沙丘粒度特征不仅能反映沙丘沙物质的来源与动力，也可以体现地形对风沙流运移的改变。对西藏朋曲流域不同地貌部位流动沙丘表层沉积物的粒度特征进行分析。结果表明：（1）朋曲流域流动沙丘表层沉积物粒度组分以中沙（46.51%）和细沙（40.52%）为主，粗沙（5.87%）与极细沙（5.87%）次之，黏土（0.37%）与粉沙（0.85%）含量最低。流动沙丘表层沉积物平均粒径1.41—2.32 Φ，分选系数0.45—0.79 Φ，偏度0.01—0.24，峰度0.98—1.80。（2）从河漫滩到河流阶地到山坡，流动沙丘粒度逐渐变小，频率分布曲线逐渐变高变窄，粒径越来越集中，沿主导风向自西南向东北概率累积曲线斜率逐渐增大，分选性逐渐变好。（3）河漫滩至河流高级阶地流动沙丘表层沉积物随海拔升高粒径变小，坡麓至坡顶随海拔升高粒径变大，分选却变好，表明山坡上沙丘与阶地上沙丘的沙物质来自于不同河段的河床或河漫滩。

风、沉积物和地表覆盖是控制沙丘地貌的三大要素。沉积物尤其是沙源供应对沙丘地貌的影响仍有待深入研究。沙丘体积的研究促使了等效沙厚度（equivalent sand thickness， EST）概念的提出。EST研究经历了多个沙丘和亚沙丘尺度2个研究阶段。多个沙丘EST研究发现，EST与沙丘高度之间具有较好的一致性，其与方向变率的组合可以很好地区分沙丘类型，且在宏观上可以表征沙源供应。亚沙丘尺度EST研究使得利用高分辨率遥感影像研究沙丘（山）地貌及其形成过程成为可能。未来的研究应在像元尺度上对沙丘（山）地貌进行滤波，不同滤波窗口所得到的不同图层可以用来探究沙丘（山）地貌的形成过程。

黄河流域从西到东跨越多省，地形复杂，作为中国生态安全战略格局的重要组成部分，是中国气候变化敏感区和生态环境脆弱区。本文主要综述了在气候变暖背景下，黄河流域气候变化特征、影响以及成因和对策建议的最新研究进展：（1）近60年黄河流域气温呈上升趋势，平均升温速率为0.30 ℃/10a，上游升温速率最大，下游次之，冬季升温趋势最显著，夏季最小，降水量上游地区增多，中下游地区减少，蒸散量呈减少趋势。（2）在气候变化和人类活动影响下，黄河流域径流量整体呈下降趋势，源区冰川积雪消融加剧，冻土严重退化，流域植被覆盖整体呈好转趋势，上游脆弱区和中游产沙区水土流失加重，对农业影响利弊皆存，流域病虫害加剧；流域气候变暖，极端天气气候事件增多，对文化遗产安全保存带来巨大挑战。（3）黄河流域气候系统随时间演变的过程不仅受自身内部的动力、热力影响，也受大气环流、海温、青藏高原等外部强迫因子的影响，人类活动造成的大气成分和土地利用覆盖的变化是影响黄河流域局地气候的重要因子。（4）未来黄河流域气温持续上升，降水波动增加，极端天气事件将更加频繁。应对气候变化，重点在于加强黄河流域气候变化科学研究，提升极端天气气候事件的预报预警能力，联合多部门建立气象、水文、生态与数值预报及防控一体化的灾害预报预警系统，同时加强流域水资源的管理调配和有效利用，加强流域生态环境保护，制定科学合理的农业发展战略，推动黄河流域高质量发展。

沙尘暴对大气环境和人类健康造成严重影响，查明沙尘来源对防沙治沙具有重要意义。选择中国北方7地2021年“3·15”沙尘暴期间降尘样品，分析粒度组成和核素（²³⁵U、²³²Th、²²⁶Ra、¹³⁷Cs）含量差异。结果表明：西宁、兰州、西安、北京、济南和临沂6地降尘以粉粒为主，核素含量特征表明降尘是远距离搬运的风尘沉积或吹蚀起的附近黄土。除中卫和西安外，其余5地沙尘的¹³⁷Cs比活度远高于农耕地，低于植被覆盖度高的草地，沙尘的主要来源应不是农耕地，而是覆盖度低的侵蚀草地。西安沙尘的¹³⁷Cs比活度与农耕地相近，农耕地可能是沙尘的主要来源。中卫沙尘粒度粗，¹³⁷Cs比活度极低，沙尘来源于毗邻的腾格里沙漠。

实现区域旅游经济与生态环境协调发展是旅游业发展的重要目标，也是实现沙漠旅游主导型省区旅游产业可持续发展的关键。构建沙漠旅游主导型省区旅游经济与生态环境耦合协调评价指标体系，综合运用耦合协调度模型、剪刀差模型以及ArcGIS空间可视化表达方法对2009—2018年宁夏旅游经济与生态环境耦合协调过程与格局进行了分析研究。结果表明：宁夏旅游经济与生态环境发展水平呈逐年增长态势，且各市发展程度差异显著；耦合协调度指数由2009年的0.3121上升至2018年的0.5655，旅游经济与生态环境的关系不断改善，趋向于协调发展，耦合协调程度由低水平失调的旅游经济滞后型发展为高水平协调的生态环境滞后型；宁夏旅游经济与生态环境耦合协调空间格局变化明显，且差异显著；剪刀差整体演化速率较为稳定，波动趋势极为平缓，表明两系统演化速率差异基本保持稳定状态；而耦合度夹角在45°—90°波动变化，表明两系统正处于协调发展阶段。

浑善达克沙地植被在维护草原与沙地生态系统稳定、保护京津冀地区生态安全方面发挥着重要作用。因水分条件的不同，浑善达克沙地植被从东到西具有明显的地带性，物种组成和群落结构差异明显。本研究在野外样方调查的基础上，对浑善达克沙地不同降水条件下的植被类型进行了划分，分析了不同水分条件下群落的物种组成和多样性特征。结果表明：（1）浑善达克沙地植被类型丰富，可划分为5个植被型组、12个植被（亚）型、27个群系。（2）物种组成多样，共有维管植物46科149属256种，草本植物占75%以上。（3）东西部空间差异明显，由东部的疏林草原、中部的典型草原向西部的荒漠草原过渡。中东部优势科为菊科、禾本科、豆科等，西部的优势科为苋科和禾本科。

基于MODIS NDVI植被指数和气象数据集，以集合经验模态分解、趋势分析和随机森林回归分析等方法，分析了黄河流域2001—2020年植被覆盖时空变化特征，并对其气候驱动因素进行探讨。结果表明：（1）2001—2020年黄河流域植被覆盖整体呈显著增长趋势，增速为0.055/10a （P<0.05），2010年之前增速（0.067/10a）大于2010年之后的增速（0.051/10a）。（2）空间上，植被覆盖增加区域主要分布在陕北黄土高原、甘肃省东南部、内蒙古自治区河套平原等退耕还林还草生态工程实施区域，而植被覆盖显著下降区域则集中在关中平原城市群、黄淮海平原以及青藏高原等区域。（3）气温、降水和CO₂浓度等对黄河流域植被生长起到正向促进作用，且绝对敏感性依次降低，而大气饱和水汽压差、太阳辐射等对植被生长起到抑制作用。本研究结果可为评估气候变化对黄河流域植被覆盖变化的综合影响提供参考依据。

“山水林田湖草沙生命共同体”理念为沙地生态环境治理指明了新方向，但是在沙区开展什么研究却是新课题。本文基于生态建设面临的挑战，从山水林田湖草沙一体化治理的角度，探析了科尔沁沙地生态治理的研究方向及应重点关注的问题。

黄河流域是中国重要的生态区域，探究该流域生物多样性时空变化特征对区域生态保护修复具有重要意义。运用InVEST模型评估黄河流域2000—2018年生境质量并结合空间自相关模型探究其时空变化及分布特征，利用地理探测器单因子探测和交互探测方法分析生境质量空间分异特征的驱动因子。结果表明：2000—2018年，黄河流域平均生境质量指数为0.631，整体呈现小幅下降趋势，下降幅度为0.16%，在空间上表现出西高东低的分布特征；黄河流域生境质量在空间上表现高度正相关特征，表现为生境质量相似值在空间上集聚，生境质量低值区域集中在黄河流域下游、关中平原以及汾河谷地区，生境质量高值区域集中在黄河上游青藏高原地区；土地利用/覆被是生境质量空间分异最重要的驱动因子，q值为0.5560，而且任何两种驱动因子对生境质量空间分异的交互作用都要大于单个驱动因子的作用，土地利用/覆被与气温、海拔、降雨量、坡度以及NDVI的交互因子均大于0.5。

沙漠地区既是中国重要的能源基地，也是生态环境脆弱区和发展落后地区，如何在保护沙漠生态环境的前提下，充分开发利用沙漠丰富资源，同时又带动地区经济发展和改善民生？首先基于生态学、管理学、自然地理学、系统科学等相关理论，结合国内外沙漠能源开发及沙漠治理、生态修复等方面最新研究进展，运用能源互联网思维，构建了包涵沙漠治理、生态修复、脱贫攻坚、乡村振兴、能源建设、经济发展等要素的生态圈结构模型，提出一个合作共赢、基于沙漠能源、以电力为核心的沙漠能源生态圈概念；然后对沙漠能源生态圈内涵及特征进行解析，并从经济、社会、生态三方面对其效益进行阐述；最后，探讨了沙漠能源生态圈发展模式，并从能源、生态、经济、国情、战略五方面阐述了沙漠能源生态圈发展愿景。

沙尘天气是多发于中国北方春季的灾害性天气，严重危害农业生产、交通运输、空气质量和人民的生命财产安全，长期受到社会各界的广泛关注。利用多源多尺度数据，采用天气学分析、物理量诊断、轨迹分析等方法对2021年3月中旬西北地区东部一次持续性沙尘重污染天气的成因进行了深入分析。结果表明：（1）受强烈发展的蒙古气旋影响，蒙古国南部及中国内蒙古中西部地区于3月14日首先出现强沙尘暴天气，并将沙尘传输至中国西北、华北、东北一带，西北东部的沙尘天气维持达到5 d。（2）沙尘天气维持期，西北东部中低层以弱上升运动为主，大气层结稳定，且西北东部不断有弱锋生发展，不利于沙尘的沉降；自北向南分布的银川、中卫、兰州3站的垂直螺旋度的波动与污染浓度的变化基本一致；混合层高度较其气候平均值明显偏低，不利于大气湍流发展。（3）此次影响西北东部的沙尘主要由蒙古国输入，近20年中蒙边境、蒙古国南部的植被减少可能是此次沙尘天气的沙源主要来自蒙古国南部的原因。

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。

以黄河流域116个地级市为研究单元，建构了由经济、政治、文化、社会和生态等维度构成的“五位一体”综合评价体系。运用组合权重法、加权TOPSIS法对各细分维度和综合发展进行空间差异分析，基于耦合协调模型和空间自相关法对耦合协调性和空间集聚性给予实证研究。结果表明：（1）“五位一体”综合发展在黄河流域呈现东南高、西北低的空间格局，高等、中高等地市多分布于流域东部的山东、河南大部及四川东南部，而流域西北众多地市则因自然环境恶劣、人口分布稀疏、经济基础较差等，综合发展为中等或较低水平。（2）细分维度上，黄河流域各地市间经济维度差距较大，生态维度差距较小。此外，五大细分维度呈现出较大的空间形态差异。（3）协调发展上，黄河流域多数地市“五位一体”耦合程度较低，维度间协调发展潜力较大。（4）空间集聚上，黄河流域各地市在五大细分维度上均存在较强的空间正相关，集聚程度为政治维度>文化维度>社会维度>生态维度>经济维度。

根据1975—2018年民勤绿洲土地沙漠化分类体系及遥感影像数据，探究了民勤绿洲沙漠化时空变化过程；选取影响绿洲沙漠化的自然与人为驱动因子，运用主成分分析方法定量评价了民勤绿洲沙漠化过程的主要驱动力。结果表明：1975—2018年沙漠化程度以重度沙漠化为主，轻度、中度、重度和严重沙漠化面积均呈减少趋势，以2000年为界表现为先发展后逆转趋势；1975—2000年，轻度、中度、重度沙漠化重心总体向东北方向迁移，严重沙漠化的重心向西迁移，沙漠化有向绿洲东北部和巴丹吉林沙漠发展的趋势；2000—2018年轻度沙漠化的重心向西北方向迁移，中度、重度和严重沙漠化重心相对稳定，绿洲沙漠化发展得到明显控制。在绿洲沙漠化过程中，人为因素贡献率为39.53%，自然与人为综合贡献率为26.58%，自然因素贡献率为10.77%，人为因素是民勤绿洲沙漠化的主要驱动力。水资源极度匮乏是绿洲沙漠化的决定因素，在以后的防沙治沙工作中，合理调控人类的生产经营活动，优化干旱区水资源配置，可从源头上治理民勤绿洲的沙漠化。

黄河流域是中国重要的经济带和经济增长极，也是人口密集暴露、特色农业种植和重点生态承载区。在全球变暖和极端降水事件频发的气候背景下，近年来黄河流域干旱灾害变化特征异常突出，新形势下该流域的干旱灾害风险及其对气候变化的响应机制需进一步深入认识。本文利用1960年以来黄河流域122个国家气象站逐日气象数据，结合遥感、社会统计和地理信息数据与技术，基于灾害风险理论，建立致灾因子危险性、孕灾环境脆弱性、承灾体易损性和防灾减灾能力可靠性4个因子的干旱灾害风险指标体系和模型，详细分析了黄河流域干旱灾害风险变化特征和区域差异性及其气候变化的影响机制。结果表明：黄河流域干旱灾害风险分布格局具有明显的地带性和复杂性，流域区域差异显著，总体是中下游风险高于上游，高风险区主要位于黄河流域中下游，致灾因子危险性是黄河流域干旱灾害风险的主导因子，其次是孕灾环境脆弱性和防灾减灾能力可靠性，而承灾体易损性贡献量相对最小。干旱灾害风险影响机制的区域差异也很显著，上游是孕灾环境脆弱性和防灾减灾能力可靠性的影响大于致灾因子和易损性，中游则是致灾因子、易损性和防灾减灾能力对干旱灾害风险的贡献度大，下游是干旱致灾因子起主导作用，致灾因子危险性和承灾体易损性控制了风险总体格局。黄河流域干旱灾害风险变化规律以及对气候变化的响应异常复杂，流域干旱灾害风险主要受季风气候和复杂地形的影响，还受社会经济发展水平、人口暴露度和水资源供需矛盾等多种要素的影响。该研究对黄河流域生态文明建设，粮食安全保障和国家发展战略具有重要意义。

农业种植结构是区域农业生产的重要部分，是决定区域水、土资源分配的核心。以2000—2018年MODIS NDVI多时相遥感数据为基础，结合不同物候期玉米、小麦、向日葵和番瓜的野外光谱测定和种植区GPS标定，构建了基于阈值分割的作物识别方法，分析了河套灌区主要农作物种植结构变化及驱动因素。结果表明：玉米等4类作物种植面积变化趋势存在差异，其中玉米种植面积71.1×10³—199.3×10³ hm²，呈波动上升趋势（P<0.001）；小麦49.3×10³—249.2×10³ hm²，呈波动下降趋势（P<0.001）；向日葵140.2×10³—337.4×10³ hm²，呈波动上升趋势（P<0.001）；番瓜6.4×10³—68.3×10³ hm²，呈波动上升趋势（P<0.001）。研究时段内向日葵发生转换的面积最大，向日葵种植用地向玉米、小麦和番瓜转移面积为107.9×10³ hm²。作物种植面积变化驱动因素是引黄水量、地下水埋深、气温、人口活动、社会经济发展（GDP）和城市建设因素共同作用的结果。

分析不同时期城市的生境质量变化，研究城市土地利用方式对生境质量的影响，对于区域可持续发展具有重要作用。以兰州地区为例，采用InVEST模型测评其生境质量和生境稀缺性。结果表明：2000—2015年，研究区域边界生境存在退化迹象，生境质量分布呈现与土地利用类型格局相似的集聚特征，区域总体生境质量稳定，变化频繁且生境类型稀缺的区块主要表现在草地。

沙丘形态特征是风沙地貌研究的重要内容。通过野外实地考察及Google Earth高分辨率影像，对柴达木盆地西南缘山前沙丘区风沙地貌的空间分布格局进行分析和描述，并探究主要沙丘的形态参数特征。结果表明：（1）基于沙丘的形态-动力学分类原则，研究区沙丘共划分为12类；从发育规模来看，简单型沙丘占比大，复合型、复杂型沙丘占比小；从形态特征来看，以横向沙丘为主。（2）基于沙丘类型的空间变化特征，研究区可划分为5个亚区，风况和河流是导致沙丘类型空间分布差异的主要因素。（3）研究区各类型沙丘发育规模小，这与沙丘发育时间短、沙源供应少密切相关。新月形沙丘的形态参数宽度（w）与高度（h）之间呈良好的线性相关关系，可表达为w=9.47h+14.89。沙丘高度（h）与间距（λ）呈幂函数关系，且幂指数n均小于1。本研究丰富了柴达木盆地风沙地貌的研究内容，为后续的沙丘发育演化模式研究奠定了基础，同时对格库铁路防沙治沙和安全运行具有重要的参考价值。

景观破碎化改变着区域景观结构的完整性和系统的连通性，对景观的稳定性和可持续发展具有重要影响。选取新疆和田绿洲为研究区，以1970年新疆考察数据与MSS影像，1990、2000、2013、2018年4期Landsat TM/ETM+同月相数据为主要数据源，采用景观指数法、移动窗口法、梯度分析及归因分析等方法开展绿洲景观破碎化的时空格局变化及驱动因素的研究。结果表明：近50年来，景观分裂指数（DIVISION）由0.94减少到0.89，香浓多样性指数（SHDI）从1.44减少到1.28，绿洲景观破碎化整体呈现减缓趋势。其中，城市景观破碎化程度最低，沿破碎化梯度从城市中心向外围呈现出先上升后下降的趋势。此外，景观破碎化程度与农业的发展呈倒“U”型函数关系，当农业扩张在绿洲面积的40%—50%时，景观破碎化程度达到峰值。人口增长，农业扩张与社会经济发展共同影响着绿洲破碎化的时空格局。本研究不仅为干旱区绿洲景观破碎化格局的空间变化分析及驱动因素研究提供科学依据，也对绿洲生态景观的规划与可持续管理具有重要的意义。

2021年3月中旬，东亚中部包括中国北方大部分地区，爆发了持续性的沙尘天气，引发了人们对于沙尘源区、防风固沙生态建设工程效益的高度关注。提出了一个新的地表起尘量估算方法，使用高精度、大范围的气象数据，计算了这次沙尘天气的地面起沙条件、大风过程中的输沙状况，估算了不同时刻的起尘量，获得了14、15日蒙古和中国北方荒漠地区的起尘贡献率。结果表明：相比过去10年，中国北方总体不容易起尘，而蒙古中东部的荒漠地区由于增温显著、降水减少，更容易扬尘；3月15日覆盖中国北方的强沙尘暴，有75%的沙尘是由于14日在蒙古的起尘，随后16、17日更大范围的沙尘天气，有84%是15日起源于中国北方和西北。两日境内外的起尘总量基本相同。

包兰铁路是中国第一条穿越沙漠的铁路，其中沙坡头段风沙危害最严重，防护体系对铁路的建设和安全运营至关重要。在综合分析相关文献的基础上，从研究区防沙措施及效果、防护体系结构特征、合理宽度设计等方面，总结了60余年来包兰铁路沙坡头段防护体系的研究成果，并指出防护体系当前存在的问题（生态环境脆弱，局部地段土壤水分条件恶化、人工固沙植被退化、防沙措施破损、风蚀“活化斑”现象严重等），据此提出了相应的对策建议及今后的研究重点，以期为防护体系的养护、完善及可持续管理提供科学参考。

雅鲁藏布江河流宽谷区是青藏高原风沙活动最为强烈地区之一。输沙量是评价区域风沙活动的最主要指标之一，但目前对该地区输沙量的研究几乎是空白。利用旋转多路方口集沙仪对雅鲁藏布江流域中游河岸沙地、河漫滩沙地和山麓沙地3种地表类型、6个点2020年9—12月的输沙量进行野外实地观测，对比不同下垫面的输沙量，分析地表特征对输沙量的影响过程。结果表明：风沙流结构和总输沙量具有明显空间差异性，风沙流结构可以用指数函数表达。观测期间各观测点月平均风速差值变化较小，介于0.31 m·s^-1（昌果）到1.19 m·s^-1（多颇章），所以沙源和下垫面特征是影响研究区输沙量时空差异的主要因子。昌果沙源最丰富，所以输沙量最大（月平均903.0 g），森布日沙源几乎没有变化且生长植被，所以输沙量最小（月平均43.7 g），说明河岸流沙区的风沙活动最为强烈。近地层1 m高度的输沙量在河漫滩沙地（森布日、桑日）、河岸沙地（昌果、阿扎）和山麓沙地（桑耶寺、多颇章）明显不同，说明输沙量与地表植被特征和沙源密切相关，且沙粒运动过程具有比平原更高、更远的特点。根据近地层风沙流结构、输沙量和累计输沙量频率曲线，研究区的防沙治沙应该以河岸和河漫滩为重点。

人类活动和全球气候变化使得海草生态系统快速退化，形成大面积“海底荒漠”，降低了海草生态系统的生态服务功能。近年来，由于各国政府对海洋资源的逐渐重视，海草生态系统的修复进入了一个新的历史阶段。然而，目前成功修复退化海草生态系统的案例很少，急需修复生态学理论对海草修复实践进行指导。基于此，本研究系统论述了海草修复的意义、难点和问题，详细阐述了人类活动和气候变化对海草生态系统影响的交互作用及其复杂性，并整合不同研究尺度的海草修复现状和相关理论，提出针对性的海草生态系统修复对策。本研究有助于形成海草生态系统修复理论体系，为海草生态系统修复提供理论指导。

土壤水分的渗漏过程是陆地生态水文的3个最核心过程之一，降水向土壤深层渗漏或者补给地下水，关系到干旱沙区水平衡维持和植被稳定持续发育。多年的治沙实践和研究结果表明：（1）天然分布稳定的沙生植被，覆盖度一般低于30%，降水均能够渗漏到土壤深层或者补给地下水；（2）人工营造的固沙林，当林分的覆盖度大于40%后，林下土壤含水率逐步降低，降水不能够渗漏到土壤深层或者补给地下水，林木出现衰败或者死亡；（3）低覆盖度固沙林设计出了带间的土壤渗漏补给带，确保了降水能够渗漏到深层或者补给地下水，固沙林及其带间植被能够稳定持续发育；（4）在极端干旱区，基本上没有降水能够渗漏到2 m以下土层，灌溉才能确保林分的稳定持续；在干旱区，深层渗漏水量占年降雨量的1%—13%，半干旱地区的深层渗漏水量占年降雨量的11%—23%，半湿润干旱区的深层渗漏水量占年降雨量的15%—45%，能够确保沙区的水平衡和雨养植被的稳定持续发育。这也是低覆盖度治沙理论最基本的生态水文原理，为中国防沙治沙事业开拓了新领域、新方向和新思路，对推动中国今后的防沙治沙工作有着重要意义。

黄河流域地势西高东低，自西向东有青藏高原、内蒙古高原、黄土高原和黄淮海平原4个地貌单元，总面积为79.6万km²。黄河流域是中国重要的生态屏障和重要经济带，黄河流域生态保护和高质量发展已上升为国家战略。沙漠化是中国北方干旱、半干旱以及部分半湿润地区主要的土地退化形式，沙漠化对黄河流域，尤其是流域中、上游地区的影响较大。为了全面掌握黄河流域的沙漠化土地空间分布特征，本研究以Landsat遥感影像为数据源，通过地理信息系统（GIS）技术，获得了黄河流域2010年的沙漠化土地分布数据。结果表明：黄河流域内沙漠化土地面积为128 667 km²，占流域总面积的16.2%；黄河上游的沙漠化土地面积最大，然后依次是黄河中游、黄河源区、黄河下游，沙漠化土地面积分别为89 341、21 426、17 894、7 km²，分别占全流域沙漠化土地总面积的69.4%、16.7%、13.9%、0.01%。黄河流域的沙漠化土地绝大部分分布于内蒙古，其沙漠化土地面积为91 398 km²，占全流域沙漠化土地面积的71.0%；其次是青海，沙漠化土地面积为17 432 km²，占全流域沙漠化土地面积的13.5%；陕西和宁夏的沙漠化土地面积分别占全流域沙漠化土地面积的8.3%和6.5%。黄河流域的沙漠化空间格局主要是降水量与沙源空间耦合的结果，流域92.6%（119 114 km²）的沙漠化土地分布于干旱、半干旱地区。从20世纪70年代以来，黄河流域的沙漠化总体上经历了快速发展—发展放缓—明显逆转的过程，沙漠化大幅度的变化主要受人类活动影响所致，在过去几十年间风速持续减小对沙漠化逆转的积极作用也应引起重视。

沙障在固定流沙、促进植被恢复和改良土壤等生态建设方面起着重要作用。对毛乌素沙地设置沙柳（Salix psammophila）沙障6、8、10、11、12年的沙丘迎风坡（裸露沙丘地作为对照）开展了植被调查和土壤养分测试分析。结果显示：设障8年后的沙丘迎风坡0—30 cm深度内的土壤有机质、全氮含量显著（P<0.05）高于流动沙丘，且设障10—11年沙丘迎风坡植被盖度、0—80 cm深度内土壤有机质和全氮含量达到最大，但全磷和全钾含量无明显的变化，所有样地间和3个深度层间的全磷、全钾含量均无显著性差异；植被总盖度、0—80 cm深度内土壤有机质含量及全氮含量相互之间存在极显著线性正相关关系（P<0.01），而且土壤pH值随有机质含量增加而线性降低。沙柳沙障固沙地的植被盖度、土壤有机质和全氮相互之间存在趋同性，且布设10年的沙障土壤改良和植被恢复成效达到最大，之后表现出下降趋势。据此建议活体沙柳沙障在维持其固沙功效的前提下以10年为限需进行平茬处理。

防沙治沙工作自新中国成立之初就是国家层面上的重要任务。随着国家大规模社会经济活动的展开，干旱半干旱区的绿洲、农田、牧场、公路、铁路、渠道、乡镇村落和一些重要基础设施都面临着风沙危害，需要积极应对，开展防沙治沙工作。而面对沙漠科学基本空白的科研工作者们，则需要在形成防沙治沙关键科技支撑的同时，发展中国沙漠科学，这就是20世纪50年代任务带学科的一个典型。本文作为中国防沙治沙的实践与沙漠科学发展70年的初创篇，简要地回顾了20世纪50年代自中央政府、各省（区）主管部门到科研单位、大学及科学家和团队在开拓防沙治沙与沙漠科学的战略性、前瞻性和可行性的思考与实践。从国家政策和预算支持、防沙治沙任务导向和目标确立，到政府管理机构、铁路与林业部门、中国科学院与大学等同心协作、相互支援、联合攻关的努力，开启了中国防沙治沙的实践与沙漠科学发展的里程。

南水北调工程是实现中国水资源南北调配、东西互济，形成水资源合理配置格局的战略性工程。南水北调西线一期工程已初步确定先行从长江上游的雅砻江调水40亿m³至黄河上游的洮河，经洮河至刘家峡水库后入黄河干流。本研究从南水北调西线调水新增水资源量入手，结合新提出的黄河干流甘肃段的新型水土格局（即“弦弧”两支主要输水路线下），重点对新增水资源量的利用进行思考，并分析了新型水土格局下新增调水对黄河干流甘肃段、西北内陆区石羊河流域、内蒙古阿拉善地区和宁蒙灌区等受水区的影响。研究结果有利于水资源稀缺地区输调水资源可持续合理利用，可为黄河流域上游生态保护与高质量发展的战略规划实施提供参考。

风成沙波纹因其规则的波浪形几何图案吸引着研究者的兴趣，但是对其发育过程的认识还比较薄弱。原因之一就是缺少高精度和高分辨率的沙波纹形态动态测量方法。传统的风成沙波纹形态动态测量方法采用的倾斜光源照射方式忽略了沙波纹脊线高度和走向的变化，会导致沙波纹高度测量错误和形态变形。本研究建立的激光片光源垂直照射沙波纹表面的方式纠正了这一问题，并分析了沙波纹形态及其参数随时间的变化规律。结果表明：（1）沙波纹发育形成过程的初始形成阶段、增长阶段和稳定阶段的时长都随风程长度的增加呈减小趋势，且风程长度越短沙波纹的发育进程越滞后，形成 “倒游现象”。（2）沙波纹的波高和波长都随时间先快速增大然后趋于稳定，而且波高增长速度随风程长度增加而增大。稳定阶段沙波纹平均高度和波长呈现随风程长度的增加而增大的趋势。（3）沙波纹指数、迎风坡指数和背风坡指数都随时间先快速减小然后基本保持不变，服从指数函数分布。稳定阶段平均沙波纹指数随风程长度增加而减小。（4）沙波纹移动速度总体上随高度增大而减小，平均移动速度随时间按幂函数减小，而且在风沙流未饱和时平均移动速度总体上呈随风程长度增加而减小的趋势。可见，风程长度是沙波纹定量中不可忽略的一个因素。

植被净初级生产力（NPP）及驱动力分析是全球变化研究的核心内容。以1982—2015年内蒙古草原为研究对象，基于GIMMS NDVI3g、ERA5气象和草原类型数据，采用CASA模型生成年草原NPP。综合运用趋势分析、偏相关、复相关及残差分析法探讨1982—2015年草原NPP变化趋势，并定量确定气候因子和人类活动对草原动态变化的影响程度。结果表明：（1）内蒙古1982—2015年NPP极显著和显著增加的草原面积占草原总面积的11.76%、18.92%。NPP极显著和显著减少的草原面积占草原总面积的4.26%、8.08%。草原NPP增加的面积大于减少的面积，草原处于恢复状态。（2）内蒙古草原92.87%的区域NPP与气候因子之间表现出很好的相关性，气温驱动、降水驱动和降水、气温复合驱动分别占总面积的2.06%、70.71%和20.11%，气候变化对3种草原影响程度荒漠草原>典型草原>草甸草原。（3）人类活动对草原NPP也产生很大影响。其中起到正向作用通过显著性检验（P<0.1）的区域占草原总面积的41.12%，起到负作用（P<0.1）的占5.34%。综上所述，1982—2015年内蒙古草原总体处于恢复状态，在气候和人类活动共同作用下生态环境得到了极大改善。

黄河宁蒙河段穿越腾格里沙漠、河东沙地、乌兰布和沙漠和库布齐沙漠，形成了沙漠包围河流的独特地貌景观。近50年来，由于气候变化和人类活动的影响，该河段水沙关系加剧恶化，河槽萎缩、加速形成“悬河”，已引起国家高度重视和科技界的广泛关注。本文主要从风沙对河道的淤积、河道演变和高含沙洪水的影响3个方面阐述了风沙对黄河宁蒙河段的影响，以期为该河段的“悬河”防治和区域生态保护提供依据。

海流兔河流域是毛乌素沙地的代表性流域，开展以流域为单元的研究，将为毛乌素沙地的流域水资源配置提供科学依据。通过系统分析海流兔河流域的含水层展布和地下水分布特征，创新性地将含水层厚度和地下水埋深的分区进行小波图像融合后，得到了新的水文地质参数分区。结果表明：海流兔河流域的第四系及白垩系为该区域的巨厚含水层系统，其中白垩系含水层由南向北逐渐增厚，整体上该流域地下水资源量丰富。克里金指数模型适用于海流兔河流域的地下水埋深插值，该模型得到的流域地下水埋深为0—43 m，其中地下水埋深3 m以上的区域占流域的主体部分。以Symlets小波函数作为离散小波变换的图像融合技术对海流兔河流域的水文地质参数分区具有较强的适用性。

风沙活动强度是风沙地区交通、能源基地等基础设施建设和运营中科学开展风沙工程防护设计须考虑的重要内容。但在实际工作中尚缺乏操作性强、适用性广的风沙活动强度估算指标。本研究选取风蚀气候侵蚀力、沙丘活化指数和输沙势3种常用指标，基于中国北方风沙区多个具体工程案例，对比分析了3种指标的适宜性及存在问题。结果表明：（1）由于没有考虑工程周边沙源丰富程度的相关影响因素（如植被、戈壁砾石的覆盖度），3种指标的估算结果均难以准确客观地反映具体工程的实际风沙问题。（2）采用高精度风速风向数据计算的输沙势更能表达干旱地区的风沙活动特征，但在降水较多的区域偏差较大。（3）铁路等线性工程两侧风沙活动强度可能存在差异，相同防沙措施的防护效益存在明显差别，具体工程风沙活动强度的估算应明确其方向性差异。在指导防护体系建设时，需尽可能考虑降水、气温、风速、风向等多种因子，同时结合沙源、地表覆盖度、工程走向等实际情况来分析风沙活动强度差异。研究结果有助于提出一种准确度高、适用性广、可操作性强的风沙活动强度估算指标，为有效开展防沙工程设计提供指导。

在野外考察的基础上，选择13个典型样地，研究了巴丹吉林沙漠南缘植被组成、群落特征和植被格局。结果表明：调查的样地中有荒漠植物31种，其中灌木12种，多年生草本11种，一二年生草本8种。种群密度3 000—14 000株·hm^-2，优势种在群落中地位显著，群落稳定性较差；植被斑块面积小、最大斑块指数低。沙漠南缘年降水量虽然仅100 mm左右，但有霸王（Zygophyllum xanthoxylon）、红砂（Reaumuria soongarica）和沙蒿（Artemisia desertorum）等灌木和半灌木天然植物群落分布，有白刺（Nitraria tangutorum）和膜果麻黄（Ephedra przewalskii）灌丛沙堆，沙丘上生长着沙拐枣（Calligonum mongolicum）、沙鞭（Psammochloa villosa）等种群生存，且在沙漠延伸带流动沙丘上已成功建立了梭梭（Haloxylon ammodendron）人工固沙植被，表明在巴丹吉林沙漠南缘建立以乡土植物为主的固沙植被是可行的。在未来研究中，应在山水林田湖草沙生命共同体理念下加强从区域尺度上解析水、植被和沙的关系，系统了解生态系统的原真性、完整性和连通性及生态系统稳定性维持等问题，优化生态景观格局，确定生态保护目标和建设规模，同时要加强对乡土植物适应干旱风沙机制和扩繁保育技术研究，以便为区域生态建设和生态保护提供科技支撑。

植被自然恢复能力评估是生态恢复实践的重要内容。基于蒙古国的MODIS EVI植被指数产品、气象数据及土壤数据，依据相似生境原则，构建了植被恢复潜力计算模式，计算得到蒙古国植被恢复潜力值（VRP，可代表在自然条件下区域植被能够恢复到的最佳状况）及植被恢复潜力指数（VRPI，代表植被生长现状与最大潜力之间的差距），并用蒙古国纵贯铁路沿线长期围封区的采样分析数据进行了验证。结果表明：（1）蒙古国整体上具有较高的植被恢复潜力，植被自然恢复潜力值0.6—0.9；（2）受降水、气温、土壤等自然要素组配的空间分异影响，蒙古国植被自然恢复潜力具有较大的空间差异性，其中北部及东部地区为VRP高值区和VRPI低值区，植被轻度退化，且较容易恢复；南部及西部地区为VRP中低值区和VRPI高值区，植被退化程度较重，恢复难度相对较大。

土壤风蚀是干旱半干旱地区面临的主要生态环境问题。基于修正风蚀方程模型（RWEQ）与GIS技术，分析了1980—2018年内蒙古巴彦淖尔市土壤风蚀变化并分析成因。结果表明：（1）研究期间，巴彦淖尔市土壤风蚀模数总体呈下降趋势，多年均值为40.26 t·hm^-2，10年倾向率为-8.02 t·hm^-2。2000年前以中度风蚀为主，2000年以后以微度风蚀为主。（2）空间上，巴彦淖尔市土壤风蚀高值区主要分布在西北部地区，低值区主要分布在南部地区。不同风蚀强度面积占比排序为中度>轻度>强烈>微度>极强烈>剧烈，微度和轻度风蚀面积呈现增大趋势，中度、强烈、极强烈和剧烈风蚀面积均呈现减小趋势。总体上，全区土壤风蚀均呈现下降趋势，西北部下降幅度最大，南部下降幅度最小。（3）内蒙古巴彦淖尔市土壤风蚀主要受风速（u）、温度（T_a）、植被覆盖度（VC）和土壤含水量（sw）影响，u的直接作用最明显，而T_a、VC和sw主要产生间接影响。总体来说，u对巴彦淖尔市土壤风蚀变化的综合决定能力最强，sw的综合决定能力最弱。

为解析沙柳（Salix psammophila）带化茎与正常茎的表型差异，对1、2年生的沙柳带化茎的外部形态、解剖结构进行了表型比对及数据统计分析。结果表明：沙柳带化茎呈明显的扁平状，茎顶端呈现穗状，向下扭曲缠绕；带化茎的髓心呈扁圆形，木射线不以髓心为原点，呈放射状分布，部分木射线趋近于平行分布；维管束数量、木质部厚度、韧皮部厚度、导管数量均有显著性增加，但导管直径无显著性增加；该带化表型在扦插繁殖后仍然继续出现。沙柳带化茎与野生型茎呈现显著差异，且扦插繁殖可以保持该带化性状的稳定遗传。

利用CALIPSO卫星遥感资料研究中国西北地区气溶胶的三维分布，分区域按类别讨论气溶胶的出现频率和气溶胶光学厚度（AOD），并在此基础上，结合MERRA-2再分析数据探讨形成原因。结果表明：中国西北地区气溶胶含量较高，以沙尘和污染性沙尘为主，主要分布在塔克拉玛干沙漠、古尔班通古特沙漠和甘肃-内蒙古一带。气溶胶的出现频率季节变化不大，大气中气溶胶含量及其三维分布则有明显的区域性差异和季节变化。夏季，由于大气上升运动明显，气溶胶分布较高，部分气溶胶可以被输送到天山山脉、青藏高原主体，甚至8 km的高空。塔克拉玛干沙漠的气溶胶以自然沙尘为主，主要分布在4 km以下，受地形影响该地区局地环流明显，三维分布主要取决于局地排放和垂直输送，AOD的季节变化与沙尘排放一致，春季>夏季>秋季>冬季。古尔班通古特沙漠和甘肃-内蒙古一带的气溶胶消光系数较小且分布零散，气溶胶种类复杂，除了自然沙尘还有大量的污染性沙尘（出现频率约为0.15，AOD约为0.03，甚至可以大于自然沙尘）、污染性大陆气溶胶和烟尘。这是因为，这些地区受局地排放和远距离输送的共同影响，上游气溶胶在西北风的作用下输送而来和局地排放的气溶胶混合并继续向下游输送，沙尘气溶胶经过远距离输送变性为污染性沙尘。

雅鲁藏布江流域中游（贡嘎县至乃东区）江心洲和河漫滩等河流地貌发育，同时也发育了不同类型的风沙地貌，是雅鲁藏布江流域风沙灾害最为严重的地区。冬春季大范围裸露的江心洲和河漫滩，为沙尘暴的发生提供沙源，也可能是北岸沙丘的物源。目前对江心洲和河漫滩面积动态变化过程及其与沙源之间的关系几乎没有研究。为此，本文通过对2019年11月至2020年8月遥感影像解译和风动力条件综合分析，探讨河床动态变化过程与沙源之间的关系。结果表明：江心洲和河漫滩面积具有明显的时空变化特征，主要受径流量的影响。江心洲面积3月最大（222.95 km²），8月最小（80.61 km²）。沙源比（河道内江心洲面积与水域面积的比值）具有明显时空变化规律，3月最大（2.00），8月最小（0.28）。河漫滩面积也具有相似的变化规律，3月78.99 km²，8月仅45.45 km²。起沙风频率冬春季大，意味着3月风沙活动强度最大，8月最小。由此可知，江心洲和河漫滩能够为研究区的风沙灾害提供物源，而强风提供动力条件。