地理科学与规划学院组织开展西北地区综合自然地理学野外实习

第一站

7月9日· 广州-兰州水平地带性分异规律观察

7月9日，全体师生乘高铁从广州出发北上西行。途中，学生通过观察并比较南亚热带到温带的植被情况差异，了解了我国南亚热带、中亚热带、北亚热带、暖温带和温带等不同自然地带以及湿润地区、半湿润地区和半干旱地区的大尺度区域自然特征差别及变化。

高铁路线途径的各个地区的代表植被类型分别为南亚热带常绿阔叶林（广州），中亚热带常绿阔叶林（长沙），北亚热带常绿、落叶阔叶混交林（武汉），暖温带南部落叶栎林（郑州、西安）和典型草原（兰州）。在旅程中，同学们切身体会与认识到了自然地理环境水平地带性的分异规律。

7月10日· 西北重点实验室参观

7月10日，全体师生前往兰州大学西部环境教育部重点实验室、中国科学院冰冻圈科学国家重点实验室以及中国科学院沙漠与沙漠化重点实验室参观学习。在参观学习中，同学们学习到光释光测年法、14C测年法等多种地质考古方法；认识到在青藏铁路建设中研究人员遇到的种种科学问题以及对应的解决方法；目睹了低温岩石三轴仪、风洞模型等仪器的工作原理和操作方法；了解到各项寒区重大工程的相关研究以及冻土环境与工程的近期研究方向。除了理论基础以外，同学们还参观了许多试验仪器及模型，包括风洞模型、14C测定仪器、湖泊沉积分析仪器等。同学们在参观学习中积极思考，勤于记录，受益匪浅。

可用于¹⁴C测年法的文物(A)、青藏铁路沙盘(B)

实习师生在西部环境教育部重点实验室合影

7月11日· 九州台黄土层析与砂田观察 

7月11日，实习团队来到了黄土高原西部兰州地区的九州台剖面，对黄土剖面及黄河阶地的物质组成、结构特征与形成时代进行了观察与学习。

兰州地区共发育九级黄河阶地，我们所考察的九州台阶地位于第六级阶地，指示发生在1.3 Ma的“元谋运动”。该级阶地发育有典型的河床相（砂砾石）与漫滩相（粉砂）的二元结构，其中砂砾石磨圆度较高，大小混杂，存在一定定向排列。

目前，黄土“风成说”得到广泛认可。巨厚的黄土堆积于九州台这一级阶地，在1.6 Ma内形成了厚度约320米的黄土层。在老师的指导下，我们观察到九州台黄土剖面存在颜色变化，了解到黄土层与古土壤层的交替出现可指示气候的快速变化，且该变化趋势与米兰科维奇理论相符。同时，我们初步接触黄土层的划分，认识到九州台剖面的黄土层可细分为马兰黄土，午城黄土和离石黄土。

在途径景泰县砂石田时，全体师生对此地进行考察，了解人类如何在干旱环境中通过适应自然来进行农业生产。砂石田主要分布于甘肃和宁夏的干旱与半干旱气候过渡带，地表植被类型多为荒漠草原。砂石田耕作方式的建立可以增加降雨入渗并减少土壤水分蒸发，可以增加粉尘沉降并减少对土壤的侵蚀，可以增加土壤孔隙，可以增加地温日较差。砂石田可以提高该区域旱作农业的生产力，但若后期耕作管理不当，则会快速退化。

杜老师讲解砂石田相关保水机理

种植小麦的砂石田(A)及其土壤水分情况(B)

第二站

7月12日· 腾格里沙漠与青铜峡水利考察

7月12日，全体师生前往参观沙坡头实验站。沙坡头实验站应国家包兰铁路建设的需要而建立，主要开展气象和风沙活动方面的野外观测。目前，经过科研人员的反复探索，已确立“以固为主、固阻结合”的植被固沙防护体系，已实施机械固沙和植物固沙为主、化学固沙为辅的固沙措施，已在包兰铁路两侧500m范围内建成一条长达十多公里的绿色防护带。在该站工作人员的带领下，我们实地考察了腾格里沙漠风沙地貌，了解了铁路防沙治沙措施的探索发展历程，学习了防风固沙植物物种选育、荒漠生态水文过程、沙地开发利用与极端环境下植被的恢复机理等知识。

师生考察腾格里沙漠(A)与参观荒漠生态系统综合观测场(B)

北方沙区水量平衡自动模拟监测系统—Lysimeter群(A)

与草方格沙障(B)

随后，全体师生来到了青铜峡水利枢纽工程。通过老师的讲解，我们关注引黄灌溉工程的实施，明白渠系灌溉网可分为干渠、支渠、斗渠、农渠四级，学习宁夏平原农业发展现状及其利弊、河流沼泽化等内容，探索青铜峡灌区及其农业发展情况，了解人类如何对不利的地理环境进行积极的改造利用。

青铜峡水利枢纽工程

第三站

7月13日· 贺兰山垂直地带性分异规律考察

7月13日，全体师生前往宁夏银川市的贺兰山苏峪口国家森林公园考察。贺兰山横亘在银川市西边，如一个守护神保卫着银川平原。绵延高耸的山体形成天然的屏障，抵挡住了来自西北的风沙，在腾格里沙漠与毛乌素沙地间形成了一片生机盎然的绿洲，成就了壮美又秀丽的“塞上江南”宁夏。

贺兰山的山坡上聚集了许多岩羊，大的小的站在山坡上打量着我们，这是在山地疏林草原带的常见动物。同学们在登山的路上细心地观察周围，学会辨认许多种贺兰山常见植物，如油松、小叶忍冬、小叶金露梅、灰榆、山杨和青海云杉等。从山麓的1400m到此行最高点“世纪塔”2300m处，在这将近一千米的爬升过程中，沿途的植被景观发生了显著的变化，同学们深刻地感受到了贺兰山的垂直地带性分异规律。随着海拔高度升高，植被从山前荒漠与荒漠草原带，过渡到低山草原、灌丛带，再到中山针叶林带。针叶林的种类也因对水热需求不同，在低海拔（1900-2400m）主要为温性的油松林，在高海拔（2000-3100m）主要为寒温性的青海云杉林。在“兔儿坑”，同学们还观察到以光照为主导因子形成的阴、阳坡植被类型差异，左侧阴坡为青海云杉林，右侧阳坡为小叶金露梅灌丛。

在休憩的午饭时间，胡老师结合一路上的观察给我们复习《生物地理学》课教授的内容，将书本的知识运用到了野外考察中。中国植被分类体系包含三个基本单元，分别为“群丛”、“群系”和“植被型”，我们在兔儿坑阳坡看到的为“灰榆-小叶金露梅”群丛组。胡老师还进一步延伸到植物生活型等相关概念，为我们巩固了生物地理学的知识体系。

兔儿坑阴阳坡的植被对比(A)

与贺兰山山麓的岩羊群(B)

宁夏大学的何彤慧教授为师生们带来了一场精彩的讲座。何教授首先为我们介绍了统万城及其地理意义，从统万城之谜引起同学们的兴趣，接着结合文献分析统万城周边地理环境的变迁。而后何教授为我们介绍了宁夏回族自治区的自然地理特征，并从各个自然地理要素方面分别概述，为初到宁夏回族自治区的同学们提供了一个全面的了解。讲座结束后，师生们进行了热烈的讨论，使得同学们对当地的自然地理环境有了更为深入的认识。

何教授介绍统万城

第四站

7月14日· 波浪谷丹霞地貌考察

7月14日，全体师生上午前往统万城参观。统万城遗址在无定河之畔，曾是东晋十六国时期的大夏国都城，其建设者是匈奴民族领袖赫连勃勃。公元419年，铁弗部匈奴民族领袖赫连勃勃登基称帝，国号“夏”，定都统万城，大夏国都统万之名，于此流传至今。城墙为白色，其成分是砂、粘土和石灰，也就是俗称的“三合土”。建城时生石灰加水变熟石灰释放大量热气，雾气冲腾，因此又谓“蒸土围城”。在公元994年，宋军攻破以统万城为根据地的夏州，宋太宗赵光义下令焚城，统万城就这样在大火中焚烧，只剩下部分城墙留存至今。历经千年风霜，城墙仍然在阳光下照出耀眼的白色。同学们来到户外的统万城遗址参观，保存较为完整的西南角楼十分高大，需要抬头仰望才能看清全貌，静静伫立的角楼诉说着大夏国曾经的恢弘。

统万城西南角楼遗址

下午全体师生前往榆林市靖边县的波浪谷，考察红色砂岩形成的丹霞地貌景观。该地处于黄土高原北部向毛乌素沙漠的过渡地带，气候干燥，属于暖温带半干旱大陆性季风气候区。红色砂岩在流水和风力的自然雕琢下形成波浪般的纹路，记录下亿万年来自然运动的痕迹，形成独特的丹霞地貌。这些红色砂岩在地质学上被称为“砒砂岩”，它们形成于古生代的二叠纪至中生代的白垩纪期间，波浪谷的岩石层属于大约1亿年前下白垩统洛河组的红色砂岩。同学们下到山谷，亲手触摸红色砂岩的质地，对于丹霞地貌有了更为深入的了解。

波浪谷丹霞地貌

第五站

7月15日· 安塞站水土考察

7月15日，上午全体师生前往了中科院安塞水土保持综合试验站进行参观，在站内老师的带领下参观了部分山地试验场。安塞地处黄土高原腹地，属典型黄土丘陵沟壑区，自然地理环境方面具有显著的过渡性，同时又是典型受人类活动影响的水土流失严重区，对于开展水土保持与生态环境建设科学研究和试验示范具有典型代表性。

该站以小流域生态系统为单元，研究黄土丘陵区生态系统水、土、气、生过程、农田水分和养分循环与平衡、土壤侵蚀过程与预报、水土保持效益与水文响应、流域退化生态经济系统恢复过程。同时建成区域土壤侵蚀，水土流失治理及复合农业生态系统长期定位研究与试验示范基地。以安塞站为中心，布设有山地试验场、川地试验场、纸坊沟等流域试验场，主要开展生态系统因子监测、碳水通量观测、土壤侵蚀形式及其径流泥沙特征监测等一系列长期定位试验。

7月16日· 凤凰山与向阳沟地貌考察

黄土高原是全球环境变化的重要研究区域，7月16日全天全体实习师生考察了延安附近的黄土地貌及其发育演化。跟随陕西师范大学赵景波教授的脚步，上午我们考察了凤凰山，学习了气候变化对黄土形成的影响、延安黄土地貌的类型及发育过程。黄土剖面红(间冰期古土壤)-灰黄(冰期黄土)的成层交替指示着间冰期与冰期的交替，黄土中钙含量显著高于古土壤，但湿润时期发育的古土壤中淋溶作用强烈，在淀积层中常见碳酸钙结核。在凤凰山顶观察到延安整体的地貌为处于构造壮年期的黄土丘陵，是一种由黄土梁、黄土峁、黄土沟谷等共同组成的复合型黄土地貌。

凤凰山黄土剖面

古土壤中的碳酸钙结核A）与黄土丘陵（B）

下午考察了向阳沟，向阳沟的基岩主要为白垩纪及侏罗纪的砂岩和砾岩，气候变化引起的湖泊面积的变化导致湖泊沉积产生变化，岩石层理形成明显差异，同时在河流搬运作用下形成明显的透镜状层理。近距离观察黄土的结构，在赵老师介绍下我们认识到，黄土通常具有富含大孔隙、富含碳酸钙斑点与结核、垂直裂隙广泛发育、湿陷性等特点，黄土中也常见生物化石。

湖相沉积差异(A)与透镜状层理（B）

黄土垂直节理

7月17日· 南泥湾刺槐林疏伐改造与壶口瀑布地貌考察

7月17日，上午全体师生前往中科院生态环境研究中心黄土高原野外观测南泥湾站参观学习森林生态系统观测的方法技术，并参观了该站黄土高原延安市人工刺槐林生态效益评估固定监测样地与人工刺槐林皆伐和降雨控制观测样地。刺槐是北方主要的人工林林种，具有生长快、抗逆性较强等特点，然而过密的刺槐种植易造成当地土壤水分干层、林下植被发育受阻。南泥湾站通过疏伐控制实验，探究人工刺槐林的适宜种植密度，从而达到林分结构改善、功能提升及增加生态效益的目的；同时，该站也通过人工刺槐林皆伐和降雨控制实验来阐明人工刺槐林皆伐后的恢复过程中植被、土壤、水分等要素的变化规律和对水分条件的响应机理。

人工刺槐林生态效益评估固定监测样地前合影

师生在人工刺槐林皆伐和降雨控制观测样地听讲

下午全体师生前往位于宜川县的壶口瀑布。途中同学们观察了黄土、瀑布和部分河流地貌，在赵景波老师的讲解下进一步了解和学习了它们的形成、演变与发展。瀑布是指由于陡坎高度大于河流深度而形成明显水流高低落差的现象。壶口瀑布的形成主要与构造地质条件有关，这一带原始河床上广泛发育的岩石节理切割了水平地层，形成易冲蚀的客观条件，使壶口瀑布形成河流宽谷之中又有深切窄谷的“谷中谷”现象，南北向的节理也控制了瀑布的走向。其次，壶口带河谷由三叠系厚层砂岩夹薄层页岩构成，砂岩抗蚀力明显强于页岩，这样的岩层之间由于侵蚀速度的差异而容易形成瀑布。由于溯源侵蚀，在近1万年内，壶口瀑布已相对其起点——一般认为位于孟门山一带——后退了十里距离；壶口瀑布的后退也反映了黄土高原局部侵蚀基准面的下降程度。

黄土高原俯瞰图（远处为由黄土塬沟谷侵蚀、

分割形成的黄土梁）

赵老师在沿途的小瀑布讲解

壶口瀑布俯视图(A)、正视图(B)

7月18日· 黑木沟黄土剖面考察

7月18日，上午全体师生前往洛川黑木沟进行黄土剖面的调研。黑木沟黄土地层齐全、黄土剖面出露完整，层面结构典型，剖面类型全，是我国黄土塬区黄土地貌发育典型地区，也是我国黄土研究的起始之地。黄土是良好的气候记录。黄土沉积中的黄土层是在冷干的冰期由冬季风搬运、堆积而来的，暗红色的古土壤则是在暖湿的间冰期由于夏季风加强和风化成壤作用加剧而形成的，因此黄土-古土壤序列真实地记录了东亚季风环流系统的演化历史。洛川黑木沟剖面是黄土-古土壤序列的典型代表。除黄土剖面、黄土塬外，由于黄土层自身大孔隙发育、垂直节理发育等结构特征和流水作用与重力侵蚀剥落的影响，黑木沟处的黄土微地貌亦较为发育，如黄土柱、黄土墙等微地貌景观。

赵老师讲解黄土剖面（A）与黄土柱（B）