近地层空气动力学参数是风沙研究的重要内容。雅鲁藏布江（以下简称雅江）中游是西藏地区风沙灾害最为严重的区域之一,河漫滩和山麓流沙区是雅江中游地区风沙灾害的主要物源区,对其近地表空气动力学参数的研究,有助于对该地区的风沙灾害进行评估和沙尘暴预报预警。选取河漫滩植被区（植被盖度>20%）、人为干扰区（植被盖度<20%）和流沙区（无任何植被）3种下垫面,利用风速廓线法计算摩阻风速（u_*）和空气动力学粗糙度（z₀）。结果表明：（1） 近地层风速降幅植被区>人为干扰区>流沙区,植被区风速降幅约是流沙区的2倍。（2） 不同下垫面近地层风速廓线均可以表达为对数线性函数（u_z=bln(z)+a）,但拟合参数不同。（3） 植被区、人为干扰区和流沙区u_*平均值分别为0.73 m·s^-1、0.59 m·s^-1和0.36 m·s^-1,z₀平均值分别为7.1×10^-2 m、3.7×10^-2 m和4.7×10^-4 m。植被区u_*和z₀约为流沙区的2倍和150倍。（4） 植被区、人为干扰区和流沙区的u_*均随平均风速增大而增大,且增幅植被区>人为干扰区>流沙区。（5） 植被区和流沙区z₀对平均风速的响应方式不同,植被区的z₀随风速增大而缓慢增大,流沙区的z₀在低风速有减小趋势,当风速增大到阈值（6.5 m·s^-1）后,z₀开始增加。

风沙运动是区域与全球变化研究中不可忽视的地表过程。起沙阈值（临界起沙风速、临界起沙摩擦速度）作为判定风沙运动是否发生的关键参数,是风沙运动研究的核心问题。利用塔克拉玛干沙漠腹地野外同步观测的风沙运动和气象资料,结合数理模型计算,定量评估了Stout、Kurosaki and Mikami（KM）、李晓岚和张宏升（LZ）、Marticorena and Bergametti（MB）、Shao and Lu（SL）5种起沙阈值判定方案的适用性,并利用最优方案确定了研究区新的起沙阈值。结果表明：（1） 5种方案均存在不确定性,KM方案确定的起沙阈值一定程度上高估了起沙时长与沙尘水平通量,其他4种方案则相反,但KM方案最优。（2） 塔克拉玛干沙漠腹地2 m高度临界起沙风速变化范围为4.0~6.0 m·s^-1,临界起沙摩擦速度变化范围为0.24~0.36 m·s^-1;起沙阈值具有季节性差异,符合夏季>秋季>春季>冬季的变化规律。

利用2016年7月塔克拉玛干沙漠腹地每日4次强化探空和地面气象观测数据,对比分析了夏季塔克拉玛干沙漠晴日和浮尘日的大气边界层结构变化及地表辐射收支差异,揭示了浮尘气溶胶对大气边界层结构影响作用的昼夜差异及作用机理。结果表明：（1） 夜间晴日和浮尘日稳定边界层高度分别为270 m和360 m;晴日稳定边界层逆温强度达到3.1 K·（100m）^-1,强于浮尘日的1.6 K·（100m）^-1;白天晴日对流边界层高度接近3600 m,浮尘日仅达2700 m。（2） 夜间浮尘气溶胶的向下长波辐射削弱了地表辐射冷却,抬升稳定边界层高度并减弱其稳定度。（3） 白天晴日强的太阳短波净辐射加热沙漠地表,其强烈的感热作用形成了超高对流大气边界层;浮尘气溶胶明显减少了地表短波辐射和感热加热,降低了白天对流边界层高度。塔里木盆地独特的浮尘气溶胶辐射效应对沙漠地区大气边界层结构具有昼夜相反的影响。

对临汾盆地丁村剖面进行光释光测年,利用粒度年龄模型重建该地区的年代序列,对比分析粒度、频率磁化率和色度等气候代用指标,旨在反映千年尺度气候突变事件在临汾盆地的表现和区域性特征,揭示了东亚季风区末次冰期以来的气候不稳定性与北大西洋地区存在的联系。结果表明：（1） 丁村剖面中值粒径和频率磁化率曲线清晰地记录了80~20 ka BP间的5次Heinrich事件和19次Dansgaard-Oeschger（D-O）旋回,其中,H2和H6事件变化幅度最大,信号变化最明显,H5事件次之,H3和H4事件最小,反映了该地气候不仅受大尺度范围气候变化的控制,还受区域气候变化的影响。（2） 丁村剖面记录的气候事件与格陵兰冰芯δ¹⁸O、黄土高原西部的李家塬剖面以及西风区则克台和塔吉克斯坦剖面均具有很好的对应关系,结合已有研究表明,中国季风区的气候快速波动幅度受西风和东亚夏季风共同影响。

基于最新CRU TS V4.05格点资料,系统分析了1951—2020年阿富汗气候要素时空变化特征。结果表明：（1） 阿富汗自西南向东北部分别为极端干旱、干旱、干旱-半湿润和湿润气候区,年平均气温及潜在蒸散量自西南部锡斯坦盆地向东北部瓦罕走廊地区递减,年降水量呈递增的空间分布。（2） 近70 a,阿富汗年及四季平均气温表现为全区一致性地增加且西部增温率大于东部,其中春季的增温幅度最大;阿富汗降水量区域间及季节差异性大,年降水量呈微弱减少趋势[-0.43 mm·(10a)^-1],空间表现为自西南向东北呈“减少-增加-减少”变化;降水集中的冬、春季,降水量为减少趋势。（3） 阿富汗潜在蒸散量大,1951—2020年呈显著的增加[5.59 mm·(10a)^-1],而空间变化与降水相反,中部兴都库什山年潜在蒸散量呈减少趋势;春、夏和秋季潜在蒸散量增加,冬季减少。（4） 近70 a以来,干湿指数（AI）表征阿富汗干湿气候变化趋势不明显,以年际变化为主;空间变化表现为阿富汗西南部极端干旱的锡斯坦盆地干旱加剧,中部兴都库什山经历了“暖湿”化,而降水量最集中的瓦罕走廊地区呈“暖干”化;春季平均AI减小幅度最大,加剧了阶段性干旱风险。21世纪以来,阿富汗经历了气候暖湿化的时期,气温略增加,降水量急剧增多,而潜在蒸散量明显减小,尤以春季变化最为显著,这将对该地区农业生产、冰冻圈风险及水资源管理带来挑战。

利用内蒙古西部巴彦淖尔市2009—2019年67个地面防雹作业点人工记录及临河站新一代天气雷达资料,统计分析了该地区冰雹云移动路径及其特征。结果表明：（1） 近11 a巴彦淖尔市冰雹云的移动路径主要为西北路径、西南路径和偏西路径。西北路径冰雹云的发生频率最高（46.70%）,且其成熟阶段的移动距离最长（23.86 km）,持续时间也较长（40.25 min）。（2） 夏季（6—8月）要重点关注冰雹灾害影响,其中7—8月冰雹云在较短时间（14.09 min、17.00 min）及较短移动距离(5.49 km、8.48 km)内就可以发展,在成熟阶段缓慢移动、持续地影响云系覆盖区域,是冰雹云致灾性最强的2个月。（3） 冰雹云形成集中在13:00—15:00,而降雹主要发生在14:00—17:00。（4） 巴彦淖尔市冰雹云降雹机制主要以水汽条件和动力条件为主,可达79.44%。动力条件降雹以西北路径为主（68.57%）,水汽条件降雹以西北、西南及偏西路径为主（96.00%）。从近11 a巴彦淖尔市冰雹云的移动路径特征可以看出,该地区夏季西北路径的冰雹云灾害性最强。

以关中地区为研究区域,基于时空聚类和决策树模型提出一种简易的PM_2.5污染管控时空识别方法。首先使用时空聚类算法对冬防期PM_2.5浓度进行聚类,识别不同的PM_2.5污染区域,基于不同区域的气象数据分别构建决策树模型,识别不同区域影响PM_2.5浓度最不利扩散的气象条件,分析最不利气象条件下的PM_2.5浓度变化情况,以此确定各区域需要进行污染管控的时间段。结果表明：（1） 时空聚类方法识别出关中地区PM_2.5分布主要呈现出低海拔平原区域和海拔相对较高的山脉区域。（2） 决策树模型分析结果显示：高海拔区域在Ⅰ-10（1.57 h≤日照时数<7.88 h、最大风速<3.72 m·s^-1）和Ⅰ-11（日照时数<1.57 h、最大风速<3.72 m·s^-1）两类气象条件下,区域的PM_2.5浓度保持较高水平;低海拔区域在Ⅱ-10（小型蒸发量≥0.96 mm、平均相对湿度≥45.38%、日照时数<8.55 h、平均风速≥2.43 m·s^-1）和Ⅱ-11（小型蒸发量<0.96 mm）两类气象条件下,区域的PM_2.5浓度保持较高水平。（3） 回归结果显示,关中地区低海拔区域和高海拔区域在最不利气象条件下,PM_2.5浓度平均会持续上升4.76 d,直至最高浓度。

为研究半干旱气候区水资源的开发利用情况,以榆林市为例,根据水资源统计数据,运用能值生态足迹模型对榆林市2000—2019年水生态足迹、水生态承载力等进行综合评价,得出榆林市水资源开发利用变化特征,并与传统水生态足迹模型进行对比。结果表明：（1） 2000—2019年,榆林市水资源能值生态足迹年均值1.17 hm²·人^-1,水资源能值生态承载力年均值0.49 hm²·人^-1,生态赤字明显,且呈增加趋势;（2） 榆林市水资源生态压力指数年均值2.43,处于亚安全状态;（3） 水资源生态经济协调指数年均值1.31,相对比较稳定;传统水资源生态足迹中万元GDP水足迹年均值从0.97 hm²·（10⁴元）^-1下降到为0.04 hm²·（10⁴元）^-1,表明水资源利用效率在逐步提高。总体上看,榆林市水资源生态安全形势依然严峻,加大农业、工业节水力度,创新污水处理技术,倡导生活节水,提高水资源利用综合效率是促进榆林市水资源可持续发展的主要途径。

基于多源卫星数据和气象站点资料,分析了2013—2020年青海湖面积、湖滨沙地面积、沙区植被覆盖度动态变化特征,结合流域气候环境变化讨论了影响湖泊及周边沙地演变的因素。结果表明：（1） 青海湖持续扩张,2017年以来布哈河入湖口、沙柳河入湖口、沙岛、鸟岛、泉湾等区域扩张明显;尕海与主体湖协同一致变化,但扩张速率小于主体湖。（2） 湖泊扩张导致曲折低洼处、湖滨沙地和沙堤被淹没,其中鸟岛沙区已被完全淹没,岸线长度呈现波动缩减趋势,2017年以后岸线缩减明显。（3） 沙区植被总体呈现覆盖度偏低、分布不均匀、空间聚集、年际间波动变化明显、稳定性不足等特征。（4） 青海湖流域总体呈现气候暖湿化、积雪面积增大、积雪日数增多、冰川退缩、季节冻土年最大深度减小的态势。（5） 流域降水增多,积雪季积雪面积增大,积雪日数增多等补给入湖河流,与湖泊面积变化呈极显著相关（P<0.01）;气温升高、季节性冻土退化、冰川退缩,间接影响流域水资源分配。区域暖湿化气候背景下,湖泊扩张对区域生境的改善值得关注,也为干旱区沙区生态修复工程创造了良好的契机,青海湖扩张已对鸟类栖息地和周边基础设施产生一定影响,需进一步注意防范区域潜在生态风险。

以玉龙喀什河流域为研究区,使用中国气象同化驱动数据集（the China Meteorological Assimilation Driving Datasets for the SWAT Model,CMADS）驱动SWAT（Soil and Water Assessment Tool）水文模型进行径流模拟,评估了CMADS在该流域的精度以及对SWAT模型的适用性。结果表明：（1） CMADS的降水、最高气温和最低气温与地面水文测站获取的相应参数的相关系数分别达到了0.650、0.998和0.995,对气温的模拟结果明显优于降水;并利用协同克里金插值分析了CMADS在研究区的降水、最高气温和最低气温的时空分布特征,表明该数据集能够很好地反映下垫面地形特征,具有较高的质量。（2） SWAT模型在模拟月尺度径流方面,除极值模拟较差以外,率定期和验证期的纳什效率系数（Nash-Sutcliffe Efficiency Coefficient,NSE）分别达到了0.845和0.836,取得了较为满意的模拟结果。本文证明了CMADS+SWAT模式对高寒山区的水文模拟有很好的适用性,提供了在地面站点稀缺地区构建水文模型的替代方案,对寒旱区的水文模拟起到了一定的促进作用。

在整合1999—2019年库布齐沙漠区域水资源和社会经济数据的基础上,采用系统动力学模型对库布齐沙漠水资源-社会-生态系统进行仿真模拟,分析1999—2019年库布齐沙漠社会经济和用水时空变化特征,同时建立多情景参数调控模型,综合模拟在不同参数影响下该地区水资源需水总量变化。结果表明：（1） 不采取其他措施情况下（常规发展模式）,2035年需水总量达11.90×10⁸ m³,大于该区域供水总量,呈超载状态。（2） 通过不同参数方案调节后,保持该区域种植面积不变,现状灌溉方式不变,需水量为9.76×10⁸ m³,滴灌普及率达50%以上（S3）,将处于可载状态,且需水量下降至7.80×10⁸ m³,对沙漠水资源供需矛盾有所缓解。建议在建设库布齐沙漠生态恢复过程中,应着重推广滴灌节水,合理使用当地水资源,持续发展生态。

人工植被恢复是干旱、半干旱区荒漠化防治的重要措施之一,为阐明人工植被恢复对干旱沙区土壤物理性质的影响,以腾格里沙漠东北缘1984—2018年不同恢复年限的飞播植被群落为研究对象,分析人工植被恢复过程中土壤粒径组成、容重、含水量、饱和入渗率等物理性质的变化。结果表明：（1） 随着植被恢复年限的增长,群落内土壤质地得到了有效改善,与对照组相比,飞播37 a后1 m深度内黏粒、粉粒和极细砂粒分别增加了0.2%、2.6%和7.6%;细砂粒减少了27.1%,粗砂粒和极粗砂粒分别增加了15.0%和0.5%。（2） 随着植被恢复年限的增长,土壤质量含水量呈先减少后增加的趋势,且不同深度的变化存在垂向分异,37 a后深层土壤含水量减少0.7%,浅层土壤含水量增加0.6%;土壤干容重增加,饱和含水量和饱和入渗率下降。（3） 土壤质量含水量、饱和含水量与干容重呈显著负相关,与饱和入渗率无显著关系,干容重与饱和入渗率呈显著负相关;除土壤质量含水量外,饱和含水量、干容重和饱和入渗率变化受土壤粒径组成变化的影响。综上所述,干旱沙区人工植被恢复对土壤物理改良具有积极作用,促进了土壤颗粒细化,增强了土壤的保水能力,提高了土壤水分的有效性。

灌木、半灌木和小乔木是干旱荒漠区主要的植物类型,这些荒漠植物在维持荒漠区生物多样性和生态功能方面起着重要的作用。利用高通量测序技术,分析了阴山北麓荒漠区6种典型荒漠植物群落：红砂（Reaumuria songarica）、白刺（Nitraria tangutorum）、沙冬青（Ammopiptanthus mongolicus）、蒙古短舌菊（Brachanthemum mongolicum）、盐爪爪（Kalidium foliatum）和梭梭（Haloxylon ammodendron）的土壤细菌多样性和群落组成及其与土壤因子的关系。结果表明：（1） 6种荒漠植物群落土壤理化性质差异显著,其中盐爪爪和红砂群落土壤水分和养分条件较好;（2） 土壤细菌优势类群均为放线菌门（Actinobacteria）和变形菌门（Proteobacteria）,两者占细菌总数的60%以上,优势细菌门所占比例在6种植物群落之间差异显著;（3） 盐爪爪群落土壤特异性细菌物种数显著高于其他植物群落,盐爪爪与红砂群落的土壤细菌Shannon多样性指数显著高于其他植物群落,Shannon多样性指数对环境变化的响应更为敏感,土壤水分和养分越高,细菌Shannon指数越高;（4） 冗余分析（RDA）结果表明：不同植物群落引起的土壤含水量、机械组成、pH和电导率的变化驱动了土壤细菌群落组成。

为巩固塔里木河下游输水成效,需要采用适宜的灌溉方式并结合断根萌蘖技术,促进胡杨林的更新复壮及下游的生态修复。以往的研究很少将不同灌溉模式与断根萌蘖生态修复效果相结合。因此,根据地形特点将研究区分为A₁、A₂、A₃分区,对研究区开沟断根后,根据灌溉间隔、时长、水量的不同设置4种灌溉模式,具体为对照组（未进行灌溉的自然条件, F₁）;灌溉间隔11 d,每10 m断根沟的灌溉水量为6 m³,灌溉持续时长2 d（F₂）;灌溉间隔23 d,每10 m断根沟的灌溉水量为7 m³,灌溉持续时长3 d（F₃）;灌溉间隔33 d,每10 m断根沟的灌溉水量为8 m³,灌溉持续时长4 d（F₄）,调查在不同的灌溉处理下胡杨萌蘖更新情况。结果表明：（1） 远端根萌蘖能力优于近端根,A₁、A₂、A₃分区内远端根的萌芽率分别为70.7%、77.1%、64.1%;胡杨萌蘖点距萌蘖根切面的距离集中在1~16 cm;萌蘖点与母树距离集中在5.5~7 m;萌蘖根分布深度集中在30~50 cm;萌蘖根直径集中在0.4~0.7 cm。（2） 根据胡杨根蘖苗的萌发数量,确定了适宜胡杨根萌蘖的土壤温度以及含水率区间分别为26.5~28.1 ℃、10.6%~13.1%;适宜胡杨根蘖的灌溉模式为灌溉间隔23 d,每10 m断根沟的灌溉水量为7 m³,灌溉时长3 d（F₃）。研究结果可为塔里木河流域胡杨林更新复壮提供参考。

利用TDP插针式植物茎流计,对青土湖5—10月不同直径梭梭茎干液流通量（SV）日、季变化进行监测,结合气象数据,研究青土湖梭梭的耗水特性及其对环境因子的响应特征。结果显示：（1） 晴天,6—8月梭梭SV日变化曲线主要呈单峰型;7月偶有多峰型,峰值出现较早;9—10月梭梭SV明显降低,日变化中峰值时间推迟。雨天,梭梭SV呈多峰型且明显低于晴天。（2） 梭梭SV在5月达到最大值,6—10月梭梭SV呈先增后降趋势。（3） 梭梭5—10月日均耗水量2.15~5.28 kg·d^-1,接近古尔班通古特沙漠原生梭梭5—9月日均耗水量2.8~6.4 kg·d^-1。（4） 日尺度下梭梭SV与气象因子的相关关系依次为：净辐射>气温>饱和水汽压差>相对湿度>风速。（5） 晴天土壤水分与梭梭SV呈极显著相关,且在土层100 cm以下的根区是影响梭梭SV的主要区域。

选择草地类型丰富多样的北疆作为研究区。基于MODIS NDVI数据,获取时间累积归一化植被指数TI-NDVI和年最大NDVI(NDVImax),借助GIS空间分析技术、变异系数（C_V）及Mann-Kendall非参数趋势检验等方法,对2000—2019年北疆地区草地覆盖动态变化进行了分析,并探究了TI-NDVI和NDVImax对草地时空异质性的表达能力的比较优势。结果表明：（1） 用NDVImax和TI-NDVI表征的北疆草地呈现明显海拔分异。TI-NDVI总体随NDVImax的增大而增大,但NDVImax或TI-NDVI相同的区域,其TI-NDVI或NDVImax却存在较大差异。（2） 2000—2019年北疆地区草地TI-NDVI和NDVImax总体呈显著增加趋势（P<0.01）,但草地TI-NDVI变化的空间分异与NDVImax明显不同,全区17.55%的草地TI-NDVI变化趋势与NDVImax变化趋势相反。尤其阿尔泰山与伊犁河谷,高覆盖草地分布区的NDVImax与TI-NDVI均呈相反变化趋势。（3） 在时间和空间维度上,北疆山区高覆盖草地TI-NDVI的C_V均高于NDVImax。TI-NDVI对高覆盖草地的时空异质性反映更敏感,能在一定程度上削弱草地动态评价中NDVI光饱和缺陷的影响。

通过室内放水冲刷试验,对4种覆沙条件和3种径流坡长条件下的产流产沙过程及水沙关系特征进行了研究。结果表明：覆沙坡面的初始产流时间相比于黄土坡面明显延长,初始产流时间随着覆沙厚度的增加而增大,且产流量和产沙量峰值出现的时间存在不同步性。不同坡面的产流率在试验初期较小,随着产流历时的延长逐渐增大并且趋于稳定。黄土坡面的产沙率随产流历时的延长变化趋势较为平稳,覆沙坡面的产沙率波动范围较大。不同坡面的累积产沙量均随着累积产流量的增加而逐渐增大,并且两者之间呈幂函数关系。由于沙层具有一定的蓄水功能,导致覆沙坡面的侵蚀过程明显不同于黄土坡面,覆沙厚度是影响坡面侵蚀特征的重要因子,该研究为进一步揭示复合坡面的侵蚀特征提供科学依据。

土壤水分特征曲线是土壤的重要水分运动参数之一,受土壤质地、容重、结构、温度等影响。为探明初始容重对土壤水分特征曲线及相应水分运动参数的影响,选取3种类型土壤,分别设置5个初始容重处理,利用van Genuchten模型拟合获取土壤水分特征曲线及其水分运动参数,分析初始容重对不同类型土壤水分特征曲线及相应水分运动参数的影响。结果表明：（1） 近饱和段（S<100 kPa）,相同土壤水吸力下3种土壤的水分特征曲线均表现为随着初始容重的增加土壤体积含水量逐渐增加;而在较高的土壤水吸力段（S>100 kPa）,黑土的水分特征曲面随着初始容重的增加平缓上升,红壤的水分特征曲面在初始容重由1.3 cm³·cm^-3增加到1.4 cm³·cm^-3的过程中呈下降趋势,塿土的水分特征曲面在初始容重由1.3 cm³·cm^-3增加到1.4 cm³·cm^-3时上升的更加陡直。（2） van Genuchten模型对土壤水分特征曲线拟合效果较好（R²>0.99）,适用于这3种类型土壤不同初始容重条件下的水分特征曲线的拟合。（3） 3种土壤的水分运动参数α、θ_s与初始容重均表现为显著的负相关关系（P<0.01）,且黑土水分运动参数α在不同初始容重间差异显著（P<0.05）;红壤的水分运动参数θ_r与初始容重表现为显著的负相关关系（P<0.01）,减小幅度达10%;黑土初始容重与土壤水分运动参数n表现为显著的正相关关系（P<0.01）;而红壤和塿土初始容重与土壤水分运动参数n呈负相关关系,但关系不显著（P>0.01）,且3种土壤不同初始容重处理间水分运动参数n的变化幅度较小,变化幅度维持在0.1左右。研究结果可为不同类型土壤、不同初始容重条件下土壤水分运动参数的获取及水文过程模拟提供参考。

探究土壤酶活性对UV-B辐射和不同凋落物分解的响应对揭示凋落物周转及土壤养分动态具有重要意义。采用模拟UV-B辐射滤减（聚脂薄膜法）和分解袋法,研究了UV-B辐射变化对西北干旱荒漠区典型灌丛红砂和珍珠以及二者的混合凋落物层下土壤酶活性的影响。结果表明：（1） 辐射滤减提高了不同凋落物土壤脲酶和碱性磷酸酶活性,且对珍珠灌丛土壤酶活性的促进作用更明显,不同土层（0~5 cm和5~15 cm）分别增加了45.45%、58.28%和39.04%、117.65%;然而,辐射滤减降低了不同凋落物土壤多酚氧化酶和木质素过氧化物酶活性,同样对珍珠灌丛土壤酶活性的抑制效应更明显,不同土层分别减少了36.69%、39.52%和59.78%、43.63%;辐射滤减对土壤纤维素酶活性无明显效应。（2） 在辐射滤减和自然光照条件下,混合凋落物土壤多酚氧化酶活性均小于单一凋落物,说明混合凋落物土壤中有机质的腐殖化程度大于有机质的积累,土壤腐殖化程度更高。（3） 不同类型凋落物对表层土壤（0~5 cm）酶活性的影响更为明显;随着土层加深,各类型下土壤脲酶和磷酸酶活性均降低,多酚氧化酶活性增加。

为探究不同降雨频率对甘南尕海湿草甸土壤铵态氮（$\mathrm{NH}_{4}^{+}-\mathrm{N}$）、硝态氮（$\mathrm{NO}_{3}^{-}-\mathrm{N}$）、全氮（TN）的影响,于2019年植物生长季（5—10月）,通过模拟极端降雨（25 mm灌溉量）设置5种不同降雨频率处理：CK只接收自然降雨,DF1每周浇灌1次（19次×25mm）,DF2每2周浇灌1次（9次×25 mm）,DF3每3周浇灌1次（6次×25 mm）,DF4每4周浇灌1次（4次×25 mm）;所有处理均接收自然降雨。结果表明：不同降雨频率处理对尕海湿草甸土壤氮组分有显著影响（P<0.05）。降雨频率的增加提高了5—10月土壤$ \mathrm{NH}_{4}^{+}-\mathrm{N}$和$\mathrm{NO}_{3}^{-}-\mathrm{N}$含量,$ \mathrm{NH}_{4}^{+}-\mathrm{N}$和$\mathrm{NO}_{3}^{-}-\mathrm{N}$的峰值有显著升高,两者的峰值并未提前出现;与CK相比,降雨频率的增加提高了土壤$ \mathrm{NH}_{4}^{+}-\mathrm{N}$和$\mathrm{NO}_{3}^{-}-\mathrm{N}$含量,降低了TN含量;而在不同降雨频率间,随降雨频率的梯度增加,0~40 cm土层$ \mathrm{NH}_{4}^{+}-\mathrm{N}$和$\mathrm{NO}_{3}^{-}-\mathrm{N}$均呈先增后减的趋势,TN呈先减后增的趋势;不同降雨频率处理下,各土层$\mathrm{NH}_{4}^{+}-\mathrm{N}$的$\mathrm{TN}$占比均高于$\mathrm{NO}_{3}^{-}-\mathrm{N}$,且土壤$ \mathrm{NH}_{4}^{+}-\mathrm{N}$、$\mathrm{NO}_{3}^{-}-\mathrm{N}$、$\mathrm{TN}$含量均随土层深度增加而降低。

蒙古国风蚀沙漠化严重,成为世界主要的沙尘源地之一,为了深入了解蒙古国全域风蚀时空变化特征,利用蒙古国境内的GLDAS、OLM、MOD13Q1、NASA-SRTM等气象和遥感数据,基于GEE（Google Earth Engine）云计算平台,利用RWEQ模型计算了蒙古国土壤风蚀量和时空变化规律,分析了土壤风蚀的主要影响因素及作用机制。结果表明：（1） 自2001—2020年,蒙古国土壤风蚀呈北部低、南部高的空间分布格局;土壤风蚀主要发生在春季,风蚀量占全年的45%;近20 a土壤风蚀量总体上呈显著增加趋势,风蚀模数以0.06 t·hm^-2·a^-1的速度增长。（2） 蒙古国土壤风蚀变化整体上与气候因子及由其引起的植被盖度变化有关,与放牧、耕地开垦等人为活动增强有密切关系。研究结果可为蒙古国风蚀沙漠化防治提供重要的科学参考。

为阐明高寒草地啮齿类动物活动区鼠丘土壤风蚀特征和规律,以青海省河南县鼠害退化区高原鼠兔和高原鼢鼠鼠丘为研究对象,采用野外模拟风力侵蚀试验方法,对2类鼠丘土壤风蚀流失量和养分流失量的特征和规律进行研究,并对该2种鼠丘土壤风蚀差异进行对比和分析。结果表明：（1） 在9 m·s^-1的恒风速吹蚀作用下,2种鼠丘土壤颗粒的快速流失主要集中在前15 min内,且高原鼠兔鼠丘土壤流失量显著高于高原鼢鼠鼠丘,约为高原鼢鼠鼠丘土壤流失量的1.5倍。（2） 蠕移是鼠丘土壤流失最主要的运动方式,相同时间内2种鼠丘均呈现蠕移量>跃移 量>悬移量,其中高原鼠兔鼠丘蠕移量、跃移量和悬移量分别为高原鼢鼠鼠丘的1.45倍、1.58倍、1.50倍。（3） 鼠丘土壤养分含量明显低于原生草地土壤层,且养分含量呈现出原生草地土壤>高原鼠兔鼠丘土壤>高原鼢鼠鼠丘土壤。（4） 鼠丘土壤养分流失和土壤流失具有相同的规律,养分流失主要取决于土壤颗粒的流失,高原鼠兔鼠丘的各养分含量指标的流失量较高原鼢鼠鼠丘增加1.42~3.53倍。研究结果将为阐述鼠害退化区土壤流失特征,揭示高寒草地退化机理和黄河源草地生态环境保护提供理论依据。

以山西省各区县为研究单元,将供给服务相对占优定义为1型权衡,将支持服务相对占优定义为2型权衡。通过冗余分析、分段线性回归等方法揭示权衡与供需的影响因素以及两者之间的关联特征。结果表明：（1） 1型权衡高值区与供需比低值区主要位于省内盆地,2型权衡与供需比高值区主要位于省内山地。（2） 1型权衡主要受耕地、林草地与气温等因素影响;2型权衡主要受耕地、林地、NDVI与土壤有机质等因素影响,但作用方向与1型权衡相反。（3） 林草地与坡度对1型供需比呈显著正效应,耕地与建设用地对其呈显著负效应;环境因子对2型供需比的影响较小。（4） 各影响因素对1型权衡与供需比的作用方向相反,是二者负向关联的内在原因。供需矛盾较小的情况下,供需比对权衡强度的响应较强烈,随着供需矛盾加深,这种响应反而变弱。该关联特征指示了生态上的困境：人类需求增加-开发强度增加-1型权衡增强-供需矛盾加剧。2型权衡与供需比存在较弱的正向关联,指示了生态盈余的局面。本研究发现生态系统服务权衡与供需存在关联,进而揭示了两者的关联特征及其形成机制,可为国土空间生态修复与管理提供依据。

基于2000年、2005年、2010年、2018年山西省107个县区数据,构建山西省高质量发展评价指标体系,使用InVEST模型测算山西省各县区生态系统服务,利用耦合协调度模型与弹性系数方法,对山西省县域高质量发展系统与生态系统服务的时空耦合特征进行剖析。结果表明：（1） 城市的等级效应对于高质量发展水平影响效果显著,高质量发展的空间分异规律较强,大致形成了南北中三级核心,中部地区极化效应突出。（2） 生态系统服务在时间尺度和空间格局上均具有锁定效应,时空演变特征与研究区地形分布具有一致性,呈现出稳定的“镜像L型”空间分布格局。（3） 生态系统服务整体滞后于高质量发展,从时间变化来看,耦合水平呈上升趋势,从空间格局特征来看,呈现出“东西向”偏移为“东北-西南”的协调主体轴。（4） 高质量发展与生态系统服务的耦合类型以异向变化为主,出现衰退型和滞后型相抗衡的“两极分化”格局,形成了收敛的“S”型衰减区,作为耦合类型的理想模式,增长型在研究区极少出现。

土地利用/覆被变化（Land Use and Cover Change,LUCC）是全球环境变化的重要组成部分。数量-空间耦合模型因能有效模拟土地利用斑块数量及其在空间上的快速变化,成为近年来土地利用研究的主要手段。本研究首先对比斑块生成土地利用变化模拟模型（Patch-Generating Land Use Simulation Model,PLUS）、未来土地利用模型（Future Land Use Simulation Model,FLUS）和小尺度土地利用变化及其空间效益模型（Conversion of Land Use and Its Effects at Small Regional Extent,CLUE-S）模拟2015年黑河流域中游甘临高地区（张掖市甘州区、临泽县和高台县）土地利用结构,筛选出最适合研究区的空间模拟模型;然后将其与系统动力学模型（System Dynamics,SD）进行耦合,形成数量-空间耦合模型;最后利用耦合模型预测2030年研究区在经济发展（Economic Development,ED）、生态保护（Ecological Protection,EP）和协调发展（Harmonious Development,HD）情景下的土地利用结构,并进行对比评价。研究结果表明：（1） 在同一像元尺度下,PLUS模型的质量系数（Figure of Merit,FoM）高于FLUS和CLUE-S模型,且3个模型的数量Kappa系数（K_no）和位置Kappa系数（K_location）从高至低为：PLUS、CLUE-S和FLUS模型,说明PLUS模型在本研究区的空间拟合效果最优;（2） PLUS-SD耦合模型预测的不同情景表明,ED情景中建设用地和耕地迅速扩张但森林覆盖率较低,EP情景中的森林覆盖率明显提高,但经济发展水平偏低,HD情景中城市化水平提高的同时生态环境呈良性发展。本研究验证了PLUS-SD耦合模型的显著优势,凸显了PLUS模型有效的土地利用空间模拟能力与SD模型强大的数据处理功能。该结果可为土地规划政策的制定提供参考。

基于1980—2020年6期景观类型数据,分析了凉城县湖盆景观及其变化过程;利用景观敏感度指数和景观适应度指数构建了一种景观脆弱性综合指数,分析了县域景观格局脆弱性时空分异及其影响因素。研究表明：（1） 近40 a来凉城县景观类型变化差异明显。除未利用地外,1980—1995年耕地、林地及草地动态度最大,1995—2010年各景观类型动态度均较大,2010—2020年水域、建设用地动态度最大。（2） 1980—2020年全县景观格局脆弱性均以中、较高为主,面积达到70%以上,高值区集中分布在凉城中部和东南部,低值区位于岱海及其北部;景观脆弱性综合指数呈先下降后升高再下降趋势,区域生态环境开始好转。（3） 研究区生态环境脆弱性在不同景观类型、地形上差异显著。零散分布的林、草地脆弱性较高,水域最低;海拔<1300 m、坡度<5°的区域景观格局脆弱性最低,海拔1700~1900 m、坡度25°~40°区域的最高。（4） 总人口数、水域面积和耕地面积是湖盆景观格局脆弱性的主要影响因子;相对气候因子,人类活动对研究区生态环境的影响更大。因此,优化景观结构、减少过度扰动、保护水资源及水环境等,是降低凉城景观格局脆弱性和强化生态保护建设的主要手段。

为了解不同土地利用类型对河流沉积物重金属分布影响,以西安典型城市河流（灞河、浐河、沣河和黑河）为研究对象,采用潜在生态风险法（RI）、污染负荷指数法（PLI）、相关性分析与主成分分析等方法对河流沉积物重金属（Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、Cd和As）的空间分布、环境风险以及来源进行分析和评价。结果表明：4条河流沉积物重金属含量大小为：浐河>灞河>黑河>沣河;相关性分析表明,河岸小范围内林地与草地对于重金属富集作用更强;RI结果表明,Cd对于污染贡献最大,4条河流均处于中等潜在生态风险;PLI结果表明,黑河H1样点受到污染程度最高,为中度污染;RI与PLI评价均表明,浐河样点受污染占比最大,且集中在人造地占比与人类活动强度较大的中下游;相关性分析与主成分分析表明,大部分重金属来源于工业与农业生产排放以及交通污染等人类活动。为防止污染进一步加深,应特别注意Cd污染的防治,特别是沣河中游与黑河中游。

以锡尔河流域哈萨克斯坦境内农田土壤为研究对象,结合经典统计学和地统计学方法,开展了0~20 cm土层土壤粒度特征及空间异质性研究。结果表明：（1） 各子研究区内不同粒径土壤颗粒的分布特征较为相似,均以0.25~0.05 mm和0.05~0.01 mm粒径颗粒的平均含量占比最高,除子区3中粒径为1.0~0.25 mm土壤颗粒含量具有较强的变异性,其他各粒径土壤颗粒含量都具有中等程度变异性;（2） 子区1中除粒径为1.0~0.05 mm土壤颗粒以外,其他粒径土壤颗粒含量的块金系数均<40%,子区2各粒径土壤颗粒含量块金系数均<50%,子区3除粒径<0.001 mm土壤颗粒以外,其他粒径土壤颗粒含量的块金系数均<40%,表明各研究区内土壤颗粒组成已经受到不同程度随机性因素的影响;（3） 利用克里金插值方法对研究区不同粒径土壤颗粒含量进行空间插值,插值结果表明研究区内不同粒径土壤颗粒含量在空间分布上表现出不同的分布特征。研究结果可为农田土壤的合理利用以及退化土壤改良提供科学依据。

土壤盐渍化是限制新疆农业发展的主要因素之一,准确获取土壤盐渍化信息,有利于调节农业灌溉用水量大与淡水资源相对匮乏的矛盾,对提高农业生产及环境可持续发展具有重要意义。以南疆阿拉尔垦区9块棉田土壤的pH为研究指标,以EM38-MK2大地电导率仪获取的棉田土壤表观电导率数据及室内测定土壤pH为数据源,采用全区、分区2种建模方法构建土壤剖面pH与土壤表观电导率间的线性回归模型,利用地统计软件对土壤剖面pH进行空间分析。结果表明：（1） 分区条件下,土壤表观电导率与土壤剖面pH相关系数为0.60~0.95;全区条件下相关系数为0.28~0.46,均呈极显著负相关,表明EM38-MK2大地电导率仪可用于土壤pH的测定。（2） 分区建模模型0.74≤R²≤0.93,2.00≤RPD≤3.50,RMSE较小,均优于全区模型,表明分区模型精度优于全区模型,且土壤含盐量较高的棉田,模型反演精度也较高。（3） 空间分析结果表明受冬灌、棉花根系及棉花枯枝落叶等的影响,棉田深层土壤pH均高于表层土壤。研究结果可为土壤pH的快速测定提供思路,对土壤盐渍化的科学管理提供指导。

基于阿克苏地区2001—2017年遥感、气象资料以及农业投入等相关统计数据估算了阿克苏绿洲农田的净碳汇量。结果表明：（1） 近17 a,阿克苏绿洲农田净生态系统生产力（Net Ecosystem Productivity,NEP）呈逐年上升的趋势,整体在空间分布上较为均匀,较高值主要集中在温宿县的南部、阿克苏市的中部及新和、库车、沙雅三县的交汇处。（2） 农业生产投入碳排放量从2001年的39.94×10⁴ t增长至2017年的106.73×10⁴ t,年均增长率为25.14%,空间分布呈东南高、西北低的分布格局。（3） 近17 a,阿克苏绿洲农田的净碳汇量呈波动上升趋势,空间上呈自西北向东南逐渐增加的特点。总体而言,阿克苏绿洲农田具有较强的净碳汇能力,但各县市绿洲农田净碳汇量区域差异明显,可通过优化田间管理、减少农业生产碳排放等措施,提高绿洲农田的净碳汇能力。

为探究河西灌溉区农田生态系统土壤养分限制及其循环规律,明确不同水分处理下青贮玉米植株与土壤的稳态性特征,以甘肃省河西灌溉区W₀（传统灌水）、W₁（节水10%）、W₂（节水20%）、W₃（节水30%）4种灌水处理的青贮玉米为研究对象,分析不同灌水处理下土壤、植株有机碳（OC, Organic Carbon）、全氮（TN, Total Nitrogen）、全磷（TP, Total Phosphorus）含量及其生态化学计量特征变化和植株与土壤间的内稳性特征。结果表明：（1） 不同灌水处理下青贮玉米土壤OC、TN、TP含量均在0~10 cm土层达到最高值。（2） 4种灌水处理下,植株器官养分含量在W₀灌水处理下显著升高;在0~30 cm土层土壤OC、TN、TP含量在W₁灌水处理下最高,且TN、TP显著高于其余灌水处理6.66%~26.17%、4.67%~19.21%;随灌水量减少土壤及植株养分降低显著。（3） 土壤、植株C:N、C:P、N:P值变化范围分别为3.60~61.2、4.39~53.9、1.01~1.24,其中,土壤C:N值在各土层及不同灌水处理下较为稳定,叶片（11.9）、根（7.58）的N:P值均小于植株氮限制的阈值（14）,说明植株生长受到氮元素的限制。（4） 4种灌水处理下,植株（根、叶片）OC、TP元素及其化学比值稳态性均呈现绝对稳定状态,但在W₂处理下叶片N:P稳态性表现出敏感状态。可见,在河西灌溉区,节水10%不仅有利于青贮玉米土壤养分的存留及保持作物生长的稳定适应能力,也可达到节水目的,进而缓解水资源紧缺的现状。

以呼和浩特市武川县不同农田和天然草地为研究对象,采用野外原位监测和室内试验结合的方法,对典型小麦留茬地、葵花留茬地、翻耕地、退耕地4种农田土壤进行研究,并通过分析平均粒径、标准差、偏度、峰度,对不同利用方式下土地抗风蚀能力进行探讨。研究结果表明：（1） 研究区土壤以细砂、极细砂和粉粒为主,占比达80%~85%。（2） 土壤粒度组成由细到粗为：翻耕1 a>天然草地>翻耕边坡>小麦留茬>翻耕15 a>退耕5 a>葵花留茬,沙粒平均粒径为2.12~2.61。（3） 各层土壤分选性较差,偏度均表现为正偏且近于对称,峰度属于宽平态。土壤易风蚀颗粒粒径范围在200~400 μm。（4） 与天然草地相比,农田垦殖利用导致土壤粒径分布范围扩大,粒径整体趋于粗粒化。