土壤碳氮储量对陆地生态系统碳氮循环及全球变化研究具有重要意义。为了阐明乌拉特梭梭（Haloxylon ammodendron）林国家级自然保护区土壤碳氮储量分布与变化规律，利用相关性分析、随机森林与SHAP解释方法确定影响土壤碳氮储量的关键因子。本研究采用可通行路线网格布点法，在保护区内布设61个调查点，采集表层土壤（0~20 cm），测定土壤碳氮储量，分析其主要影响因素。结果表明：乌拉特梭梭林保护区内土壤全碳和全氮储量在空间上均呈现西高东低、北高南低的特点，其中核心区的全碳储量（1 429.91 g·m^-2）显著高于缓冲区（1 194.09 g·m^-2）和试验区（986.36 g·m^-2）；不同区域的全氮储量差异不显著（P>0.05），核心区、缓冲区、试验区分别为76.79、62.39、51.28 g·m^-2；pH、电导率、梭梭树高度、物种丰富度、植被盖度和草本生物量在3个区域差异显著（P<0.05）。影响梭梭林保护区表层土壤全碳储量的关键因子为土壤全碳、土壤全氮、土壤含水率、电导率、容重、梭梭树高度、植物密度和pH，SHAP分析表明土壤容重、pH与土壤全碳储量呈负相关，其余因子与土壤全碳储量均呈显著性正相关；影响土壤全氮储量的关键因子为土壤全氮、土壤全碳、电导率、容重、土壤含水率、梭梭树高度、植被盖度、碳氮比和植物密度，SHAP分析表明土壤容重、碳氮比与土壤全氮储量呈负相关，其余因子与土壤全氮储量均呈显著性正相关；基于SHAP值计算的平均因子贡献率表明，保护区内较低的植物密度是限制土壤碳氮储量的关键因素。本研究同时发现，当梭梭树的平均高度高于2 m时对土壤碳氮储量的贡献有显著提升，因此加强对保护区内梭梭林的管理对提升土壤质量具有积极作用。

天山北麓绿洲荒漠过渡带生境脆弱，通过揭示该区域植被生态学特性，进而推测其演替趋势，以期为生态保护提供理论基础或参考建议。在该区设置39个典型样地进行调查，运用重要值、生态位宽度、生态位重叠度、χ²检验、Pearson相关检验和Spearman秩相关检验等方法对优势植物生态位特征与种间联结性进行分析。结果显示：（1）研究区优势物种28种，生态位宽度差异显著，生态位宽度测定结果与重要值变化趋势无显著相关。骆驼刺（Alhagi camelorum）、角果藜（Ceratocarpus arenarius）、梭梭（Haloxylon ammodendron）等生态宽度指数较大，其中骆驼刺B_L和B_S分别为12.11和2.77，占绝对竞争优势。（2）研究区优势植物的生态位重叠指数普遍偏小，对环境资源的需求相似性不大，种间竞争较弱。簇生泉卷耳（Cerastium fontanum）和白车轴草（Trifolium repens）、早熟禾（Poa annua）和簇生泉卷耳等竞争关系明显，角果藜和早熟禾，早熟禾和骆驼刺等竞争较弱。（3）研究区植物群落呈不显著正联结，3种检验显示多数种对间呈不显著关系，各物种间呈独立分布格局，稳定性相对较差，关联性相对较弱，处于演替的初期阶段，结构和功能尚未完善，有正向演替的趋势。（4）物种间的Pearson相关系数、Spearman秩相关系数与相应的生态位重叠程度之间均显著正相关（P<0.01，斜率>0），表现为种间正（负）联结越强，生态位重叠程度越大（小）。

宁夏河东沙区是中国北方农牧交错区具有过渡性地域特征的沙区，认识当地土地沙漠化发展的规律，有助于协调区域人地关系和指导生态建设工程实施。利用Landsat数据提取宁夏河东沙区2000、2005、2010、2015、2020年5期沙漠化土地信息，结合重心迁移模型分析其时空变化特征，并采用多元回归残差分析方法将气候变化和人类活动对区域沙漠化演变的影响进行剥离和重新组合。结果表明：2000—2020年，宁夏河东沙区沙漠化总体面积减少，沙漠化程度减轻，沙漠化呈逆转的趋势，区域北部沙漠化程度比南部严重；各类沙漠化土地的重心整体北移，南部沙漠化逆转程度比北部显著；区域沙漠化逆转主要受气候变化和人类活动综合影响。

中国土壤侵蚀类型多样、过程复杂，精准量化流域土壤风蚀和水蚀强度状况，掌握流域土壤侵蚀时空分布格局并辨识区域主导侵蚀类型，对统筹相应的水土保持工作具有重要意义。综合遥感监测、地面调查、模型模拟等手段，定量刻画黄河流域2000—2020年土壤风蚀和水蚀强度的时空格局与演变规律，开展土壤侵蚀类型分区，讨论不同土壤侵蚀分区治理措施的重要作用。结果表明：黄河流域土壤风蚀、水蚀强度均整体呈下降趋势，土壤风蚀、水蚀分别呈波动降低、持续降低态势。以土壤风蚀和土壤水蚀为主的区域分别占区域总面积的16.35%、83.65%，土壤侵蚀类型分区自北向南总体表现为从土壤风蚀为主向水蚀为主过渡。土壤风蚀为主的区域分布在黄河干流上游水系、鄂尔多斯内流区，分别占土壤风蚀区面积的41.53%和28.57%。土壤风蚀中度侵蚀强度所占比例最大，为24.72%。土壤水蚀为主的区域主要分布在黄河中游水系（25.04%）、渭河-伊洛河水系（22.06%）、黄河源头水系（18.60%）、黄河干流上游水系（15.49%）、湟水-洮河水系（13.35%）。土壤水蚀以微度侵蚀强度为主，占土壤水蚀区面积的49.30%，轻度（17.28%）、中度（14.98%）、强烈（11.95%）侵蚀强度交错分布。针对土壤侵蚀类型分区特点，提出了土壤风蚀区以植被恢复、农业绿洲等措施为主，土壤水蚀区以农业耕作措施、林草措施及工程措施为主进行防护和治理的方案，为黄河流域生态系统的高质量发展提供科学指导。

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。

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。

定量评估气候变化和人类活动对土壤风蚀的贡献率是科学防治风蚀、减弱风蚀危害的前提。以内蒙古自治区为研究对象，综合运用多地类风蚀经验模型、控制变量法和残差趋势法，改进土壤风蚀驱动力的定量评估方法，定量评估了气候变化和人类活动对土壤风蚀的影响。结果显示：内蒙古自治区年均土壤风蚀量2.59×10¹¹ t，风蚀模数2 260.94 t·km^-2·a^-1，以微度和轻度风蚀为主。2000—2019年内蒙古自治区土壤风蚀模数整体呈显著减小趋势（P<0.05）。气候变化是引起土壤风蚀变化的主要因素，由气候变化引起的风蚀变化区面积占研究区总面积的63.98%；人类活动也是引起土壤风蚀变化的重要因素，由人类活动引起的风蚀变化区面积占研究区总面积的36.02%。土地利用是影响土壤风蚀空间分布的重要因子，风速和植被覆盖度是造成土壤风蚀变化的主要因子。而植被覆盖度的变化是气候变化和人类活动共同作用的结果。拆分植被因子中气候变化和人类活动的作用对准确评估土壤风蚀驱动力具有重要意义。

北方农牧交错带是继北方草原之后的中国第二大生态安全屏障，是典型的生态脆弱带。本研究以北方农牧交错带人工林为研究对象，通过野外调查和室内分析，在区域尺度上探讨了人工林土壤理化性质的空间分布格局，并结合气候因子和树种特征，阐述了乔木林和灌木林土壤理化性质差异以及人工林土壤理化性质随气候梯度的变化规律。结果表明：（1）农牧交错带人工林土壤整体呈弱碱性，电导率153.55±3.02 μS·cm^-1、土壤容重0.53~2.28 g·cm^-3、土壤含水量12.54%±0.62%，土壤全碳和全氮含量分别为13.74±0.61 g·kg^-1和0.88±0.05 g·kg^-1。（2）农牧交错带人工林土壤自西向东酸性增强、容重下降、含水量增加、全碳含量下降、全氮含量增加。（3）在气候梯度上，人工林土壤pH、电导率、容重与降水量显著负相关，而土壤含水量、全碳和全氮含量与年降水量显著正相关；人工林土壤全碳和全氮含量与年均气温和干燥度指数均显著负相关。（4）区域尺度上，乔木林土壤pH显著低于灌木林土壤，灌木林土壤全碳和全氮含量均高于乔木林。

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。

围绕塔克拉玛干沙漠腹地沙尘暴及沙尘暴前后地表沙物质的粒度特征，对塔中地区的沙尘样品开展了粒度参数计算、粒度组分分离和函数模型拟合分析。结果表明：（1）表沙样品的平均粒径为143 μm，细沙和极细沙含量占87.02%；沙尘暴过后表沙样品的平均粒径为97 μm，极细沙和细沙含量占79.44%。（2）沙尘暴样品的平均粒径为82 μm，粉沙和极细沙含量占80.89%。（3）沙尘暴过后表沙样品的平均粒径减小46 μm，黏粒、粉沙和极细沙含量增加，表明沙尘暴携带的大量细粒物质对表沙的粒度特征有重要影响。（4）沙尘暴样品粒度随高度的变化主要受控于风速，风速阈值7.7~8.4 m·s^-1，不同高度平均粒径与平均风速的函数关系，在三维空间中采用二阶多项式曲面模型能够很好地拟合。

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。

业务化农业干旱监测系统是农业干旱监测和预测以及农业风险评价和防范的有力工具，为了更好地促进农业干旱业务化监测的发展，系统回顾了基于气象变量、土壤湿度、植被状态和多变量等4类常用干旱指数，详细分析了美国、中国、欧洲和联合国粮食及农业组织等业务化农业干旱监测系统的特征，讨论了业务化农业干旱监测系统中存在的问题：如数据的质量及融合不稳定、综合干旱指数的构建不确定、监测的时间分辨率有待提高、缺乏考虑水文条件以及作物的生长过程等影响的问题。展望了未来农业干旱业务化监测，应从利用多源数据监测干旱、构建综合指标时需考虑区域时空差异及不同指标间的累积性和滞后性、加强机器及深度学习在综合指标构建中的作用、发展日时间尺度监测干旱以应对骤旱事件的发生、强化作物生长过程模型和先进的技术手段在干旱监测中的作用等方面深入发展。

草原是陆地生态系统的关键组成部分，为维持区域生态安全发挥着极为重要的作用。土壤多功能性（soil multifunctionality，SMF）是衡量土壤系统提供多种功能的综合指标，对评估草原生态系统功能和区域可持续发展具有重要指导意义。然而，目前SMF研究仍处于初步阶段，研究对象多为农田生态系统，对于草原等自然生态系统的研究较少。此外，对草原生态系统SMF与植物和土壤微生物的关系以及全球变化对草原生态系统SMF影响机制的认识十分有限。因此，本文从SMF的概念和内涵、量化指标及方法、植物和土壤微生物与SMF的关系、全球变化对SMF的影响以及SMF的空间变异性5个方面论述SMF的研究进展，梳理了草原生态系统SMF的变化特征及影响机制。根据当前研究中存在的问题提出了今后研究应重点关注的内容：（1）统一规整SMF量化体系；（2）SMF在不同空间尺度上的转换机制；（3）不同类型草原生态系统SMF驱动机制；（4）土地利用变化、降水增加、气候变暖和氮沉降等全球变化交互作用对SMF的影响；（5）地上植物功能与SMF的联系和互馈机制；（6）根系功能性状对SMF的影响和植物在不同组织水平对SMF的贡献；（7）微生物稀有种群以及植物-土壤动物-土壤微生物多营养级联动对SMF的影响。

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。

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。

古尔班通古特沙漠是中国受西风环流影响最明显、面积最大的固定半固定沙漠，但全新世以来沙漠风沙活动的时空变化特征及其成因尚存争议。选取沙漠南部边缘两处沙丘（沙垄）剖面加密采样，进行光释光测年和砂样粒度组分测试，基于光释光年龄概率密度分析和风积物粒度端元分析，综合提取风积序列光释光年代和粒度参数记录的风沙气候变化信息。结果表明：（1）从风积物粒度端元组分提取的敏感组分是区域风沙活动信息的重要气候代用指标，近源搬运的粗组分主要反映沙丘尺度的风沙活动信号，远源输送的细组分反映沙漠尺度的风沙活动信号；（2）上风边缘高输沙势地区的风积序列较多记录了沙丘尺度风沙活动信号，而下风低输沙势地区的风积序列较多记录了沙漠尺度的风沙活动信号；（3）全新世中晚期以来，研究区风沙活动强度变化可划分为5.0~3.5、3.5~1.8、1.8 ka BP至今3个阶段，风沙活动的区域性和阶段性特征是北半球西风环流变化、气候干湿变化以及局地尺度风动力、砂物质来源、植被覆盖等因素综合作用的结果。

沙尘天气是极端天气现象，会使空气浑浊、能见度骤降，给人类社会各个方面带来恶劣影响；沙尘气溶胶还通过改变大气辐射收支及云微物理特性对天气气候产生重要影响。围绕沙尘天气的相关研究一直是灾害天气预报领域中重要的研究方向，准确识别和预报沙尘天气在生态环境保护、气候变化等方面均具重要意义。回顾了近年来关于沙尘天气识别与预报方法相关的研究成果，对重要的方法进行了详细介绍，同时分析比较了不同方法的优缺点。最后，对沙尘天气识别与预报相关的研究成果进行了总结，并展望了有价值的研究方向。

利用WRF-Chem模拟研究了植被覆盖率和风速对内蒙古地区一次沙尘过程起沙、输送及沙尘粒径分布的量化影响。同时基于内蒙古地区119个国家站1991—2020年沙尘日数据及中国全球大气再分析数据统计了内蒙古地区1991—2020年沙尘天气频数、风速及植被覆盖率时空分布。结果表明，内蒙古地区1991—2020年沙尘天气频数减小，植被覆盖增加，纬向（经向）风在内蒙古沙尘多发区显著减小。植被覆盖增加对沙尘的影响强于风速减小：植被覆盖率增加5%与风速减小30%对起沙的削减相当，且植被和风速均对沙源地小粒径沙尘的削减作用更强。因此植树造林可以选在细沙粒为主的半荒漠化地区优先开始，在保护原生植被和合理利用水资源的基础上，植树造林最终使植被覆盖率增加10%~15%即可。

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。

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。

科尔沁沙地是中国四大沙地之一，也是京津冀风沙源的重要组成部分，其荒漠化加剧不仅直接对京津冀地区的气候环境产生了恶劣影响，还严重威胁了自然资源的可持续性。本文以MEDALUS模型为基础，利用遥感和地理信息系统技术，对科尔沁沙地土地荒漠化风险进行了评估。利用土壤质量指数、植被质量指数、气候质量指数和管理质量指数，构建了科尔沁沙地土地荒漠化敏感指数图。结果表明：科尔沁沙地土地荒漠化敏感指数极高区域2 986.60 km²，占研究区总面积的2.02%；高区域6 678.00 km²，占4.52%；中等区域89 633.18 km²，占60.71%；低区域48 352.20 km²，占32.75%。评估发现：（1）MEDALUS模型适用于科尔沁沙地土地荒漠化敏感性评估，其中荒漠化敏感指数极高的区域集中在科尔沁沙地腹地老哈河两侧，以翁牛特旗中东部、奈曼旗西北部和库伦旗中部为主；（2）土壤质量指数对荒漠化敏感性的影响高于植被质量指数、气候质量指数和管理质量指数，因此在科尔沁沙地防沙治沙工程中，可以从改善土壤质量入手，减轻科尔沁沙地的土地荒漠化风险；（3）以土地利用类型为主要驱动力，通辽市周边、长岭县西北部、科尔沁左翼中旗、双辽市、彰武县北部等地的荒漠化风险有所增加。地形坡度对科尔沁沙地荒漠化敏感性影响不大。

糖转运蛋白（SWEET）在植物生长发育和逆境胁迫响应中发挥着重要作用。本研究旨在克隆和分析羽毛针禾（Stipagrostis pennata）糖转运蛋白SpSWEET3基因的表达特征，为进一步探究其影响羽毛针禾根部沙套发育的机制及功能奠定基础。利用分子克隆技术克隆获得羽毛针禾SpSWEET3基因的全长开放读码框序列；利用生物信息学方法分析SpSWEET3基因的理化性质；利用qRT-PCR分析基因的表达特征；利用激光共聚焦显微镜观察分析其亚细胞定位。从羽毛针禾中克隆获得576 bp的SpSWEET3基因的全长开放阅读框，该基因编码一个含有191个氨基酸的碱性强疏水性蛋白，相对分子质量为21.619 kD。SpSWEET3属于PQ-loop超家族并含有典型的MtN3_slv结构域，发挥催化胞内糖外排的功能。亚细胞定位分析显示该基因定位于质膜，暗示其可能作为跨膜蛋白发挥功能。qRT-PCR结果显示SpSWEET3基因在羽毛针禾根组织中具有较高的累积表达，表明其对于沙套发育的重要作用；SpSWEET3基因的表达显著受到PEG干旱胁迫的诱导表达，表明其对于干旱适应的重要作用。蛋白质相互作用分析显示SpSWEET3可能通过与参与维持核酸结构稳定、转录因子、跨膜转运等蛋白质相互作用进而发挥转运糖的作用。本研究结果为深入研究SWEET基因的功能及其调控植物组织发育和适应逆境的机制奠定了基础。

微生物是沙漠生态系统的重要组成部分，对生态系统功能和稳定性具有重要意义，目前中国对沙漠微生物的研究基本覆盖了主要的荒漠区。本文基于中国沙区已有研究成果对微生物学研究方法的进展、沙漠微生物群落组成及多样性变化规律、沙漠微生物群落分布特征及影响因子、沙漠微生物群落功能多样性和微生物资源等进行了总结，以期为沙区微生物资源开发利用提供重要依据。

土壤风蚀中的粉尘释放问题是国际风沙研究的核心课题之一，近年来研究进展很快，但对研究进展的介绍还不够系统和全面。基于此，对国内外土壤风蚀中粉尘释放问题的研究历史进行了较为全面的梳理，首次进行了阶段划分，提炼了各阶段的主要研究成果，介绍了当前对粉尘释放机制的一些新认识；在对粉尘释放模型重新分类的基础上，介绍了各类模型的建模过程、优缺点及其在全球粉尘模型和区域粉尘模型中的应用。本文还提出了当前粉尘释放研究的一些热点和难点问题，希望能为相关学者开展该领域研究工作提供一定的参考。

沙丘的粒度组成主要由风况、沙源、沙丘形态与气流之间的相互作用等决定，粒度组成可以反映沙丘的形成过程。对毛乌素沙地20个新月形沙丘及沙丘链，25个抛物线形沙丘的迎风坡脚、丘顶、背风坡脚表层0~5 cm进行了采样，并对其粒度组成进行了分析测试，来探讨其粒度特征。结果表明：（1）相比新月形沙丘，抛物线形沙丘分选性更差，悬移组分更高；抛物线形沙丘迎风坡相比新月形沙丘分选性更差，粗沙含量更高。（2）沙丘的粒度分布模式统计中，新月形沙丘出现最多的是迎风坡最细的类型，占比65%，而抛物线形沙丘则倾向于背风坡最细类型，占比56%。（3）植被、新月形沙丘和抛物线形沙丘相反的形态以及形态与气流的相互作用是导致两种沙丘粒度差异的主要因素。

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。

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。

为探究不同路径冷空气影响下宁夏沙尘重污染天气的特征及传输规律，利用环境和气象数据及NCEP再分析资料，在对宁夏逐日地面环流分型的基础上，总结了易造成宁夏沙尘重污染天气的环流特征，基于后向轨迹模式，分析了不同路径冷空气影响下的沙尘重污染天气特征及污染来源和贡献率。结果表明：（1）较易造成全区沙尘重污染天气的冷空气路径和环流型为偏西路径型（A、AN、ANW）、西北路径型（AE、ANE、N、NE）和偏北路径型（CE、CSE、E）。（2）偏西路径冷空气影响下，中卫市一般最先出现沙尘重污染；西北路径冷空气影响下，中卫市和石嘴山市先出现沙尘重污染；偏北路径冷空气影响下，石嘴山市最先出现沙尘重污染。（3）偏西和西北路径冷空气影响下，宁夏沙尘传输轨迹以偏西和西北方向为主，沙尘源地主要来自额济纳旗周边戈壁、巴丹吉林沙漠、腾格里沙漠，沙源地对PM₁₀质量浓度的贡献分别为80~160 μg·m^-3和>160 μg·m^-3；偏北路径冷空气影响下的沙尘传输轨迹以西北和东北方向为主，腾格里沙漠、乌兰布和沙漠、毛乌素沙地对PM₁₀质量浓度的贡献大于140 μg·m^-3，其中偏东方向的毛乌素沙地对PM₁₀质量浓度的贡献大于160 μg·m^-3。

沙漠化是科尔沁沙地土地退化的主要原因，科学合理的治沙措施能够有效控制风沙侵害，有助于植被-土壤系统的重建与恢复。本研究以科尔沁沙地高大流动沙丘和平缓流动沙丘为研究对象，通过分析自然恢复、种植差不嘎蒿（Artemisia halodendron）和设置草方格沙障3种固沙措施下植被群落特性和土壤理化性质的变化趋势，从而为该类型沙丘固沙措施的筛选提供科学指导。结果表明：（1）不同固沙措施下平缓流动沙丘植物物种丰富度为设置草方格沙障（20种）>种植差不嘎蒿（18种）>自然恢复（15种）；高大流动沙丘植物物种丰富度为设置草方格沙障（14种）>种植差不嘎蒿（8种）>自然恢复（5种）。（2）高大和平缓流动沙丘土壤理化性质差异不显著；设置草方格沙障显著增加土壤有机碳、全氮含量（P<0.05）；随着恢复年限延长，土壤养分含量显著增加（P<0.05）。（3）高大和平缓流动沙丘中土壤有机碳含量、全氮含量与物种丰富度呈显著正相关关系（P<0.05）。综上所述，草方格沙障能够显著改善植物群落物种丰富度，增加土壤养分以改善土壤质量，是最有利于科尔沁沙地流动沙丘生态系统恢复的措施。生态恢复是一个相对漫长的过程，随着固沙年限增加，自然恢复、种植差不嘎蒿和设置草方格沙障均有利于科尔沁沙地流动沙丘的生态恢复。

干旱半干旱区占中国陆地面积一半以上，生态环境脆弱，对全球气候变化和人类活动的响应敏感，极端气候事件呈多发、强发态势。该区域的气候异常不仅受到大气内部变率的调制，还受海温、海冰和积雪等下垫面影响，这些物理因子对干旱半干旱区气候异常起关键性作用。文章系统性地回顾和梳理了这些物理因子对中国干旱半干旱区气候异常影响的研究。研究表明：大气遥相关作为气候异常的内部影响因子，其位相转变造成的环流异常会通过调控急流位置、行星波活动、阻塞强度、槽脊位置等造成干旱半干旱区气候异常；而海温则通过影响季风强度、沃克（Walker）环流强度、西太平洋副热带高压位置及激发大气罗斯贝（Rossby）波响应等方式对干旱半干旱区气候异常产生影响；积雪通过反照率效应和水文效应，改变地表辐射、土壤温湿度等下垫面热力状况，进而通过非绝热加热或改变大气斜压性等方式对干旱半干旱区气温和降水产生显著作用。文章在总结已有研究进展的基础上，指出不同因子之间的协同作用机制以及各因子对中国干旱半干旱区气候异常的贡献仍有待进一步研究。

矿山遗迹地的生态修复是促进人与自然和谐共生、实现绿色低碳发展的重要举措。干旱区矿山遗迹地立地条件差，植被覆盖率低，采矿活动造成的土壤侵蚀强烈，确定科学合理的恢复模式是生态修复成功与否的关键。以宁夏中卫市的典型石灰岩矿山遗迹地为研究对象，通过对比7种生态修复植物在不同土壤基质重构措施下的土壤温、湿度和有机质，以及植物的存活率和新生枝相对生长速率（Relative growth rate of new shoots， RGRs）等指标，筛选出适宜干旱区石灰岩矿山遗迹地生态修复的最优模式，构建了土壤改良-植被重建联合的生态恢复方案。结果表明：（1）土壤基质重构措施是石灰岩矿山生态修复的前提条件，有效地改善了植物定植环境，不同土壤基质重构模式的植物存活率表现为：土+有机肥>砂+土+有机肥>砂+土+复合肥；（2）土壤有机质的范围为0.56~2.84 g·kg^-1，植物种和土壤基质及二者的交互作用对土壤有机质含量具有极显著影响（P<0.001）；（3）RGRs的范围为1.51~1.87 mm·cm^-1·month^-1，不同植物种的RGRs存在显著性差异；（4）通过系统聚类分析得到本研究区最适宜的生态修复模式为砂+土+有机肥（沙拐枣或短穗柽柳）。本研究从土壤改良-植被重建角度提出的联合生态修复方案可为干旱区矿山生态修复提供理论依据和实践参考。

探究荒漠植物枝叶性状对干旱胁迫的响应及龄级差异，可以为理解由降水模式变化所引起的极端干旱下荒漠植物适应性和预测荒漠植被演替趋势提供理论依据。本研究以荒漠地区典型沙生植物黑沙蒿（Artemisia ordosica）为研究对象，通过野外降水控制试验，设置4个降雨梯度（自然降雨量和30%、50%、70%降雨量）模拟黑沙蒿轻度、中度、极端干旱的生长环境；以形态学特征为龄级划分依据，对不同龄级黑沙蒿主要的枝叶性状进行研究。结果表明：（1）黑沙蒿通过增加叶片厚度、减少小枝叶片数量、增大小枝横截面积、减短小枝长度、增大胡伯尔值等多种功能性状的调节以响应不同程度的干旱胁迫。（2）不同龄级植株在枝叶功能性状中具有天然的差异性，高龄级黑沙蒿的叶片厚度、小枝叶片总面积、叶片数量、小枝长度、小枝横截面积等功能性状均显著高于低龄级个体。（3）不同龄级黑沙蒿在应对降水变化时具有差异响应，低龄级黑沙蒿在逆境中主要调节比叶面积、小枝叶片总面积、出叶强度功能性状。随着龄级的增加，黑沙蒿主要调节的功能性状为胡伯尔值，通过提升小枝向叶片供水的潜力增加其抗旱能力。

为明晰内陆河流域绿洲化特征及其驱动因素，以黑河流域张掖盆地绿洲为研究对象，根据土地利用和归一化植被指数（NDVI）数据反演得到2000—2020年张掖盆地绿洲规模连续数据，分析张掖盆地绿洲规模和内部结构演变规律，结合盆地近20年经济、人文、水文资源等数据厘清驱动绿洲演变的关键因素。结果表明：近20年张掖盆地绿洲规模扩张了485.78 km²，整体呈现出荒漠向绿洲转化的趋势；绿洲内部土地利用类型以耕地为主，近20年间耕地面积增加最多，相对于2000年增长了19.00%，而林地面积减少最多，相对于2000年减少了25.38%；绿洲规模和内部结构变化受自然因素和人类活动的共同作用，其中经济发展与人口增加对绿洲规模扩张和内部结构变化起直接作用，水资源对绿洲扩张起决定性作用。

土壤风蚀是全球干旱和半干旱地区生态环境安全的重要威胁。植被通过降低风速和捕获土壤颗粒能够有效地降低土壤风蚀发生的风险。目前，人们对于植被控制土壤风蚀的最优格局和盖度的理解仍然有待深入。借助野外移动风洞，测量了地表输沙率和风沙流结构对草本植物沙打旺（Astragalus adsurgens）盖度的响应程度。结果表明：（1）当植被盖度较小时，风沙流结构的分布曲线遵循指数函数分布规律，随着植被盖度增大，其曲线形态变化差异大。（2）植被覆盖能够有效地降低土壤输沙率并抬高风沙输移发生的高度。（3）地表空气动力学粗糙度与植被盖度服从对数函数变化规律，其增长率随植被盖度的增大而逐渐减小并最终趋于零，下垫面空气动力学粗糙度存在阈值现象。（4）沙打旺控制土壤风蚀的最佳盖度约为30%，能够有效地抑制20 cm高度以下约90%的风蚀量。

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。

“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。

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。

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。

生产兼具绿洲独特性和结构特点的绿洲专题数据是目前绿洲学研究亟待解决的关键基础性问题。以河西内陆河流域为研究区，在构建绿洲生态系统的二级分类体系基础上，结合ChinaCover数据和Landsat NDVI影像，利用面向对象随机森林分类和叠加分析方法，完成1975—2020年7期河西内陆河流域绿洲土地结构数据的制图。结果表明：（1）基于ChinaCover数据集的绿洲结构数据制图方法可以快速准确地生产出绿洲专题数据；（2）绿洲生态系统一级类型总体精度为96.17%，二级类型精度为82.64%~92.99%，制图精度明显高于现有土地覆被产品；（3）2020年河西内陆河流域绿洲占研究区比例为8.97%，一级类型以人工绿洲为主，二级类型以耕地和草地为主；（4）近45年河西内陆河流域人工绿洲呈持续扩张趋势，荒漠-绿洲过渡带呈萎缩趋势，自然绿洲呈先萎缩后扩张趋势；人工绿洲的扩张主要是耕地和建设用地的增加，而过渡带和自然绿洲的萎缩主要是草地减少。