准确把握昆仑山北坡不同类型暴雨的物理量特征和环流配置对精准预报至关重要。本文基于2016—2024年自动气象站观测数据、探空数据及ERA-5再分析资料，将昆仑山北坡暴雨区分为短时暴雨、非短时暴雨和混合暴雨，并对比分析了三类暴雨的气候特征、物理量参数和天气系统配置。结果表明：（1） 2016—2024年夏季，昆仑山北坡的非短时暴雨最多（66 d），混合暴雨（43 d）次之，短时暴雨（42 d）最少；昆仑山北坡暴雨的空间分布存在纬向差异，其西段暴雨的范围明显大于中段，其中西段为短时暴雨高发区，中段为非短时暴雨和混合暴雨高发区；昆仑山北坡三类暴雨日数的月峰值出现时间不同，非短时暴雨和混合暴雨在8月最多，短时暴雨在7月最多；三类暴雨的垂直分布也存在差异性，混合暴雨随海拔升高而增加，短时暴雨和非短时暴雨随海拔升高先增加后减少。（2） 昆仑山北坡三类暴雨的主要影响系统均为中亚低槽，三类暴雨均发生在高空急流入口区右侧的辐散场中，高层强烈辐散为三类暴雨提供了有利的垂直上升运动；在短时暴雨中，南亚高压呈青藏高压型，低层东风较弱，未形成塔里木东风低空急流，低层系统性动力抬升作用较弱，暴雨易在热力条件好的区域产生；在非短时（混合）暴雨中，南亚高压呈伊朗高压（双体）型；南支水汽充沛，低层有塔里木东风低空急流配合，多股气流在暴雨区交汇，强迫抬升作用显著，有利于在迎风坡形成暴雨。（3） 三类暴雨的不稳定参数和垂直风切变差异较大，短时暴雨的不稳定参数显著高于其他两类；短时暴雨（非短时暴雨）以中等强度（弱）深层垂直风切变为主，降水主要由对流云（层状云）产生；混合暴雨的深层垂直风切变强度介于两者之间，兼具对流云与层状云降水的特征。

新疆干旱区暖季降水具有局地性强、突发性高等特点，其日变化规律对改进区域精细化降水预报具有重要意义。本文基于2013—2022年新疆巴州北部17个自动气象站逐小时降水观测数据，并结合ERA5再分析数据，系统分析了该地区暖季（5—9月）降水的日变化特征。结果表明：（1） 降水量和降水频次均呈现显著的“双峰型”日变化特征，峰值主要出现在02:00—06:00和16:00—22:00，谷值出现在12:00；降水时序呈自西向东的传播特征。（2） 焉耆盆地主要以长历时降水（>6 h）为主，对总降水量的贡献率最大，占38.7%；库尉轮地区则以短历时降水（1~3 h）为主，对总降水量的贡献率超过50%；中历时降水（4~6 h）在两个区域的贡献率为20%~40%。（3） 不同等级降水整体呈现“夜间出现主峰，午后至傍晚出现次峰”的特征。微雨降水量峰值出现在00:00—05:00，降水频次峰值出现在17:00—05:00；小雨降水量和降水频次峰值均出现在03:00—04:00，对总降水量的贡献率最高（占38.8%）；中雨及以上等级降水量和降水频次的主峰值与次峰值分别出现在05:00和18:00，贡献率为30.1%。（4） 降水量和降水频次的昼夜分布具有非均匀性，主要集中在02:00—07:00和14:00—19:00；两者的次高值时段存在差异，反映了该区域地形动力和热力驱动的协同效应。

针对黑河中游大满灌区水资源供需矛盾突出，地下水超采严重等问题，以黑河中游大满灌区规划年2026年和2030年的农业用水为研究对象，构建了“作物生育期-管理站-灌区”三层递阶结构模型。模型以Jensen水分生产函数为基础，通过量化作物需水阈值、管理站水源条件（地表水/地下水）与灌区种植结构的协同关系，优化了管理站间以及灌区尺度上的水量配置方案。结果表明：（1） 各作物相对产量随灌水量增加呈非线性增长，制种玉米、大田玉米、制种西葫芦和小麦分别在525 mm、625 mm、450 mm和475 mm灌水量时产量趋于饱和，验证了需水阈值效应。（2） 不同管理站呈现显著空间异质性，至2030年北部碱滩、下段管理站地表水利用占比分别高达98%和77%，而南部廿里堡站则通过优化水源配比保障需水。（3） 模型优化后，灌区2030年农业用水总量较2026年减少3.8%，其中，地下水分配总量从0.5243×10⁸ m³降至0.4108×10⁸ m³（降幅21.6%），地表水配置量从1.4013×10⁸ m³增加至1.4440×10⁸ m³（增幅3.0%），而全灌区经济效益由10.3447×10⁸元增至10.3830×10⁸ 元（提升0.37%），实现了“节水不减产”的协同目标。灌区差异化配水策略有效缓解了传统灌溉中地表水利用率低与地下水过度开采的矛盾，为干旱区灌区提供了“自上而下调控与自下而上反馈”的分层管理范式。该研究成果可为其他干旱区农业灌区水资源可持续利用、多水源协同调配及精细化管理提供科学依据与实践指导。

利用中国气象局海北牧业试验站（以下简称海北站）的土壤温湿度、涡动观测资料，分析了青藏高原典型高寒草甸草原土壤冻融过程中地-气水热交换特征。结果表明：（1） 土壤冻融过程显著影响浅层土壤温湿度。稳定冻结期土壤温度最低（-13.8 ℃），完全融化期土壤温度最高（23.3 ℃），土壤湿度在稳定冻结期降至5.7%，完全融化期增至24.7%。（2） 土壤冻融过程显著改变地表能量分配，尤其在冻融转换期。净辐射在完全融化期最高（107.1 W·m^-2），稳定冻结期最低（8.9 W·m^-2），主要被感热和潜热所消耗，分别占全年的45.1%和49.7%；完全融化（稳定冻结）期，以潜热（感热）通量为主，而在融化（冻结）期，均以感热通量为主。（3） 浅层土壤温湿度、能量通量日变化均呈单峰型。晴天完全融化期土壤温度日变幅最大（10.9 ℃），冻结期最小（1.8 ℃）；土壤湿度日变幅较小，融化期最大为1.5%。完全融化期净辐射日变幅最大（635.7 W·m^-2），潜热通量日变幅最高（197.5 W·m^-2），感热通量在融化期日变幅最高（315.1 W·m^-2），地表热通量在稳定冻结期日变幅最大（180.0 W·m^-2）。天气类型与冻融阶段共同调控土壤温湿度变化，并通过调控辐射输入与土壤相变影响能量分配。

以宁夏宁东光伏电站为试验区域，探讨不同牧草混播模式对土壤有机碳及其活性组分的影响。通过自然修复与机械免耕混播技术，设置5种不同牧草配置模式，分析光伏板间与板下区域土壤有机碳（SOC）及其活性组分（易氧化有机碳EOC、可溶性有机碳DOC、微生物生物量碳MBC）的分布特征及其影响因素。结果表明：（1） 禾本科与豆科混播模式显著提高SOC及活性碳组分含量。其中，蒙古冰草+扁穗冰草+沙打旺+达乌里胡枝子混播组合在光伏板间0~20 cm土层SOC、EOC、MBC含量分别达到3.91 g·kg^-1、2.34 mg·kg^-1、151.30 mg·kg^-1，较光伏板间对照组提升26.13%、141.24%、167.92%；蒙古冰草+扁穗冰草+沙打旺+达乌里胡枝子+苜蓿混播组合在板下表现最优，0~20 cm土层SOC达3.95 g·kg^-1，较CK提升63.90%，EOC和MBC分别为1.61 mg·kg^-1和127.69 mg·kg^-1，显著高于板下对照组及大部分其他模式。（2） 单一禾本科混播在板间0~20 cm土层SOC含量最低，仅2.71 g·kg^-1，较CK下降14.39%，活性碳组分（EOC和MBC）累积能力较弱，但在20~40 cm土层SOC含量有所提升。（3） 光伏板间区域SOC普遍高于板下，而板下区域DOC/SOC比例较高，反映出短期碳供给优势。（4） 冗余分析与方差分解分析表明，SOC及其活性组分受土壤全氮（TN）、全磷（TP）、碱解氮（AN）、电导率（EC）等理化性质的显著调控，且化学因子影响大于物理因子。综上所述，蒙古冰草+扁穗冰草+沙打旺+达乌里胡枝子混播在提升土壤固碳能力和碳库活性方面最优，适合光伏板间推广，而蒙古冰草+扁穗冰草+沙打旺+达乌里胡枝子+苜蓿混播在板下环境下表现更佳。单一禾本科混播整体效果较弱，仅在深层土壤碳积累方面具备一定优势。合理配置混播植物种类，结合光伏板间与板下生境差异，能够有效提升土壤碳储量与活性，增强草地系统的生态恢复与碳功能。研究结果为风沙区光伏电站退化草地修复及碳汇潜力提升提供了科学依据与技术路径。

为探究沙地治理过程中不同植被恢复模式对治理区浅层土壤的影响，了解不同植被恢复模式下浅层土壤粒径差异规律，为流动沙地恢复提供理论依据和科技支持。以呼伦贝尔沙地4种具有代表性的不同风蚀恢复类型治理区0~40 cm土壤为研究对象，通过激光粒度仪测定土壤样品机械组成并分析其平均粒径（M_Z）、标准偏差（σ）、偏度（S_K）、峰态（K_G）和分形维数等粒度参数特征。结果表明：（1） 研究区土壤以中砂和细砂为主，各植被恢复模式均能降低砂粒含量，其中乔灌草模式降幅最大（11.53%）。（2） 样地土壤分形维数介于2.30~2.52，处于较高水平，粉粒、黏粒含量是影响土壤分形维数的主要因素。（3） 乔灌草模式的土壤分形维数最高（2.52）、平均粒径较流动沙地（CK）减少18.18%，且在分选性、峰度等粒度参数上表现最优。乔灌草通过多层次垂直结构对风沙拦截与细颗粒保留效果更好，建议作为该区域植被恢复的优先选择方案，以兼顾生态功能与可持续性。

为探究中国干旱、半干旱区水分利用效率（Water Use Efficiency，WUE）与碳利用效率（Carbon Use Efficiency，CUE）的变化趋势及“碳-水”耦合权衡协同作用。基于中分辨率成像光谱仪MODIS数据定量估算2001—2022年干旱、半干旱区碳水利用效率，采用趋势分析、偏相关系数、地理探测器、相关性分析、多元回归分析，研究生态系统WUE、CUE的变化趋势并进行归因分析及二者之间的权衡协同关系。结果表明：干旱、半干旱区2001—2022年WUE、CUE整体保持稳定（P>0.05），部分区域WUE、CUE具有显著的变化趋势，WUE变化的主导因子为土壤水分（Soil Moisture，SM）。气候因子对WUE变化的影响显著大于对CUE变化的影响。干旱、半干旱区内表现为协同作用的区域占21.24%，集中分布在华北平原北部、天山山脉南北坡、大兴安岭山脉东部。协同区饱和水汽压差（Vapor Pressure Deficit，VPD）多年年均值分布在0.8~0.9 kPa的区域面积占比最大，权衡区VPD多年年均值分布在0.2~0.3 kPa的区域面积占比最大。中国干旱区WUE与CUE权衡协同关系的变化主要源于WUE对气候因子变化的响应，VPD的变化是导致WUE、CUE权衡协同关系变化的主要因素。

为理解半干旱区草原不同植物群落植物和土壤化学计量特征及其相互关系，以科尔沁草原西缘巴林右旗草原的四种代表性群落羊草（Leymus chinensis）群落、芦苇（Phragmites australis）群落、草麻黄（Ephedra sinica）群落、虎尾草（Chloris virgata）群落为研究对象，基于生态化学计量学的研究方法，分析优势种、伴生种，群落和土壤碳、氮、磷含量、化学计量特征之间的差异及关系。结果表明：（1） 优势种主导植物群落养分，支持“质量比假说”。虎尾草的氮、磷浓度分别为17.3 g·kg^-1、1.41 g·kg^-1，其群落氮、磷浓度分别为17.6 g·kg^-1、1.36 g·kg^-1，均显著高于其他优势种和群落；羊草及其群落碳浓度最高，分别为395 g·kg^-1和365 g·kg^-1。（2） 不同植物群落土壤碳、氮、磷浓度及化学计量特征存在差异。草麻黄群落土壤有机碳、全氮含量最高，分别为1.36%、0.118%；芦苇群落土壤全磷含量最低，为0.0137%。虎尾草群落土壤碳磷比和氮磷比分别为33.0和3.04，显著低于其他三个群落。（3） 冗余分析表明，土壤碳磷比是驱动巴林右旗草原植物碳、氮、磷浓度及化学计量特征的主要因子。研究结果为巴林右旗草原管理提供理论支撑。

干旱是制约我国“三北”地区生态建设与风蚀防治的关键因子。枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）具有促生性和强环境适应性等特征，但其调控沙生植物抗逆性的机制尚不明确。本文以沙打旺（Astragalus laxmannii）和羊柴（Corethrodendron fruticosum）为研究对象，开展室内盆栽试验，对比分析不同干旱梯度（无胁迫、轻度、中度）和菌剂浓度（0 g·kg^-1、1 g·kg^-1、5 g·kg^-1、9 g·kg^-1）风沙土性质、幼苗根系特性和抗氧化能力的变化特征。结果表明：（1） 枯草芽孢杆菌显著提高土壤有机碳和全氮含量及幼苗的根系特性（P<0.05），且不会显著增加土壤pH值（P>0.05）。（2） 干旱胁迫下，枯草芽孢杆菌通过提高抗氧化酶活性增强幼苗抗氧化能力（P<0.05）。轻度干旱下，提升沙打旺和羊柴抗氧化能力的最适用量分别为5 g·kg^-1和9 g·kg^-1；中度干旱下，两者均为9 g·kg^-1。（3） 干旱胁迫通过降低土壤养分间接抑制幼苗抗氧化能力（P<0.01），而枯草芽孢杆菌通过激活抗氧化酶系统缓解氧化损伤（P<0.05）。研究揭示了枯草芽孢杆菌通过“土壤改良-抗氧化调控”双重途径增强沙生植物抗旱性，量化了2种植物在不同干旱梯度下的菌剂响应阈值，为“三北”地区沙生植物抗旱栽培及菌剂施用策略提供了理论依据。

草原灌丛化广泛发生于干旱半干旱地区，其引发的沃岛效应表现为灌丛斑块下土壤养分的富集，进而影响生态系统的养分循环与结构稳定性。本文选取内蒙古锡林郭勒盟典型草原区与荒漠草原区的17个灌丛化草原样地，通过土壤碳（C）、氮（N）、磷（P）等元素的化学计量特征分析，并结合气候数据与结构方程模型，探讨了两种草原类型下灌丛化草原的沃岛效应的特征及气候因素的影响。结果表明：（1） 草原灌丛化发生后，灌丛斑块内C、N、P等元素含量显著高于草本基质（P<0.05），沃岛效应显著。（2） 典型草原区灌丛化草原沃岛效应的相对作用强度（Relative Interaction Intensity，RII）高于荒漠草原区，其中铵态氮（NH₄⁺-N）、硝态氮（NO₃^--N）和有效磷的RII在两个区域的差异显著（P<0.05）。（3） 不同土壤元素的RII随着年均温（Mean Annual Temperature，MAT）和年降水量（Mean Annual Precipitation，MAP）的变化呈现非线性特征。NH₄⁺-N、NO₃^--N和有效磷在典型草原区沃岛效应随着MAT升高呈现显著正相关（P<0.05），在荒漠草原区沃岛效应随着MAT升高呈现显著负相关（P<0.05）；而C、N、P的RII随着MAP的变化规律与MAT的正好相反。除有效磷的RII与地上生物量呈负相关外，其余元素的RII与地上生物量均呈正相关。本研究揭示了草原灌丛化引起的沃岛效应及其与气候、草原类型等因素的关系，为灌丛化草原的生态恢复与碳氮磷生物地球化学循环管理提供了科学依据。

城镇化的推进致使城市群生产、生活和生态空间交互作用日益剧烈，各空间之间冲突引发的生态风险形势日益严峻，科学评估和分析其土地利用生态风险空间分布及演化规律，对优化城市群空间格局和维持生态系统稳定具有重要意义。以天山北坡城市群为研究对象，基于2000—2023年土地利用栅格数据，分析其“三生空间”演变特征，以景观指数为基础，构建土地利用生态风险评价模型，评估区域土地利用生态风险水平；运用GIS空间分析，呈现土地利用生态风险时空演化规律。结果表明：（1） 天山北坡城市群以生态空间为主，面积占比为86.47%，2023年较2000年生态空间面积显著减少，生产、生活空间面积呈现增加趋势。“三生空间”的转移以农业生产空间、草地及其他生态空间之间的转移为主。（2） 2000—2023年土地利用生态风险平均值从0.136降至0.130，高风险等级占比较高，2023年较2000年呈现由高等级风险向低等级风险转移态势。（3） 研究区土地利用生态风险等级呈现“中间低、四周高”的分布特征，高风险等级分布于水域、林地和其他生态空间，低风险等级分布于集中连片的农业生产空间和草地生态空间。（4） 土地利用生态风险在空间尺度上呈正相关；高-高集聚区分布于天山北坡城市群南部和北部，低-低集聚区分布于天山北坡城市群中部地区。

评估天山国家公园候选区生态保护重要性对保护区域生态安全，维系生物多样性，促进区域可持续发展具有重要意义。本文运用层次分析法、加权叠加法分析了2000年、2010年、2020年、2023年天山国家公园候选区的生态系统服务功能重要性和生态敏感性，以此评估了西天山、博格达峰和托木尔峰三个片区的生态保护重要性。结果表明：（1） 2000—2023年研究区域生态系统服务功能极重要区域、生态敏感性极敏感区域面积总体均减少，前者占比从8.55%降至6.76%，后者占比由13.32%降至9.78%；生态保护重要性极重要区域面积总体呈增加趋势，占比由9.82%升至12.68%。（2） 2000年、2010年、2020年、2023年西天山片区生态保护极重要区域面积分别为1413.88 km²、1510.75 km²、1366.69 km²、2025.13 km²，均显著大于博格达峰和托木尔峰片区。2000年以来，天山国家公园候选区生态保护重要性总体呈上升趋势，西天山片区在生态保护中发挥着重大作用。本研究结果可为后续天山国家公园的创建和发展提供科学依据。

阻沙固沙带是维护绿洲生态安全的重要屏障，其稳定性直接影响区域可持续发展。针对河西走廊阻沙固沙带人工-自然复合生态系统特征，构建了准则层（包含生物学、生态学和功能三个维度）和指标层（包含36项调查因子）的多尺度评价指标体系，通过层次分析法与专家打分法确定指标权重，将各指标进行量化与分级，最后利用综合指标法计算阻沙固沙带稳定性指数，并进行了实际案例应用。结果表明：张掖市高台县与临泽县交界处的阻沙固沙带为弱不稳定等级，武威市民勤县与敦煌市两个样地的阻沙固沙带评价结果为不稳定等级，稳定性主要受植被退化、沙障破损及管护不足等因素影响。研究提出的评价框架可为风沙区生态屏障建设提供科学依据，并为类似地区阻沙固沙带优化管理提供参考。

为揭示春季风害发生期不同退化等级农田防护林下的风沙运动规律，以科尔沁沙地南缘35 a生樟子松农田防护林带（健康、轻度退化、中度退化、重度退化）为研究对象，旷野为对照（CK），监测3—5月防护林带迎风和背风方向4倍树高防护距离（-4 H~4 H）内距地表1 m、2 m高度的风速参数，结合土壤粒径分析，评估防风效能与土壤抗蚀机制。结果表明：（1） 健康农田防护林在-4 H~4 H范围内显著降低近地表风速，平均达49.63%±14.14%，背风向细沙粒（50~250 μm）较旷野下降12.22%~32.37%，粗沙粒（250~1000 μm）增加18.57%~42.83%，形成“细粒截留-粗化固表”双重防护；（2） 退化农田防护林防风效能随林带退化等级提升而衰减，在-4 H~4 H范围内中/重度退化农田防护林无有效防护距离，且重度退化农田防护林距地表2 m高度的防风稳定性优于1 m高度（ΔE_{2 m-1 m}=1.12 %），林冠层结构破碎对于近地表（≤1 m）防风效能的削弱更显著。（3） 中/重度退化农田防护林背风向粗化指数（粗/细沙粒比）较旷野分别下降0.71~0.94、0.89~1.09，全域风蚀强度高达5000 t·km^-2（剧烈等级）。综上所述，健康农田防护林通过多层次耗能抑制风蚀动力，中/重度退化农田防护林无有效防护距离、丧失抗蚀功能并诱发加速侵蚀。因此，建议优先修复中度退化农田防护林（枯死木比例11%~39%或缺带比例为30%~49%、风蚀模数>5000 t·km^-2），通过增加灌木层等方式修复近地表（≤1 m）林带结构，提高湍流控制能力，抑制细沙粒（50~250 μm）选择性流失。本研究为半干旱区退化农田防护林修复时序划定及风蚀防控提供了理论与技术支撑。

新疆棉田钾素多存在于难溶性矿物中，化学钾肥利用率低且过量施加易致盐渍化。解钾菌（KSB）可提高钾有效性并促进作物生长，但在干旱区的施用效果受频率、浓度和菌种影响，缺乏优化方案。因此，本文立足新疆农业实际，以新疆典型灰漠土为基质，通过盆栽试验对比铜绿假单胞菌A、商用胶质芽孢杆菌J及复合菌剂D在不同施用频率〔每隔5 d（T5）、每隔7 d（T7）、每隔15 d（T15）〕和不同施用浓度〔10⁹ CFU·mL^-1（N1）、10⁸ CFU·mL^-1（N2）〕下对棉花-土壤系统钾循环，棉花根际微生态及生理生长的影响，并设置对照试验（CK1：灭活菌+常规钾肥；CK2：仅常规钾肥）。结果表明：（1） 铜绿假单胞菌A表现最优，显著提高土壤水溶性钾（+17.32%）、速效钾（+6.88%）和钾钠比（+40.65%），并促进根系发育（根长+23.41%）及钾吸收（蕾部钾+11.42%），同时增强光合作用（净光合速率+57.87%）和干物质累积（蕾干重+18.62%）。（2） 胶质芽孢杆菌J在苗期促生效果显著（株高+69.08%），但后期溶钾能力不足（缓效钾+12.43%）；复合菌剂D则兼具稳定性与协同效应，全生育期变异系数低于15%，适合均衡供钾。（3） 优化试验表明，高浓度（10⁹ CFU·mL^-1，N1）和7 d施用频率（T7）最佳，其组合A-N1-T7效果最佳（平均得分0.9458），显著提高土壤钾素（速效钾+10.73%、钾钠比+60.93%）、植株生长（叶面积+55.85%）及光合效率（净光合速率+89.15%），并促进棉铃和根系发育（蕾干重+25.52%、根体积+47.11%）。研究结果为阐明新疆棉田中解钾促生菌对棉花-土壤系统钾素循环及促生效果的机制提供了新的策略，有助于提高KSB在可持续农业中的应用潜力。

农田防护林健康对保障农业可持续发展至关重要，本文以莫索湾垦区150团为研究区，构建了包含3个一级指标（林分结构、土壤特征和气候特征）及22项二级指标的农田防护林健康评价体系，采用熵值法计算指标权重与防护林健康指数，分析研究区防护林健康状况。结果表明：研究区农田防护林从内部到边缘的退化程度梯度显著。研究区农田防护林整体处于不健康状态（健康指数0.4810），其中核心区（健康指数0.7227）和脆弱区（健康指数0.7667）林带处于健康状态，边缘区（健康指数0.2167）处于不健康状态。需要对核心区退化林带进行定点重点土壤改良，脆弱区注重林带修复与磷肥补给，边缘区需要对盐碱化土壤进行系统治理。该评价体系为干旱区退化防护林的精准修复提供多维度评估方法，有效支撑退化林分系统性恢复工程的科学决策。