干旱区资源开发与生态保护的矛盾日益突出，科学量化新疆准东煤炭基地生态损伤机制，对破解干旱区资源开发与保护矛盾、保障国家能源安全与区域可持续发展具有关键意义。在此背景下以煤炭资源富集的新疆准东地区为对象，针对其煤炭开发引发的土地沙化、盐渍化及PM2.5污染等生态问题，提出改进型遥感生态指数（Arid modified remote sensing ecological index，ARSEI），通过谷歌地球引擎，使用Landsat时序数据生成了ARSEI，并利用最优参数地理探测器等工具，揭示了2000—2023年准东地区生态环境质量的时空演化特征。结果表明：（1） 2000—2023年准东地区ARSEI整体呈“先降后升”趋势：2000年为峰值0.368，2018年下降至谷底0.225，2023年回升至0.289；空间分布上，生态环境质量等级以“差”与“较差”为主，整体表现为南优北劣。（2） 生态环境质量普遍下降，其中显著下降区域占83.5%，与中北部地区、中度及以上生态脆弱区高度重合；而生态环境质量上升区仅占4.6%，且集中于南部生态非脆弱区的农田与城镇周边。（3） 驱动力分析表明，人类活动强度、蒸散发量与气温为主导单因子，解释力均大于0.35；交互作用后，气温∩人类活动强度的解释力最强，解释力均大于0.7，是生态环境变化的关键驱动因素。
通过探索策勒绿洲主要作物需水量的预测模型，直接建立气象因素与作物生长特性同作物需水量之间的复杂联系，有效克服了应用彭曼公式时所面临的数据获取难题，从而为干旱区域绿洲内作物需水量的估算提供了科学依据。研究结合使用了彭曼公式及作物系数法，以每日作物需水量作为目标变量，并根据归因分析结果选取特定气象参数来构建极限梯度提升树（XGBoost）需水量预测模型，同时确定了最佳的基础学习器类型。结果表明：（1） 基于XGBoost回归算法的分析显示，相对湿度、日照时间和最高温度是影响需水量的关键气象因子，重要性合计占比达到了75.81%。（2） 相较于gblinear-XGBoost模型而言，采用gbtree-XGBoost方法构建的模型表现出更高的准确性，决定系数提升了大约84.35%，而均方根误差则降低了约0.625，表明需水量预测值与实际作物需水量之间存在显著相关性。该预测模型能有效反映作物需水规律，gbtree-XGBoost模型可作为策勒绿洲灌溉指导和水资源调配的有力工具，为干旱区绿洲农业水资源高效管理提供了重要支撑。
为探究不同水分梯度下传统肥减量及有机肥替代减量化肥等联控措施对春玉米的影响，采用玉米田间试验和作物生长模型相结合的方法，以2022—2023年春玉米“DK818”为试验材料，设置充分灌溉（田间持水率的75%~95%）和非充分灌溉（田间持水率的55%~75%）2个灌溉梯度，当地施肥量（225 kg·hm-2）为基准设置传统肥、传统肥减量1/3、传统肥减量1/3+有机肥替代减量3种施肥模式，基于反硝化-分解（DNDC）模型定量分析不同水肥耦合对民勤绿洲作物产量及水分利用效率的影响。结果表明：（1） 2022—2023年DNDC模型率定期和验证期的模拟值与实测值的纳什系数位于0.72~0.98之间，决定系数均大于0.80。（2） 验证后的DNDC模型在模拟民勤绿洲玉米生长时具有较好的适用性。（3） 不同水肥耦合情景T240-40%（灌水定额240 m3·hm-2，配施40%有机肥）处理玉米产量比T300-40%（灌水定额300 m3·hm-2，配施40%有机肥）处理低1.08%，而水分利用效率及灌溉水利用效率分别增加17.40%、23.65%，同时肥料偏生产力增加了1.07%。T240-40%处理为民勤绿洲最优水肥耦合方案，研究结果可为提高民勤绿洲春玉米水肥利用效率提供理论依据。
干旱区小微湿地对干旱区生态系统稳定性以及人类生活、生存起到关键作用。从新疆博斯腾湖流域采集86个代表性小微湿地水样，测定其中Cu、Zn、Pb、Cd、Hg及As 6种重金属元素的含量，采用内梅罗综合污染指数、生态风险指数和US EPA健康风险评估模型，研究了小微湿地重金属污染及潜在生态与健康风险。结果表明：（1） 研究区小微湿地中各重金属含量平均值均低于《GB 3838-2002地表水环境质量标准》中Ⅲ类标准限值。（2） 小微湿地中的6种重金属的单因子污染指数和综合污染指数均呈现无污染态势。（3） 小微湿地中重金属的单因子生态风险指数与综合生态风险指数均呈现轻微生态风险。（4） 潜在健康风险评估结果表明，小微湿地中6种重金属产生的潜在非致癌健康风险均在可接受范围内，Cd与As产生的潜在致癌健康风险属于可接受风险水平。小微湿地中6种重金属对成人的非致癌和致癌健康风险均高于儿童。整体上，Hg是研究区小微湿地中最主要的污染及生态风险因子，As是最主要的潜在健康风险因子。研究结果可为干旱区水环境安全提供科学依据。
基于2016—2024年夏季乌鲁木齐县19个气象站（包括3个国家级气象站和16个区域自动气象站）的高密度观测站网数据，系统分析了乌鲁木齐县夏季降水量、降水日数时空分布特征及其与海拔高度的响应关系。结果表明：（1） 乌鲁木齐县夏季降水集中出现在6—7月，小雨对夏季降水贡献最大，中雨次之，暴雨最小，大雨及以上量级虽仅占夏季降水日数7.8%，但其对夏季降水量贡献高达36.1%，凸显了极端降水的高风险性。（2） 夏季降水量（日数）及各等级降水量（日数）空间分布均呈东北—西南向梯度递增，降水高值区位于海拔>1600 m的中高山带，前山带降水相对较少且暴雨事件发生概率小。（3） 夏季降水量（日数）与海拔存在显著正相关，海拔每升高100 m，降水量增加13.1 mm、降水日数增加1.8 d，并在海拔2100 m附近存在最大降水带。研究结果可为中天山北坡中段云水资源开发、生态系统恢复及山洪灾害预警指标优化提供量化依据，同时深化了对干旱区山地水循环机理认识，对中亚干旱区水资源管理具有参考意义。
为探究气候变暖背景下快速城市化对干旱区城市不同功能区气温的影响，利用贺兰、银川、永宁气象站1961—2023年逐日地面平均气温、最高气温、最低气温数据和ERA-5再分析资料，通过观测减再分析法，分析城市化发展对干旱区城市不同功能区增温效应的影响及其特征。结果表明：（1） 在气候变暖大背景下，银川市的气温总体上呈显著上升态势。（2） 不同城市功能区对气温升高的贡献依次为工业区>居住区>绿化区；不同城市功能区对平均气温、平均最低气温响应的敏感性明显高于平均最高气温。（3） 随着城市功能绿化区面积的减少，城市化发展对其平均气温、平均最高气温、平均最低气温增温的贡献均呈逐渐增大趋势。（4） 相较于平均气温，银川市气温的年极值主要是由全球和大区域尺度气候背景决定，城市发展及其功能区分布对其影响较小。通过深化对不同功能区增温效应的认识，研究结果可为西北干旱区城市深化气候适应型城市建设，提升城市综合防灾减灾能力和可持续发展水平提供科学理论依据和参考。
土壤盐渍化是干旱、半干旱地区严重危害农业生产和生态环境的重要因素，准确获取其时空分布特征是当前生态学、地理学和农业领域研究的重点。利用4、7月的Sentinel-2A影像和对应时间的土壤表层实测含盐量数据，采用随机森林（Random forest，RF）、支持向量机回归、回归决策树、自适应增强、梯度提升回归树5种机器学习方法和深度置信网络、全卷积神经网络2种深度学习方法，通过Boruta算法筛选变量，构建艾比湖土壤盐分反演模型，并进行预测和精度评价。结果表明：（1） 4月土壤盐分与各波段之间表现出强正相关，7月整体的相关性强度有所降低。多光谱指数与土壤盐分呈现出强正相关的是强度指数（Int1、Int2）、盐分指数（S3、S5、S6、SI、SI1、SI2、SI3）、比值指数，归一化差值指数与土壤盐分呈强负相关。（2） 4月RF模型精度最高（$\overline{{R}^{2}}$=0.72，$\overline{\mathrm{R}\mathrm{M}\mathrm{S}\mathrm{E}}$=0.13）；7月RF模型精度最高（$\overline{{R}^{2}}$=0.66，$\overline{\mathrm{R}\mathrm{M}\mathrm{S}\mathrm{E}}$=0.15）。因此，最佳模型为RF模型。在时相选择上，4月相比7月反演精度更高，最有利于干旱区土壤盐分反演。
通过对戈壁区额哈铁路内蒙古段不同下垫面风沙流中沙粒粒度特征进行分析，结合野外观测与室内激光粒度分析方法，揭示戈壁区铁路沿线砾质荒漠、流动沙丘、剥蚀丘陵戈壁及其对应的防护措施在风沙作用下的风沙流输沙的粒度特性。结果表明：（1） 额哈铁路K728+000~K843+000段下垫面沙粒主要由细砂、中砂和极细砂组成，粒度频率曲线呈单峰分布，风沙流结构在自然条件及风沙防治工程下均呈指数分布，且不同高度层砂粒组分存在显著差异。（2） 在自然条件下，0~4 cm层沙物质变化不显著，而在4~10 cm层，极细砂和细砂易被风力携带至更高层。10~50 cm层主要由细砂与中砂组成，占比83.57%。风沙防治工程在低层（0~20 cm）能减缓53.98%的细砂和中砂含量，高层（20~50 cm）则有效截留37.47%的极细砂。（3） 在0~50 cm高度内，各粒度组分的垂直分异现象显著。随着高度的升高，平均粒径变小，细砂的含量呈现出逐渐增多的趋势。各下垫面的风沙流中，极细砂和细砂的含量与高度之间存在显著的相关性（P≤0.05）。分选系数、峰度值和偏度值会随着高度的增加而增大，当高度超过50 cm，风沙流中的沙物质分选性出现变差，各粒度特征变化不明显。
碳储量在陆地生态系统中扮演者重要角色，而土地利用变化是影响区域生态系统碳循环和储存功能的重要因素之一。以新疆为研究区，基于1980—2022年土地利用数据，耦合GeoSOS-FLUS和InVEST模型，分析了1980—2022年新疆土地利用和碳储量变化，并模拟了2030年和2060年在自然发展情景、生态保护情景和快速发展情景下的土地利用和碳储量变化。结果表明：（1） 1980—2022年新疆土地类型占比最多的为未利用地类，耕地、郁闭度<30%的林地、覆盖度>20%的草地、建设用地的总面积增加，郁闭度>30%的林地和灌木林、覆盖度<20%的草地、水域、未利用地面积减少。（2） 2030—2060年除未利用地之外，耕地和草地依旧是主要的土地利用类型。（3） 1980—2022年碳储量以2010年为节点，呈现先升高后降低的趋势，建设用地扩张和林草地退化、水域缩减是碳储量减少的主要原因。（4） 2030—2060年新疆地区碳储量高值区域主要分布在阿尔泰山、天山山脉和塔里木盆地北缘，生态优先情景高于自然发展情景和快速发展情景下的碳储量。研究结果有助于指导新疆地区土地格局调整与碳储存能力优化管理，对实现区域“双碳”目标具有重要意义。
新疆作为我国关键资源富集区域，在“双碳”战略背景下承受资源开发、生态保护、碳减排的3重压力。科学解析土地利用碳收支及碳平衡分区机制，可为区域低碳土地利用优化提供理论依据。以新疆96个县域为研究对象，核算2000—2023年县域碳收支总量、碳平衡生态承载率（ESC）与碳平衡经济贡献率（ECC），采用社会网络分析法解析碳排放空间关联网络特征，构建碳收支平衡导向的碳平衡分区框架；最终通过空间叠置分析法耦合县域碳平衡分区与主体功能区划，实现多准则决策下的碳补偿区划。结果表明：（1） 研究区碳排放与碳吸收呈显著扩大态势，总量由2000年60.28×106 t增至2023年677.81×106 t，形成以核心城市为极点的“核心-外围”空间结构；2000—2020年碳吸收量呈微弱上升趋势，2020年后显著衰减，空间分布与碳排放呈逆向格局。（2） 2000—2023年ESC持续衰减，ECC呈现显著空间异质性。（3） 碳排放空间关联网络具有高密度（0.877）与多中心离散性，核心节点接收主要碳流。（4） 全区划分为低碳优化区（12）、高碳管控区（25）、生态保育区（22）、碳汇核心区（37），叠加主体功能区形成10类碳补偿区。新疆在“双碳”目标下存在经济增长与生态保护的深层冲突，需依托空间差异化治理、区域协同减排及生态补偿机制推动可持续发展。
新疆是我国陆域碳汇的重要组成，揭示其植被固碳时空特征与驱动因素对于区域生态安全与保护具有重要意义。目前对该区植被固碳驱动因子的研究多聚焦于水分、热量等气候要素，而对新疆固有的积雪物候作用关注不足。为此，基于2001—2018年全球逐日碳通量模拟数据，分析新疆植被总初级生产力（Gross primary production，GPP）和净初级生产力（Net primary production，NPP）的时空变化特征，并引入积雪物候指标，结合地理探测器和偏相关分析方法，从区域与栅格尺度探讨GPP和NPP的空间分异与时间变化驱动机制。结果表明：（1） 2001—2018年新疆地区植被GPP、NPP以2007年为分隔呈先下降后上升的变化趋势；空间上具有北高南低、西高东低、山区高平原低的分布特征。（2） 新疆植被GPP、NPP空间分异主要受降水、积雪日数和高程的驱动；栅格尺度上新疆植被GPP、NPP的时间变化受降水主导的范围最大，其次是太阳辐射和积雪日数。（3） 土地利用变化下，农田扩张和农田区域是新疆植被年固碳量增加的最主要贡献者；草地退化是新疆植被年固碳量减少的最主要因素。研究结果揭示了新疆植被碳汇的独特驱动过程，有助于深化气候变化和土地利用变化对植被固碳影响的认识，为新疆生态保护与可持续发展提供理论依据。
基于长短期记忆网络方法，结合FLUXNET通量站观测数据与对应遥感生物物理参数数据，提出通过综合欧氏距离指数量化训练集与测试集之间数据异质性，并结合模糊数学理论构建碳通量反演模型。结果表明：（1） 通过数据预处理、模型训练，分别利用随机森林、支持向量机、多元线性回归和长短期记忆网络算法建立模型，发现长短期记忆网络在碳通量反演中具有优势。（2） 采用留一交叉验证策略，在不同气候区内构建碳通量反演模型，以反映地表空间异质性，并用决定系数（R2）对模型进行评估，发现综合欧式距离与R2之间为显著负相关。（3） 将构建的模型应用于美国通量站进行验证，总初级生产力和生态系统呼吸的R2均值均为0.72。总体而言，研究结果提出了一种有效的碳通量模拟方法，具有较好的应用潜力。
新时代背景下，探究新型城镇化与和美乡村协调发展对推动中国城乡融合具有重要意义。基于2011—2022年全国30个省区面板数据，构建新型城镇化与和美乡村综合水平指数，运用耦合协调度模型、Dagum基尼系数、核密度估计和马尔科夫链，分析新型城镇化与和美乡村协调发展水平、地区差异及动态演进。结果表明：（1） 新型城镇化与和美乡村水平呈不断增长的态势。（2） 新型城镇化与和美乡村耦合度不高且多处于濒临失调阶段，协调等级空间分布总体呈现东部、中部向西部递减格局。（3） 东部区域内差异最大，区域间差异是造成新型城镇化与和美乡村耦合度差距的主要来源。（4） 各区域间的绝对差异不断缩小，具有一定梯度效应。（5） 新型城镇化与和美乡村耦合度有向高水平转移的趋势，存在空间溢出效应。未来应充分发挥新型城镇化与和美乡村的双轮驱动作用，因地制宜激发内生动能，搭建区域学习交流平台，提升新型城镇化与和美乡村协调发展水平。
快速城市化引起的城市空间扩张会改变生态系统结构，削弱生境质量，进而影响可持续发展。探讨城市扩张对生境质量的影响，有助于实现土地利用的合理分配，并为生态系统服务的恢复与重建提供支持。以中国新疆天山北坡经济带为研究区，基于共享社会经济路径与土地利用情景动态-城市模型，预测了2024—2050年不同路径下未来城市扩张的情景，并评估了2000—2050年天山北坡经济带生境质量的时空格局。结果表明：（1） 2000—2023年天山北坡经济带城市用地迅速扩张，从551.72 km2扩张至1756.11 km2，扩张趋势为54.70 km2·a-1，2023—2050年在化石燃料路径下，天山北坡经济带的城市用地扩张最显著；在区域竞争路径下，其扩张最不明显。天山北坡经济带的城市用地面积将持续扩张至3176.27~3859.20 km2，扩张趋势为244.03~369.38 km2·a-1。（2） 2000—2023年天山北坡经济带生境质量从0.551下降至0.520，损失率为5.574%；2023—2050年天山北坡经济带的生境质量将持续降低，预计损失0.57×10-2~0.82×10-2，损失率为1.10%~1.58%。（3） 城市用地侵占草地是导致天山北坡经济带生境质量损失的主要原因。在未来的城市规划和管理中，天山北坡经济带应更加注重恢复生态用地，以确保区域的可持续发展。
生态移民是为了改善人居环境、缓解生态压力而形成的特殊移民，是实现联合国可持续发展目标的重要举措。然而由于大规模移民的外部性迁入，导致安置区生境破碎化更剧烈和更特殊。综合应用景观格局指数，系统地对疏勒河移民安置区生境转化和破碎化的时空过程与特征展开了研究。结果表明：（1） 移民期间，疏勒河移民安置区域内，人工生境逐渐替代自然生境，同时，从移民初期至移民中期、移民末期以及后移民期，整体呈现出从突变到平稳再到剧变的规律。除此之外，移民安置区数量越多、分布越分散，人工生境扩张趋势越明显。（2） 总斑块数量、边界密度、多样性、均匀度均呈现持续增加趋势，而蔓延度和聚合度则持续下降，这表明生境在向破碎化、多样化以及复杂化方向转变。相较于小型移民安置基地和移民安置点，大型移民安置基地破碎化程度更高，这反映出移民规模对生境破碎化存在一定影响；值得注意的是，在自然生境的破碎化程度加重的同时，人工生境破碎化程度趋于收敛。因此，研究认为生态移民是导致生境破碎化的关键因素。
城市空间与建成环境的协同发展是实现城市可持续发展的重要途径。以河谷型城市兰州为例，基于多源数据构建社区建成环境质量评价指标体系，研究其城市空间结构及影响因素。结果表明：（1） 建成环境视角下，兰州市城市空间呈现东西向轴带状“核心-边缘”结构，典型特征为带状主导下的“多中心+扇形扩展区”。（2） 利用回归分析可知，土地价格、平均高程、社区到区行政中心的距离、社区到车站的距离对城市空间结构的形成发挥着主要作用，社区到地铁站的距离、社区道路网密度、用地类型、公共空间、人口数量起次要作用。（3） 土地价格和用地类型对城市空间结构的作用力持续增强。研究结果对优化河谷型城市空间和促进城市高质量发展具有一定的理论和现实意义。
