为了更好地了解全球气候变化背景下，高海拔地区季节变化对生态和环境的响应机制，研究西藏季节早晚和长短等级划分指标变得尤为重要。根据1981—2023年西藏地区38个气象站点气温日资料，选择四季划分气温阈值6 ℃、17 ℃、17 ℃、6 ℃，探讨气候季节早晚和长短等级划分指标及其演变规律。结果表明：（1） 38站春、夏、秋、冬四季开始日期平均出现在4月21日、6月17日、7月17日、10月17日，时间长度平均为56 d、29 d、92 d、188 d。（2） 当年气候季节起止时间、时间长度整体上呈现“冬季标准差最小、夏季标准差最大”的特征。（3） 气候季节起止时间、时间长度早晚等级呈现“正常等级天数>略偏早晚、偏早晚等级天数>显著早晚、异常早晚等级天数”的特点，A指标更符合早晚和长短等级划分指标的阈值。（4） 西藏地区春夏季的开始日期有提前的趋势，秋冬季则有推迟的趋势。（5） 春季开始日期、冬季结束日期、夏季时间长度以正常等级为主，夏秋冬季开始日期、春秋季结束日期以早等级为主，春秋季时间长度以短等级为主，冬季时间长度以长等级为主，夏季结束日期以晚等级为主。研究结果可为气候资源管理、生态环境保护、人类生产生活等提供参考。

基于1961—2021年新疆开都-孔雀河流域逐月气温和相对湿度观测数据，分析开都-孔雀河流域大气饱和水汽压差、饱和水汽压及实际水汽压的变化趋势，探讨山地、绿洲、荒漠环境下大气饱和水汽压差变化特征，揭示了大气饱和水汽压差变化的影响因子。结果表明：（1） 1961—2021年开都-孔雀河流域年及四季大气饱和水汽压差总体呈上升趋势，并呈阶段性变化特征，其中1997年发生突变，从1961—1996年的下降趋势突变为1997—2021年的上升趋势，揭示了1997年以后大气干旱加剧，尤其在春季。（2） 不同环境下大气饱和水汽压差变化趋势与气温和实际水汽压的变化趋势一致，其中荒漠环境下大气饱和水汽压差增长速率最大，其次是绿洲和山地环境。（3） 大气饱和水汽压差与温度变化呈正相关，而与相对湿度变化呈负相关；1997年以来气温快速升高而相对湿度迅速降低是导致大气饱和水汽压差加速上升的主要原因；此外，实际水汽压的增长速率小于饱和水汽压的增长速率。研究成果有助于深入理解大气干旱过程及对气候变化的响应关系。

精准量化蒸散发（ET）及组分并探明其控制因子，有利于合理评价及规划管理区域水资源。根据黄土高原水土保持治理典型小流域南小河沟流域2016—2020年连续性长期观测数据及野外试验，基于改进的S-W（Shuttleworth-Wallace）模型，模拟典型人工林地ET及组分动态变化，并利用结构方程模型（Structural Equation Modeling，SEM）分析植物蒸腾（T）、土壤蒸发（E）与控制因子间的耦合关系。结果表明：（1） 改进的S-W模型在南小河沟流域适用性较好，其中土壤表面抗阻力（ r_s^s）的阈值为50~2500 s·m^-1，与土壤表层含水量（θ）经验函数类型为指数型，土壤颗粒中沙粒含量越大，线型斜率越大。（2） 典型人工林地ET范围为276.76~402.86 mm，多年平均T、E占ET的51.6%和48.4%，ET、T和E规律为各月间变化不明显，但日间波动剧烈，T和E波动趋势基本一致，与年降雨量变化一致，和次降雨表现滞后性。（3） SEM分析净辐射（R_n）、气温（T_a）、θ对ET影响最为显著，其中R_n对T影响最大（总影响为0.614），T_a对E影响最大（总影响为0.426）；T对E体现为正相关，贡献系数达0.503。基于改进的S-W模型对ET进行评价及组分分离，为深刻揭示干旱半干旱区生态水文过程提供依据。

研究景观格局对内陆河水质的影响程度和机制对于干旱区内陆河流域水环境保护具有重要意义。本文以临泽县梨园河为研究对象，基于景观格局数据及实测水质数据，采用冗余分析和相关性分析探究了不同缓冲区下景观格局与水质之间的关系。结果显示：研究区水体总体符合Ⅱ类水质标准，除化学需氧量（COD_Cr）浓度均值处于Ⅲ类水质标准，溶解氧（DO）、总磷（TP）、高锰酸盐指数（COD_Mn）和氨氮（NH₃-N）浓度均值满足Ⅱ类水质标准；缓冲区景观组成均以耕地为主，建设用地次之；对景观指数进行分析发现人类活动在缓冲区内强弱不均，100 m缓冲区内人类干扰程度最大。耕地面积占比与DO、TP、电导率（EC）、溶解性固体（TDS）、TP和盐度呈显著正相关，建设用地与TP和NH₃-N呈显著正相关，最大斑块指数（LPI）、蔓延度指数（CONTAG）与水质指标呈正相关，斑块密度（PD）、边缘密度（ED）、景观形状指数（LSI）、香农多样性指数（SHDI）与水质指标呈负相关；冗余分析显示景观构成和景观指数对水质指标变化的解释率均在300 m缓冲区内最高，确定了300 m缓冲区是景观格局对水质指标影响的最佳缓冲区尺度。因此，通过优化300 m缓冲区内景观结构可提升景观对污染物的截留吸附能力，达到改善梨园河流域水质效果。

石羊河下游是资源性缺水最严重的地区，水资源对当地社会经济发展的约束作用十分显著。以石羊河下游蔡旗水文站1956—2020年径流序列数据为基础，采用滑动t检验法、累计距平法和M-K突变检验法分析蔡旗水文站径流量变化趋势、突变年份，利用Morlet小波法分析径流量的周期变化，利用双累计曲线法和相关分析法对径流量变化的影响因素进行探究。结果表明：（1） 1956—2020年蔡旗水文站年径流量总体呈先减少后增加的趋势，春夏秋三季的径流量亦呈先减少后增加的趋势，冬季则呈波动减少趋势。（2） 蔡旗水文站径流量以46 a为第一主周期，存在于整个研究期，丰枯波动变化明显。（3） 蔡旗水文站径流量于1972年、2010年发生了两次明显突变，第一次突变后径流量明显减小，第二次突变后径流量明显增加。（4） 在研究区气候不断变化的背景下，土地利用变化、跨流域调水引水、产业结构与种植业结构调整、灌区节水等人类活动是引起蔡旗水文站径流量变化的主要原因。研究结果可为流域管理部门合理制定水资源分配及调用方案提供科学依据。

本文基于那棱格勒河流域63组样品测试结果，分析流域内大气降水、河水、地下水、湖表卤水和晶间卤水的氢氧同位素和氘盈余参数分布特征及主控因素，结果表明：（1） 受到蒸发和水汽再循环的双重影响，研究区大气降水δD、δ¹⁸O均大于我国平均值，且研究区大气降水线斜率小于全球大气降水线但大于西北干旱区其他流域大气降水线，东亚季风远距离输送是导致研究区8月大气降水氘盈余偏低的主要因素。（2） 研究区河水线斜率小于全球大气降水线，河水氘盈余与δ¹⁸O、TDS呈负相关关系，均为河水经历强蒸发作用导致同位素分馏所致，研究区南部山区降雨是河水主要补给来源，高程效应导致不同区段河水δD、δ¹⁸O产生差异。（3） 不同区段地下水与地表水补给、排泄关系存在差异，加之地下水主要接受山区多源补给，导致地下水线斜率、截距均大于全球大气降水线和当地大气降水线。（4） 湖表卤水和晶间卤水均出现“氧漂移”现象，且二者氘盈余参数均小于0，这与蒸发导致氢氧同位素过度分馏密切相关，盐类矿物溶滤作用是致使晶间卤水氘盈余值小于湖表卤水的主要原因。

戈壁土壤质量对其表层植被覆盖及生态恢复具有重要意义。本研究采集了哈密市戈壁区域的56个典型土壤样本，分别从土壤含水量、土壤容重、pH、总盐、有机质、全氮、全磷和全钾等8个指标分析土壤质地、盐分和养分特性，并构建土壤质量指数（Soil Quality Indicator，SQI）开展土壤质量综合评价。结果表明，哈密市戈壁区域的土壤质量普遍较低，戈壁表层砾石覆盖度高，土壤含水量低，盐碱化严重，土壤养分条件差。空间差异上，伊吾县和巴里坤哈萨克自治县土壤质量平均水平略高于伊州区，尤其戈壁边缘与其他地类过渡区域的土壤质量较高。总体而言，哈密市戈壁全区域及各分区土壤质量均处于较低水平（SQI介于0.4~0.5），呈现出从北到南下降的趋势。研究强调了加强环境保护和可持续发展措施的必要性，以应对人类活动增加对生态环境的影响。

小叶锦鸡儿（Caragana microphylla）是沙化草地促进植被恢复中常用的灌木树种，解析其在不同沙化草地恢复阶段对灌丛内植被和土壤理化特征的影响，对沙地植被恢复和可持续发展具有重要意义。本研究以呼伦贝尔沙地中半固定沙地、固定沙地和沙质草地3个典型沙化草地植被恢复阶段的小叶锦鸡儿灌丛为研究对象，通过方差分析、Pearson相关分析及冗余分析方法，探讨不同沙化草地植被恢复阶段小叶锦鸡儿灌丛下植被群落和土壤理化特征变化及其二者的关系。结果表明：（1） 随着沙化草地植被恢复程度的增强，灌丛内植被物种丰富度、Shannon-Wiener指数、群落高度和生物量增加。灌丛内的群落高度和生物量均高于灌丛外，在半固定沙地和固定沙地阶段灌丛内植被物种丰富度高于灌丛外。（2） 在0~10 cm和10~20 cm土层中，土壤含水量呈现逐渐增加的趋势，最高值在沙质草地阶段（1.2%），且灌丛内高于灌丛外。黏粒和粉粒含量随着沙地植被恢复程度的增加逐渐增加，且灌丛内高于灌丛外，沙粒则表现相反。（3） 随着植被恢复程度的增加，土壤有机碳逐渐增加，最高值在沙质草地阶段（4.12 g·kg^-1），表现为灌丛内高于灌丛外。土壤全氮从半固定沙地到固定沙地阶段增加，各阶段均表现为灌丛内高于灌丛外。随着植被恢复程度的增加，灌丛内土壤pH减小。土壤全磷无显著变化。（4） 土壤理化特征分别解释了灌丛内外植被变化的59.6%和46.9%，其中主要影响因子是土壤粒径、全氮、含水量和有机碳。本研究表明在沙化草地植被恢复过程中，小叶锦鸡儿灌丛通过改善灌丛下土壤理化特征，包括土壤粒径、含水量、有机碳和全氮，对植被生长发育具有促进作用。

植物固沙是北方干旱、半干旱区防治风沙灾害的重要措施之一，其中琵琶柴（Reaumuria soongorica）为荒漠区分布最广泛的半灌木，具有重要的应用价值。本文利用计算平台Fluent对琵琶柴植株附近的流场进行数值模拟，分析风速特征和积沙特征。结果表明：（1） 在10 m·s^-1初始风速下，植株前后皆会形成涡流，其高度和强度与距植株远近有关，整体低于0.25 m。（2） 数值模拟结果表明，气流水平方向速度的变化多呈“N”和“W”型曲线，而垂直方向的气流速度变化则为“V”型曲线。（3） 在较低风速下，非生长季琵琶柴的阻风效能要优于生长季，株后防护距离4 m；当风速大于6 m·s^-1时，双排生长季琵琶柴株后风速降低幅度可大于94.45%。（4） 琵琶柴具有良好的阻沙效果，在初始风速为6 m·s^-1时，大部分沙粒堆积在植株前后底部；当风速增至10 m·s^-1时，生长季琵琶柴阻沙良好，沙粒主要沉积在株后1.5~3 H，沙粒堆积高度小于0.1 m；当初始风速为15 m·s^-1时，生长季琵琶柴株后积沙主要分布在株后2~3.5 H，而非生长季琵琶柴沙粒堆积范围则在株后1~10 H。无论何种生长季琵琶柴均能有效降低风场内气流速度，并对气流所携带的沙粒具有良好的沉降作用，在植物治沙工程中起重要作用。

本研究以河西走廊阻沙固沙带典型荒漠植物梭梭（Haloxylon ammodendron）和白刺（Nitraria tangutorum）为研究对象，通过野外调查、样品采集、室内分析与统计相结合的方法，探讨荒漠植物对干旱环境的适应策略。因此，选取民勤绿洲阻沙固沙带和高台绿洲阻沙固沙带，分别自上风向的自然植被封育保护带和下风向的乔灌防护林带，空间结构特征较为一致的阻沙固沙带，设置3个10 m×10 m的梭梭样方和3个10 m×10 m的白刺样方。分析其叶片主要参数与环境因子的空间分布特征及其相关性，旨在为评价两种荒漠植物叶功能性状对干旱环境的适应策略提供数据支撑。典型荒漠植物均可通过调整叶功能性状以适应特定生境下的土壤和气候条件，结果表明：（1） 叶干物质含量（LDMC）和比叶面积（SLA）差异显著（P<0.05），叶有机碳（LOC）、叶氮（LN）和叶磷含量（LP）在两种生境中均呈现出极显著差异（P<0.001）。（2） 主成分分析表明，影响民勤植物叶功能性状的前3个指标因子为LN、C:N和C:P；影响高台植物叶功能性状的前3个指标因子为LP、C:N和N:P。（3） 冗余分析表明，土壤含水量（SWC）、土壤有机碳含量（SOC）和空气干燥度（AD）是影响两种荒漠植物叶功能性状变化的主要限制环境因子。

三江源地区是重要的源头汇水区，其生态安全至关重要。探究三江源地区景观生态风险的时空变化及其驱动因素，对促进亚洲东南部的生态安全、水资源开发利用具有重要的意义。以三江源地区为研究区，基于5期土地利用数据，构建评价模型以分析其景观生态风险的时空分异特征和变化趋势，进而采用参数最优地理探测器对比分析其全局及局部区域景观生态风险空间分异的驱动因素。结果表明：（1） 2000—2020年研究区景观生态风险在空间上呈显著正相关，以中风险区和中低风险区为主，高风险区较少。（2） 2000—2020年研究区景观生态风险水平有所改善，研究区低风险和高风险分布向中低风险区、中风险区和中高风险区转化；澜沧江源区景观生态风险水平略高于长江源区和黄河源区。（3） 三江源地区各土地类型的景观面积规模和景观完整性应是该区景观生态风险变化的关键因素，其景观生态风险空间分异是多种驱动因素共同作用的结果，其中归一化差分植被指数（NDVI）、高程、坡度为主要驱动因子；地势不同的地区，其因素的驱动作用会有较大差异。政府应严格保护与监测雪山冰川，采取适当措施抑制草地荒漠化，防范生态风险反弹，以保持生态系统的完整性，促使其生态功能的持续提升。

研究露天矿采矿坑与排土场的植被破坏及复垦状况，可为矿区植被损伤诊断、植被自然恢复和人工修复评估提供生态学依据。基于Sentinel-2数据计算非红边植被指数（NDVI、EVI）和红边植被指数（RENDVI、MSR_RE、CIre、TCARI）为生态修复评价指标；采用回归分析、趋势分析和相关性分析方法，分析2018—2021年采矿活动和气候变化对5个露天矿（乌兰哈达露天矿、经纬露天矿、武家塔露天矿、狼窝渠露天矿和鸿盛源露天矿）植被长势的影响，获取矿区采矿坑、排土场和缓冲区植被的时空变化规律。结果表明：（1） 鸿盛源露天矿采矿坑植被受损程度最严重（拟合斜率k=-0.2996），但其排土场人工修复效果最好（拟合斜率k=0.1364）。（2） 对比5个露天煤矿5 km缓冲区，发现逐像元RENDVI变化趋势均以退化为主，退化面积均占50%以上。（3） 在荒漠化草原地区，植被NDVI变化受降水的影响小于气温。露天开采会加剧荒漠化草原植被的退化，排土场的人工修复对改善区域植被生长状况成效显著。

研究土地利用变化对耕地空间的影响，为优化土地利用格局，加强耕地保护提供参考。基于2000—2020年5期土地利用数据，引入土地利用变化强度分析框架、PLUS模型和空间自相关分析方法，探究昌吉市未来土地利用变化对耕地空间的影响。结果表明：昌吉市土地利用类型以草地、耕地、未利用地为主，耕地和建设用地呈持续增长的变化趋势，林草地向耕地和建设用地、耕地向建设用地的转换是昌吉市土地利用变化的主要特征；在转换强度上，各地类与耕地的转换强度存在明显差异，耕地与建设用地之间转入与转出强度均高于平均转换强度，其用地转换会对区域土地利用覆被结构产生较大影响；PLUS模型模拟结果显示，自然发展情景、耕地保护情景和可持续发展情境下，耕地面积分别减少36.21 km²、增加28.19 km²、减少25.66 km²，可持续发展情景更能兼顾经济发展与耕地保护的双重诉求；耕地格局变化具有明显的空间集聚特征，且以高-高集聚为主，主要分布在中部的榆树沟镇、二六工镇、大西渠镇以及主城区西南部的三工镇，不同情景下高-高集聚的空间分布基本类似，但类型数量存在差异。最后从协调耕地保护与经济发展、优化用地空间布局等方面提出相关建议，研究结果为干旱区绿洲城市平衡经济发展与耕地保护关系提供参考。

如何科学识别生态保护恢复优先区域，分区实施不同生态恢复策略，是当前生态保护恢复工作面临的难题。本文以内蒙古黄河流域为研究对象，采用空间主成分分析法（SPCA）和形态学空间格局分析法（MSPA）等方法开展生态安全评价，并结合景观要素匹配度识别生态保护恢复区域。结果表明：（1） 研究区以中等生态安全水平区域为主，占研究区面积的40.58%。（2） MSPA和最小累积阻力模型（MCR）分析显示研究区有14个生态源地（占研究区面积的20.92%）、42条生态廊道和78个生态节点。（3） 研究区62个子流域中景观要素匹配等级高的子流域有8个，面积占比为23.34%，匹配等级低的子流域有38个，面积占比为43.20%。（4） 研究区三级生态恢复优先区面积最大，占比为35.53%，一级生态恢复优先区面积占比为18.63%。基于生态保护恢复优先区识别结果，探讨了不同区域的恢复策略，可为内蒙古黄河流域生态保护与高质量发展提供依据。

为确定深度节水背景下河套灌区农田地下水的化学特征与不同类型农田间的水盐迁移转化关系，选取河套灌区典型灌溉农田作为试验区，利用经典统计学、主成分分析与溶质动力学原理，分析典型灌溉农田浅层地下水离子与浅层地下水埋深变化特征，确定影响地下水水质的主要地下水特征因子；讨论作物种植前后土壤离子变化情况；运用定位通量法确定了地下水对不同类型农田间盐分的贡献，并建立水盐均衡模型。结果表明：（1） 浅层地下水阳离子以Na⁺+K⁺为主，占阳离子总量的53.22%，阴离子以SO₄^2-为主，占阴离子总量的41.04%，地下水主要化学类型为HCO₃·SO₄-Na型，通过主成分分析得出影响地下水水质的主要特征因子为TDS、Na⁺+K⁺、HCO₃^-、SO₄^2-。（2） 作物种植前后盐分积聚以NaCl和Na₂SO₄为主。（3） 不同类型田块的蒸散量不同，荒地、葵花地、玉米地的ET分别为422.6 mm、475.6 mm、625.8 mm。（4） 玉米、葵花、荒地土壤均处于积盐状态，通过水平渗透进入荒地的盐分为1924 kg·hm^-2，占荒地积盐量的22.00%。（5） 荒地与耕地存在盐分过渡带，荒地附近推荐种植葵花等耐盐性较好经济作物。研究可以为当地水资源高效利用、土壤盐渍化调控和农业可持续发展提供指导意义。

气候变化导致长期干旱和强降雨事件的发生频率增加，从而对生态系统碳循环产生影响。因此，了解不同干湿条件土壤酶活性如何影响有机碳矿化，能够帮助深入理解碳循环机制并推进全球碳中和目标达成。据此，本研究选择黄土高原特有的控制侵蚀所修建的淤地坝为研究对象，并设计淹水胁迫、干旱胁迫和干湿循环3种处理监测土壤酶活性及有机碳矿化过程。结果表明：干湿循环对有机碳矿化存在瞬时激发效应，且有机碳累积矿化量介于干旱胁迫和淹水胁迫之间。同时干湿循环均会增加碳循环和氮循环相关酶活性，但随着循环次数的增加酶活性逐渐降低并趋于稳定。三种水分处理条件下酶活性均受到碳和磷的限制，而干湿循环次数越多碳限制越强烈，第四次干湿交替后干湿交替条件下磷限制作用超过淹水胁迫和干旱胁迫。当土壤处于干旱、淹水胁迫以及干湿循环时，限制有机碳矿化的酶活性因子也各不相同。干旱胁迫下磷酸酶因子的直接作用为99%，淹水胁迫下EAA_C/N（碳循环相关酶/氮循环相关酶）和木糖苷酶因子的直接作用为87%，干旱胁迫和淹水胁迫下因子间交互作用仅为1%和13%。干湿循环条件下，磷酸酶和β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶因子的直接作用为75%，因子间交互作用为25%，干湿循环可以显著增加因子之间的相互联系。本研究可为明晰黄土高原淤地坝建设在国家碳中和目标中发挥的作用提供理论支撑。