中国西北地区土地荒漠化问题严重，生态环境脆弱。厘清该地区植被覆盖时空变化特征及影响因子，对生态环境保护具有重要意义。基于MOD13A3数据，通过最大值合成法处理获得2000—2019年归一化差值植被指数（Normalized Difference Vegetation Index，NDVI）时序数据，采用趋势分析、Hurst指数法及地理探测器对研究区植被覆盖的时空变化特征及影响因子进行分析。结果表明：（1）2000—2019年，研究区植被覆盖整体呈增长趋势，NDVI年增长速率为0.0027（P<0.05），均值为0.252。空间分区年增长速率有差异，黄河流域片区（0.0062）>半干旱草原片区（0.0026）>内陆干旱片区（0.0018）。（2）研究区植被覆盖呈增长趋势的面积占55.77%，退化区域占3.76%，增长的土地利用类型以耕、林、草地为主。植被覆盖变化趋势具有持续性的区域面积占总面积的31.87%，其中持续性改善面积（17.04%）大于持续性退化面积（1.27%），黄河流域片区增长情况及持续性增长情况最优。（3）影响植被覆盖空间分布的主要因子按影响力依次为降水、气温、日照、相对湿度，但对各分区的影响程度略有差异。黄河流域片区、内陆干旱片区空间分布受降水影响最大，半干旱草原区受日照影响最大。（4）研究区植被覆盖变化以自然因子与人类活动共同驱动为主，自然因子对植被生长的促进作用大于人类活动，且自然因子对植被覆盖变化的贡献率更高。本研究结果可为评估气候变化背景下西北地区生态环境变化提供参考。

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。

本文聚焦公路风沙问题，回顾了中国沙区公路的发展历程、现状与特点，围绕公路沿线风动力环境、沙害特征、致灾机理、风沙防治措施、防护体系结构组成和防护效益等，系统总结了中国沙区公路风沙防治取得的成果以及存在的问题。针对公路沿线流沙和戈壁地表以及区域自然特征的差异，兼顾风沙防治、绿色廊道建植与景观功效，确保沙区公路防护体系持续稳定和效能发挥，系统梳理了中国沙区公路3种典型风沙防治模式。基于中国公路网络骨架体系日益完善的切实需求和沙区公路安全运营面临的挑战，侧重加强高速公路风沙防治工程技术的提升，提出了中国沙区公路未来的研究重点和发展趋势。

根据1958年10月“第一次全国治沙工作会议”的要求，中国科学院于1959年1月组建了治理沙漠科学考察队，旋即开展野外工作，这是至今范围最广大、专业最齐全、人员最多样、行动最集中的国家级沙漠综合考察。本文简要地回顾了1957—1958年中国科学院与苏联科学院合作组织的小规模沙漠考察的结果和经验，讨论了1959年中国科学院治沙队对主要沙漠考察的成果及其积极影响。各考察分队都以获得的科学考察和观测资料为基础，主要对沙漠戈壁的分布、成因类型、沙物质源区、风沙危害、已有治沙措施、社会经济状况和农林牧业生产进行了比较系统的分析和研究。特别讨论了沙漠科学的开拓与发展是“任务带学科”原则充分实践的典范、“国家的需要就是我们第一志愿”的信念焕发出科技人员的时代热情和奉献精神、杰出科学家们的专业选择与贡献和国际合作助力中国沙漠科学的发展。

荒漠是中国北方的重要生态系统，约占中国陆地总面积的1/5。植物群落是荒漠生态系统的有机组成部分，是构建中国北方绿色生态屏障、实施国家重大生态工程、落实“一带一路”倡议和建设生态文明的重要基础资源，在国家社会、生态和经济活动中发挥着重要作用。以塔里木-准噶尔盆地荒漠区、青藏高原高寒荒漠区、阿拉善高原-河西走廊荒漠区、西鄂尔多斯高原-阴山北麓荒漠区、内蒙古中东部半干旱荒漠区为主要调查区域，共布设2 300个调查点，以查清中国北方荒漠植物群落类型、种类组成、群落学特性、空间分布、利用现状及生境特征，测定荒漠植物DNA条形码。获取荒漠植物样本8 300份，生境数据5万份，植物DNA条形码2 300份。以此为基础，编写中国荒漠植物群落类型、特征与现状调查报告，编制荒漠植物群落类型分布图集，建立中国荒漠植物群落资源监测体系。通过构建荒漠植物群落的数据库，利用国家科技基础条件平台，实现荒漠植物群落特征数据的联网共享，可为中国荒漠治理、植物资源保护与可持续利用提供数据支撑。

在野外调查基础上，应用探地雷达（GPR）对古尔班通古特沙漠东南部植被线形沙丘内部构造进行探测，获取了沙丘内部构造的雷达相图像信息，结合区域自然地理和沙丘形态特征分析，初步探讨植被线形沙丘内部构造的演化模式。结果表明：（1）GPR探测揭示了沙丘地表以下3—5 m深度的浅层构造信息，可识别沙丘中上部和丘顶部位的高倾角、上凸形和楔状交错层理、沙丘中下部和丘间地的低倾角-近水平层理构造，反映了沙丘上部风沙蚀积活动较强烈，而两翼中下部和丘间地以风沙加积为主。（2）从沙漠边缘到沙漠中心，植被线形沙丘浅层沉积构造组合由两坡不对称分布向对称分布变化，沙丘横剖面形态亦由两坡不对称向对称形态同步变化，但未发现沙丘侧向迁移的沉积构造证据。（3）依据不同规模沙丘内部构造变化序列，可将植被线形沙丘演化划分为灌丛沙丘、风影灌丛沙丘、垄状沙链、植被线形沙丘等4个发育阶段。随着叠置灌丛沙丘不断合并融入，线形沙丘宽度和高度持续增大，沙丘顶部风沙活动性增强，高倾角、上凸形、楔状交错层理增多。（4）在沙丘表层3—5 m以下块状层理以及GPR探测信号衰减、图像分辨率变差的成因，应在今后工作中进一步验证。此外，系统阐明研究区植被线形沙丘演化过程，尚需补充更多GPR探测资料并开展年代学研究。

自工业革命以来，全球环境发生深刻变化。生态脆弱区生态系统稳定性差、抗干扰和自我恢复能力弱，在全球变化背景下，自然资源供给能力下降、土地退化、生物多样性减少、灾害频发，生态系统面临巨大风险，亟需开展生态脆弱区全球变化风险应对研究。本文重点对中国典型生态脆弱区全球变化风险来源、全球变化对生态脆弱区的影响、全球变化风险应对等研究进行总结，并提出未来全球变化应对策略，以期促进中国典型生态脆弱区生态系统对全球变化响应的深入理解，提高生态脆弱区应对全球变化的能力。生态脆弱区全球变化风险源于环境变化对自然、社会、经济复杂系统的影响。全球变化对生态脆弱区的影响是显著的，以气候变化为主要标志，人类活动为主要驱动力，引起极端气候事件、灾害频发、土地退化、植被生产力降低、生物多样性减少、冰川冻土消融和水资源格局改变等环境问题，并在未来全球变化持续影响下可能加剧，而生态建设工程的实施显著改善了生态环境。今后应加强自然、社会、经济系统耦合，加强资源环境要素监测和全球变化风险评估与预警等方面的研究。

沙漠倒置河床是干旱区一种特殊的河流状正地貌，这种地形倒置现象蕴含着河床由负转正的重要环境变化信息。本文遵循地貌学思路，基于全球范围内对沙漠倒置河床的研究报道以及野外勘察工作，对该地貌的空间分布、形态特征、物质组成、沉积结构以及形成机制进行了详细梳理。总体而言，世界各大主要沙漠地区均发育该地貌类型，其表层多为岩石碎屑或胶结物硬层，下伏质地相对松软的砂、黏土物质，由于河床和河岸周边沉积物的差异化侵蚀，河床被相对抬高。基于此，对火星倒置河床的成因机制、物质组成和形成时间进行了讨论。尽管对地球上沙漠倒置河床的研究已经取得一定进展，但未来研究仍需对其形成年代及其代表的气候意义进行深入分析；同时还应更多地与不同类型的火星倒置河床进行类比研究，这将对揭示火星水文活动和环境变化等科学问题提供重要依据。

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。

以毛乌素沙地3种沙丘（新月形沙丘、抛物线形沙丘和反向沙丘）为研究对象，对其形态、表沙粒度特征和区域风况进行了量化分析，探讨了沙丘表沙物理运动过程及其形态对外界条件（风况和地表植被）变化的反馈，揭示了沙丘表沙粒度特征对不同沙丘形态的响应机制。结果表明：新月形沙丘表沙平均粒径由迎风坡底部向顶部逐渐变小，分选呈现逐渐变好趋势， 但粒径较小和分选较差的表沙样出现在沙丘迎风坡中部。随着地表植被覆盖度的增加，新月形沙丘逐渐向抛物线形沙丘转变，近地表输沙能力和沙丘上风向沙源的供应同样受到限制，致使抛物线形沙丘由迎风坡底部向顶部呈现表沙平均粒径变大，而分选逐渐变好的趋势。毛乌素沙地内季节性风况（春季盛行强劲西北风，夏季盛行较弱东南风）的变化不仅促进了反向沙丘的发育，并且重组了西北盛行风影响下的表沙粒度特征。在夏季反向风风蚀的作用下，沙丘落沙坡顶部出现反向堆积和脊线反向移动的现象，同时其顶部呈现平均粒径由小变大、分选逐渐变好的趋势。

利用地面观测资料分析了2000—2020年中国西北地区区域性沙尘暴特征，同时基于气候动力因子、温度、降水和NDVI资料，研究西北地区区域性沙尘暴成因。结果表明：2000—2020年西北地区区域性沙尘暴年总日数呈波动下降趋势，且存在两个高（低）频期。春季是区域性沙尘暴高发季，其中4月总日数最高，达47 d；相较于上旬和中旬，春季各月下旬更易出现区域性沙尘暴。新疆南部的塔里木盆地、内蒙古中西部和甘肃河西是西北地区区域性沙尘暴高发区，总日数均在10 d以上，其余大部分地方总日数均小于8 d。北半球极涡面积指数、强度指数及亚洲区极涡强度指数均与区域性沙尘暴日数显著正相关，北半球极涡从扩张期到收缩期转变及其强度的减弱，是西北地区区域性沙尘暴减少的重要气候动力因素。西北地区年（春季）降水量和平均NDVI均与区域性沙尘暴日数显著负相关，近21年西北地区大部分地方气候趋于暖湿化，植被覆盖整体以改善为主要趋势，此种转变有利于沙化面积收缩，减少非输入性沙尘暴的发生。

胡杨（Populus euphratica）具有异形叶性，在维持干旱荒漠区生态平衡中发挥着不可代替的作用。研究枝、叶形态和生物量间的关系，探讨胡杨资源分配的策略具有重要意义。通过测定不同径阶胡杨雌雄株当年生枝、叶形态性状及生物量，研究在不同发育阶段和不同冠层高度下胡杨雌雄株枝、叶间的生长关系。结果表明：随径阶的增加，雌雄株叶片数呈减小趋势，枝条粗、叶柄长、叶柄粗、叶面积、叶片数、枝干重和每枝叶干重呈增加趋势；不同径阶胡杨雌雄株枝、叶形态间存在异速生长关系，随着径阶的变化，雄株枝叶形态转变较快，而雌株枝叶间的生物量转化效率更高；不同冠层高度胡杨雌雄株枝、叶形态间存在异速生长关系，随着冠层高度的变化，雌株枝叶形态转变较快，而雄株生物量转化效率更高。胡杨在高的冠层和成熟的发育阶段可能通过更短更粗的当年生枝条高效地为具有较大叶柄长、叶柄粗、叶面积的叶片提供水分和矿物质元素。

干旱半干旱地区是中国的农业后备战略基地，然而近年来该地区农田土壤风蚀现象严重，沙/尘释放量显著增大，威胁农业的可持续发展和生态系统平衡。目前绝大部分的天气和气候模式仅考虑了沙漠地表起沙，忽视退化农田的土壤风蚀起沙，导致起沙通量模拟存在很大的不确定性。对20世纪50年代以来干旱半干旱区农田土壤风蚀起沙特征及参数化做了详细的分析总结，回顾并梳理了干旱半干旱区农田土壤风蚀观测和数值模拟的研究脉络以及存在的问题，为提高农田起沙的模拟精度提供了有效参考，对中国干旱半干旱区农田土壤风蚀防治、土地荒漠化治理以及理解未来土地利用改变对大气污染的影响具有重要意义。

以黄河流域 66个市级单元为研究对象，基于新发展理念选取34项指标构建高质量发展指标体系，利用熵值法计算得到黄河流域高质量发展水平，以高质量发展水平、高质量发展平均增量和平均增速为变量，利用ESDA法分析2000—2020年黄河流域高质量发展空间关联和格局演化特征。结果表明：（1）2000—2020年黄河流域高质量发展水平相似市域空间相关，高质量发展水平在波动中有所提高，发展趋于均衡。（2）2000—2015年，黄河流域高质量发展平均增量和平均增速的空间关联较为显著，均呈现出强集聚—弱集聚—较强集聚演变特征，增长状态相似市域彼此邻近；但2015—2020年增长状态相似市域随机分布，空间不相关。（3）高质量发展平均增量和平均增速格局变化较大，高值区均由东部向中部再向西部转移，高值区数量大于低值区数量，黄河流域高质量整体发展较快。平均增量冷热点区呈现相对分散—集中分布—分散布局的态势，平均增速相似市域由相对分散向集中连片演化，不同等级冷热点圈层分布。（4）发展基础相对较差的区域增长速度较快，城市群仍是带动黄河流域高质量发展的重点区域。未来应坚持新发展理念，创新城市群合作模式，推动黄河流域高质量一体化发展。

1959年9月在乌鲁木齐市召开了史称“第二次全国治沙工作会议”，进一步彰显了国家对防沙治沙工作的重视和期待。随后的几年间，中国科学院治理沙漠科学考察队和相关省（区）防沙治沙部门，开展了较为系统的考察、试验、研究和实践工作。本文围绕着定位和半定位的综合治理沙漠的试验研究，讨论了固沙植物种的选择、引种及合理配置、机械固沙、流动沙丘的水分状况与固沙造林、主要沙生植物的蒸腾强度、流沙自然固定的土壤形成过程、沙丘土壤微生物等进展和影响；围绕着防沙治沙中的若干重大科学技术问题的研究，讨论了沙漠的成因、沙丘移动规律和防风固沙关系、飞机播种的评估、沙区植被类型和演变规律以及沙生植物特性、沙区草地的合理利用、戈壁的分类及改造利用、水利资源及其利用等进展和作用；扼要阐述了从新中国成立到1965年间的防沙治沙工作，特别是形成了开拓奉献的精神和有效实用的方法，以防沙治沙的理论和实践的成果、团队和平台建设的水平，奠定了中国沙漠科学的初创和开拓的基础和条件，使之顺利进入发展阶段。

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。

尽管凝结水在干旱生态系统中所发挥的重要作用已被广泛关注，但对其在固沙灌丛下时空变化特征的研究仍然比较薄弱。为探明固沙灌丛对地表凝结水的影响，在毛乌素沙地南缘沙区选择3种典型固沙灌丛（沙柳Salix psammophila、柠条Caragana korshinskii和油蒿Artemisia ordosica），以无固沙灌丛影响的裸沙作为对照，用微型蒸渗仪测定了固沙灌丛下不同位置（根部、1/2冠幅和外缘）和不同方向（东、南、西、北）上地表凝结水的形成和蒸发特征。结果表明：（1）与对照相比，固沙灌丛的存在显著降低了地表凝结水量，沙柳、油蒿和柠条灌丛下凝结水量分别降低了29%、32%和33%；（2）不同类型固沙灌丛下地表凝结水量由里向外均呈显著增加的趋势，但不同方向上地表凝结水量差异不显著；（3）固沙灌丛的存在减缓了凝结水的形成和蒸发过程，即凝结水自19:00开始形成，到次日08:00基本结束，至13:00—15:00蒸发殆尽，其形成过程整体上表现出增加—平缓—增加的趋势，柠条和油蒿灌丛下地表凝结水在03:00—05:00甚至有少量蒸发，而蒸发过程呈稳定下降趋势；（4）凝结水的形成过程与空气相对湿度显著正相关，与空气温度和地表温度显著负相关。固沙灌丛通过拦截太阳辐射来缓冲地表温度变化以减缓水分凝结和蒸发过程。

揭示沙地生态系统服务价值及其稳定性网络格局的动态演变规律，对沙地分区治理及农、林、牧产业结构调整具有重要意义。以1986年以来土地利用变化数据为基础，统计分析毛乌素沙地生态系统服务价值（ESV）时空分异规律，以生态服务价值最大化为目标和策略，利用最小累积阻力模型（MCR），探讨了毛乌素沙地生态网络格局演变规律。结果表明：（1）1986—2020年，随着毛乌素沙地绿洲化过程的推进，林地取代沙地成为毛乌素沙地的主导地类，2020年林草覆盖率达71.38%。（2）1986—2020年，毛乌素沙地生态服务价值整体上升了198.76亿元，1986—2006、2006—2020年沙地生态服务价值增长速率分别为每年2.51亿元和10.62亿元；从空间上来看极高生态服务价值区集中分布在河南乡和毛盖图苏木，至2016年以来逐渐扩展到苏米图苏木、嘎鲁图镇等区域。（3）生态网络格局呈明显的双区分异，即生态网络稀疏的西北区，以沙地复垦地、流动沙丘和半流动沙丘为主；以及生态网络稠密的东南区，以林草覆盖率较高的固定沙地和河流、湖泊水资源丰富地区为主，且随生态服务价值高值点迁移，稳定性网络结构逐年向东北方向偏移。

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。

恢复和重建沙区的合理植被盖度及土壤生境，维护沙区生态系统稳定和可持续发展，是干旱半干旱区沙化土地治理的重要目标。生态垫作为有效而经济的保水、改良土壤、促进植物生长的新型环保材料，在沙漠化治理中得到广泛应用。探明生态垫覆盖对流沙固定及土壤温湿度的影响规律，能够为沙区防风固沙及植被建设提供理论依据。以腾格里沙漠东南缘不同生态垫覆盖沙丘和流动沙丘（对照区）为研究对象，分析了生态垫覆盖对风沙流及土壤温度、水分的影响规律。结果表明：生态垫铺设显著增加了流沙地表粗糙度，降低了输沙量，品铺草籽、品铺无草籽、带铺草籽、带铺无草籽生态垫试验小区地表粗糙度分别是流沙表层的45、22、29、15倍，地表0~20 cm输沙量分别比流沙降低了90.57%、87.14%、88.14%、86.71%。地表0~20 cm生态垫覆盖下土壤温度低于流沙，20 cm以下土层均高于流沙；温度较低时，0~100 cm生态垫覆盖土层温度高于流沙，温度较高时结果相反。生态垫覆盖后0~100 cm土层水分含量增加，除0~20 cm层生态垫覆盖下土壤水分含量低于流沙外，其余土层均高于流沙，40~60、60~80、80~100 cm土壤水分含量分别为流沙的1.61、1.28、1.83倍。生态垫覆盖具有增加地表粗糙度、降低沙物质搬运、保温、减少蒸发、保持土壤水分的重要作用，为沙区植被存活和生长发育提供有利条件。

在新时代脱贫攻坚任务实现的背景下，提升新型城镇化与乡村振兴协调发展水平，有利于西北地区巩固拓展脱贫攻坚成果、持续增强内生发展动力并加快融入西部大开发新格局。鉴于此，运用改进的耦合协调度模型对2013—2018年甘肃省新型城镇化与乡村振兴的协调发展程度进行量化，并结合面板Tobit模型对二者耦合协调度的影响因素进行研究。结果表明：（1）新型城镇化与乡村振兴的空间分布基本一致，大体上呈现河西地区>陇中地区>陇东南地区>南部民族地区的空间发展格局。（2）全省、河西地区、陇中地区及南部民族地区新型城镇化与乡村振兴的协调发展效应逐步增强，耦合协调发展呈现西北强东南弱的空间分异特征，河西和陇中地区耦合协调水平明显高于陇东南及南部民族地区。（3）新型城镇化与乡村振兴同步发展类型的市州较少，乡村振兴滞后型的市州明显增加，并且集中分布于陇中地区及陇东南地区。（4）政府能力、工业化及交通基础设施水平对二者耦合协调水平具有正向促进作用，而固定资产投资和城乡收入差距则不利于新型城镇化与乡村振兴的协调发展。影响二者耦合协调度的因素具有明显的区域异质性。

沉积物粒度特征对于研究物源、衡量搬运能量具有重要意义。分析了腾格里沙漠45个沙丘顶部样品的粒度特征，并计算了30 a输沙势。结果表明：（1）沙丘沙以细沙（71%）和中沙（20%）为主，平均粒径2.38 Φ，分选系数0.40 Φ；平均粒径与分选系数、偏度呈良好的线性关系。（2）分选为“极好”和“好”的样品整体分布在沙漠中部和西南部，前者概率累计曲线趋于近对称、中等峰态，为二段式，后者趋于正偏、中等或尖窄峰态，为三段式；而沙漠边缘分选较差，概率累计曲线为多段式。（3）盛行起沙风为西北风。西北和东北部属中风能环境，风况属单峰型和复杂型；南部和东南部分别属低、中风能环境，均双峰型风况。研究区沙丘沙源应以下伏河湖相沉积物就地起沙为主。沙漠边缘河湖相沉积物应该为中部区沙丘沙提供了物源，西南部沙丘沙可能源自石羊河下游的冲洪积物，风力分选作用较长，边缘沙丘沙则应来源于该区河湖相沉积物就地起沙，风力分选不充分。粒度参数空间分布特征与沙丘类型和规模之间存在一定的耦合关系。

土壤盐渍化是威胁干旱区土地的重要环境问题。利用遥感技术对土壤盐渍化进行动态监测，分析土壤盐度水平与空间分布，有利于掌握土壤盐渍化现状，为土地资源可持续利用提供理论依据。现有研究多在田间尺度，随着土壤环境问题涉及的范围越来越大，区域斑块信息的提取已无法满足宏观地模拟和展示整体土壤环境的空间分布。以阿拉善地区为例，结合遥感光谱指数与实测土壤盐分数据，运用偏最小二乘回归（PLSR）方法，构建区域尺度范围的土壤盐渍化反演模型，实现大面积地区土壤盐度的精准模拟和定量监测。结果表明，构建的模型验证精度达到0.8788，达到极显著水平，预测结果与实际情况相符，可以较准确地模拟研究区土壤盐渍化状况。受地形、气候、景观类型、农业活动以及土地管理等因素的综合影响，阿拉善地区约20%的区域土壤呈现出不同程度的盐渍化，其中黑河下游河岸带、雅布赖山西侧及贺兰山西侧冲积扇土壤盐渍化程度最为严重。本研究可为大面积区域土壤盐分状况的快速监测及遥感定量反演提供可行的方法，同时为该区域不同程度盐渍化土壤的治理和土地利用管理提供依据。

基于亚洲内陆干旱区的树木年轮宽度指数（RWI）、归一化差异植被指数（NDVI）和气候数据，采用空间统计方法和相关分析法分析了NDVI和RWI变化的一致性，探讨了NDVI和RWI对气候的响应，揭示了影响NDVI和RWI气候响应的相关因素。结果表明：1982—2000年亚洲内陆干旱区的树木生长和NDVI均呈增加趋势，生长季NDVI与RWI大多具有同步性变化特征，大多数地区5、6月NDVI受同期气温的影响，而4、5月NDVI主要受同期降水的影响；RWI主要受6—7月气温和4、6月和7月降水或帕默尔干旱指数（PDSI）的影响；大部分地区的NDVI和RWI对气温的响应具有一致性，但它们对降水或PDSI的响应存在很大差异；海拔和水热条件对不同地区的NDVI和RWI的气候响应有较大的影响。本研究对于认识亚洲内陆干旱区植被与树木生长的气候响应及其影响因素具有一定的科学意义。

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。

黄河流域是国家生态安全的重要屏障，其沙漠化治理是夯实流域高质量发展基础的关键环节。在2000年以来中国北方沙漠化整体逆转的背景下，本研究对黄河流域2000—2020年的沙漠化过程进行了遥感监测，并采用定量方法揭示了驱动流域沙漠化过程的主要因素及其相对贡献率。结果表明：（1）黄河流域的沙漠化土地主要集聚在流域中上游，且以中度和重度沙漠化土地为主；2000—2020年流域沙漠化土地净减少7 529 km²，减少了5.6%，其中，极重度沙漠化土地持续减少了47.1%，而轻度、中度和重度沙漠化土地有所增加，且增加趋势于2010年后明显放缓；空间上，沙漠化土地进一步向流域上游缩聚。（2）沙漠化逆转区在流域内分布广泛，面积为35 542 km²，占比26.5%；沙漠化发展区分布相对零散，面积为2 823 km²，占比2.1%；沙漠化逆转与发展分别以向较其自身沙漠化程度轻一级和重一级的沙漠化土地的转移为主，且2010年后转移趋势同样明显放缓。（3）黄河流域2000—2020年的沙漠化动态区内，由气候变化和人类活动共同驱动的面积占比为89.67%，由单独的气候变化和单独人类活动驱动的面积占比分别为7.30%和3.03%。总体上人类活动的相对贡献率（54.91%）高于气候变化的相对贡献率（45.09%），但人类活动的相对贡献率随着气候变化相对贡献率的上升而有所下降。本研究可为黄河流域生态保护和高质量发展战略中关键的沙漠化治理提供决策依据，并为实现黄河流域高质量发展提供重要理论支撑。

水分是干旱区不同景观界面间的水分循环过程与水力联系的主体，维持着干旱区湿地生态系统的结构与功能。为量化水分来源及其对植物水分的贡献率，以河岸灌木湿地和草地盐沼湿地为研究对象，通过测定降水、径流、地下水、土壤水和植物水中δD、δ¹⁸O组成，利用多源线性混合模型分析水分来源对荒漠植物水分利用的贡献率。结果表明：（1） 黑河流域荒漠绿洲湿地年均降水量104.6 mm，约占蒸散量（604.47 mm）的17.03%，具有明显的季节性分布特征。地下水位与土壤含水量的波动取决于河流距离，离河道较近的河岸灌木湿地地下水深度及土壤含水量随季节波动较小，而离河道较远的草地盐沼湿地则变化很大。（2） 当地大气降水线δD=6.33δ¹⁸O+4.04 （R²=0.931），斜率和截距均略小于全球大气降水线则符合黑河流域湿地整体降水少而蒸散量大的特点。黑河径流δD和δ¹⁸O均值分别为-43.80‰±12.09‰和-8.65‰±23.33‰，地下水为-50.98‰±13.18‰和-9.74‰±25.49‰，土壤水为 -42.07‰±6.89‰和-7.22‰±2.49‰，植物水为-51.84‰±14.46‰和-8.50‰±24.13‰。（3） 地表蒸发是荒漠绿洲湿地土壤氢、氧同位素富集的主要原因。地下水和河水分别是草地盐沼湿地与河岸灌木湿地的主要水分来源，贡献率分别约为61%和50%，表明湿地植物相比于干旱区脉冲式降水更依赖较为稳定的水源。（4） 植物根系深度和毛细根分布是决定荒漠绿洲湿地植物水分利用策略的重要因素。

大气干旱是影响半干旱沙区植被建设、生态恢复及社会经济可持续发展的重要因素。基于1981—2020年毛乌素沙地10个气象站点的逐月气象资料，计算了月、季和年尺度的标准化降水蒸散指数（SPEI），分析了该沙区近40年降水和气温的变化趋势、干旱事件及其频率的时空特征。结果表明：（1）毛乌素沙地近40年降水量和气温均呈现显著的上升趋势（P<0.05）；秋季和冬季降水量呈现显著的上升趋势（P<0.05），四季气温均呈现显著的上升趋势（P<0.05）。（2）毛乌素沙地总体上呈现出不显著的湿润化趋势（P>0.05），但秋季呈显著的湿润化趋势（P<0.05）；中、西部地区呈现出湿润化趋势，而东部地区则呈现干旱化趋势。（3）近40年毛乌素沙地的月尺度下干旱总频率达32.71%，各等级发生频率为轻旱>中旱>重旱>特旱，季节发生频次为冬季>夏季、秋季>春季；轻旱主要发生在毛乌素沙地的北部、中部、东南和西南部，中旱在东部、北部和西部边缘，重旱在东部、中部以及南部地区，特旱在西北部、南部和东南部区域。

中国北方干旱半干旱区是全球变绿的重要贡献者，生态工程的实施是该区植被恢复的重要原因，作为中国北方重要的生态工程，沙漠化治理对植被年际变异的贡献有待研究。基于1982—2021年长时序植被指数（NDVI）、气象和沙漠化分布等数据，分析了北方干旱半干旱区不同自然单元NDVI时空动态变化及其影响因素在沙漠化区与邻近地带植被对照区的差异。结果显示：（1）1975—2020年研究区域沙漠化总面积先增加后降低，2000年沙漠化面积最大，表明2000年后沙漠化治理成效显著。（2）1982—2021年研究区内44.5%的面积NDVI显著增加，5.8%的面积显著减少，即研究区内植被恢复为主，主要分布在河套平原、科尔沁沙地、库布齐沙漠、毛乌素沙地、新疆南部和准噶尔盆地及天山。沙漠化区显著增加面积比例（45.7%）略高于邻近地带植被对照区（41.7%）。（3）1982—2021年沙漠化区年变绿速率（0.0055）显著大于邻近地带植被对照区（0.0036），该结果在2000年前后存在差异，2000年前沙漠化区年变绿速率（0.0043）显著小于邻近地带植被对照区（0.0056）。2000年后与整体结论一致，沙漠化区年变绿速率（0.0073）显著大于邻近地带植被对照区（0.0067）。（4）降水和空气比湿等水分因素是沙漠化区及邻近地带植被对照区NDVI变化的主导因素，个别自然单元风速影响因素更大，且NDVI与风速相关性较高。沙漠化区NDVI与水分的相关性较邻近地带植被区低，风速则相反。研究结果将为沙漠化治理成效的评估和未来沙漠化治理措施的改进提供科学依据。

中国北方农牧交错带对全球变化响应敏感，研究气候变化及土地利用/覆被变化（LUCC）背景下北方农牧交错带水资源问题，对变化环境下生态脆弱区的水资源利用与管理具有重要意义。通过对北方农牧交错带气候与LUCC演变特征及其对水资源影响等方面的综合研究，总结得出：（1） 近几十年，该地区气候呈暖干化趋势，气温升高速率与降水减少速率均高于全球平均水平。（2） LUCC以农牧相互转化为主，土地利用结构未发生明显变化。（3） 该地区流域径流、地下水位与气温负相关，与降水量正相关，且降水作用更明显；近几十年来，LUCC成为影响该地区生态水文过程的主导因素，对水资源影响的贡献率越来越大。同时，针对目前研究中存在的问题及薄弱环节，提出未来研究的发展趋势和亟需重点加强的研究方向。

鄱阳湖沙地是亚热带湿润区典型风沙化土地，土地沙化问题严峻。鄱阳湖沙地研究多在小范围开展，研究意义有限，应在多处进行沙地粒度比对研究。选取庐山市、都昌县、永修县和南昌市新建区等沙地样品57个，分析其粒度特征。结果表明：（1）鄱阳湖沙地主要由中沙、细沙和粗沙组成，三者总含量超90%；M_z均值为1.79 Φ，分选较差，呈正偏和尖锐分布；（2）鄱阳湖沙地不同土地类型沉积物表层（0—5 cm）与20—40 cm深度粒度特征存在一定差异，固定沙丘、半固定沙丘、流动沙丘和河滩表层比20—40 cm深度粒径大，但流动沙丘和湿地草滩表层分选优于20—40 cm深度；湿地草滩和河滩优势粒级含量和粒度参数有别于沙丘；（3）鄱阳湖沙地固定沙丘、半固定沙丘和流动沙丘为风成沉积；河滩以河流作用为主，风蚀为辅；湿地草滩是在风力和水动力共同作用下形成的。鄱阳湖沙地沿盛行风向从南到北S_d、SK、K_g依次减小，风沙运动多以两跳一悬式为主，以就地起沙为主，河滩湖滩作为补充。

伴随交通建设的快速发展，极端环境对交通造成了复杂多样的灾害。穿越新疆库木托拜沙漠的克特公路冬季遭遇频发的风沙-风雪复合灾害，危害严重。此种灾害的发生与区域特殊孕灾环境有关（冬季有强劲的“闹海风”和丰富的风沙（雪）源），也与公路防沙体系布局和路基断面设置以及清沙（雪）堆放等人为扰动有关。本研究按照因地制宜、因害设防、顺应自然、标本兼治的防治原则，提出了加强防护能力、机械防治与植物防治相衔接的防治思路，制定了路侧地形平整、阻-固-输结合防护体系建设及后期科学管护的综合治理方案，以统筹防治春季风沙灾害与冬季风沙-风雪复合灾害。

地面温度日较差（DTR）作为重要天气和气候指标，反映昼夜温差极值，比平均气温对地表辐射收支的变化更敏感，对环境变化和气候异常具有重要参考价值。沙尘气溶胶的气候效应是影响岩石圈-大气-海洋系统的重要因子，但目前的研究较少涉及沙尘气溶胶对DTR的影响机制。基于WRF-Chem模式（Weather Research and Forecasting coupled with Chemistry）揭示2002—2005年沙尘气溶胶气候效应对东亚地面温度日较差的影响。结果表明：WRF-Chem模式可以很好体现东亚气象场和沙尘气溶胶的时空分布特征。沙尘气候效应导致东亚大陆大部分地区DTR减小，沙尘直接辐射效应在其中起决定性作用。在白天，沙尘直接辐射强迫加热大气、冷却地表，减小地面总净辐射而降低日最高温度，导致DTR减小。在中国青藏高原和东北部地区，沙尘气溶胶间接效应占主导地位，导致青藏高原地区积雪覆盖减少，东北地区云水含量减小，间接导致DTR增大。

草地是干旱、半干旱区面积占优势的生态系统，在时间尺度上对其进行生态系统服务价值评估是判断区域生态系统处于改善或退化的主要途径。基于野外调查和遥感分类解译划分的河西走廊荒漠化草地基础数据，首次建立了河西走廊不同类型、不同程度荒漠化草地生态系统服务价值计算和修正方案，评估了第三次（2004年）、第四次（2009年）和第五次（2014年）荒漠化监测期河西走廊荒漠化草地生态系统服务价值动态变化及服务价值结构。结果表明：（1）2004—2014年间河西走廊草地荒漠化呈现轻微逆转趋势，荒漠化草地面积由519.7万 hm²减少至357.7万 hm²；（2）10年间河西走廊荒漠化草地生态系统服务总价值以损失为主，损失量达209亿元；（3）河西走廊荒漠化草地生态系统服务总价值在时空分布、荒漠化类型和程度方面存在显著差异；（4）河西走廊荒漠化草地生态系统服务倾向于气候调节、净化环境和水文调节功能。

化学措施与工程措施、生物措施并称三大治沙措施，化学固沙措施的应用与发展受到材料的严格约束，在治沙技术发展过程中出现低谷期。近年来，随着材料学科的发展，无机类、有机类及无机-有机复合类化学新材料被广泛应用于治沙领域，化学固沙措施又上升为研究热点。满足成本低、效率高、生物相融性好的固沙材料成为化学固沙技术的关键，并且环保性是材料筛选的首要制约因素。本文综述了由天然材料加工而成、自然无害的环保型固沙材料的研究进展，并对环保型固沙材料进行分类，同时剖析了化学固沙发展存在的问题和环保型固沙材料的必要性。本研究将为开发高性能的环保型化学固沙材料提供理论依据。

沙尘暴对人类生存的自然环境和社会经济健康发展造成严重影响。近70年来，中国西北沙尘暴天气总体减少，但自2021年开始，沙尘暴发生频率和范围明显增加。沙尘暴的发生和发展是气流与地表可蚀性物质的互馈过程，因此，沙尘在源区的起动过程决定了沙尘暴发生发展的整个过程。尽管目前对沙尘的运动过程进行了大量的数值模拟、遥感解译等研究，但野外实测资料缺乏，难以阐明沙尘暴期间的风沙活动强度及沙尘运动的物理机制。利用2021年1月在额济纳旗附近戈壁的野外实测输沙量和PM₁₀等沙尘资料，解释沙尘物质在源区的运动特征，阐明戈壁风沙运动机理，为沙尘源区风沙灾害防治提供理论依据。结果表明：（1）沙尘源区沙尘暴期间风速可大于19.6 m·s^-1，远高于同期当地国家气象站数据（10.5 m·s^-1）。（2）PM₁₀浓度100 mg·m^-3，远高于同期当地国家环境监测站数据。（3）戈壁输沙量可达10 kg·m^-1·h^-1，最大输沙量位于地表以上0.07 m高度，这一过程导致戈壁沙尘能够远距离运动。（4）1 m高度平均粒径为0.07 mm，意味着戈壁风沙流以极细沙、粉沙和黏粒为主，PM₁₀含量可达8%，粗沙含量可达9%，运动粗沙碰撞破坏戈壁地表，导致更多的沙尘物质进入空气。（5）车辆碾压戈壁地表导致输沙率是原始地表的2倍，PM₁₀浓度增加2.90倍，PM₁₀含量增加1.29倍，说明保护原始戈壁地表不受破坏，是减少戈壁地区风沙灾害的重要手段之一。

分析了青藏高原拉萨河谷爬坡沙丘表层及不同深度沉积物的粒度和地球化学元素特征。结果表明：（1）爬坡沙丘表层沉积物以细沙为主，平均粒径为2.51Φ（细沙），分选中等，粒度分布曲线为正偏、窄峰。随海拔升高，表层沉积物逐渐变细；随深度增加，沉积物粒径逐渐变细。（2）爬坡沙丘沉积物常量元素中SiO₂含量最高，微量元素中Ba含量最高。常量元素含量多随深度增加而减少，且在0—10 cm深度内变化幅度最大。与上部陆壳平均化学组成相比，除Na₂O、MnO、Cr、Co、Mo、SiO₂外，其余元素均处于亏损状态。拉萨河谷爬坡沙丘经历了中等的化学风化，处于大陆风化的早期阶段。

土地荒漠化是疏勒河流域面临的关键环境问题，加强该区域的荒漠化敏感性评估对有效控制荒漠化至关重要。通过集成多源GIS与遥感数据，构建土壤、植被、气候和管理定量评估指标，利用地中海荒漠化与土地利用模型（MEDALUS）计算环境敏感性指数，识别荒漠化敏感区，在此基础上分析荒漠化敏感性的成因，并引入变异系数法确定荒漠化敏感性的主要影响因素。结果表明：目前疏勒河中下游荒漠化态势严峻，17.70%的区域属于极高敏感区，54.34%属于较高敏感区。荒漠化敏感性的空间格局是中部高、北部低，主要由与人类活动有关的管理质量指数决定。从绿洲内至绿洲外荒漠化敏感性逐渐升高，大致呈层状分布，表明人类活动对荒漠化影响显著，建议加强和巩固绿洲外围的防护体系建设。

植被覆盖度是监测生态系统及其功能的关键参数，如何提高大区域植被覆盖度的反演精度，对生态脆弱区环境可持续发展至关重要。本研究基于人工神经网络、支持向量回归和随机森林等机器学习方法，利用无人机、Worldview-2与Landsat 8 OLI遥感数据，对科尔沁沙地植被覆盖度进行多尺度反演。结果表明：随机森林模型比人工神经网络、支持向量回归模型表现佳，可在单元（试验区）、区域（研究区）尺度上较高精度地反演沙地的植被覆盖度，反演值与无人机实测值均在线性水平上呈显著相关（P<0.01）；在单元、区域尺度上，构建的植被覆盖度反演模型测试集R²分别为0.84、0.80，MSE分别为0.0145、0.0370，一致性指数d分别为0.9576、0.8991。利用多源遥感数据和机器学习方法，通过局部区域的高精度反演逐步实现低空间分辨率遥感影像的大区域植被覆盖度反演，不仅可有效提高沙地植被覆盖度的反演精度（R²=0.78，大于0.63），也为区域生态环境监测与生态系统健康评价提供支持。

草地荒漠化是河西走廊面临的主要生态问题。探究河西走廊草地荒漠化的现状与变化，是维持地区生态安全、确保经济社会健康稳定发展的关键。本研究以2009、2014、2019年全国荒漠化监测数据为基础，结合同时期的气象和年鉴数据，利用趋势分析、灰色关联及结构方程模型等方法，分析了河西走廊草地荒漠化的动态变化规律，在此基础上，量化了驱动草地荒漠化的因素。结果表明：（1）河西走廊草地荒漠化威胁持续存在，2019年，荒漠化草地面积为371.93万hm²，占河西走廊草地总面积的43.7%，荒漠化程度以中度为主，占比为65.58%。（2）2009—2019年，荒漠化草地面积减少134.68万hm²，草地荒漠化得到有效遏制。根据草地荒漠化程度综合性评价指数，除金昌市外，酒泉市、嘉峪关市、张掖市和武威市草地荒漠化呈逆转趋势。（3）驱动草地荒漠化动态变化的各类因素中，年降水量增加有助于荒漠化逆转，年均气温、农作物播种面积、大牲畜存栏数、常住人口数与草地荒漠化呈正相关，其中常住人口数通过影响农作物播种面积间接导致草地荒漠化加剧。