谱反射特征,... 详细信息

本研究采用裸土高光谱反射曲线细节所提取的特征变量评价不同荒漠类型可分性,选择石羊河下游盐漠、砾漠、泥漠和沙漠为研究对象,运用累积差值、一阶微分、包络线去除、植被指数计算、主成分分析法等,辨别不同荒漠类型的高光谱反射特征,提取关键分类变量,量化不同荒漠类型区分度。结果表明:(1)各荒漠类型在446~600 nm和2150~2285 nm处存在差异明显的吸收谷。(2)Carter指数1、绿度指数(GI)、绿色归一化植被指数(GNDVIh2)等在不同荒漠类型间存在显著差异。(3)改进叶绿素吸收指数(MCARI)、土壤调整植被指数(SAVI)、2265 nm与1790~1810 nm反射率在主成分指标构建中的权重值较大。(4)各荒漠类型区分度:沙漠&盐漠>沙漠&泥漠>泥漠&盐漠>砾漠&盐漠>沙漠&砾漠>泥漠&砾漠。研究结果可为西北干旱区荒漠遥感监测提供地面验证和数据支持。

关键词：荒漠土壤高光谱特征波段特征提取主成分分析类别可分性

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建设环青藏高原草业带的设想

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草业科学 2025年第1期42卷 1-10页

作者：侯扶江高小叶唐川江武强唐昊杨文草种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/国家林业草原西北退化草地生态修复与利用工程技术研究中心/兰州大学草地农业科技学院贵州民族大学生态环境工程学院四川省草业技术研究推广中心新疆生产建设兵团林业和草原工作总站云南省饲草饲料工作站

草业对全球生态安全和食物安全有不可替代的作用。环青藏高原地区具有相似的自然与社会禀赋，自然环境脆弱、灾害频繁，地处偏远，是少数民族聚居区和中华民族共同体的熔炉，历经千年自发形成了以草业为支撑的大农业系统，与青藏高原和... 详细信息

草业对全球生态安全和食物安全有不可替代的作用。环青藏高原地区具有相似的自然与社会禀赋，自然环境脆弱、灾害频繁，地处偏远，是少数民族聚居区和中华民族共同体的熔炉，历经千年自发形成了以草业为支撑的大农业系统，与青藏高原和东部农耕区形成了农牧耦合系统。环青藏高原地区社会经济发展水平接近，潜力巨大，只有协同合作发展草业，才能释放更大的系统耦合的发展潜能，共同迎接生态文明新时代的历史机遇，推进青藏高原和我国大江大河中下游平原的生态保护和高质量发展。环青藏高原各省区根据资源禀赋已将草业作为区域高质量发展的支柱产业，建设环青藏高原草业带，空间上把“中部地区崛起”“长江流域生态保护修复”“黄河流域生态保护与高质量发展”“西部大开发”“‘三北’工程攻坚战”“乡村振兴”“丝绸之路经济带”等国家战略联接为统一的整体，为国家重大战略的实施加固生态安全和食物安全屏障。为此，根据各个省(区)长期发展草地农业的产业基础和经验，分析这一巨型草业基地建设的自然环境、社会环境、发展潜力和路径，提出建设草业综合种业体系；建设和完善草业系统，通过“左邻右舍”工程推动以农牧场尺度的草-畜系统耦合，实现牧草就地、就近高效转化为优质畜产品，通过“农草济牧”工程发展环青藏高原带与青藏高原、中东部地区间多产业系统耦合；建立环青藏高原草业带国家和省际联动机制，为草业带的建设提供政研产学民融合平台。建设国内、国际两条环青藏高原草业带，为国家食物安全、生态安全和边疆发展构筑更加牢固的草业平台。

关键词：环青藏高原带巨型草业基地系统耦合生态安全食物安全

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面向次生盐渍化防控的畜禽粪便设施菜地承载力估算

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中国农业大学学报 2025年第3期30卷 166-174页

作者：楚天舒任一哲杨宇辰赵智强贺雪妮苏楷淇张起赫蒲胜海吴湘琳马兴旺中国农业大学资源与环境学院北京100193 国家地质实验测试中心自然资源部生态地球化学重点实验室北京100037 中国农业大学工学院北京100083 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兰州730020 中国农业大学人文与发展学院北京100193 新疆农业科学院土壤肥料与农业节水研究所/农业农村部西北绿洲农业环境重点实验室乌鲁木齐830091

为防控设施菜地土壤次生盐渍化,以云南、上海、江苏、陕西、甘肃、宁夏、山东、河北和辽宁的设施菜地为研究对象,基于土壤盐分积累模型,开展面向次生盐渍化防控的畜禽粪便设施菜地承载力的建模工作;根据各省设施菜地土壤含盐量现状与盐... 详细信息

为防控设施菜地土壤次生盐渍化,以云南、上海、江苏、陕西、甘肃、宁夏、山东、河北和辽宁的设施菜地为研究对象,基于土壤盐分积累模型,开展面向次生盐渍化防控的畜禽粪便设施菜地承载力的建模工作;根据各省设施菜地土壤含盐量现状与盐化分级标准,设置对应的土壤含盐量阈值,估算每hm2设施菜地适宜施用畜禽粪肥量与承载力。结果表明:1)9个省份每hm2设施菜地可承载的生猪、奶牛、肉牛、蛋鸡和肉鸡数量分别为8.6~153.7头、0.4~4.1头、0.6~11.4头、8.5~162.5羽和58.8~1107.5羽;2)设施菜地土壤和畜禽粪肥含盐量较高,已经限制了畜禽粪肥还田利用与承载力。建议推广淋洗排盐、暗管排水或深耕技术,以降低土壤盐分残留,从而提升畜禽粪便设施菜地承载力。本研究可为区域种养平衡与土壤障碍因子治理提供参考。

关键词：畜禽粪便承载力次生盐渍化设施菜地土壤含盐量

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草地植物和土壤对温度和降水变化的响应研究进展

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生态学杂志 2024年第12期43卷 3787-3796页

作者：刘明蕊刘世婷马春燕李桧常生华侯扶江刘永杰草种创新与草地农业生态系统全国重点实验室农业农村部草牧业创新重点实验室兰州大学草地农业科技学院兰州730020

在自然因素和人为因素的双重作用下,气候变化如极端干旱和降水事件出现的频率增加,草地植被覆盖度、草地生产力和土壤肥力下降,草地载畜能力降低。研究草地生态系统对气候变化的响应,对于草地资源的可持续利用以及制定相应的生态保护与... 详细信息

在自然因素和人为因素的双重作用下,气候变化如极端干旱和降水事件出现的频率增加,草地植被覆盖度、草地生产力和土壤肥力下降,草地载畜能力降低。研究草地生态系统对气候变化的响应,对于草地资源的可持续利用以及制定相应的生态保护与恢复措施具有重要意义。本文从草地植被和土壤环境两方面,围绕草地生态系统对温度和降水变化的响应进行了系统梳理,总结了草地植被的群落结构、植物物候、草地生产力以及土壤温湿度、土壤呼吸、土壤微生物和土壤酶对温度和降水变化的响应。本文重点从研究尺度和试验方法等方面进行了讨论,在此基础上提出了关于气候变化对草地生态系统影响的研究中存在的一些亟需解决的科学问题,如植物的累积效应和滞后效应、生物群落的相互作用、如何提高模型精度、不同植物功能群对极端气候事件的响应等,以期为今后的相关研究提供参考。

关键词：气候变化植物群落结构植物物候草地生产力土壤环境草地生态系统响应机制

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草业科学专业本科学位论文选题的影响因素——以兰州大学为例

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草业科学 2024年第11期41卷 2746-2755页

作者：刘永杰草种创新与草地农业生态系统全国重点实验室/农业农村部草牧业创新重点实验室/兰州大学草地农业科技学院甘肃兰州730020

本科学位论文是本科生培养的关键环节,是学位授予的重要依据。本科学位论文选题是完成学位论文的首要环节,学位论文选题的恰当与否关系到学位论文的质量。然而,本科生在学位论文选题过程中存在不少问题,如选题时间仓促、选题缺乏创新等... 详细信息

本科学位论文是本科生培养的关键环节,是学位授予的重要依据。本科学位论文选题是完成学位论文的首要环节,学位论文选题的恰当与否关系到学位论文的质量。然而,本科生在学位论文选题过程中存在不少问题,如选题时间仓促、选题缺乏创新等。本研究以兰州大学2019级草业科学专业本科生为研究对象,通过问卷对草业科学专业本科学位论文选题的影响因素进行调查。结果发现:大部分调查对象对于学位论文选题有较为清晰的认识,如大部分调查对象认为学位论文选题应具有较高的新颖性(64%)、较好的研究热度(49%)和较强的实践应用性(66%)。草业科学专业本科学位论文选题的影响因素主要包括主观因素、导师因素和其他因素三方面。其中,导师的指导对于调查对象的学位论文选题起到了极为重要的作用。基于本研究,建议一方面继续推行本科生导师制,强化导师责任感,建立健全监督和评价机制,以保证导师制对于本科学位论文选题产生积极影响;另一方面,提升本科生专业素养,通过课堂拓展和科研实践等方式,拓宽眼界,发挥本科生的主观能动性,切实提高本科学位论文选题的质量。本研究可为我国高校草业科学学科建设及本科生培养提供理论基础和支撑。

关键词：本科学位论文选题问卷调查草业科学导师制

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黄土高原四种作物生产的温室气体排放比较

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草地学报 2023年第8期31卷 2425-2435页

作者：罗玉婷胥刚任继周常生华余春晓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农业农村部草牧业创新重点实验室甘肃兰州730020

为探究粮食作物和饲草作物生产在温室气体排放方面的差异,识别潜在的减排热点,本研究基于2018—2021年在甘肃和宁夏获得的738份有效农户问卷调查数据,以小麦、玉米、苜蓿和饲用玉米四种作物为研究对象,使用生命周期评价的方法评估温室气... 详细信息

为探究粮食作物和饲草作物生产在温室气体排放方面的差异,识别潜在的减排热点,本研究基于2018—2021年在甘肃和宁夏获得的738份有效农户问卷调查数据,以小麦、玉米、苜蓿和饲用玉米四种作物为研究对象,使用生命周期评价的方法评估温室气体(CO_(2)当量)排放量。结果表明,研究区域每公顷的小麦、玉米、苜蓿、饲用玉米干物质产出分别为:6.45,16.81,6.28,17.05 t;蛋白质产出分别为:0.52,1.08,0.79,1.22 t。四种作物的温室气体排放量分别为:3.89,5.14,1.12,4.34 t·hm^(-2);但在每吨干物质和蛋白质产出基准下,苜蓿与饲用玉米均显示较低的排放强度,其中苜蓿的优势更为显著。敏感度分析表明,化肥和农机使用对排放结果的敏感度平均达到75.29%和11.51%。因此,建议研究区域使用优质饲草作物替代粮食作物支撑草食畜牧业,同时加强作物的田间施肥管理和提高机械使用效率,能有效地减少草食畜牧业在饲料生产端的温室气体排放量。

关键词：饲料作物温室气体生命周期评价粮改饲

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黄土高原典型草原群落结构和土壤水分对划破的响应

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生态学报 2023年第15期43卷 6131-6142页

作者：李琪琪黄小娟李岚常生华侯扶江兰州大学草地农业科技学院兰州730020 草种创新与草地农业生态系统全国重点实验室兰州730020 农业农村部草牧业创新重点实验室兰州730020

划破是草原改良的基础措施之一,划破强度是划破措施的关键环节,划破对草原健康持续管理有重要意义。目前的研究主要集中在划破对植物群落结构和生产力的影响上,然而草原植物群落与土壤水分对划破强度的响应尚不清楚。在黄土高原典型草... 详细信息

划破是草原改良的基础措施之一,划破强度是划破措施的关键环节,划破对草原健康持续管理有重要意义。目前的研究主要集中在划破对植物群落结构和生产力的影响上,然而草原植物群落与土壤水分对划破强度的响应尚不清楚。在黄土高原典型草原开展不同程度的草地划破试验,探究不同划破强度(27.4%、46.3%和61.9%)对草地植物群落物种多样性、生物量和土壤水分的影响。结果表明:3个划破强度下划破带物种丰富度显著低于未划破带1—3种/m~2,划破带和未划破带群落相似性分别低于整区23.85%—119.23%和44.43%—84.55%。地上生物量随物种丰富度的增加而增大,且地上生物量与Simpson指数和Shannon Weiner指数显著负相关。3个划破强度下未划破带地下生物量和总生物量分别高于划破带88.2%—134.6%、52.4%—67.8%、2.5%—16.6%和103.9%—152.9%、59.3%—75.8%、9.1%—22.6%。植物群落物种丰富度和地上生物量随划破强度的增加呈“驼峰”型曲线变化,当划破强度分别为43.7%—55.3%和43.8%—45.7%时,植物群落物种丰富度和生物量均最高。本试验阐明了划破对典型草原植物群落特征和土壤水分的作用机制,研究结果为采用划破措施实现草地培育和草原修复提供了科学依据,对保护草地生物多样性和提高生产力具有重要意义。

关键词：划破强度生物量物种丰富度草原修复生物多样性-生产力关系

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