地理探测器是研究地理现象的空间分异性,并且定量分析其驱动因子的一种统计方法。利用地理探测器方法对青藏高原24个站点的降水δ¹⁸O年均值进行了分析,该方法可在一定程度上反映青藏高原降水δ¹⁸O年均值的空间分异性,得出纬度、海拔、经度和降水量对青藏高原降水δ¹⁸O年均值空间分异的解释力分别为0.82、0.71、0.57和0.49,温度对青藏高原降水δ¹⁸O年均值空间分异的解释力不显著;因子之间的共同作用增强了降水δ¹⁸O年均值在空间上的分异性。讨论了青藏高原站点降水δ¹⁸O年均值与纬度、经度、海拔、年降水量和年均温之间的关系,并对降水δ¹⁸O主控因子的季节变化进行分析,得出纬度对青藏高原降水δ¹⁸O年均值、夏季均值和冬季均值空间分异的解释力均为最强。

羌塘高原湿地能量交换过程及其作用结果对气候有着重要影响。本研究选择羌塘高原申扎地区典型高寒湿地的辐射平衡观测数据为基础,分析了2018-07—2020-07逐日、逐月、逐时、不同季节典型天气辐射各分量及逐日反照率变化特征。日尺度上,辐射各分量均表现出明显的季节规律,呈“U”型变化。6月向下短波辐射全年最大为301.1 W·m^-2,平均温度最高,向上长波辐射也达到最大,为371.5 W·m^-2,1月则相反。季节尺度上,短波辐射各季节平均值春季>夏季>秋季>冬季,长波辐射和净辐射则夏季最高,冬季最小。不同天气下,各季节晴天辐射通量较平滑,多云和降水天气变化不规则。地表反照率2018—2020年观测均值为0.23,夏、秋季小,冬、春季大,降雪天气甚至达到了0.63。研究结果可对揭示羌塘高原典型高寒湿地辐射收支的动态变化规律、阐明羌塘高原热力作用对其自身及周边地区的影响提供数据支撑。

利用1981—2020年常规探空资料对塔里木东风低空急流进行了分析。结果表明：（1） 塔里木东风低空急流平均每年出现74.2 d,整体呈减少趋势;平均风速为16.3 m·s^-1,呈减小趋势;平均高度为1555.1 m,呈升高趋势;平均高层垂直风切变为9.94×10^-3 s^-1,低层为7.33×10^-3 s^-1,均呈减弱趋势。（2） 塔里木东风低空急流的季节变化明显,其日数、风速和垂直风切变都是春季最多（强）,夏季次之,冬季最小（弱）;高度则为冬季最高、秋季次之,春季最低。（3） 塔里木东风低空急流的逐月差异较大,其日数和高层垂直风切变均在5月最多（强）,12月最少（弱）;平均风速在5月最大,12月最小;平均高度在1月最高,4月最低;低层垂直风切变在4月最强,12月最弱。（4） 塔里木东风低空急流的平均持续时间为2.3 d,夏季最长,冬季最短,出现次数随持续时间的增加而迅速减小,其中,持续1 d的塔里木东风低空急流出现次数最多,占总次数的48%;持续时间在3 d以内的出现次数占总次数的76.0%。位于内陆干旱区的塔里木东风低空急流,从上下层垂直风切变的分布特征来看,总体属于大尺度低空急流,与我国季风区的中尺度低空急流存在差异。

利用张掖CINRAD/CC多普勒雷达资料,结合气象观测资料及L波段探空秒数据,分析祁连山北麓不同类型强降水过程中地形的影响效应,结果表明：不同类型强降水的形成机制及物理量条件各有差异,地形对降水的影响效应也各不相同;各类型降水的大值区集中在山区或山地北坡,地形升高造成的强迫抬升效应显著;局地小地形的阻挡、辐合和抬升作用在强对流性降水过程中较为突出;大地形整体抬升形成的列车效应及局地小地形的汇集作用共同造成了短时强降水型过程;而系统性冷空气影响降水过程中,地形作用的主要表现形式是承载层气流在“口袋”状地形影响下,强回波不断生成并长时间维持;探空数据上,高层冷云降水与低层暖云降水的表征项变化各不相同。

降水量预测是现代气候预测业务的核心和难点。耦合模型在新疆降水量预测的研究应用屈指可数,因此,通过尝试建立集合经验模态分解（Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD）和长短期记忆神经网络（Long Short-Term Memory Network,LSTM）的耦合模型对天山北坡经济带降水量进行预测研究。将1965—2019年天山北坡经济带共55 a的年降水量数据进行EEMD分解,转换成4个平稳分量和趋势项,通过谱分析得出各个分量的准周期,为后续训练LSTM模型提供基础。根据EEMD分解后的各分量训练得出LSTM网络模型并利用该模型进行研究区降水量预测。结果表明：EEMD-LSTM耦合模型预测2010—2019年天山北坡经济带降水量的平均相对误差为13.38%,均方根误差为38.03 mm,认为EEMD-LSTM耦合模型对天山北坡经济带降水量预测精度较好。利用EEMD-LSTM耦合模型预测2020—2029年天山北坡经济带年降水量,其中有6 a降水偏多,4 a降水偏少,2025年可能为极端湿润年,降水偏多超过20%;而2021年为极端干旱年,降水量预计低于200 mm。本文探索了干旱区降水量预测的新方法,并为气象防灾减灾工作提供参考依据。

利用陕西省1958—2017年18个气象观测站逐月0 cm地温和气温数据,结合线性回归、Mann-Kendall非参数检验、空间插值等方法,分析了陕西省0 cm地温时空变化趋势。结果表明：（1） 近60 a来,陕西省年及四季平均0 cm地温除夏季外均呈显著增加趋势（P<0.01）,气候倾向率呈冬季[0.42 ℃·(10a)^-1]>春季[0.38 ℃·(10a)^-1]>年[0.27 ℃·(10a)^-1]>秋季[0.23 ℃·(10a)^-1]>夏季[0.07 ℃·(10a)^-1]的规律。（2） 陕西省年和四季平均0 cm地温均发生突变增温,主要集中在20世纪90年代后期,地温突变后较之前升温幅度为春季>冬季>年>夏季>秋季。（3） 陕西省年及四季平均0 cm地温均表现为“南高北低”的空间分布特征,所有气象站点年际、春季和冬季地温及33%的站点夏季地温、83%的站点秋季地温呈现显著上升趋势（P<0.05）。（4） 陕西省年及四季地气温差除夏季外均呈上升趋势,其中气候倾向率呈冬季[0.17 ℃·(10a)^-1]>春季[0.1 ℃·(10a)^-1,P< 0.01]>年均[0.07 ℃·(10a)^-1,P< 0.01]>秋季[0.02 ℃·(10a)^-1]>夏季[-0.01 ℃·(10a)^-1]的规律。（5） 陕西省近60 a年均温及四季气温与0 cm地温均呈显著正相关关系,其显著性呈现秋季>春季>年>夏季>冬季的特点。

利用水平分辨率为0.25°×0.25°的ERA5小时再分析资料,采用CWR-MEM方法和EOF方法对2014—2018年青海省降水、水汽、水凝物及空中云水资源进行分析。结果表明：青海省年降水分布呈东南多、西北少阶梯性递减特征,空间分布极不均匀。水汽分布带主要为北部的柴达木—青海湖—河湟谷地分布带、西南部的可可西里—治多—杂多分布带和东南部的巴颜喀拉山—黄河河曲地区分布带;水凝物和降水分布特征类似,呈东南多西北少的分布格局,在山脉迎风坡相对偏多。水汽主要从南、西南和西北边界输入,水凝物主要从澜沧江和长江源区的西部和南部输入,全省平均水汽和水凝物降水效率分别为0.3%和14%;总云水资源708×10⁸ t,在三江源地区南部及东南部最为丰沛,最高达2000 kg·m^-2,祁连山南麓至西宁延伸带的云水资源为次高区,柴达木盆地云水资源总量相对较低。云水资源EOF分解中主要空间分布呈现东北多西南少的阶梯式变化。依据水汽、水凝物输送及云水资源分布特征结合不同区域、不同地形开展有针对性的人工影响天气作业十分必要。

利用喀什河流域山区2017-07—2018-06大气降水同位素数据,以及流域山区温度、降水气象资料,分析了降水中δ¹⁸O、δD和氘盈余（d-excess）变化特征,讨论了δ¹⁸O与气温、降水量的关系,通过利用HYSPLI模型追踪分析流域山区大气降水的水汽来源。结果表明：（1） 流域内降水中δ¹⁸O季节变化明显,夏季δ¹⁸O同位素富集,冬季δ¹⁸O同位素贫化。（2） 不同降水类型中δ¹⁸O、δD的关系差异明显,夏季δD蒸发分馏大于δ¹⁸O、降雨大气降水线斜率及截距较小;冬季δD蒸发分馏明显减弱,降雪大气降水线斜率及截距较大。（3） 流域内大气降水同位素存在明显的温度效应,但是降水量效应不显著。（4） 流域内大气降水水汽主要来源于大西洋,受水汽远距离输送,途中加入较多二次蒸发水汽的影响,氘盈余值（d-excess）整体上偏大,但是2月氘盈余偏低,与受北极气团源地温度低、空气湿度大、水汽输送路径短影响有关。（5） 该流域夏季降水主要来源于西风环流和局地再循环水汽,冬季则受西风环流和北极气团共同影响,大西洋水汽形成的降水占研究区总降水量的68.6%,局地再循环水汽占17.1％,北冰洋水汽形成的降水占研究区总降水量的14.3%。

利用1961—2018年4—9月新疆气象台站实测日最高气温资料、NCEP再分析资料以及大西洋海温资料,对新疆区域高温（≥35 ℃）的日数、初终日、强度等变化特征及与高空环流、大西洋海温关系进行了分析。结果表明：在气候“增暖增湿”背景下新疆高温日数显著增多。在这一情势下,高温的极端性在增多、增强,表现在极高温（T_max≥40 ℃）发生的日数占比显著增多,一般高温（37 ℃>T_max≥35 ℃）发生的日数占比呈下降趋势;极高温站数增多,北扩至北疆偏北的阿勒泰地区。全疆高温日初日呈提前、高温日终日呈推后态势,高温日在春季、初秋增多成为高温变化的显著特征。新疆高温日数的增多趋势与高空异常环流密切相关,当赤道大西洋海表温度偏高将有利于南亚高压控制巴尔喀什湖至蒙古国区域,使得新疆区域高温日数偏多。

选取近57 a宁夏20个气象站夏季逐日最高气温、NCEP/NCAR再分析及北极海冰资料,利用气候统计诊断方法,分析了宁夏夏季极端高温的气候异常特征及其与北极海冰的联系。结果表明：宁夏夏季极端高温总强度、事件频次及最长持续日数自1961年以来总体呈增加趋势,尤其1990s后期至2000s中期是年代际增加最快的时段;极端高温总强度偏强年,宁夏处于500 hPa位势高度场正中心的南边,北边冷空气不易入侵,有利于宁夏夏季极端高温偏强;前期春季格陵兰海、巴伦支海、喀拉海地区海冰密集度偏高时,激发500 hPa位势高度距平场上出现正负相间的波列自北向南、自西向东往欧亚地区稳定传播,造成乌拉尔山高压脊减弱,使得欧亚中高纬地区以纬向环流为主,导致宁夏夏季极端高温强度偏强。本研究结果旨在为宁夏夏季极端高温预测提供理论依据。

基于1971—2015年陕西省无缺测情况、分布较均匀的58个气象站点的逐日降水数据,采用最大1日、3日、5日和7日的降水量代表极端降水,应用地区线性矩法研究区域极端降水的时空特征。结果表明：（1） 陕西省可划分为6个水文气象一致区,其中广义极值分布（GEV）在各一致区的模拟效果最好,各一致区最优频率估计值与同频率的实测值较为吻合。（2） 地区分析法计算的极端降水频率估计值较单站分析法具有更好的稳健性和准确性,尤其是在计算较长时段的极端降水情况下更显著。（3） 重现期为2 a一遇时,陕南的地区增长因子大于陕北;重现期达到5 a一遇时则相反,且随着重现期的增长,地区增长因子及其在陕南、陕北的差异也在增大。（4） 在100 a和50 a一遇重现期下,极端降水在陕西省南部较大,东部居中,中部的咸阳至商洛地区、西部的延安西北和榆林西部较小;极端降水的分布特征与陕西省独特的地理特征有关,尤其是东西向分布的秦岭阻挡了水汽向北输送,造成了极端降水的南北差异。

采用4个气象站1961—2018年的沙尘暴监测资料,分析了和田地区沙尘暴频次和持续时间的分布特征和变化趋势,并探讨了沙尘暴长时间变化原因。结果表明：（1） 和田地区年平均沙尘暴日数20.4 d,是我国沙尘暴最多的地区之一。（2） 和田地区在春夏季沙尘暴频次最多,峰值在5月;冬季12月的沙尘暴过程持续时间最长,夏季6月的持续时间最短;持续时间在1~30 min的沙尘暴频率最多。（3） 和田地区24 h都有可能出现沙尘暴,在18:00—23:00出现沙尘暴频次最多,后半夜至上午开始的沙尘暴持续时间最长。（4） 和田地区在16个风向方位都会出现沙尘暴,来自西方路径沙尘暴的风速和频率大（多）于其余路径沙尘暴。（5） 在和田地区,最大风速达3.0 m·s^-1就可能会引发沙尘暴,有87.5%的沙尘暴发生时极大风速未达到大风标准。（6） 近58 a来,和田地区的年沙尘暴日数显著减少,年大风日数和最大风速也显著减少;沙尘暴频次20世纪60年代最多,从90年代开始明显减少,沙尘暴过程持续时间20世纪70—80年代最长,从21世纪00年代开始明显缩短。

选取腾格里沙漠南缘对气候变化敏感的昌岭山为研究区,通过分析昌岭山优势树种青海云杉树轮宽度年表与气候因子的相关关系,得出5—7月PDSI（帕默尔干旱指数）与树轮宽度年表的相关性较强（r=0.621,P<0.001）,干旱是影响树木径向生长的主控气候因子;通过建立树轮宽度年表和PDSI的线性回归方程,重建了研究区过去146 a以来的PDSI干旱变化;同时基于重建的PDSI的年际变化表明：研究区在过去146 a间共经历了4个干旱期（1882—1894年,1915—1936年,1966—1978年,1989—2015年）。周期分析结果显示重建序列存在2 a、2.6~3 a、11 a左右的变化周期,说明研究区气候变化主要受厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）和太阳黑子活动的驱动。研究结论对于探讨中国西北干湿变化规律及预测未来气候变化条件下该区域亚高山森林生态系统的变化提供了科学依据。

草原是西部生态环境建设的关键部分,其生态系统极易受到破坏。近年来荒漠草原干旱灾害频发,以内蒙古阴山北麓荒漠草原生态水文国家野外科学观测研究站为试验区,通过监测不同坡位的降水变化,分析气象因子与干旱指标PA值之间的联系与作用,并构建了回归模型。结果表明：（1） 阴山北麓荒漠草原不同坡位的降水量为：下坡>中坡>上坡,对应的干旱指数PA值为：上坡_PA>中坡_PA>下坡_PA。（2） 从各时间尺度观测可知：月尺度分析发现各坡位均出现不同程度的干旱现象,干旱频率较高;季尺度分析发现只在冬季出现轻旱现象;年尺度分析发现近5 a该区域未达到干旱阈值。说明该地区年均降水充足,未发生干旱灾害。（3） 根据降水量、气温、风速等主要气象因子与干旱指数PA值构建的多元回归模型为：Y_PA=78.799+0.255x₁-3.395x₂-1.831x₃,R²为0.994,模型的拟合程度高,可以较好的反应出该区域的干旱情况。为进一步研究多气象因子与各类干旱指标之间的关系,以及构建旱情评价体系提供理论依据。

土壤粒度是风沙活动的重要表征参数。通过野外调查与室内测试,分析了不同空间分布防风固沙林表层土壤粒度的空间分布特征,旨在评价民勤绿洲边缘阻沙带防风固沙功能。结果表明：（1） 坝区梭梭-沙拐枣-沙蒿-沙米固沙林表层土壤粒度组成以细砂、中砂、极细砂为主,分别占33.47%、26.08%、18.18%;泉山区白刺+沙蒿+五星蒿固沙林表层土壤粒度组成以细砂、粉粒和极细砂为主,分别占29.62%、21.17%、18.87%;湖区白刺-芦苇-猪毛菜固沙林表层土壤粒度组成以细砂、粉粒和极细砂为主,分别占36.66%、27.98%、22.83%。（2） 平均粒径：坝区（2.55 Φ）>泉山区（3.5 Φ）>湖区（3.94 Φ）,分选性：坝区（1.58 Φ）较差,湖区（2.10 Φ）和泉山区（2.29 Φ）很差。（3） 泉山区、湖区表层土壤粒度频率曲线为双峰型,坝区为单峰型,偏度均为极正偏态,峰度表现为很窄。粒度累计分布曲线反映出坝区风沙活动较泉山区、湖区频繁、强烈。阻沙带荒漠植被群落物种组成决定着其防风固沙功能的大小,进而影响其表层土壤的粒度分布特征。建议阻沙带生态防护体系修复时应注重选择固沙能力强的造林树种。

以祁连山南坡4种土地利用类型为研究对象,采用野外采样、实验室分析与单因素方差分析方法对不同土地利用方式下浅层（0~20 cm）和深层（20~50 cm）土壤TC（全碳）、TN（全氮）含量及差异显著性进行分析,使用通径分析方法揭示环境因子对土壤TC、TN的直接和间接作用效应。结果表明：（1） 环境因子间相互作用,共同影响土壤碳氮含量。直接作用效应：土壤碳氮相互作用显著,pH对土壤碳氮含量直接作用较小。间接作用效应：土壤含水量（SWC）主要通过TN对浅层土壤TC含量起间接正效应,而pH通过TN对深层土壤TC含量起间接负效应。温度（T）主要通过降水（P）对浅层土壤TN含量起间接负效应,而容重（P_b）通过TC对深层土壤TN含量起间接负效应。（2） 土壤碳氮含量具有明显的“表聚作用”。随土层深度的增加,土壤碳氮含量呈减少趋势。林地土壤碳氮含量最高,显著高于草地和耕地（P<0.05）,但与灌丛差异不显著（P>0.05）,研究区土壤氮含量较高,可为研究区植被生长提供较为充足的氮素养分元素。（3） 土壤碳氮含量受自然环境和人类活动综合影响。

土壤有机碳是土壤养分评测和质量分析的重要指标之一,研究不同草原类型土壤有机碳的空间分布规律有利于草地的生态恢复和土地的合理利用。以锡林郭勒草原为研究对象,运用克里格插值法、相关性分析法、一元线性回归法和主成分分析法探讨土壤有机碳的空间分异规律,以期揭示不同影响因素对草原土壤有机碳的影响程度。结果表明：（1） 在草甸草原中,土壤有机碳含量在0~10 cm、20~30 cm、40~50 cm土层的含量依次为23.28 g·kg^-1、12.71 g·kg^-1、9.28 g·kg^-1;在典型草原中,含量变化依次为16.75 g·kg^-1、10.75 g·kg^-1、7.20 g·kg^-1;在荒漠草原中,含量依次为1.62 g·kg^-1、2.00 g·kg^-1、1.73 g·kg^-1。表明草甸和典型草原土壤有机碳含量随土壤深度增加而逐渐降低,而荒漠草原不同土层间无显著性差异。（2） 不同草原类型对土壤有机碳含量的影响程度不同,对于同一土层深度,基本表现为草甸草原>典型草原>荒漠草原。水平方向上有机碳含量与植被盖度分布相一致,呈由东南向西北逐渐递减的趋势。（3） 在对影响因素的分析中,土壤有机碳与海拔、气温、pH均呈极显著负相关关系（P<0.01）,与降水、土壤含水量、速效氮、速效磷呈极显著正相关关系（P<0.01）,与坡度、坡向、速效钾无明显相关性关系（P>0.05）。（4） 影响土壤有机碳的主要因子为速效氮、降水量和气温,次要因子为土壤含水量和速效钾,因此,应注重对不同草原氮素的摄入以及水热条件的把控。

为探讨早播及耕作措施对农田生态系统土壤氮磷元素影响规律,对黄土高原半干旱区早播、正常播下不同耕作措施[传统耕作（T）、传统耕作+秸秆还田（TS）、免耕（NT）、免耕+秸秆覆盖（NTS）]春小麦（Triticum aestivum）生育期0~40 cm土壤进行分析,以正常播种传统耕作春小麦为对照,研究早播及耕作措施对春小麦土壤氮磷元素的影响。结果表明：（1） 不同处理下春小麦土壤N素（TN、$NO_3^--N$、$NH_4^+-N$）、P素（TP）含量均具有表聚性特征,其土壤N:P均值（1.713）低于全国平均值（5.2）,同时其变异水平系数处于26.99%~77.28%,属中等变异水平;（2） 全生育期0~40 cm土层,早播春小麦土壤TN、$NH_4^+-N$含量及N:P均值显著低于正常播23.1%~32.5%,不利于土壤TN、$NH_4^+-N$含量积累,而$NO_3^--N$含量及$NO_3^--N$均值显著高于正常播30.5%、41.5%,有助于土壤$NO_3^--N$含量的固存,同时早播处理下土壤TP含量整体高于正常播处理;（3） 秸秆覆盖措施（NTS、TS）下土壤TN、TP含量高于NT、T,但速效氮（$NO_3^--N$、$NH_4^+-N$）养分含量表现相反;（4） 不同处理下春小麦土壤TP含量在生育期间趋于稳定,而N素含量在分蘖期及开花期变化较显著。因此,选择适宜播种时间及耕作管理措施有助于提高该区作物土壤N、P元素的积累转化效率,加快发展黄土高原半干旱区农田生态系统恢复进程。

为探讨不同水分胁迫条件下设施栽培葡萄根际土壤基本理化性质与有机氮组分及土壤酶活性的变化规律,并分析三者之间的相关关系,为甘肃河西地区设施延迟栽培葡萄制定合理的胁迫灌溉模式提供一定的参考依据。采用水分胁迫单因素完全随机试验设计,运用Bremner法测定着色成熟期葡萄根际土层中有机氮组分含量及土壤基本理化性质、全生育期土壤酶活性在不同水分胁迫(中度W1、轻度W2、充分供水W3)下的变化特征。结果表明：（1） 全生育期中度和轻度水分胁迫对设施延迟栽培葡萄根际土壤全氮、铵态氮、全磷、有机质以及有机碳无显著影响,却降低了葡萄根际土壤微生物生物量碳、氮含量;新梢生长期和果实膨大期土壤硝态氮和速效磷含量分别为12.06 mg·kg^-1和28.88 mg·kg^-1,显著低于充分供水处理。（2） 中度和轻度水分胁迫对葡萄全生育期根际土壤过氧化氢酶活性无显著性影响,而对果实膨大期和着色成熟期的脲酶、蔗糖酶含量均呈现不同程度的抑制效果。（3） 各处理有机氮组分的含量大小顺序为非酸解态氮>酸解氨基酸态氮>酸解铵态氮>酸解未知态氮>酸解氨基糖态氮;轻度和中度水分胁迫均有助于葡萄根际土壤酸解总氮的积累,比对照分别提高21.16%和10.34%。（4） 相关分析表明,蔗糖酶与生物量碳呈显著正相关;RDA分析显示硝态氮、铵态氮为影响土壤有机氮组分变化的最主要环境因子,全氮次之。

为了阐明亚寒带荒漠草原不同树种人工林间土壤养分含量及生态化学计量特征的差异,通过野外调查与室内分析相结合的方法,在哈萨克斯坦首都努尔苏丹选取种植白桦、樟子松、梣叶槭3种不同树种,林龄为11 a的亚寒带荒漠草原人工林为研究对象,以裸地为对照,对其土壤养分含量及其生态化学计量特征进行了分析。结果表明：（1） 土壤养分含量受树种的影响,但不同树种间生态化学计量特征差异不显著。（2） 种植人工林后,不同树种人工林土壤有机碳与全氮含量均显著增加,针叶林与阔叶林土壤表层有机C、全N含量差异显著。（3） 土壤C、N、P含量呈极显著正相关关系,C含量是C:N、C:P的控制因子,N含量是N:P的控制因子。研究区种植人工林后,虽然土壤养分含量显著增加,但是总体含量仍小于全球平均水平,当地土壤养分仍处于匮乏状态。N是该地区养分循环和植物生长的限制性因素,在人工林生长过程中适当施用氮肥,可加快人工林生长和生态恢复进程。本研究可为哈萨克斯坦首都努尔苏丹的人工林建设和持续经营管理提供科学依据。

研究荒漠生态系统同一生活型植物对氮素的利用是否存在生态位分离,有助于深入了解荒漠植物的生存策略,更好掌握氮素对荒漠植物生存的影响。在古尔班通古特沙漠中,广泛分布着4种短命植物尖喙牻牛儿苗（Erodium oxyrrhynchum）、琉苞菊（Hyalea pulchella）、假狼紫草（Nonea caspica）和飘带果（Lactuca undulata）,对4种荒漠短命草本植物在不同月份不同土层深度对不同形态氮素的吸收利用进行了研究。结果显示：（1） 在不同土层深度,5月4种植物的氮素吸收速率均高于4月的氮素吸收速率;对于不同形态氮素的吸收速率,甘氨酸均低于硝态氮和铵态氮。（2） 4月假狼紫草对硝态氮的回收率最高,可达52.3%;5月假狼紫草对铵态氮的回收率最高,可达90.7%。（3） 琉苞菊对¹⁵N的吸收量低于其他3种植物。（4） 4种短命植物不仅可以利用土壤无机氮,还可以有效利用土壤有机氮,且尖喙牻牛儿苗和飘带果对硝态氮有明显的吸收偏好。（5） 在古尔班通古特沙漠生态系统中,短命生活型的植物对氮素的吸收能力有着差异和多元化的特点,且均可吸收土壤中的可溶性的有机态氮源。

为探讨植被对环境变化的响应,采用2000—2019年MOD09A1遥感影像数据,利用最大值合成法、Mann-Kendall、Hurst趋势分析、水热配合分析等方法对准噶尔盆地植被动态变化及相关因素进行了分析。结果表明：受区域气候暖湿化、冷季降水增加及滴灌技术普及的影响,近20 a来准噶尔盆地植被整体呈增加趋势,增加区面积各季节平均占比为85.47%,减少区面积平均占比为12.61%。局部地势低洼易于积水、聚盐的区域植被表现为减少趋势。植被指数与盐渍化指数相关性分析表明两者呈负相关关系。绿洲区域植被变化主要受人类活动调控。Hurst趋势预测结果表明,盆地植被未来变化趋势方向与近20 a变化趋势的方向基本保持一致。研究结果对全球变暖和人类活动背景下盆地各生境植物群落的演替规律及成因具有一定的参考价值。

植物根系水力再分配（Hydraulic Redistribution,HR）指水分在根-土界面水势梯度的驱动下,经由植物根系在土壤不同部位之间的被动传输过程。它是植物根系为了适应土壤水分的空间异质性而形成的一种生理调节对策,不仅能够优化植物对水分的利用,而且对生态系统的地球化学循环过程具有一定影响。因此,开展水分限制环境下HR的研究对深入理解干旱区植物生存的生态水文学机理及其调控对策具有重要的意义。基于此,本文通过回顾和分析HR国内外的最新研究动态及进展,分别从HR的发展历程、在生态水文中的作用、量的大小、普遍性和影响因素进行较为系统的评述。利用数据挖掘在全球尺度上对HR定量化描述,发现HR主要发生在较干旱的乔木植物群落中。此外,HR占蒸腾比例介于3%~79%,平均值为32%;从气候因子、植被特征、土壤特性等方面重点讨论了HR的影响因素,发现干燥指数和土壤质地显著影响HR的量（P<0.05）。最后,结合全球变化背景下HR面临的新挑战,提出了当前HR研究面临的难点问题及其在生态水文效应中应重点关注的科学前沿问题。本研究为今后HR的研究提供了一定的借鉴。

根系是植物吸收水分和养分的主要器官,发育及分布情况对植物生长具有极其重要的影响。本研究以甘肃省定西市安定区龙滩流域的人工白杨林、油松林以及山杏林为研究对象,分析了3种人工林总根及不同径级的根长、根面积、根生物量密度的垂直分布特征及其与土壤理化性质之间的关系,旨在从根系分布角度比较黄土丘陵区典型人工林之间的生长差异,为该区域植被恢复与评价提供一定的科学依据。研究结果表明：（1） 不同径级的根系分布中3种人工林均以细根为主,细根与总根的根长及根面积密度均表现为白杨林>油松林>山杏林,根生物量密度表现为油松林>白杨林>山杏林,而中根与粗根的根长及根面积密度均以油松林为最高。（2） 垂直土壤剖面上,3种人工林总根与细根的根长、根面积及根生物量密度整体上呈现出随土壤深度的增加而减少的趋势,而中根与粗根的垂直分布规律并不明显。（3） 细根和总根的根长密度、根面积密度、根生物量密度与土壤全碳、全氮、有机碳及含水量均呈极显著正相关关系,中根的根长及根面积密度与土壤全碳、全氮、全磷及有机碳含量呈显著相关关系,粗根的根长及根面积密度与土壤全碳呈显著相关关系,土壤碳氮含量以及含水量的增加与林木根系的生长在一定程度上存在协同效应。

对新疆额尔齐斯河流域5种主要杨树天然林生物量和器官养分含量分析表明：5种杨树叶片平均N含量为19.36 g·kg^-1,平均P含量为2.89 g·kg^-1,叶片N含量接近全球和国内陆地植物水平,叶片P含量较高于全球和国内陆地植物平均水平;叶片平均N:P比值为6.83,相对较低于全球和国内陆地植物叶片N:P比值平均水平;叶片N:P比值高于茎干,茎干高于根系。额尔齐斯河杂交杨的叶片K含量最高,苦杨的茎干K含量最高,银白杨的根系K含量最高。5种杨树天然林生物量分布比,即苦杨：额尔齐斯河杂交杨:银灰杨:欧洲黑杨:银白杨为1:1.03:1.15:1.23:1.37,银白杨的生物量分布最高,苦杨的生物量分布最低。

采用培养皿法研究不同类型钠盐胁迫对荒漠植物盐爪爪种子萌发率、萌发指数、幼苗芽长和根长,分析盐爪爪种子萌发与幼苗生长适应不同类型盐碱地的机制,为种植盐爪爪生态修复不同类型盐碱地提供了科学依据。结果表明：（1） NaCl、Na₂SO₄、NaHCO₃、Na₂CO₃均显著抑制盐爪爪种子的萌发率和萌发指数。（2） 回归方程分析盐爪爪萌发期的耐NaCl、Na₂SO₄、NaHCO₃、Na₂CO₃临界值分别为325 mmol·L^-1、267 mmol·L^-1、245 mmol·L^-1 和166 mmol·L^-1,其极限值分别是671 mmol·L^-1、580 mmol·L^-1、569 mmol·L^-1和389 mmol·L^-1,相对于中性盐,盐爪爪种子萌发时对碱性盐更敏感。（3） NaCl、Na₂SO₄、NaHCO₃、Na₂CO₃均显著抑制盐爪爪幼苗芽和根的生长,盐爪爪种子萌发和幼苗生长对这4种钠盐的响应差异显著;相对于幼苗芽,幼苗根的响应更为敏感,可将根长作为评价盐爪爪耐盐性的参数,碱性盐毒害强于中性盐;根据盐分对盐爪爪种子萌发和幼苗生长的毒害性顺序依次为：NaCl<Na₂SO₄<NaHCO₃<Na₂CO₃。

干旱在全球范围内产生了深远的社会和经济影响,可靠的干旱监测对防旱抗旱工作具有重要指导意义。由于在植被覆盖度和农作物种植率较低区域使用植被状态或单因子进行干旱监测时精度较低,故本文采用地表温度（LST）、降水量（P）和土壤湿度（SM）数据,基于三维欧氏几何空间中欧氏距离方法构建了一种新的干旱指数：温度-土壤湿度-降水干旱指数（TMPDI）用于干旱监测。并以甘肃省为研究区,利用SPI、SPEI、遥感数据以及小麦单位面积单产对TMPDI进行验证。结果表明：TMPDI与SPI、SPEI高度相关（R²>0.64）,且在干旱监测中兼顾降水量与气温影响的同时,降低了使用降水量或地表温度进行干旱监测的不确定性,提高了土壤湿度在农业干旱监测中的准确性与有效性,能准确地描述干旱事件的时空演变特征,同时也能较好地反映出干旱强度与干旱面积率的变化对小麦产量造成的影响,说明TMPDI在农业干旱监测中具有较高的有效性和可靠性。

巴尔喀什湖流域是跨越中国新疆（境内）和哈萨克斯坦（境外）的重要流域。利用1970s、2005年和2015年3期土地利用/土地覆被（Land Use and Land Cover, LULC）数据与马尔科夫模型等方法,分析1972年流域内最大的水利工程卡普恰盖水库建成和前苏联解体以来流域LULC变化过程和趋势,并对比流域境内外差异,为该地区土地资源管理及生态环境保护提供依据。结果表明：巴尔喀什湖流域LULC变化呈现出耕地和林地面积先减后增（总体增加）、水域和未利用地面积先增后减（总体减少）、草地和城乡建设用地面积持续增加的变化趋势。这表明后期LULC变化对整个研究期LULC变化影响更大。以上变化以双向转换为主,因此,整个研究期内全流域变化过程始终处于平衡状态。境内外LULC类型结构和变化过程均不相同,境内分配比境外均匀,单一类型和区域LULC变化趋势与状态指数均表明境内LULC类型变化过程比境外稳定,但由于境外面积占全流域86%,主导了全流域LULC类型结构和变化过程。全流域在研究期内始终处于平衡状态。

如何协调区域社会经济和人口、资源环境发展,已成为生态环境建设面临的紧迫任务,识别特定地区的脆弱性则是实现有效生态系统管理的前提。以京津风沙源——浑善达克沙地为研究区,采用“暴露-敏感-适应”（VSD）模型建立评价指标体系,结合Moran’s I指数与主成分分析,对2000—2019年该沙地生态脆弱性进行评价和驱动机制分析。结果表明：浑善达克沙地生态脆弱性20 a间呈现增加的趋势;其生态脆弱性空间上呈集聚现象,表现为西部高-高聚集、东部低-低聚集的分布格局,且具有明显的空间相关性;生态脆弱性的时空分布的异质性是由不同程度的人类活动与气候因素的叠加效应造成的。该研究为浑善达克沙地的生态建设和生态恢复提供理论依据,并提出因地制宜的治理建议和措施。

通过分析努尔苏丹不同人工林,筛选健康综合评价指标,建立健康综合评价模型,为努尔苏丹及其周边人工林提供健康综合评价理论基础。调查努尔苏丹25块人工林样地和2块天然林样地,选取林下植物Shannon-Wiener指数（X₁）、Pielou指数（X₂）、Simpson指数（X₃）、林分空间综合结构综合指数（X₄）、土壤有机质（X₅）、全氮（X₆）、全磷（X₇）、pH（X₈）、质量含水量（X₉）、林木平均株高（X₁₀）、平均胸径（X₁₁）、平均枝下高（X₁₂）、平均冠幅（X₁₃）和林下更新（X₁₄）共14个指标,采用因子分析、聚类分析、判别分析和逐步回归分析等多元统计分析法,对努尔苏丹人工林健康状况开展综合评价。通过因子分析将14个单项指标转换为4个相互独立的综合指标,其贡献率分别为30.482%、24.374%、19.711%和8.646%,代表了全部数据83.212%的信息量。结合因子得分系数矩阵与各因子权重得到健康综合得分值。对健康综合得分值进行聚类分析,将选择的样地划分为5类,优质健康（Ⅰ）、良好健康（Ⅱ）、一般健康（Ⅲ）、亚健康（Ⅳ）和不健康（Ⅴ）。使用判别分析验证聚类分析的效果,其自身验证与交叉验证的准确率分别为100%、85.185%。采取逐步回归分析建立努尔苏丹人工林健康评价最优数学模型,H=0+0.293X₁₃+0.186X₅+0.079X₃+0.100X₂+0.038X₇（R²=0.987）,筛选出5个判断人工林健康状况的指标,分别为平均冠幅、土壤有机质、Simpson指数、Pielou指数和土壤全磷。平均冠幅、土壤有机质、Simpson指数、Pielou指数和土壤全磷可作为判断努尔苏丹人工林健康状况的指标,可在相同条件下测定这5项指标,计算健康综合评价值并预测其健康状况。

生态环境质量评估对于区域社会经济的可持续发展至关重要。以新疆乌鲁木齐市为研究区,通过对2000年、2010年和2019年3期Landsat系列数据进行预处理,利用主成分分析法构建遥感生态指数（Remote Sensing Ecological Index, RSEI）,使用地理探测器中单因子分析和多因子交互作用分析法对RSEI的8个影响因子（人口密度、土地利用类型、海拔高度、经济密度、绿度、湿度、热度和干度）进行影响程度的定量探测,进而揭示出影响研究区生态环境质量的主导因素。结果表明：（1） 2000年、2010年和2019年乌鲁木齐市RSEI均值分别为0.21、0.21、0.23呈增加趋势,研究期内乌鲁木齐市生态变好的面积大于变差的面积,说明乌鲁木齐市的生态环境质量处于转好的状态;（2） 近20 a研究区8个影响因子中单因子热度指标对RSEI的空间分异特征解释力最强;（3） 研究区生态环境的空间分布特征是多种影响因子共同交互作用的结果,在考虑多因子交互作用情景下人口密度,绿度指标和干度指标是区域生态环境质量状况的主要影响因素和关键驱动力。评价区域生态环境质量,了解生态环境状况及掌握其变化规律,不仅有利于促进区域经济可持续发展,而且对于城市生态文明建设具有重要的现实意义和参考价值。