植被地上生物量是反映陆地生态系统固碳能力的重要指标，利用遥感技术开展干旱区植被地上生物量估算与空间反演，可为荒漠绿洲生态系统的健康评价与碳储量估算提供重要依据。以野外调查和实地采样数据为基础，利用Landsat 8 OLI多光谱影像提取的7个植被指数和13个波段变量构成4种建模变量组合，采用支持向量机（Support Vector Machine，SVM）、反向传播神经网络（Back Propagation Neural Network，BPNN）、极端梯度提升（eXtreme Gradient Boosting，XGBoost）和随机森林（Random Forest，RF）这4种机器学习算法对新疆渭干河-库车河三角洲绿洲地上生物量进行遥感估算和空间反演。结果表明，（1）由波段变量和随机蛙跳算法优选变量构建的植被地上生物量反演模型，其估测精度明显优于全变量和指数变量，预测能力更为稳定。与SVM和BPNN算法相比，XGBoost和RF算法构建的模型具有更好的估测效果，能更准确地估算研究区植被地上生物量。（2）在构建的估测模型中，波段变量结合RF算法模型的精度最高，稳定性最强，其建模集和验证集的决定系数分别为0.898和0.742，平均绝对误差分别为82.1 g·m^-2和79.2 g·m^-2，均方根误差为110.8 g·m^-2和132.1 g·m^-2，相对分析误差均大于1.8，模型拟合效果最佳。（3）研究区植被地上生物量的空间分异较为明显，整体呈现出绿洲区高，荒漠区低，由绿洲内部向绿洲外围逐渐降低的变化趋势。与其他3种机器学习算法相比，随机森林算法构建的估测模型具有良好的估测能力和稳定性，可准确估算干旱区绿洲地上生物量。同时，基于最优变量组合的机器学习算法模型为地上生物量反演提供了科学依据。

将生态风险结合生态重要性区域进行生态功能分区，是缓解人类活动与生态保护矛盾的重要手段。气候变化和旅游对青海湖流域产生了生态风险的威胁，借助GIS空间技术，在生态系统服务的重要性和敏感性评价基础上，遵循压力点-暴露框架，基于压力-状态-响应模型评估了青海湖流域的生态风险，进行生态功能分区并提出管控建议。结果表明：（1）流域生态风险空间分布格局两级分化明显，高风险面积为7.77×10³ km²，占流域面积的26.4%，集中在环青海湖地区及刚察县城；低风险区面积为12.7×10³ km²，占流域面积的43.1%，主要是流域的水体及草地覆盖区；（2）流域生态系统服务重要性空间格局具有异质性，高值区面积为7.77×10³ km²，占流域面积的26.4%，主要包括水体、湖泊、山林和高寒草地覆盖度高的生态区；低值区主要是环湖地区、高海拔地区和城镇扩张明显地区；（3）国家公园的功能区划不仅要考虑生态保护，还要考虑居民的生产生活需求和社区发展的需要，采用功能分区优化以充分体现“生态保护优先和高质量发展”。将高度重要区和高风险区整合为生态红线区，以最大程度保持区域内生态系统的原真性和完整性；将低/中风险区和轻度/中等重要区化为优先开发区，高风险区和较重要区的叠加为生态开发区，是未来国家公园运营过程中的生态畜牧业和生态旅游业发展区；剩余区域规划为保护发展过渡区，是未来的缓冲空间。该分区方案旨在尝试缓解生态保护与发展的矛盾，以有助于推动青海湖国家公园建设，为自然保护地的生态功能区规划提供了新思路，也为区域可持续发展提供科学参考。

生态用地碳汇为从增汇角度实现“双碳”目标提供重要途径，综合分区优化对促进生态保护与经济高质量发展融合具有重要指导意义。在测算中国31省（市、区）各类生态用地碳汇总量及单位面积碳汇量的基础上，运用探索性空间数据分析、核密度估计，探究2000－2020年生态用地碳汇空间集聚特征和时空演进趋势，并基于碳汇与绿色GDP的脱钩关系和协调状态构建综合分区，结合重要生态功能区分布开展优化治理。研究表明，1）研究期内生态用地碳汇总量呈波动上升态势，年均增速为0.077%；在空间上呈显著的集聚效应，湖南、贵州、广西属于高-高集聚区，形成高值辐射中心，山东属于低-低类型，为低值塌陷区。2）生态用地碳汇总量空间差异明显，高碳汇区碳汇能力强于其他地区；核密度估计显示高碳汇区和低碳汇区碳汇呈增加趋势，中碳汇区保持相对稳定，且三者均存在区内集聚特征。3）单位国土面积生态用地碳汇与单位生态用地面积碳汇均以高-高集聚类型和低-低集聚类型为主，呈现出较强的空间集聚特征，尤其南部地区的省（市、区）具有单位面积生态用地碳汇优势和潜力。4）生态用地碳汇与绿色GDP两者以脱钩和多元协调状态为主，大部分省（市、区）单位面积生态用地碳汇处于多元协调区，重要生态功能区的碳汇积极作用显现。研究结果为改善生态用地碳汇能力和潜力，推进生态领域实现“双碳”目标提供有益参考。

森林土壤微生物决定了森林生态系统的能量流动和物质循环，研究其群落结构和影响因素对于维持生态系统稳定性和应对全球气候变化具有重要意义。磷脂脂肪酸（PLFAs）因其仅在活体微生物中存在的特性，可以作为生物标志物直观反映土壤中不同种类微生物群落的生物量和群落结构。以土壤微生物为对象，采用PLFA方法，分析了中国全部6种气候类型中天然森林土壤中微生物的群落结构、生物量和理化性质，并采用相关分析和冗余分析方法分析了影响微生物群落结构的主要因素。结果表明，6种气候类型中，土壤容重、土壤pH、土壤凋落物碳质量分数、土壤有机碳质量分数、土壤总氮质量分数、土壤碳氮比和土壤总磷质量分数存在显著差异。真菌群落生物量在6种气候类型中存在显著差异，随气候类型从寒带-温带-热带变化中呈现先升后降的趋势。暖温带土壤真菌与细菌比值最高（0.7），显著高于亚热带、热带土壤（0.4－0.5）。热带土壤和高原土壤的革兰氏阳性与阴性菌比显著高于其他气候类型（1.3－1.5），亚热带土壤最低（0.7）。气候（年均温、年降水量）和土壤理化性质（土壤pH、土壤容重、土壤总氮质量分数和土壤有机碳质量分数）与PLFAs质量分数所代表的土壤微生物生物量和群落结构呈现显著相关关系（P<0.01）。综上，在中国6种气候类型中，森林土壤中总PLFAs所代表的生物量差异不大，但土壤的理化性质和微生物群落结构差异显著。森林土壤微生物群落结构最主要影响因素是年均温、年降水量和土壤pH值。

随着城镇化和工业化进程加快，长江经济带土地利用主导功能发生较大转变，生产、生活、生态空间（“三生空间”）转型对生态环境质量的影响日益增强，从“三生空间”角度研究长江经济带生态环境质量对于推动长江经济带高质量发展意义重大。基于土地利用遥感监测数据，通过生态环境质量指数模型、地理探测器等方法，定量分析长江经济带130个地级市生态环境质量的空间分异及其影响因素。结果表明，（1）2000-2020年长江经济带生态环境质量处于中等以上，其中2000-2010年生态环境质量等级保持不变，主要有中等和较高质量两种类型；2010-2020年生态环境质量等级发生变化，中等质量区和较高质量区面积减少，高质量区面积增加。（2）生态环境质量空间分布存在明显差异。长江经济带生态环境质量整体呈“东北部低、西部、中部和东南部高”。2000-2010年生态环境质量空间分布一致。2010-2020年多数地区的生态环境质量等级上升，主要趋势为中等质量转化为较高质量、较高质量转化为高质量。（3）不同因子对生态环境质量空间分异的影响程度具有显著差异。土地利用程度、人口密度和坡度对生态环境质量的影响占主导地位，对生态环境质量空间分异的解释力q值分别为0.776、0.409、0.406，其他因子对生态环境质量空间分异的影响相对较弱。（4）任意两因子间的交互作用均大于单因子对生态环境质量空间分异的影响，且土地利用程度与其他因子的结合是影响长江经济带生态环境质量空间分异的最主要因素。

秸秆还田能改变农田土壤微生物生物量碳（Soil Microbial Biomass Carbon，SMBC）含量，分析秸秆还田条件下SMBC含量变化及其相关影响因素，对理解秸秆还田下土壤养分周转与碳循环机制具有重要意义。基于中国知网和Web of Science数据库2001－2022年公开发表的68篇文献，建立了839组包含秸秆还田和秸秆不还田下SMBC含量的数据库，按照气候类型、种植方式、耕作方式、秸秆种类、施氮量、秸秆还田量进行分组，采用Meta分析对秸秆还田条件下SMBC含量变化的特征进行综合分析。结果表明，与秸秆不还田相比，1）秸秆还田显著提升SMBC含量（51.4%，置信区间为0.373－0.654），且对不同土层SMBC含量的提升效果不同，浅层和深层SMBC含量分别提升47.9%和42.7%。2）秸秆还田下温带季风气候区和亚热带季风气候区SMBC含量分别增加71.0%和35.8%，但在温带大陆气候区对SMBC含量影响表现出显著负效应，降低幅度为35.6%。3）不同耕作方式下旋耕（99.2%）对SMBC含量的增幅影响最为明显，约为常规耕作和免耕下的2.4倍和4倍。4）旱地秸秆还田SMBC含量的增幅明显高于稻田。玉米秸秆对SMBC含量的响应度最高，增幅达到99.5%，水稻秸秆次之，增幅为30.8%；小麦秸秆最低，降低幅度为5.8%。5）施氮量对SMBC含量增幅在−34.5%－183.9%之间，0－100 kg•hm⁻²和101－225 kg•hm⁻²施氮量下秸秆还田可显著提升SMBC含量，而在226－325 kg•hm⁻²和326－425 kg•hm⁻²施氮量下秸秆还田对SMBC含量的影响表现出显著的负效应；6）对于秸秆还田量而言，当秸秆还田量 <4500 kg•hm⁻²时增幅52.60%，4500－9000 kg•hm⁻²时增幅47.7%，>9000 kg•hm⁻²时增幅44.2%，但SMBC含量的增幅表现出随着秸秆还田量的增加呈递减趋势。由此可见，不同的气候类型、种植方式、耕作方式、秸秆种类、施氮量、秸秆还田量等条件下，秸秆还田对中国农田SMBC含量的影响存在显著差异。

邻苯二甲酸二乙基已基酯（Diethylhexyl phthalate，DEHP）广泛存在于各种环境介质中，且非常容易累积在土壤环境中，通过多种途径进入生态系统循环，并沿着食物链传递影响人体健康。中国尚未出台DEHP基于农用地安全的生态阈值基准，因此，开展DEHP农用地土壤生态风险和生态安全等研究非常必要。通过从国内外数据库和相关文献中筛选出土壤酶反应活性、植物、无脊椎动物和脊椎动物等15种为代表性物种陆地生物最敏感测试终点毒性数据，应用物种敏感性分布（Species Sensitivity Distribution，SSD）方法构建了DEHP对陆生生物的SSD曲线；计算了DEHP对不同陆生生物的5%危害浓度（HC₅），分析比较DEHP对不同生物类别的毒性敏感性差异及其特征，并利用风险商（RQ）评价了中国不同地区土壤环境DEHP对不同生物类别的生态风险。结果表明，中国不同地区农用地中DEHP的污染程度差异较大，其平均质量分数范围为0－18.3 mg∙kg⁻¹，平均质量分数较高的地区从高到低依次为：青岛 (18.3 mg∙kg⁻¹)>贵州 (14.3 mg∙kg⁻¹)>广州 (8.87 mg∙kg⁻¹)>大连 (2.84 mg∙kg⁻¹)>杭州 (1.48 mg∙kg⁻¹)>南京 (1.37 mg∙kg⁻¹)>重庆 (1.04 mg∙kg⁻¹)。基于发育、繁殖和行为等慢性毒性数据推导出的预测无效应浓度（PNEC）为1.24 mg∙kg⁻¹；各地区的DEHP慢性毒性的风险商值范围为0－14.7，中国不同地区土壤存在一定的生态风险差异，青岛、贵州等地调查点农用地土壤生态风险商（RQ）较高，分别为14.7、11.5，表明生态风险较高，但大部分地区生态风险较低。该研究通过采用SSD方法推导DEHP农用地生态环境基准，可为农用地土壤生态风险评估与管控提供技术支持。

从水平空间与纵向空间对山地岩溶区开展长时序的生态系统服务演变研究可以增进对山地岩溶区生态系统发展演变规律的理解，为山地岩溶区生态保护政策和石漠化防止措施的制定提供科学参考，对区域可持续发展具有重要意义。基于InVEST模型，实现了2000-2020年研究区陆地生态系统服务产水量、土壤保持与生境质量功能的定量评估，并揭示研究区在水平空间和纵向空间的生态系统服务功能变化特征，更为立体的了解山地岩溶区生态系统服务功能变化特点。研究结果表明，（1）2000-2020年，研究区土地利用类型变化最大的为建设用地，变化最小的为耕地。（2）从水平空间看，不同土地利用类型的产水量、土壤保持及生境质量功能存在显著差异。2000-2020年间，研究区裸地的单位面积产水量最高，林地单位面积产水量最低。土壤保持功能则与之相反，表现出林地单位面积土壤保持量最高而裸地单位面积土壤保持量最低。建设用地与裸地的生境质量均较低。（3）从纵向空间看，产水量、土壤保持和生境质量功能在不同海拔等级具有显著的空间异质性。2000-2020年，研究区产水量与土壤保持功能均表现出随海拔升高而波动式降低的变化特点；生境质量随海拔上升呈现出先下降后上升（浅U型）的分布特征。（4）根据研究结果，研究区生态保护及石漠化防治政策和措施应重点关注裸地、建设用地和林地，同时也应关注不同海拔等级各类生态系统服务功能变化特点，必要时可以对高海拔和低海拔区域实施有差别的生态保护措施。这些发现可为山地岩溶区的生态可持续性提供更切实可行的措施，并为其他类似地区提供参考。

研究PM_2.5时空演化及人口暴露风险，对于环境风险评价及人居环境改善、政府环保部门制定针对性的空气污染防控政策具有重要意义。渭河流域是国家重要工业基地，也是国家级城市群和关中—天水国家级经济区的核心区域，降低该区域PM_2.5人口暴露风险是实现高质量发展的必然途径。基于渭河流域2000—2020年PM_2.5遥感反演数据和人口格网分布数据，测算人口暴露风险指数。采用Theil-Sen Median与Mann Kendall检验法，分别识别PM_2.5质量浓度值和人口暴露风险指数时间演化特征，并通过GIS空间探索工具，分析其空间变化特征。结果表明，（1）2000—2020年渭河流域PM_2.5年均质量浓度为47.2 μg·m^-3，最高值为2013年的57.6 μg·m^-3，最低值为2020年的31.8 μg·m^-3，呈现先上升后下降的变化趋势。趋势显著性检验发现，渭河流域PM_2.5污染情况呈现好转趋势。（2）PM_2.5年均质量浓度空间分布呈东高西低特征，高值主要集中在流域下游地区，如西安市、咸阳市和渭南市等。低值主要分布在流域中上游地区，如天水市、定西市、平凉市等。（3）2000—2020年渭河流域PM_2.5人口暴露风险等级总体呈下降趋势，但历年暴露于35 μg·m^-3以上人数占比均值高达96.2%。2000—2003年，2005—2014年间，渭河流域100%人口暴露于浓度值35 μg·m^-3以上。但高风险区域面积从2000年的20.6%下降为2020年的17.1%。（4）2000—2020年渭河流域历年PM_2.5人口暴露风险等级均呈现东高西低的空间格局，且空间差异较大，“热点”型主要集中渭城区、秦都区、未央区等城市建成区单元，“冷点”型主要分布在定西市、天水市、平凉市等流域西部海拔较高区域。研究结论可为渭河流域制定联防联控的PM_2.5污染治理政策提供科学依据。

森林火灾通过影响土壤生物和非生物部分对土壤氮循环产生长期影响。在全球林火频发背景下，为探讨火灾与土壤氮循环之间的长期响应关系，选择火后1、6、11年兴安落叶松林（Larix gmelinii）重度火烧迹地为研究对象，通过测定土壤氮组分、氮循环功能基因和土壤基本理化性质，分析火后土壤氮组分和氮循环功能基因丰度随恢复年限的变化趋势，以及主要影响因子。结果表明，1）土壤全氮、铵态氮和微生物量氮（MBN）含量随恢复年限呈现先降低后增加的趋势，其中MBN恢复较慢。火干扰导致土壤硝态氮含量在火后1年显著增加（P<0.05），火后6、11年均低于对照样地。2）固氮nifH功能基因在火后11年恢复到火烧前的水平，而反硝化nirS、nirK和nosZ功能基因在火后6年显著高于对照样地，火干扰显著提高了硝化amoA-AOA和amoA-AOB功能基因丰度。3）相关性分析表明固氮nifH功能基因与土壤全氮、铵态氮和MBN呈显著的正相关关系（P<0.05）；硝化amoA-AOA功能基因与硝态氮呈极显著的正相关关系（P<0.01）；反硝化nirS、nirK功能基因与硝态氮呈显著负相关关系（P<0.05）。4）冗余分析结果表明土壤有机质、含水率、速效钾是影响火后土壤氮循环功能基因的主要因子，解释度分别为63.8%、18.4%、85.8%。可见，森林火灾对兴安落叶松土壤氮组分和土壤中的氮循环功能基因有着长期的影响，并且火后土壤理化环境的改变也会间接对土壤氮循环的恢复产生影响，研究结果可为北方地区森林火灾对土壤氮循环影响机制提供数据支撑。

掌握净生态系统生产力（NEP）时空格局对提高干旱/半干旱地区生态系统功能有重要意义。已有的NEP时空格局研究大多以年尺度开展分析，而NEP在多时间尺度上的特征差异尚不明晰。基于多源遥感、气象和地面实测数据，采用CASA模型、土壤呼吸地质统计模型（GSMSR）和土壤呼吸-土壤异养呼吸（Rs-Rh）关系模型耦合模拟内蒙古2001-2020年NEP，分析其年、季、月多时间尺度时空特征，并探讨8种不同植被NEP的多时间尺度特征差异。结果表明，1）内蒙古年尺度NEP的空间分布格局稳定，从东北向西南递减，这一格局与春夏秋3季及植被生长期的3-10月一致，而冬季植被进入休眠期使得空间差异显著减小。2）内蒙古多时间尺度NEP年际变化趋势有所不同：年尺度上，内蒙古总NEP呈波动上升趋势，年际变化率为C 3.75 Tg∙a⁻¹；季尺度上，夏季增长趋势最大，占全年增长的41.6%，春秋两季对NEP的增长也起到至关重要的作用，分别占比34.9%和23.3%，冬季对NEP增长贡献非常有限；月尺度上，NEP年内变化与植被生长物候周期较为接近，1月和12月年际NEP为减少趋势，其余月份年际NEP均为上升趋势，其中9月增长趋势最大，占全年增长的19.3%。3）不同植被类型NEP年际趋势存在差异，5种植被类型年NEP呈增长趋势，3种呈下降趋势；草地在季尺度年际变化中均保持增长，在夏季最高，而灌木林在季尺度年际变化中均为降低趋势，夏季降幅最大；月尺度年际变化中灌木林均为降低趋势，1月降幅最大。该研究能够为明晰区域碳循环及改善生态系统功能提供科学依据。

农田是重要的温室气体排放源，同时也是陆地生态系统的重要碳汇。充分认识我国重要粮食生产基地——汾渭平原的碳库潜力，深入了解汾渭平原农业活动的碳排放特征，可为汾渭平原产业结构调整和区域可持续发展提供基础信息。通过收集2011—2020年汾渭平原农田生态系统农业投入要素及作物产量数据，解析了汾渭平原农田生态系统的碳源/碳汇及碳足迹时空变化及影响因素，核算了汾渭平原农田生态系统的碳生态盈余/赤字。2011—2020年，汾渭平原碳排放总量从3.78×10⁶ t先升高至4.16×10⁶ t后逐步下降到3.72×10⁶ t，单位播种面积碳排放呈上升趋势，最高达0.880 t·hm^-2，两者均呈现西部高于东部、中心高于边缘的分布格局，而化肥使用是碳排放的主要因素（碳排放总量年均贡献率达58.8%），其所贡献的碳排放量与总碳排放量的变化趋势大体一致。汾渭平原碳吸收总量从2.48×10⁷ t先升高到2.69×10⁷ t后下降至2.38×10⁷ t，空间分布较为均衡，而单位播种面积碳吸收随时间呈上升趋势，最高达5.98 t·hm^-2，且逐步由东部高于西部演变为西部高于东部，其中粮食作物是碳吸收的主要贡献源，其碳吸收量占农田总吸收量的92.7%。汾渭平原碳足迹从5.94×10⁵ hm²先升高至6.44×10⁵ hm²后下降至5.54×10⁵ hm²，空间分布不规律，而单位面积碳足迹呈上升趋势，大体呈现西部高、东部低的分布格局。汾渭平原农田整体呈碳生态盈余状况，然而近年也出现了盈余下降趋势，其农田生态系统碳库功能有削弱风险。各城市间农业发展不均衡较为明显。重视第一产业的绿色发展对保持农田碳汇规模、实现区域碳达峰具有重要意义。

陕北黄土高原沟壑区作为全国重点水土流失区和退耕还林还草核心区，探究县域尺度生态系统服务的时空变化特征、驱动因素和权衡关系对于生态系统的可持续管理更有针对性和现实性。基于RUSLE、CASA和InVEST模型，分析了陕北志丹县2000—2018年土壤保持、碳固存和水源供给3种生态系统服务的时空变化，并运用地理探测器和偏相关分析研究了生态系统服务的驱动因子和权衡关系。结果表明：2000—2018年，志丹县土壤保持、碳固存（以C计）和水源供给都呈现增加趋势，分别增加了199 t·hm^-2·a^-1、426 g·m^-2·a^-1和122 mm。地形、气候和植被生长状况等自然因素对生态系统服务空间异质性的影响强于土地利用类型等人为因素，并且多因子的交互作用对生态系统服务的影响大于单一因子。影响土壤保持服务空间异质性最主要的因子是坡度，其次是NDVI，碳固存服务空间异质性受降雨、NDVI和土壤类型等因素的综合影响，水源供给服务空间异质性的主要驱动因素是降雨和土地利用类型。志丹县土壤保持和碳固存、土壤保持和水源供给以及碳固存和水源供给之间的关系整体上分别表现为弱协同、弱协同和协同作用，并在空间上具有异质性。该研究有助于进一步了解不同生态系统服务间的复杂关系及其驱动因子差异，可为黄土高原县域生态系统管理和可持续发展提供参考。

在全球变暖和快速城市化的背景下，热岛/干岛效应增强，在一定程度上影响了人居环境，城区居民面临着健康风险。要制定缓解、控制措施，必须要明确城市化的大气环境效应形成和演化规律对人居环境的影响。以快速城市化的重庆市为例，基于重庆市内15个国家气象站点1980—2020年平均气温、湿度和风速逐日观测资料，采用人体舒适度指数计算公式量化得到了各站点的人体舒适度，并利用ArcGis软件中反距离加权模型（Inverse Distance Weighted，IDW）进行空间插值，得到每个时间段人体舒适度的空间分布演化情况。另外对比分析了城郊气象站点平均气温、饱和水汽压差和相对湿度的时空变化趋势，并结合城市化进程数据，重点检测了重庆市人居热环境随城市化进程演化的趋势，评估了城市化对人体舒适度的影响。结果表明：（1）温度、饱和水汽压差的高值区与相对湿度的低值区发展方向与建成区扩张方向基本一致，形成了以中心城区为中心的高温组团；（2）城市与郊区站点平均气温和饱和水汽压差均呈上升趋势，相对湿度呈下降趋势，但城区站点变“干”变“热”趋势更加明显，热岛/干岛效应显著；（3）城区站点热不舒适日数和冷不舒适日数分别以3.5 d·(10a)^-1、-3.6 d·(10a)^-1的速率呈现出显著性趋势（P<0.05），而郊区站点年际变化较为稳定，城市化使得人体舒适度往炎热不舒适的方向发展；（4）相较于城市缓慢发展阶段，城市快速发展阶段城郊站点年热不舒适度日数之间的差异进一步增大，最大差距一年能达到30 d左右。整体上，重庆市城市发展方向与人居热环境空间演化格局存在较强的相关性。该研究旨在探明重庆市城市化引起的人体舒适度的演化规律，为缓解城市热岛/干岛效应提供直接的科学参考，力求为城市总体规划、改善城市热环境、打造“宜居宜游城市”提供定量化决策依据。

通过连续4年定点秸秆还田试验，设置大垄轮播、翻耕、旋耕3种还田方式，以秸秆不还田为对照，利用三维荧光光谱和紫外光谱测定不同土层（0－20、20－40、40－60、60－80、80－100 cm）及玉米各生育时期（播种前期、苗期、拔节期、灌浆期、收获期）0－20 cm土层DOM组分特征，以期优化寒旱区春玉米秸秆还田方式。结果表明，土壤DOC质量分数在202－364 mg?kg^-1之间，DOM类胡敏酸组分（23.6%－54.3%）占比最高，类富里酸组分（23.6%－31.6%）占比次之，秸秆还田降低土壤（0－20 cm）DOM类胡敏酸组分占比，增加土壤DOM类蛋白组分占比、陆源特征及芳香性。随着土壤深度的增加DOM质量分数增加，类胡敏酸组分占比、腐殖化程度和生物源特征降低，疏水性分子增加。大垄轮播提高0－40 cm土层DOM类胡敏酸组分占比、腐殖化程度及芳香性，翻耕提高20－40 cm土层DOM类蛋白组分、疏水性组分占比，旋耕提高0－20 cm土层DOM类富里酸组分占比、腐殖化程度及芳香性。随着玉米的生长土壤DOM质量分数降低，类胡敏酸组分呈先降后升趋势，DOM小分子组分占比增加，生物源增强，腐殖化程度减弱。大垄轮播增加灌浆期土壤DOM类富里酸、类蛋白组分占比，翻耕降低拔节期DOM类胡敏酸组分占比，旋耕增加苗期DOM类蛋白组分占比。秸秆还田通过提高微生物及酶活性和作物产量影响DOM组分，大垄轮播通过延长根际秸秆腐解时间影响土壤DOM组分，提高DOM供肥能力及春玉米产量；翻耕和旋耕通过机械作用影响DOM含量和组分，增强DOM腐解。因此，寒旱区春玉米秸秆还田适宜采用大垄轮播秸秆还田方式。

土壤微生物是维持森林生态系统平衡与土壤养分的一个重要因素。雪岭云杉林是天山重要的生态屏障和珍贵生物资源，其生态系统的固碳能力持续提升。研究雪岭云杉森林土壤微生物群落特征及微生物与土壤养分之间的互作关系，对维持雪岭云杉森林生态系统质量，促进雪岭云杉森林生态系统可持续发展至关重要。以天山北坡雪岭云杉林表层土为研究对象，利用宏基因组技术，探究天山北坡雪岭云杉林土壤微生物群落组成和多样性及其影响因素。结果表明，天山北坡雪岭云杉林土壤微生物群落特征表现为细菌相对丰度82.5%，真菌1.3%，古菌0.5%，其他15.7%。细菌Alpha多样性在中东部和西部之间有显著性差异；古菌Beta多样性在中部与西部存在显著差异，且中部和东部之间极显著；细菌Beta多样性在3个区域之间均有显著差异，其中西部与东部极显著；真菌Beta多样性仅中部与东部存在极显著差异。古菌多样性主要受有机碳、总氮、pH和土壤湿度的影响；细菌多样性主要受氮素、pH、年均降水量和年均摄氏温度的影响；真菌群落多样性主要受微生物碳和年均摄氏温度的影响。综上说明，土壤因素和水热条件在天山北坡雪岭云杉林土壤微生物群落分布中起主要控制作用，其中pH值和年均摄氏温度是微生物类群空间分异的主导因素。该研究探讨了环境因子对雪岭云杉林土壤微生物分布的调控作用，为今后森林的经营和可持续发展提供依据。

随着城市功能和产业形态的不断变迁，国土空间格局变化带来的环境问题频发，“三生空间”格局（生产、生活、生态空间）优化对碳中和的实现愈发重要，探究“三生空间”转型变化与碳排放时空变化之间的关系，对解决中国式韧性城市建设、国土空间格局优化和“双碳”目标实现具有重要意义。以福建省为例，基于“三生空间”动态度、“三生空间”动态转移矩阵，在确定2005－2020年福建省“三生空间”时空变化的基础上，选取多期碳排放相关经济社会数据确定福建省碳排放系数，利用“三生空间”碳排放贡献率，揭示福建省“三生空间”转型对碳排放的作用程度。结果表明，1）2005－2020年，福建省“三生空间”空间类型表现为林地生态空间占据主体地位，农业生产空间、林地生态空间减少，其他空间类型都有不同程度的扩展。2）福建省“三生空间”转型由急剧增加向逐步减缓发展，其中以工业生产空间、林地生态空间、农业生产空间之间的相互转换规模较大。“三生空间”转换的空间分布前期集中在东南部，中期向中西部延伸，后期中心重新聚集在东南部。3）基于“三生空间”的变换，福建省2005－2020年间的碳排量呈不断增长趋势，但增长率渐缓，15年间累积碳排放共增加5.84×10¹¹ t，近5年增加量最大，达到2.41×10¹¹ t，增长幅度下降27.3%。农业生产空间、林地生态空间向工业生产空间的转入成为碳排放量增加的主要因素，贡献率达到28.1%、18.3%。因此，福建省国土空间优化、碳中和的实现应依托于“三生空间”转型规律、不同空间类型碳排放效应特征，积极实施国土空间分区调控措施。

为理清福建省天气形势对PM_2.5与O₃演变的影响，识别二者的不同趋势与特点，揭示双高过程的气象场特征，利用2015－2021年PM_2.5与O₃连续观测资料，采用统计合成、天气学诊断等方法，探究PM_2.5与O₃变化趋势、污染状况及其与主导天气形势的关系，阐明气象因素对PM_2.5与O₃（简称“PM_2.5-O₃”）双高过程的协同作用。结果表明：2015－2021年福建省PM_2.5质量浓度年均值呈明显下降趋势，超标天数从5.6 d（2015年）下降到0.3 d（2021年）。O₃日最大8 h平均（简写为O₃-8h）质量浓度的年均值呈先上升后略下降的趋势，2018年O₃超标天数为2016年的8倍以上。天气形势对PM_2.5与O₃的影响存在一致性特征，也存在差异性，2015－2021年PM_2.5质量浓度在不利天气形势下从34.9 μg?m^-3降至24.8 μg?m^-3，在有利的天气形势下从25.2 μg?m^-3降至17.5 μg?m^-3，且不利天气形势下与有利天气形势下的质量浓度差在缩小。O₃-8h质量浓度在有利的天气形势下呈现上升趋势，在中性-拉尼娜气候背景加不利天气形势下却呈略降趋势，可见近年来针对 O₃的管控措施是有一定效果的。福建省PM_2.5-O₃双高现象白天发生频率远高于夜间，协同控制最需要关注的是光化学型PM_2.5-O₃双高现象（08:00－20:00的PM_2.5-O₃双高现象），主要天气形势有两种，即2－5月锋前暖区下的静稳天气以及7－9月台风外围影响下的静稳天气；沿海代表性城市莆田市非光化学型PM_2.5-O₃双高现象（21:00至翌日07:00的PM_2.5-O₃双高现象）占比14.1%，说明加强上游区域的联防联控也是PM_2.5-O₃协同控制的关键因素之一。研究显示，近年来PM_2.5和O₃-8h浓度演变与天气形势变化有密切关系。期望研究成果能为低污染排放区域PM_2.5与O₃协同控制、污染防控效果评估奠定基础。

在遥感生态指数（Remote Sensing Ecological Index，RSEI）的基础上引入PM₁₀作为大气环境质量指标，提出了改进的遥感生态指数（Improved remote sensing ecological index，IRSEI），并基于IRSEI分析了宁夏2000-2020年的生态环境质量时空分布格局与演变，以及宁夏生态环境质量的变化趋势，此外还深入讨论了不同的指标归一化方式对IRSEI结果的影响。结果表明，1）2000-2020年，宁夏生态环境质量呈现“先上升，后下降，又上升”的趋势，21年间IRSEI从0.329上升至0.426，总体上升了约29.48%；空间分布上，生态环境质量等级为“优”和“良”的地区主要分布在宁夏北部、南部以及黄河流域沿岸，生态环境质量等级为“差”和“较差”的区域主要分布在宁夏中部。2）宁夏生态环境质量改善面积远大于退化面积，21年间改善面积占比达到54.42%，且极强改善区域集中在宁夏南部，中部以较强改善为主，退化面积占比为14.98%，主要分布在北部城市区域。3）趋势分析结果表明，宁夏生态环境质量呈改善趋势的区域面积占比达到64.02%，显著改善趋势的面积占比为29.18%，但仍有28.81%的区域呈现显著退化和轻微退化趋势，生态环境质量修复与保护应重点关注呈现退化趋势的区域。4）不同的指标归一化方式对IRSEI影响显著，基于各期数据分别进行指标归一化容易高估生态环境质量较差年份的IRSEI，低估生态环境质量较好年份的IRSEI，基于全局极值的指标归一化方式，能更真实客观地反映不同时期的变化和差异。

中国稻田砷污染问题突出。淹水厌氧条件下，五价砷被微生物还原为活性较高的三价砷，易于被水稻吸收积累，从而威胁人类健康。另一方面，水稻生产需要施用大量的氮肥，水稻土中氮素氧化还原活性高，对稻田砷形态转化具有重要影响。文章在系统总结稻田土壤氮循环主要过程及功能微生物特征、稻田干湿交替条件下砷形态转化及相关功能微生物等国内外研究现状的基础上，深入分析了稻田土壤氮循环过程（硝化作用、反硝化作用、厌氧氨氧化、铁氨氧化以及硝酸盐异化还原成铵等）对水稻土砷迁移转化的影响及关键环境因子，总结出硝化和反硝化作用有利于砷的吸附固定；而厌氧氨氧化、铁氨氧化及硝酸盐异化还原成铵，可促进砷的还原释放。此外，反硝化作用可耦合砷脱甲基化过程，从而提高砷的毒性。其中，水稻土中铁氧化还原过程扮演重要角色，其可作为氮循环影响砷迁移转化的桥梁。比如，硝酸盐抑制铁还原有利于砷的吸附；硝酸盐还原耦合亚铁氧化生成氧化铁矿物，促进砷的吸附固定；铁氨氧化促进铁还原有利于吸附态砷的还原释放。基于以上的总结，认为不同氧化还原条件下土壤氮循环过程及其与砷形态转化的耦合机理，水稻土中铁氨氧化反应的主要功能微生物及该过程对砷迁移转化的贡献，以及如何定向调控氮循环耦合砷转化过程，是今后该领域需要关注的重要科学问题和主要发展趋势。以上科学问题的解决，可为稻田砷污染控制技术的研发提供重要理论支撑，同时为稻田合理施氮降低稻米砷风险提供科学依据。