基于VR技术的野外实践平台构建

传统野外实践受地域、交通、时间、天气等多重因素的制约,难以兼顾实践内容、成本及人员的安全。采集不同时间、不同地点的影像素材制作VR实景,叠加至电子地图并通过互联网发布,可实现实践对象空天地一体化的多尺度展示。基于VR技术构建与应用野外实践平台,拓展了野外实践的地域范围,同时降低教学成本和风险。VR实景的制作及发布所涉及的技术门槛低,节点的拓展性强,有利于提高野外实践教学资源共享效益,为全国性的仿真平台建设提供参考。

生态文明背景下生态教育必要性的研究

生态教育是以生态学为依据,把生态学思想、原理与方法融入经济建设、政治建设、文化建设、社会建设和生态文明建设“五位一体”总体布局,建立多维的生态教育体系,增强生态意识,塑造生态文明,实现“人与自然生命共同体”的一种综合教育。通过调查问卷的形式,了解生态文明背景下大众对生态学知识的认知,分析生态文明背景下普及生态教育的必要性,探讨了普及生态教育的方式,从而为未来普及生态教育提供思路,助力生态文明建设可持续发展。

亚高寒草甸物种内稳性与生物量变化模式

植物的内稳性与其在群落中的生态策略和适应性密切相关,然而从物种或功能群水平探讨内稳性与其竞争力关系的研究非常有限。本研究以青藏高原亚高寒草甸为例,通过N添加、P添加及N-P共添加的方式,选取4个功能群的10个物种,探讨养分添加下生物量变化规律及物种内稳性差异。结果显示,N添加及N-P共添加促进生物量的积累,而P添加抑制群落生物量的积累,说明该地区主要限制类型为N限制;N添加、P添加及N-P共添加均促进禾本科植物生物量的积累,而降低豆科及杂类草植物的生物量,其中仅N添加增加莎草科植物的生物量;P添加下,禾本科植物P内稳性强于其他物种,P内稳性可能在禾本科植物的竞争力上起到重要作用;其他处理及N、N∶P比未表现出一般性规律。因此,养分添加条件下,内稳性差异在高寒草甸物种竞争中可能并非主导因素。

植物N∶P化学计量特征对亚高寒草甸限制类型的指示作用研究

通过对青藏高原亚高寒草甸自然植被的取样调查以及N、P添加试验,分析群落水平的植物N∶P化学计量特征,讨论了植物N∶P化学计量特征对亚高寒草甸养分限制类型的指示作用。添加试验结果显示,N添加以及N+P添加显著增加生物量,而P添加降低群落生物量,表明亚高寒草甸植被限制类型主要为N限制。2008、2009年群落N∶P比分别为11.57、9.83,低N∶P比值验证了该地区的N限制类型。两年群落N含量分别为20.34mg/g和16.03mg/g,高于前人提出的N限制临界值13mg/g;群落N-P散点落于标准曲线P%=0.15+0.065N%之下。综上所述,低群落N∶P比正确指示亚高寒草甸主要为N限制,而湿地生态系统的N、P临界值以及最佳N-P标准曲线不能有效地预测该地区的养分限制类型。

生态学实验室资源的教学科研共享初探

教学实验室和科研实验室是当前高校主要的两类实验室,其功能及服务对象相对独立。然而在传统的管理模式下,两类实验室的资源共享受到限制,设备资源的利用率及服务效益较差。利用生态学仪器设备季节性与便携性的特点,在"基础生态学大实验"的建设及教学过程中,对生态学实验室资源的共享进行了初步实践,以期促进生态学实验室资源的教学科研共享。通过总结该实验课程的教学经验及其他学者在设备资源共享上的经验,在学校构建共享平台的环境条件下,科研人员、管理人员以及实验技术人员需要增强共享意识、相互协作,以充分提高实验室资源的服务能力,为人才培养、科学研究服务。

氮、磷添加对亚高寒草甸地上生物量的影响

通过生长季后期及初期分别设置N-P养分添加实验,探讨甘南亚高寒草甸群落及不同功能群生物量对养分添加的响应,并确定提高生产力的最佳养分添加量。结果显示,随着养分添加量的增加,群落生物量表现出先升后降的趋势。二次项拟合亚高寒草甸最佳N添加量为16.58 g·m^(–2),最佳P添加量为4.50 g·m^(–2),最佳N-P共添加量为N=18.47 g·m^(–2)、P=7.39 g·m^(–2)。N、P养分添加存在交互作用,对群落生物量的促进作用N-P共添加>N添加>P添加。各添加处理下禾草均能做出积极的响应,其中N-P共添加对禾草类生物量的促进作用最大;杂草生物量随生长季后期养分添加量下降,而随生长季初期养分添加量表现为先升后降的趋势;莎草生物量在单一N添加处理下随添加量上升;P添加促进、而N添加及N-P共添加抑制豆科生物量的积累。

创新生态学实验教学 提高大学生综合素质

实验教学是培养学生综合技能的重要途径。根据生态学学科多交叉、毕业生去向多样化等特征,通过生态学实验课程结构、教学方法、资源共享及队伍组成等方面的创新,在实验教学过程中对提高学生综合水平、职业规划及科研能力进行了一些探索与实践,取得了显著的成绩。

硫酸-高氯酸消解植物样品的氮损失研究

通过控制高氯酸加入浓度及消解温度,探讨硫酸-高氯酸消解法的氮损失过程,探索其最佳的消解条件。结果表明:消解温度是决定植物样品氮损失的关键因素,而铵离子形态的氮损失受高氯酸加入浓度、消解温度的影响显著;高氯酸加入浓度与高温消解温度共同影响植物样品消解的完成时间;0.30mL的蒸馏水加入量、低温120℃、高温260℃的消解条件,能够在获得较快消解速率的同时,有效地控制氮的损失。

创新多元化教学方法 提高生态学实验教学质量

生态学实验受教学资源、季节变化、地域限制、生态周期等多重因素的制约,实验的数量和质量难以有效提高。本文以“基础生态学大实验”课程为例,开展多元化实验教学的实践,以期提高生态学实验教学的质量。多元化实验教学在课程中的实践,拓展了实验课程的覆盖范围,凸显了学生在教学过程中的主导作用,有利于应用型、创新型以及专业型的生态学人才培养。

基于Netlogo的生态学仿真教学——以种群增长模型为例

生态学模型往往较抽象,其验证实验的条件控制复杂且时间长,限制了学生对生态学过程的理解和理论知识的应用。本文结合生态学模型和Netlogo软件的特点,以种群增长模型的虚拟仿真为例,对Netlogo在生态学理论与实验教学中的应用进行了实践,以期为生态学教学提供新的渠道。

基于理想气体状态方程的同化箱设计与碳通量测定

基于阿伏加德罗定律和理想气体状态方程原理,设计了一种测量同化箱实际体积和二氧化碳通量的闭路测定方法,并对零碳通量、净光合以及净呼吸的样品进行通量测定验证。结果显示,改进的装置和方法能够在不改变受测对象生理生态特征的前提下,快速、精确地计算同化箱系统的有效作用体积,提高植物光合、动植物呼吸以及微生物分解等碳通量相关研究的科学性。

基于ESP8266模块制作环境因子测量仪

利用ESP8266Wi-Fi模块、显示屏模块和空气温湿度、气压、光照、二氧化碳、颗粒物等传感器模块,制作环境因子测量仪,具有成本低、操作简单、代码开源、易扩展等优点,可用于教室环境监测、植物生态因子监测、科技作品制作等教学活动,有利于学生深入了解生物与环境的关系,增强教学的趣味性,培养学生进行设备开发的能力。

氮磷硅添加对青藏高原高寒草甸垂穗披碱草叶片碳氮磷的影响

以甘南高寒草甸常见牧草垂穗披碱草(Elymus nutans)为研究对象,比较不同氮磷硅添加下,垂穗披碱草叶片对元素添加的反应。研究发现:氮添加显著提高土壤中硝态氮和铵态氮的含量;磷添加提高了土壤中全磷和速效磷的含量;高浓度的硅单独、硅与氮或磷混合可提高土壤中硝态氮的含量或全磷和速效磷的含量;氮和磷单独添加分别能提高垂穗披碱草叶片全氮和全磷含量,高浓度的硅单独、硅与氮或磷混合添加都能提高垂穗披碱草叶片全氮和全磷的含量。就硅元素而言,高浓度的硅添加,硅与氮或磷混合添加能提高土壤硝态氮、全磷和速效磷的含量,促进垂穗披碱草对土壤中氮磷的吸收,从而使植物叶片中氮磷的含量增加。

全自动化学分析仪常见故障及分析

化学分析仪等自动化设备的普及,极大地提高了科研、教学单位进行样品分析的速率及人员工作效率。仪器运行的稳定性和分析结果的可靠性,往往依赖于实验人员对仪器故障的诊断及排除能力。总结Smartchem 200全自动化学分析仪的常见故障及应对措施,为全自动化学分析仪实验人员提供参考。

氮磷添加对金露梅叶片化学计量及光合特征的影响

通过三种养分添加处理,氮添加(5、10和15g·m-2)、磷添加(梯度同氮添加)、氮磷同时添加[(5g N+5g P)·m-2、(10g N+10g P)·m-2、(15g N+15g P)·m-2],对照(无养分添加),探讨养分添加对金露梅叶片性状氮含量(Nmass)、磷含量(Pmass)、氮磷比(N∶P)、比叶重(LMA)、净光合速率(Pn)和光合氮利用效率(PNUE)的影响,以及各性状之间的相互关系。结果表明:在处理水平上,除N或P显著提高金露梅叶片的N∶P外,氮、磷添加对叶片其它性状无显著影响;不同氮、磷处理下添加水平对金露梅叶片的Nmass、N∶P、Pn和PNUE均有显著影响,随着养分水平提高,各性状的变化模式各不相同,叶片Pmass无明显变化,而叶片LMA虽有降低的趋势但不显著。回归分析表明,叶片Pmass与Nmass之间呈显著正相关(R2=0.347,P<0.001),叶片Nmass与N∶P之间也呈显著正相关(R2=0.018,P<0.05),而叶片Pmass与N∶P呈显著负相关(R2=0.505,P<0.001);叶片LMA与Pn之间显著负相关(R2=0.02,P<0.05),而与PNUE之间显著正相关(R2=0.077,P<0.001)。这表明在一定范围内,环境变化可以改变金露梅叶片的养分保持能力、光合能力以及养分利用效率。

甘南亚高寒草甸金露梅叶片氮磷化学计量学动态

通过甘南地区金露梅的研究,以营养元素的不同水平供给为外部驱动因素,有无繁殖过程为内部因素,比较分析了金露梅叶片氮磷化学计量学的变化特征.研究结果表明:施肥显著影响了叶片的w(N)和w(P),施肥后叶片的w(N)依次为17.8,18.9,20.1,22.6mg/g,w(P)依次为1.92,2.05,2.19,2.58mg/g,但施肥对w(N):w(P)的影响不显著.繁殖显著降低了叶片的w(N)和w(N):w(P),而对w(P)影响不显著.外部和内部因素对金露梅叶片的化学计量学的影响不相同.不同的施肥水平显著影响金露梅叶片的w(N)和w(P),而对w(N):w(P)影响不显著.证明繁殖过程导致了氮的大量消耗和w(N):w(P)的显著降低.金露梅在内外因素的影响下分别表现了w(N):w(P)的趋同和分异.

甘南亚高山草甸弃耕演替过程中的物种多样性与生产力变化模式及相互关系研究

物种多样性与生产力之间的关系一直是生态学领域的研究热点。本研究通过采用空间代替时间的方法,对甘南亚高山草甸退耕时间为5,9,14,19,30年以及顶极群落样地的物种多样性、地上生物量进行调查、分析,探讨亚高山草甸弃耕地演替过程中物种多样性、生产力的变化规律及其相关关系,结果表明,1)弃耕地演替过程中,随着演替时间的推移,植物物种多样性先升后降,呈单峰曲线;2)在演替的前期生产力迅速提高,在第19年时达到最高的183.77 g/m2,之后,生产力基本保持稳定;3)在演替过程中物种多样性与生产力呈正相关关系,在顶极群落中物种多样性与生产力之间无明显的相关关系;4)演替过程中群落中物种-多度分布模式由生态位优先占领型逐渐转变为对数-正态分布。

干旱和复水过程中荒漠植物红砂叶片和枝条超微结构的变化

为了探讨红砂适应极端干旱的生理生态机制,对盆栽红砂停止浇水造成土壤持续干旱直到叶片完全脱落,然后复水.干旱和复水期间,对土壤、叶片和枝条的相对含水量、叶片和枝条中的叶绿素质量分数以及超微结构进行了测定和观察.结果表明:在干旱初期,叶片中叶绿素a和b质量分数上升,枝条中的下降并在随后的干旱过程中保持不变;复水后新叶片叶绿素a和b质量分数、枝条中叶绿素a质量分数低于对照.超微结构研究表明红砂嫩枝的亚细胞组织中含有叶绿体.正常条件下,无论是枝条还是叶片的亚细胞组织,叶绿体紧贴细胞壁,叶绿体中的类囊体排列整体有序.随着干旱的加剧,叶绿体脱离细胞壁,向细胞中央靠近.严重干旱造成了叶片叶肉细胞和叶绿体结构不可恢复性的破坏,而嫩枝的亚细胞组织和叶绿体都保持完整.因此,红砂通过叶片脱落减少光照面积来适应极端干旱对自身造成的伤害,通过保持枝条中叶绿体的完整性和一部分叶绿素,为在复水条件下光合作用的快速恢复提供了保证.

氮磷复合肥添加对高寒草甸金露梅灌丛中豆科植物的影响

以高寒草甸金露梅灌丛为研究对象,通过添加不同量的氮磷复合肥NH4H2PO4（0、40、80、120 g·m-2）,测定了花苜蓿（Medicago ruthenica Linn.）、异叶米口袋（Gueldenstaedtia diversifolia Maxim）、甘肃棘豆（Oxytropis kansuensis Bunge.）的地上生物量、叶片氮磷含量和土壤氮磷含量,探讨了添加氮磷之后豆科植物的叶片氮磷含量、N：P比值在处理间和种间的差异以及它们与土壤养分之间的关系.结果表明,添加氮磷使花苜蓿和异叶米口袋叶片中的磷含量和N：P比值发生显著变化,而对叶片氦含量的影响不显著.氮磷的添加对甘肃棘豆的氮磷含量无显著影响.就总的豆科植物而言,不论种内还是种间,平均可变性都是磷变化最大,氮变化最小,N：P比值居中.植物叶片的氮磷含量以及N：P比值与土壤速效氮磷没有显著相关性.比较不同处理下的数据可知,添加氮磷复合肥主要增加了豆科植物对磷素的养分吸收.三个物种对氮磷的吸收能力不同,叶片的氮磷含量比N：P比值更能反映植物对氮磷的吸收利用情况.一次性施用氮磷复合肥不能提高第二年的氮供应能力,但是会提高土壤的有效磷供应.为保护豆科牧草的产量,对于金露梅灌丛草地施用磷酸二氢铵的量不应超过80 g·m-2.

甘南高寒草甸球花蓼和鹅观草资源利用权衡与共存状态

为深入了解高寒草甸植物群落共存及多样性维持机制,2006年6月在2种施氮处理与施磷处理水平下,研究鹅观草(Roegneria kamoji)和球花蓼(Polygonumsphaerostachyum)的净光合速率、光合水分利用效率与光合氮素利用效率变化情况,调查其在水分梯度下的分布模式。结果表明,球花蓼具有较高的光合氮素利用效率,并对土壤水分的变化反应敏感;鹅观草具有较高的光合水分利用效率,并对土壤氮素水平的变化反应敏感。同时,鹅观草多出现在较干旱位置而球花蓼更多的出现在湿润位置。分析得出:球花蓼和鹅观草在资源利用方面存在权衡(trade-off)关系,这有助于它们共存于群落中;球花蓼与鹅观草共存状态受到土壤水分和氮素的影响,一旦土壤水分、氮素发生变化,其共存状态也会随之变化。