空气动力学粗糙度（Z0）和摩阻速度（u* ）是反映下垫面与大气相互作用的空气动力学参数，植被对Z0和u* 的调节起着重要作用。通过在野外种植沙打旺植被，设置4种植被盖度和3种植被布局，利用移动风洞进行原位测试。结果表明：（1）随着风速增大，Z0和u* 存在负相关，即随着u* 增大Z0呈线性减小趋势；相同输入风速下，随着植被盖度的增加，Z0和u* 存在正相关，两者增加趋势符合对数函数形式。（2）Z0与植被盖度符合对数函数变化规律，随着植被盖度增大Z0出现阈值现象。（3）不同植被布局的Z0为两行一带>交叉布局>一行一带。（4）从空气动力学角度提出沙打旺植被盖度为30%，布局为两行一带布局时，防风蚀效能较强。
为了解双排尼龙阻沙网-草方格联合沙障的防风效应，进行孔隙度为40%、45%、55%的双排尼龙阻沙网-草方格联合沙障风洞实验，研究在6、10、14 m·s-1等3种风速下的风速加速率等值线、防风效能和风速廓线指标。结果表明：（1）在不同风速条件下，双排尼龙阻沙网-草方格联合沙障防风效应随着来流风速增大而明显降低；（2）40%孔隙度双排尼龙阻沙网-草方格联合沙障防风效应较好，而45%孔隙度时防风效应较差，55%孔隙度防风效应最差；（3）双排尼龙阻沙网-草方格联合沙障在防风效应方面存在累加。因此，建议在实际应用中采用40%孔隙度双排尼龙阻沙网-草方格联合沙障，以获得最佳防风效应。
干旱区盐碱土是中国重要的土地资源，对其进行改良利用对于推进中国绿色可持续发展具有重要意义，关系着国家粮食安全与生态安全。微生物作为土壤生态系统的重要组成部分，在改良治理盐碱土、提高植物耐盐性等方面发挥着重要作用。开展干旱区盐碱土微生物多样性、群落结构、功能特征及其影响因素的深入研究，可以为干旱区盐碱土的修复和生态重建提供微生物方面的重要参考。本文整理了干旱区盐碱土的概况，分析盐碱土中的微生物多样性、群落结构和生态功能特征，梳理盐碱环境对土壤微生物群落的影响因素，提出干旱区盐碱土微生物研究中存在的问题及今后的发展方向，以期为中国干旱区盐碱土开发利用和微生物资源管理提供参考。
风水交互作用是干旱半干旱地区常见的地貌现象和重要的地表过程。河岸沙丘是风水交互作用下形成的典型沙丘地貌景观。以毛乌素沙地的无定河流域为研究区，基于遥感影像解译等方法，探明河道与沙丘相互作用的地貌动态变化过程。结果表明：（1）1990—2020年，无定河上游的植被覆盖得到良好恢复，河道两侧流动沙丘逐渐固化，流动沙丘向半固定沙丘转化，半固定沙丘向固定沙丘转化。（2）河道影响了沙丘分布的连续性，使其破碎化，也阻挡了沙丘移动和部分粗粒径沙粒的传输，河流成为一道天然防沙屏障。（3）典型河段河岸沙丘地貌格局呈以河道为中心的带状分布，随着远离河道，依次分布着流动沙丘、半固定沙丘、固定沙丘。风向和河流流向的夹角通过影响风水交互作用的方式和强度，进而影响河岸沙丘的形成与分布。（4）半干旱区河岸沙丘地貌系统与河流水文系统通过水源补给关系保持动态平衡状态，但过度的人类活动可能会打破其阈值，引起沙化程度加大以及河流水文状况的恶化。
通过野外观测和数值模拟，对格库铁路米兰戈壁区段芦苇把栅栏和大网格防沙体系防护效益进行了研究。结果表明，单排芦苇把阻沙栅栏后2~14H（H，栅栏高度，2 m）范围内最大防风效率（风速衰减比）可达86%，阻沙效率（输沙通量衰减比）91.8%~96.8%；双排阻沙栅栏最大防风效率变化不大，但阻沙效率增大到98%，经大网格带后阻沙效率提高到99.7%。风沙流经防沙体系后，平均粒径显著减小，由240 μm变为72~109 μm，分选性趋于变好。实测和模拟得出，两道50%孔隙度芦苇把阻沙栅栏和两个大网格（4 m×4 m×0.8 m）组成的防沙体系能够起到较好的风沙防治效果，且工程造价相对较低。该防护体系适用于格库铁路戈壁大风区风沙危害防治。
荒漠草原过渡带生态系统十分脆弱，与其他陆地生态系统相比，对气候变化的响应更为敏感。以位于内蒙古库布齐沙漠边缘的杭锦旗为研究区，利用谷歌地球引擎Google Earth Engine（GEE）遥感云计算平台，选取研究区2000—2020年MOD13Q1系列数据集的归一化植被指数（Normalized difference vegetation index，NDVI）产品，分析杭锦旗区域植被变化趋势特征，并利用像元二分模型反演研究期间植被覆盖度（Fraction Vegetation Coverage，FVC），辅以空间转移矩阵、重心迁移模型监测植被的演变格局，并借助年降水量和年均气温数据，运用相关性分析阐明杭锦旗NDVI对降水和温度的响应特征。结果表明：①区域植被总体上呈现逐渐增加趋势，NDVI平均年变化率为0.0021，植被改善明显，且区域整体植被覆盖在空间上具有东南高、西北低的分布格局。②2000—2020年杭锦旗植被覆盖已有较好改善，年均植被覆盖度区域重心从东南到西北方向即往库布齐沙漠中心移动，高和较高植被覆盖度区域存在由北向南扩张的趋势，中等和较低植被覆盖度区域存在由南向北扩张趋势。区域内以中等植被覆盖度区域为主，面积占比大于50%，除较低植被覆盖度面积大幅减少62.35%和低植被覆盖度面积小幅下降36.39%，其余不同等级植被覆盖度面积均有所增加，其中较高植被覆盖度面积增加最大，增幅为150.12%。③NDVI与气候要素偏相关性存在明显的地区差异。在年际尺度上，植被变化受降水的影响更为明显，NDVI与降水的相关系数达到0.8，降水量增加是促进NDVI变化的主要驱动力。
城市群是参与全球竞争的战略高地、中国新型城镇化的重要载体和区域高质量发展的增长极，也是空间扩张最突出的地区。然而受城市群空间结构的底层影响，其扩张模式和形态存在着一定的异质性。在定义城市群空间结构的基础上，应用夜间灯光数据系统地研究了兰西城市群和宁夏沿黄城市群空间扩张的模式和形态。结果表明：（1）两大城市群均以边缘式扩张为主，飞地式扩张为辅。2011—2015年，兰西城市群飞地式扩张高于宁夏沿黄城市群，2016—2020年，宁夏沿黄城市群飞地式扩张较突出。双核心-双省份城市群更偏好在异地寻求新的发展空间，而单核心城市群偏好空间蔓延。填充式扩张普遍不足，表明城市群空间融合态势较弱。（2）斑块个数NP和斑块加权平均分维度FRAC_AM兰西城市群高于宁夏沿黄城市群，而斑块结合度指数COHENSION、斑块聚合度指数AI、斑块密度PD兰西城市群均低于宁夏沿黄城市群，说明双核心-双省份城市群扩张更明显、形态更复杂，破碎化程度更高，空间离散性更突出。NP、PD指数递增，而AREA_MN指数递减，AI、COHENSION指数先升后降，表现出一定的趋同性，但双核心-双省份城市群变化速率较快，暗示双核心、跨省区的分布特征，实际上降低了斑块密度、抑制了斑块的聚合、拉大了斑块的分离，更不利于城市群空间结构的优化。
“十四五”规划提出将黄土高原作为重点纳入黄河重点生态区生态保护和修复重大工程，计划因地制宜实施小流域综合治理。无定河是黄土高原生态脆弱的典型流域，探究其生境质量时空变化对推动区域生态环境质量提升具有重要意义。从全流域和子流域尺度评价并预测了无定河流域生境质量时空演变特征，探究了生境质量空间分异驱动因子。结果表明：（1）2000—2020年，无定河流域林草占比增长了11.73%，建设用地面积比2000年增加了1倍多，未利用地面积占比减少了8.46%；2020—2050年，土地利用变化情况同2000—2020年基本保持一致，但变化强度逐步减弱。（2）2000—2020年，无定河流域生境质量逐期增加，整体呈小幅上升趋势；2020—2050年，流域生境质量水平增幅放缓，变化强度也随之减弱，总体向好发展。（3）土地利用方式是影响生境质量的主导因素，植被和土壤特征次之。
风况和输沙势是表征荒漠区风能环境及风沙运动的重要参数。为探明黄河流域十大孔兑区域风能环境特征，利用2018—2022年气象站数据分析了该区风况及输沙势在不同时间尺度上的变化特征。结果表明：（1）十大孔兑区域2018—2022年风速变化不大，年平均风速为3.17 m?s-1，年平均起沙风风速为6.28 m?s-1，不同季节之间起沙风速两极分化趋势明显，春季起沙风频率最高，月平均风速随季节变化起伏较明显。（2）受地形及海拔因素影响，十大孔兑区域风能环境呈西高东低分布特征，不同时间尺度起沙风风向均以偏西风和偏北风为主。（3）根据输沙势结果，十大孔兑区域整体上属于中等风能环境，存在相当大的空间变化，西部靠近库布齐沙漠，属于高风能区，中部属于中风能区，东部属于低风能区；不同时间尺度输沙势特征存在差异，合成输沙势方向趋于一致，以偏东南方向（SE、SSE）为主，为沙物质输入河道提供了充足动力。应将春季作为风沙重点防治时期，将靠近沙源区的西部作为重点防治区域。
近年来，在若尔盖盆地内部，各县采取设置草方格沙障、种植灌木等措施进行沙漠化治理，众多流动沙丘得到固定。为探讨沙丘治理前后表层沉积物的粒度变化特征，采集了若尔盖盆地西北部黄河左岸沙丘治理前后的沙丘表层样品进行对比分析。结果表明：经治沙措施固定后的沙丘，极细沙、粉沙和黏土成分占比由20.2%增加至29.6%，平均粒径由181.9 μm减小至162.0 μm，表层沉积物粒度组分变细，分选性变差，偏度由近对称变为极正偏，峰态由中等变为很窄。频率分布曲线出现次峰，概率累积曲线悬移段产生亚组分，总体由两段式变为三段式，悬移组分粒度变细，跃移组分含量占比由99%降低至87%~88%。在麦草方格与固沙植被共同作用下，沙漠化治理成效显著，但沙漠化土地局地环境的改变亦会对治沙效果产生负面影响。因此，需要因地制宜开展治沙工作，并关注治理区域的动态变化，及时做出措施调整。
以黄河流域57个地级及以上城市为研究对象，从产业结构合理化、高级化以及可持续性3个维度对其2010—2019年的产业结构生态化水平进行测度，明确其时空演变格局，并运用Dagum基尼系数分解法揭示城市产业结构生态化水平的空间差异来源及贡献，在此基础上借助空间杜宾模型剖析产业结构生态化的影响因素。结果表明：（1）2010—2019年，城市产业结构生态化发展整体向好，年均增速为1.55%，上中下游地区城市产业结构生态化水平的波动趋势与整体基本保持一致。（2）城市空间分异特征明显，高值区主要集中在下游地区，低值区多位于中上游地区，总体呈下游—上游梯度递减的演变特征。（3）城市产业结构生态化水平的空间差异逐渐缩小，年均下降率为2.47%，超变密度是空间差异的主要来源，年均贡献率为46.45%。产业结构生态化水平相近地区空间相关性降低，空间聚集现象减弱。（4）金融发展水平和消费结构升级水平对城市产业结构生态化具有正向促进作用，政府调控水平、工业集聚水平和城镇化水平具有负向阻碍作用。同时，消费结构升级水平正向溢出效应明显，政府调控水平和工业集聚水平具有负向溢出效应。
河西内陆河流域地处干旱半干旱地区，生态脆弱，研究植被覆盖动态变化及其驱动因素对理解植被与生态系统的相互作用具有重要意义。采用生长季平均归一化植被指数（NDVI）作为植被覆盖指标，利用Slope趋势分析和变异系数对2000—2020年河西内陆河流域植被覆盖变化进行分析，并结合地理探测器模型探讨了自然因子和人为因子对植被空间分异的影响。结果表明：（1）2000—2020年河西内陆河流域植被覆盖总体呈现波动上升趋势，NDVI年增长速率为0.001，呈西北低东南高、由东向西递减的空间分布特征。（2）2000—2020年流域内大部分区域植被覆盖基本不变，植被覆盖增加的区域占比35.27%，植被覆盖减少的区域占比10.91%。（3）河西内陆河流域植被覆盖时空变异性强，变异系数为0.011~1.530，大部分地区变化表现为高稳定性，低稳定性区域主要集中在流域中上游地区。（4）驱动因素中自然因素占主导地位，蒸散发量、植被类型、降水量、土壤类型影响力较大，人为因素中土地利用类型为主要影响因素。
地质遗迹是黄河流域旅游资源供给体系的重要组成部分。运用平均最近邻、核密度估计和空间自相关等方法探究黄河流域1 481处重要地质遗迹的空间分布格局，建立黄河流域地质旅游开发潜力评价指标体系，借助熵权-TOPSIS模型深入探究黄河流域各市州盟的地质旅游开发潜力。结果表明：（1）黄河流域重要地质遗迹为集聚型分布，但不同类型和等级的地质遗迹集聚程度差异显著；（2）黄河流域地质遗迹整体呈中游稠密、上下游稀疏，一主双副、带状延伸的格局，黄河中下游晋豫交界地带是绝对的地质遗迹核心分布区；（3）全局尺度上正相关的集聚分布态势明显，但局部空间上不同类型、等级的地质遗迹空间关联特征差异显著；（4）黄河流域地质旅游开发潜力的空间分异和极化分布趋势明显，潜力高和较高的市州盟数量较少，潜力低和较低的市州盟约占46.09%，空间上呈现由黄河下游向上游梯度递减的格局。
采用熵权TOPSIS法、标准差椭圆、模糊集定性比较分析等方法对2017—2021年黄河流域旅游高质量发展的空间演化及优化路径进行分析。结果表明：2017—2021年，黄河流域旅游高质量发展总体水平（相对贴近度）处于0.026~0.867，区域发展水平差异显著，呈现不平衡、不均匀的空间分布态势，东北-西南方向的空间集聚特征明显，西南部地区对黄河流域旅游高质量发展的拉动作用逐渐增强。2017—2021年，黄河流域旅游高质量发展空间重心向西南向移动，空间重心处于111.75°—111.16°E、36.02°—35.53°N，空间重心均呈集聚分布，移动距离较小，5年间共移动91.47 km。旅游生态治理是实现黄河流域旅游高质量发展的必要条件，存在市场—生态治理、资源—服务—生态治理、资源—服务—生态治理—市场3种条件组态。
以南水北调西线工程为背景，以优化水土关系为基底，以协调人地关系为目标，针对变“水低地高”为“高水高用，洮水东用”用水方案，从生态安全、粮食安全、清洁能源、社会经济稳健发展等方面，对该方案下生态-经济-社会效应进行了分析。结果表明：黄河天然河道与人工自流河道相互配合，可改善黄河中上游区域的水土关系，在甘青宁蒙四省（区）交接区生发出一个山水林田湖草沙冰为一体的超过10万km2的生态经济功能区，为进一步巩固西北生态安全屏障、保障国家粮食安全、促进清洁能源开发利用和区域社会经济稳健发展提供水资源支撑，并对丝绸之路经济带起到“壮骨丰腰”作用。
戈壁沙漠是沙尘天气频发区域，也是东亚沙尘暴的关键源地。青藏高原毗邻东亚和南亚两大沙源区，是全球气候变化的敏感地区。然而戈壁沙漠沙尘向青藏高原传输路径以及传输机制尚不清晰。基于区域空气质量模式WRF-Chem、FNL再分析资料并结合HYSPLIT后向轨迹模型，以2020年4月戈壁沙漠一次强沙尘事件为例，探讨了戈壁沙漠沙尘向青藏高原传输路径以及传输机制。结果表明：在此次沙尘事件期间，青藏高原东坡和北坡是戈壁沙漠沙尘传输至青藏高原的重要通道。受环流形势和高大地形的影响，青藏高原北坡沙尘传输效率大于东坡，而东坡沙尘垂直运动较北坡旺盛。500 hPa乌拉尔山以东的气旋系统和蒙古气旋共同控制中高纬度带，影响沙尘输送过程。随着中高纬气旋系统的东移，500 hPa新疆脊被破坏，青藏高原上空短波槽开始建立。短波槽前低层辐合的环流场有利于700 hPa闭合低压的维持，促使青藏高原北坡的偏北大风产生，有利于北坡沙尘向青藏高原输送。200 hPa高空急流动量下传引起河西走廊近地东风盛行，有利于戈壁沙漠沙尘从东坡向青藏高原输送。此环流形势构成了戈壁沙漠沙尘向青藏高原传输的有利风场。该研究成果进一步完善了戈壁沙漠沙尘的传输路径，为研究沙尘影响青藏高原及其周边地区的天气气候变化提供了科学支撑。
厘清城镇化与水生态环境之间的耦合关系及其影响因素，对促进黄河流域生态保护和高质量发展具有重要意义。在理论揭示新型城镇化与水生态环境耦合作用机理的基础上，利用耦合协调度及空间计量模型分析二者耦合协调的时空格局及其影响因素。结果表明：（1）黄河流域新型城镇化和水生态环境耦合协调度趋好但总体水平低，总体由濒临失调逐步发展到初级协调，下游耦合协调发展水平高于中上游。（2）黄河流域新型城镇化和水生态环境耦合协调度具有显著的空间溢出效应，影响强度下游>中游>上游。（3）黄河流域新型城镇化和水生态环境耦合协调发展的影响因素方面，政府能力正向推动本地但对邻近地区产生负向溢出效应，环境规制、人口集聚抑制本地耦合协调发展，资本积累通过正向溢出效应对全流域产生正向影响但对下游产生负向影响，工业化通过负向溢出效应阻碍全流域耦合协调发展，开放型、创新型经济仅对中游产生正向带动和外溢效应。
明确国土空间分异规律及演化特征，是提升国土空间治理能力、构建国土均衡发展格局的基础和前提。基于生产-生活-生态空间理论，采用1995—2020年的土地利用数据，运用国土空间转移矩阵、标准差椭圆、核密度分析、比较优势指数等方法对兰（州）西（宁）城市群国土空间格局及演化特征进行分析。结果表明：（1）兰西城市群国土空间水平地域差异及垂直梯度分异特征明显，生态空间占主导地位，人类生产、生活空间具有中海拔集聚性。（2）兰西城市群国土空间转换加快，生产空间与生活空间转换比重大，兰州和西宁两市中心城区、兰州新区和临夏市是国土空间转换热点区。（3）生产空间和生活空间呈西北-东南向分布格局，生态用地东-西向均衡分布。三类空间的分布形态及扩展模式差异较大，生活空间重心偏移距离最大，生产空间多核扩散，生态空间极核多、破碎化趋势增强。基于乡镇尺度，识别出6种国土空间优化分区，并提出分区引导策略，以期推动兰西城市群国土空间均衡协调发展。
通过风沙环境风洞模拟测定不同风速、不同砾石盖度下戈壁近地表风沙流输沙量、风沙流结构和粒度特征，分析床面砾石盖度在不同风速下的变化规律，揭示戈壁地表风沙运动及其对下垫面砾石盖度变化影响。结果表明：（1）将床面砾石盖度以12%为界分为低、高盖度，低砾石盖度高风速下（18~24 m·s-1） 戈壁地表输沙量随风速变化明显，输沙量曲线出现拐点，呈“象鼻效应”，随风速增加拐点上移，砾石盖度越小输沙廓线曲率越大，相较于高风速，低风速下（6~18 m·s-1）戈壁地表输沙量大小变化不明显，说明低砾石盖度下输沙量变化主要受风速调控，高砾石盖度对风沙流有抑制作用。（2）随床面砾石盖度增加，输沙粒度频率分布曲线有下移趋势，砾石盖度对输沙颗粒频率分布规律影响较小，均表现为单峰分布，只对曲线峰值粒径所占质量百分含量有所影响，说明风速一定时，风沙流中输沙颗粒粒度分布受砾石盖度影响较小。（3）在风沙运动过程中，随作用风速增大，戈壁床面砾石盖度呈线性增加，且二者呈线性强相关，高风速下不同盖度变化量大于低风速下盖度变化量。
研究蒸散发对土壤水分的时空响应特征有助于深入理解区域水文循环过程。利用2016—2020年青海湖流域蒸散量和土壤含水量遥感数据，借助ArcGIS空间分析和数理统计方法研究了青海湖流域蒸散发和土壤水分在8 d、月和年尺度的变化特点及两者的对应关系，揭示了青海湖流域蒸散发对土壤水分的时空响应特征。结果显示：（1）2016—2020年，青海湖流域平均蒸散量和土壤含水量分别为494.45 mm和0.34 m3·m-3，8 d、月和年尺度蒸散量总体呈先增大后减小的特点，土壤含水量分别呈增大—减小—增大—减小、增大—平稳—减小和较稳定的特点。（2）空间上，各时间尺度青海湖流域平均蒸散量总体呈流域东北向西南方向减小的特点，平均土壤含水量总体由湖滨向流域四周递增、由河谷向两侧递增。（3）时间协同性上，青海湖流域蒸散量和土壤含水量在第1~185天（1—6月）和第241~365天（9—12月）强于第185~241天（7—8月），非生长季强于生长季，2016—2018年强于2018—2020年；空间协同性上，流域东北部的沙柳河和哈尔盖河流域及湖东岸强于其他地区。（4）8 d、月、非生长季和生长季尺度，青海湖流域蒸散量与土壤含水量的平均相关系数分别为0.61、0.69、0.36和0.24，两者以显著正相关关系为主，说明青海湖流域蒸散量对土壤含水量的时间响应在月尺度和8 d尺度较强，不同时间阶段流域蒸散量均随土壤含水量的增加而增大。本研究结果可为深入认识青海湖流域水文循环过程、水量平衡及水资源管理提供理论参考。
生物多样性与生态系统多功能性的关系是国际生态学领域新兴的热点研究方向。蚂蚁是全球陆地生态系统中分布最广、数量最大的社会性昆虫，具有多种重要的生态系统功能。但是，在干旱荒漠生态系统中，前人在研究中往往忽略蚂蚁多样性是土壤生态系统功能维持的关键基础。针对干旱区生态系统中蚂蚁多样性与生态系统功能关系，首先分析蚂蚁作为生态系统“工程师”的生态作用，系统梳理了蚂蚁筑巢活动对土壤结构、物理化学性质和土壤养分及能量流动的影响，然后从蚂蚁与土壤生物间的作用关系分析了蚂蚁筑巢活动对土壤微生物、土壤动物分布的影响规律，并总结了蚂蚁和非蚁土壤动物间的营养级作用关系，其次总结了蚂蚁本身作为土壤动物的优势类群对土壤功能的直接影响作用。综合分析表明，蚂蚁具有重要的生态系统“工程师”作用，深刻影响土壤物理化学性质与土壤功能；通过上行效应或下行效应，蚂蚁与土壤生物间的营养级作用关系是土壤生物多样性形成与维持的关键，在土壤生态系统功能中具有重要的基础性作用。在干旱、半旱区，蚂蚁活动形成蚁丘影响土壤环境及其土壤生物多样性，进而影响土壤生态系统功能及其生态系统多功能性，关系到脆弱生态系统功能恢复与稳定性维持，可以为未来干旱、半旱生态系统服务能力提升及多服务性奠定重要基础。
植被光学厚度（VOD）是表征地表生物量和植被含水量的关键指标，准确认知黄土高原大规模植被恢复背景下的VOD变化特征对于科学评估生态工程效益具有至关重要的作用。本文基于X波段的VODCA数据，利用趋势分析、偏相关分析和残差分析等方法，探究了2003—2018年黄土高原VOD时空变化特征，量化了气候因子和人类活动对VOD的相对贡献。结果表明：（1）2003—2018年黄土高原VOD呈显著增长趋势，增速为0.28%/10a（P<0.01），且秋季增速达到0.32%/10a（P<0.01），大于春季和夏季；（2）空间分布上，黄土高原VOD呈极显著增长区域占总面积的69.7%；减少区域仅占5.4%，且主要分布在内蒙古北部和鄂尔多斯西部；（3）黄土高原VOD与降水、太阳辐射呈显著正相关的区域主要分布在西部半干旱草原地区，负相关区域主要分布在甘肃省南部的沟壑区；（4）回归分析表明，气温、降水、辐射和人类活动对VOD的相对贡献率分别为45.74%、2.09%、38.20%和13.97%，而人类活动影响逐渐增加，其影响呈增长趋势的区域占研究区的88.4%。
科尔沁沙地是中国北方面积最大的半固定沙地，追踪其物质来源对认识沙地/沙漠的形成演化和重建碎屑物质的迁移路径至关重要。为此，本研究对科尔沁沙地风成沙的细颗粒组分（<63 μm和<11 μm）进行了岩石学分析、元素地球化学分析、Sr-Nd同位素分析、TIMA自动化矿物识别以及碎屑锆石U-Pb测年分析，全面表征科尔沁沙地物质组成并对其物源进行定量约束。结果表明：科尔沁沙地经历了较低的化学风化，分选和再循环的程度较低。重矿物组合以钛铁矿、绿帘石、锆石、石榴子石、磁铁矿+赤褐铁矿为主，与地球化学母岩判别图解共同指示科尔沁沙地沉积物主要来自中酸性岩浆母岩。Sr-Nd同位素进一步约束主要源区为中亚造山带南缘和华北克拉通北缘，少量粉尘来源于中国北方边界沙漠。沙地的碎屑锆石U-Pb年龄集中在中生代至晚古生代（200~600 Ma）和古元古代（1 518~2 000 Ma、2 200~2 600 Ma）。与潜在源区锆石年龄谱的对比显示，科尔沁沙地细颗粒组分既有来自中亚造山带南缘大兴安岭经风力搬运和河流搬运而来的近源物质供给，也有经河流搬运自华北克拉通北缘燕山山脉出露的古老基岩。逆向蒙特卡罗模型的定量物源结果显示中亚造山带的贡献占53.7%、华北克拉通贡献占46.3%。风与河流的共同作用解释了科尔沁沙地风成沙细颗粒组分的形成。
乌兰布和沙漠沿黄河段土壤盐碱化治理对保障黄河流域生态安全、实现高质量发展具有重要意义。本文通过测定乌兰布和沙漠沿黄河段45个采样点的土壤水盐数据，运用传统统计学和地统计学方法对该区土壤水盐空间分异特征及土壤盐碱化成因进行分析。结果表明：乌兰布和沙漠沿黄河段土壤水盐碱含量整体呈现出自西向东、由南到北逐渐增大的趋势；其中非盐碱土占该区总面积的41.37%，轻、中、重度盐土分别占该区总面积的34.11%、10.56%和8.74%，极重度盐碱土出现在巴彦木仁苏木附近，占该区总面积的5.22%；而盐碱土以硫酸盐类（46.67%）和氯化物类（53.33%）为主；土壤质地对土壤盐分的影响最显著，其次为土壤全碳含量和含水量；气候干旱、降水稀少、黄河引流灌溉与地下水位抬升是乌兰布和沙漠沿黄河段土壤盐碱化的主要原因。
旱区面积占比大，对全球气候变化响应敏感。氮素通常被认为是荒漠生态系统的第二大限制资源，存在不同的形态，然而目前尚不清楚干旱程度如何影响土壤氮素的空间分布。本研究基于中国西北荒漠区54个样点的无机氮、有机氮和全氮数据，结合气候环境数据，探究不同干旱程度下，西北旱区氮素组分的空间变化及驱动要素。结果表明：土壤氮素沿干旱梯度的空间变化存在明显的干旱阈值（0.87），土壤氮素组分的空间变化对干旱程度的响应呈现突变特征；在阈值附近，土壤全氮、有机氮含量和有机无机氮比例急速上升，而硝态氮含量快速下降；干旱阈值前后的全氮和有机氮含量均随干旱增加而显著下降；0~10 cm土层内，土壤全氮和有机氮含量随土层的加深而逐渐增加。干旱程度会直接或通过土壤含水率、电导率和pH间接影响氮素组分的空间变化。
生物结皮是干旱荒漠区的重要地表覆被，在未来气候变化加剧的背景下，认识其主导的碳交换过程对于准确评估区域甚至全球碳平衡具有重要意义。尽管针对荒漠生物结皮碳循环过程如何响应全球气候变化已开展了一些研究，但仍缺少关于增温和降水变化及其互作效应的试验研究。本文以腾格里沙漠东南缘的藓结皮和藻结皮为研究对象，基于野外模拟增温和5个降水梯度（2、5、8、13、20 mm）下总初级生产力（GPP）、生态系统呼吸（ER）和净生态系统碳交换量（NEE）的监测，评估其碳交换对未来气候变化的响应。结果表明：（1）增温仅显著影响藓结皮日NEE，降水变化显著影响两种生物结皮日GPP、ER和NEE，增温和降水变化之间没有互作效应。（2）5个降水梯度下，增温平均降低了20.8%藓结皮累积GPP，同时增加了9.9%累积ER，净效应表现为累积NEE平均增加102%；然而，增温提升了藻结皮264%GPP，提高藻结皮24.2%ER，其NEE没有显著变化。（3）藓结皮ER和NEE分别与温度和土壤湿度指数正相关和线性负相关，而增温条件下的藻结皮NEE与二者无显著相关关系。未来全球气候变暖可能会促进荒漠藓结皮的净碳固定，而对藻结皮净碳交换量没有显著影响。因此，在预测未来荒漠生态系统的碳收支时，应考虑不同生物结皮碳交换对气候变暖和降水变化的响应差异。
乌玛高速公路（G1816）腾格里沙漠段风沙活动威胁公路安全运营。对风沙活动典型路段防护体系内的风况特征、地表沉积物粒度特征和近地表（0~2 m）水平沙尘通量进行了研究。结果表明：观测期间年平均风速为3.13 m·s-1，平均起沙风速为7.66 m·s-1，起沙风频率为17.6%，起沙风风向以W-NNW、E、S为主。年输沙势为187.57 VU，合成输沙势为78.6 VU，合成输沙方向为135°，RDP/DP为0.419，属于低等风能环境、风向变率中等的钝双峰风况。防护体系内0~2 m水平沙尘通量空间差异显著，从公路上侧流动沙丘观测点至靠近公路草方格沙障观测点水平沙尘通量衰减了99%，公路下侧从流动沙丘观测点至草方格沙障观测点水平沙尘通量衰减了93.6%。防护体系内地表沉积物以中沙和细沙为主，不同高度沙尘粒度由防护体系外围至防护体系内部逐渐变细。
与传统的沙柳沙障人工逐根布设不同，刷状沙柳沙障采用机械编织形成，有类似拒马的外形，布设后稳定性好，也便于施工。对一种以沙柳枝条为原料的刷状沙障固沙性能进行了风洞模拟。结果表明：（1）在第1道沙障前风速略有降低，在第1、2、4道沙障处，风速增加较大。在经过每道沙障后，风速下降较大，形成一个降速区。（2）沙障正下方沙面多表现为侵蚀状态。迎风的第1道沙障，侵蚀现象最严重，随着时间推移，甚至发生掏蚀现象。沙障之间多处于堆积状态，第1格堆积最严重，其后堆积程度减弱。（3）沙障设置后，风沙流结构呈复杂的指数下降曲线。8、12、16、20 m·s-1风速下的集沙量分别减少86.8%、81.6%、53.4%、67.8%。这表明刷状沙柳沙障有较好的固沙性能。由于沙障的扰动，沙物质向上飘散，使地表10~14 cm高度以上进沙口的集沙量有所增加。
形态演变特征能够反映植物体对环境变化的适应策略。为了解藓类植物适应干旱沙区环境演变的形态变化特征，以腾格里沙漠东南缘人工固沙植被区内的真藓（Bryum argenteum）、土生对齿藓（Didymodon vinealis）和齿肋赤藓（Syntrichia caninervis）为研究对象，采用空间代时间的方法，解析了不同植被年龄区（35、41、66年）的藓类植物在叶片、个体、种群和群落水平的形态特征和数量特征的变化规律。结果表明：随着植被年龄的增加，3种藓的形态性状呈现出一定的差异性。突出体现在土生对齿藓的叶面积、叶尖长和株高不断下降，而真藓和齿肋赤藓表现出非持续性变化，这可能与种内和种间的资源竞争有关。尽管如此，从整体特征来看，腾格里沙漠人工固沙植被区藓类植物在生态系统修复过程中普遍经历了由茎叶体小、密度大向茎叶体大、密度小的演变趋势。
贺兰山是中国荒漠和荒漠草原分界线，其东麓洪积扇上分布荒漠草原，在维持生态系统稳定性方面发挥着积极作用。本文研究了其植被覆盖度（Fraction Vegetation Coverage， FVC）时空变化，分析影响植被盖度变化的主要因子。利用Landsat卫星遥感数据，基于像元二分模型反演了2001—2020年贺兰山东麓洪积扇区荒漠草原植被覆盖度，分析其空间格局和时空变化特征，采用Sen+Mann-Kendall趋势分析、Hurst指数和参数最优地理探测器模型对其驱动因素进行分析。结果表明：（1）FVC空间上呈现出西北高东南低的趋势，以极低植被覆盖度和低植被覆盖度为主。多年FVC均值为33.38%，总体植被覆盖度处于较低水平。（2）2001—2020年FVC呈现显著增加趋势（P<0.01），年均增长率为2.34%，整体表现为西北部和东南部呈改善趋势，改善的区域占植被覆盖总面积的93.24%；植被覆盖度的平均变异系数为0.394，整体相对稳定，空间上东部和中部变化表现最为剧烈，具有显著的空间差异。（3）研究区植被覆盖度的反持续性较强，Hurst指数平均值为0.495，大于0.5的区域占44.77%；从空间分布上看，研究区南部、西部Hurst指数较高，植被变化的持续性较高，东部、北部Hurst指数较低，植被变化的持续性较低。（4）年降水量和土地利用类型是影响贺兰山东麓洪积扇区荒漠草原植被覆盖度空间分布的主要因子，交互探测表明年降水量、海拔、日照时数和空气湿度的交互作用Q值最大，水热因子组合对植被盖度影响增强显著；风险探测表明各驱动因子对研究区植被生长的影响均有其适宜的范围。本研究有助于揭示不同因子对贺兰山东麓洪积扇区荒漠草原植被变化的驱动机制。
构建合理的生态环境脆弱性评价体系是生态环境脆弱性评价的关键。为了提高生态承载力和生态环境质量，促进生态系统良性发展，基于Landsat 5/9卫星遥感影像、数字高程模型、土壤、气象及社会经济数据，利用CRITIC客观赋权法开展生态环境脆弱性评价，使用转移矩阵及障碍度模型，探讨了2000—2022年天水市生态环境脆弱性变化及其成因。结果表明：裸土指数、土地利用类型、气温和降水量是影响天水市生态环境脆弱性的主要因子；天水市生态环境脆弱性呈北高南低分布；相比于2000年，2022年天水市生态脆弱性整体降低，除武山、甘谷中北部部分区域极度脆弱区保持不变以外，总体上天水市大部分极度脆弱区降为重度或中度脆弱区，但城区周边部分区域受城市化影响由中度脆弱区升高为重度或极度脆弱区；2022年天水市极度脆弱区脆弱性降低的主要影响因素为裸土指数、土地利用类型和降水量。未来一段时间内因地制宜植树种草、提高人工影响天气能力和灌溉水平，是降低天水市生态环境脆弱性的主要手段。
