通过收集2018—2020年宁夏短时强降水个例及其对应时段的FY-4A卫星资料，选取FY-4A卫星云类型CLT、云相态CLP、云顶高度CTH、对流层折叠最深深度TFTP_Z_depth、降水估计QPE等5类产品进行可用性分析。结果表明：（1） FY-4A数据接收率和物理保存情况，足以支持实时监测预警业务；（2） 5类产品在宁夏短时强降水个例中有不同的表现，其中CLT、CLP具有较好的可用性，可以较好的判断云的类别；而CTH和QPE均存在较大误差且均为偏小趋势，需结合其他手段予以订正；CTT、TFTP_Z_depth两种产品与短时强降水的对应关系较为明显，而CTH高值有利于出现强降水，但并不是出现强降水的必要条件。整体来说，FY-4A卫星在宁夏短时强降水天气中具有一定可用性和参考性，可为对流性天气判别、人工影响天气作业提供较好的数据支持。

饱和水汽压差（Vapor Pressure Deficit, VPD）作为蒸散的主要驱动因子之一，能够反映大气从地表获取水分的能力，厘清VPD时空变化特征有助于理解青藏高原地区大气干湿程度对气候变化的响应。利用Mann-Kendall检验、多元线性回归等方法分析了青海省1961—2020年VPD时空变化特征以及影响因子。结果表明：1961—2020年青海省平均VPD呈上升趋势，且在1998年发生突变；其季节平均值和对应的气候倾向率均表现为：夏季>春 季>秋季>冬季；不同的功能区，VPD平均值表现为：柴达木盆地>东部农业区>青海湖地区>青南牧区，对应的气候倾向率表现为：东部农业区>柴达木盆地>青南牧区>青海湖地区。多年平均VPD在空间上呈“鞍形场”分布格局，且除了青南牧区东北部的贵南站呈减少趋势，其余地区均为增加趋势。VPD突变前后的气象主导因子有所差异，但总体主要为最高温度和相对湿度。春、夏、秋3个季节以及多年VPD变化过程中，海拔贡献率最高，其次为经度；冬季海拔贡献率依旧最高，其次为纬度。

区域土壤盐分时空变异性大，采用经典统计和地统计方法无法准确判断取样时间不规则、空间位置不一致的土壤盐分的时空变化趋势。本文以内蒙古河套灌区隆胜研究区68个监测点0~1.8 m土壤剖面4582个土壤盐分数据为基础，利用时空地统计方法分析区域土壤盐分时空变化特征，比较时空克里金较传统空间克里金插值的精度提升效果，并验证时空地统计方法在监测点减少50%情况下预测区域盐分时空动态的能力。结果表明：（1） 该研究区土壤盐分空间变异系数的变化范围是0.43~1.14，为中强变异，0~0.6 m根系层生育期积盐、非生育期脱盐，0.6~1.8 m土壤剖面生育期脱盐、非生育期积盐、农田土壤盐分有明显的季节性规律。（2） 和度量模型能较好拟合盐分时空经验半方差，各层土壤盐分预测值和观测值间的均方根误差RMSE均小于0.21 dS·m^-1，较传统空间克里金的RMSE小0.02~0.09 dS·m^-1。（3） 采用该方法在减少50%监测点情况下确定的土壤盐渍化分布与所有取样点确定的结果一致性较高，0~0.6 m和0.6~1.2 m土壤盐分面积间的相对误差MRE分别为-13.20%和-8.35%，RMSE为466.67 hm²和494.43 hm²，决定系数R²为0.79和0.72。时空克里金同时利用了土壤盐分时间和空间上的更多信息，实现了稀疏盐分监测点数据集土壤盐分时空动态的精确估计，可极大提高区域土壤盐分时空格局监测的效率。

为探究放牧对土壤养分和微生物群落的影响，本研究分别选取了放牧和围封沙地樟子松林为研究对象，基于高通量测序技术，并测定土壤化学指标，分析放牧与围封土壤中养分、微生物群落组成以及多样性的差异。研究结果显示：（1） 放牧后全磷含量显著降低（P<0.05），土壤有机碳和全氮含量也降低，但差异并不显著（P>0.05）。（2） 从土壤微生物群落组成上来看，真菌分类学门水平中担子菌门比例放牧显著低于围封（P<0.05），但对细菌门水平并未产生显著影响（P>0.05）。（3） 就土壤微生物多样性而言，放牧极显著降低了细菌的Chao1指数和Shannon指数（P<0.01），对真菌群落多样性无明显影响（P>0.05），可见，放牧对土壤细菌多样性指数的影响较真菌更大。综上所述，沙地樟子松林的放牧行为对土壤养分及土壤微生物均有不同程度的负面影响，所以该地区应适度减少放牧行为，缓解土地压力，以保障樟子松人工林的可持续利用。

开展土地利用优化配置，旨在促进区域土地资源科学利用及实现碳减排目标。本文以汾河流域为研究区，基于2015年、2020年土地利用及阻力因子数据，采用FLUS-MCR模型、碳收支系数法，验证模型精度下，设置2030年低碳发展优先、经济发展优先、耕地保护优先、生态保护优先及自然发展5种模拟情景，对比未来不同情景下土地利用类型的布局特征，并提出优化布局方案。结果表明：（1） 2020年汾河流域禁止、限制、重点及优化开发区4类土地利用功能分区面积分别为：2491.76 km²、6445.99 km²、16325 km²、14477 km²；流域净碳排放量为2002.46×10⁴ t，禁止开发区为流域碳汇区，碳吸收总量为0.76×10⁴ t，其余三区为碳源区，碳排放总量为2003.22×10⁴ t。（2） 2030年各情景土地利用碳收支情况由高到低为：低碳发展优先、生态保护优先、耕地保护优先、自然发展、经济发展优先。（3） 2030年，不同情景下除禁止开发区用地结构相对合理，限制开发区仍需适当压缩该区耕地及建设用地比例；重点及优化开发区应考虑适当开发宜耕草地，促进流域土地利用生产、生活、生态功能协调发展，实现低碳土地利用目标。

南疆地区先天缺水和后天用水的供需矛盾源于自然经久的积累和生产活动对生态环境的影响及破坏，改善供、需水的矛盾需制定科学完善的用水方案。针对南疆地区水资源供需现状，基于水资源、社会经济和生态环境三个方面，构建包含24个指标的南疆地区水资源承载力评价指标体系，基于熵权-TOPSIS法和耦合协调度模型，定量评价2005—2020年南疆地区水资源承载力和子系统间耦合协调度时空演化过程。结果表明：（1） 南疆地区水资源承载力水平整体偏低，巴州地区水资源承载力情况较好，阿克苏和喀什地区呈波动上升趋势。克州和和田地区整体呈先下降后缓慢上升趋势。（2） 南疆地区耦合协调度呈上升趋势，但处于低水平耦合阶段（0.2<D<0.5），其中巴州地区耦合协调度最高。（3） 南疆地区耦合协调度呈现东部优于中部和西部趋势，巴州地区耦合协调水平最好，克州地区上升较为缓慢，其余三地州变化速率相似，增长趋势稳定。

通过对河西走廊天然胡杨林立地类型、分布、生长、更新特征及土壤因子调查，分析河西走廊天然胡杨分布、更新特征及其与土壤因子的关系。结果表明：（1） 河西走廊天然胡杨林分布以疏勒河、黑河、石羊河三大流域的河岸阶地、古河道阶地及各流域下游绿洲耕地边缘为主。根据土地利用现状和立地条件，将现有天然胡杨林分为弃耕地林地、耕地及灌渠周围林地、现河道沿岸林地、古河道及戈壁低洼地林地4个类型。（2） 耕地及灌渠周围林地和现河道沿岸林地胡杨生长、龄级构成及幼苗更新均优于弃耕地林地和古河道及戈壁低洼地林地；仅单位面积更新幼苗株数而言，耕地及灌渠周围林地最多，均值为22.13，其次是弃耕地林地20.92、现河道沿岸林地10.50，古河道及戈壁低洼地林地最少，为1.33。（3） 不同类型胡杨林中，土壤因子各不相同，在0~20 cm及20~40 cm土层中，耕地及灌渠周围林地、现河道沿岸林地土壤含水量均高于弃耕地林地和古河道及戈壁低洼地林地，且具显著性差异（P<0.05）；0~20 cm土层中，土壤速效P表现为：现河道沿岸林地<古河道及戈壁低洼地林地<弃耕地林地和耕地及灌渠周围林地，20~40 cm土层中，现河道沿岸林地土壤速效P明显低于其他3类林地（P<0.05）；全N与有机质含量在不同类型林地中无显著差异（P>0.05）；土壤电导率在0~20 cm和20~40 cm土层中，表现为弃耕地林地显著小于其他3类林地（P<0.05），尤其40~60 cm土层中，古河道及戈壁低洼地林地显著大于其他3类林地（P<0.05）；不同类型林地中，除0~20 cm土层中粗沙粒外，各土层中耕地和灌渠周围林地土壤黏粒、粉粒、粗沙粒占比均高于其他3类林地（P<0.05）。（4） 土壤水分、速效P含量与胡杨中龄、幼龄及幼苗株数呈正相关关系（P<0.05）。加强林地管护，适时疏枝、去除枝枯梢、间伐及灌溉补水，可推动胡杨林可持续发展。

为分析草本植物单根的抗拉力学特性及其影响因素，以紫花苜蓿为研究对象，选取不同根系直径、根系长度的紫花苜蓿根系在不同加载速率下开展室内单根拉伸试验，定量分析紫花苜蓿单根抗拉力学特性及其在不同影响因素下的变化规律。结果表明：加载速率对紫花苜蓿根系抗拉力和抗拉强度具有极显著影响（P<0.05），且在根系直径<3 mm时，加载速率为500 mm·min^-1时根系抗拉力和抗拉强度最大，而当根系直径相对较粗时，加载速率为100 mm·min^-1时根系抗拉力和抗拉强度最大；根系长度与紫花苜蓿根系抗拉力、抗拉强度之间没有显著差异（P>0.05）；紫花苜蓿根系直径对根系抗拉力和抗拉强度具有显著影响（P<0.001），其与根系抗拉力呈幂函数正相关关系（R²=0.380，P<0.001），与抗拉强度呈幂函数负相关关系（R²=0.363，P<0.001）；通过对紫花苜蓿根系抗拉力学特性的影响因素进行多元线性回归分析，根系直径是影响植物根系抗拉力学特性的最主要因素。

胡杨作为干旱区生态环境变化的指示物种，对于维持区域脆弱生态系统稳定性起着不可替代的作用。本文以塔里木河中游胡杨林生态系统定位观测研究站样地中不同林龄胡杨活立木为研究对象，探讨不同林龄胡杨活立木空心率、空心与未空心构型差异及其活立木空心树构型性状的变化规律。结果表明：研究区胡杨活立木空心率为16.96%，约78株·hm^-2，空心率随林龄的增加而递增，其中成熟木空心发生率是未成熟木的4.3倍。胡杨活立木空心程度与胸径、树高、冠幅、溃疡面积呈显著正相关（P<0.05），与高径比呈显著负相关，与疏失度和冠长率相关性不显著，空心现象并未造成长势上的明显劣势。随林龄增加，胡杨活立木空心树构型性状表现出资源保守型的适应特征，其空心化很可能是胡杨对极端干旱环境的适应策略。

叶片和根系能通过形态、生理和生物量累积的变化响应干旱胁迫。以策勒绿洲-沙漠过渡带的优势植物疏叶骆驼刺(Alhagi sparsifolia Shap.)为研究对象，通过盆栽试验模拟3种水分条件（充分灌溉CK：土壤含水量占最大田间持水量的70%~75%；轻度胁迫W₁：田间持水量的50%~55%；重度胁迫W₂：田间持水量的25%~30%），分析一年生骆驼刺幼苗叶片和根系生长、生理的变化特征，揭示骆驼刺对干旱胁迫的适应策略。结果表明：（1） 干旱显著抑制骆驼刺地上和地下各器官生长，主要表现为：叶面积、根长、根表面积、根组织密度以及叶和根的可溶性糖含量显著减小（P<0.05）；叶组织密度、叶干物质含量、比根长以及叶和根的脯氨酸、丙二醛含量增大。（2） 生长前期，各处理地上生物量均占比较大（CK、W₁、W₂下根冠比分别为0.43±0.14、0.59±0.1、0.83±0.83）；而生长后期各处理地下生物量占比较大，其中重度胁迫下根冠比最大（3.12±0.32），表明骆驼刺在生长后期增强了地下部分的资源投入，且这种资源分配特征在重度干旱胁迫下更明显。（3） Pearson相关性分析表明，骆驼刺叶形态与根生理相关的核心性状存在显著的权衡关系（P<0.05），同时叶与根在生理代谢上能够协同变化。初步说明，骆驼刺幼苗在干旱下表现出干物质储存和防御能力高、水分消耗低的适应特征，能够协调叶片和根系的资源分配关系，随胁迫时间的增加逐步形成缓慢投资、保守生长的策略。该结果为该区域荒漠植被恢复和管理提供参考。

为了解毛乌素沙地沙柳再生沙障、聚乳酸(PLA)沙袋沙障和草绳沙障配置固沙植物种组合措施下的防风固沙效益，通过对各类组合措施下不同高度处风速、近地表输沙量、障内蚀积形态的测定，对比分析了不同材料、坡位、规格下几种沙障组合措施的防风固沙效益。结果表明：（1） 1 m×1 m规格沙柳再生沙障、草绳沙障组合措施下降低近地表风速效能最大，可达80.29%、78.49%，3 m×3 m规格的草绳、PLA沙障组合措施下防风效能仅为58.14%、57.88%；（2） 输沙率降低率表现为：沙柳>草绳>PLA，且呈随规格增加而减小的趋势，其中沙柳再生沙障组合措施阻沙效果较稳定，其他2种稳定性较差；（3） 各类措施下障内微地形主要受NW~NNW风向控制，不同类沙障材料障内形态特征不同，整体以侵蚀为主，草绳沙障组合措施障内相对侵蚀深度最大，PLA沙障措施下次之，沙柳沙障措施下表现为以-10~5 cm区间侵蚀深度范围为主的弱蚀积状态，但相对侵蚀深度范围均呈随规格增大、坡位增加而减小的趋势。综合分析认为，沙柳再生沙障配以撒播固沙植物种的人工固沙植被体系最为稳定，防风固沙效益最优，为毛乌素沙地较为适宜的流动沙丘沙障促进植被恢复治理技术措施，其余组合措施可视沙障材料获取难易、运输条件以及流沙环境和治理目的适当采用。

对民勤绿洲外围新月形沙丘形态演变过程和移动规律的认识是当地防风固沙与生态建设的重要前提。本文通过野外实地测量和高分辨率遥感影像分析，探讨民勤绿洲外围上风向边缘区域内新月形沙丘形态参数之间及其与移动速率的关系。结果表明：（1） 沙丘宽高比16 a来保持常数值16。（2） 高大沙丘年均移动距离小于3 m，属中等移动速度，形态基本保持不变，仅在迎风坡基线、脊线和翼角处变化明显。低矮沙丘移动较快，年均移动距离大于10 m，属极快速移动速度。（3） 沙丘顺风向移动速率反比于宽度，比例常数为718.52 m²·a^-1。该区域新月形沙丘以快速移动速度为主，移动速率大于5 m·a^-1，占比为52.63%。（4） 沙粒在迎风坡侵蚀并在背风坡沉积的过程中，大沙丘保持形态稳定，移动缓慢。小沙丘形态变化剧烈，移动快速，沙丘发育有进一步缩小的趋势。

砾石是各种水文和侵蚀等过程综合作用的产物，是草地和土壤退化、生态系统恶化的一个标志，反过来这些砾石也影响到侵蚀的各个过程。研究藏北高原地表砾石的空间分异对区域生态环境恢复具有重要意义。本文以地表砾石粒径大小和空间位置为研究对象，通过Moran’s I指数、空间变异函数、地理探测器、回归分析等方法对其空间异质性进行系统性分析。结果表明：（1） 全局Moran’s I指数值为0.481，呈显著的正相关，局部Moran’s I指数显示，研究区东部砾石聚集模式为高-高聚集，中部为低-低聚集，其余区域多呈随机分布。（2） 砾石空间异质性由结构因素主导，但是变异函数最佳拟合模型与特征参数值均存在一定差异性，即存在一定的各向异性特征。（3） 地理探测器结果显示，NDVI、土地利用类型为影响研究区砾石粒径空间异质性的主要因素，人口密度、植被类型、年均降水为次要因素。（4） 回归分析结果显示，最优尺度回归为最佳回归模型，NDVI对砾石粒径影响最大，其后依次为土地利用类型、年均降水、植被类型。

提升生态脆弱区抗扰动和恢复能力是生态文明建设的重要内容。构建基于经济、社会、自然多维视角的复合生态系统韧性评估模型，利用熵值法和GIS空间分析法，对2010—2020年宁夏复合生态系统韧性进行时空差异性分析，借助耦合协调模型、相关性分析和障碍度模型诊断影响生态韧性提升的关键因素。结果表明：（1） 宁夏复合生态系统韧性水平呈上升态势，但整体水平较低，经济韧性增速最快。高经济韧性北部密集分布，高社会韧性以市区为中心成片分布，高自然韧性主要连片分布在东、南、西、北四角，北部复合生态系统韧性高于中部和南部。（2） 宁夏复合生态系统的耦合度较高、但协调度偏低，研究时段内耦合协调度提升缓慢，大部分区县仍处于严重失调和中等失调状态。（3） 经济结构与经济潜力、基础设施、民生改善、自然环境表现出很强的正相关性。准则层中人口数量、环境压力、经济活力对复合生态系统韧性提升产生较大影响，指标层中综合能源消耗量和交通仓储邮政人员数对大部分区县韧性提升有较大影响。今后需积极发挥各影响因素的正向协同效应，快速提升宁夏复合生态系统韧性，以有效助力黄河流域生态保护和高质量先行区建设。

基于时空性、生态性和整体性原则，采用2000年、2005年、2010年、2015年以及2020年5期研究数据，利用RSEI模型和InVEST模型评估汾河流域20 a的生态环境质量及水源涵养量的动态变化，并通过相关性分析研究二者之间的关系。结果表明：（1） 2000—2020年RSEI良好级面积增幅较大（23.6%），优级增加了1.9%，主要分布于汾河流域西部和东部地区。（2） 2020年水源涵养总量为228.9×10⁸ mm，相比于2000年增加了23×10⁸ mm，主要分布于上游水源地，中下游的中部地区水源涵养量较低。（3） RSEI和水源涵养量二者的正相关性区域面积占78.42%，负相关性区域面积占21.58%，总体呈现出正相关性。汾河流域20 a来生态环境持续变好，良好和优面积逐年增加，差和较差面积逐年下降，中等级呈现波动上升后下降的趋势；水源涵养功能持续提高，上游水源地的水源涵养量明显增加，中下游中部地区较低；汾河流域生态环境与水源涵养正相关性区域面积比例最大，水源涵养能力提高能够促进生态环境质量变好，同时生态环境质量提高也能促进当地水源涵养能力的提高；存在21.58%的区域二者关系呈现负相关，主要与二者的主导因素有关。

基于长时间序列遥感数据，提取能够反映生态环境质量的4个关键指标，利用主成分分析方法构建了遥感生态指数(Remote Sensing Ecological Index, RSEI)，结合Mann-Kendall趋势显著性检验分析内蒙古呼伦贝尔草原1990—2021年生态环境质量变化情况及变化趋势。结果表明：（1） RSEI能够全面反应内蒙古草原生态环境质量。30 a间草原生态环境质量以改善为主，整体呈现每年0.0037的上升趋势（P<0.01），线性回归R²达0.39。通过M-K趋势显著性检验，RSEI在2012—2021年间呈现显著上升趋势，遥感生态环境质量得到明显改善。（2） 总体而言，研究区内RSEI的植被绿度对第一主成分的贡献最大，因此二者结果存在较高相似度；但生态环境质量的构成包括绿度、干度、湿度和热度等多要素，单一绿度难以完全表征区域生态质量情况。（3） RSEI呈现出由西向东逐渐变好的空间分布状况。研究区西部牧业草原地区生态质量状况差于东部森林、农耕地区，RSEI空间呈现趋势与植被覆盖度相同。本研究丰富了内蒙古草原生态环境质量评估方法，可为内蒙古草甸草原的生态保护、生态修复、开发利用和持续发展提供重要参考。