针对高原湖泊流域耕地破碎化背景下土壤氮素空间分异难以精细刻画、成因难以精准量化的问题，研究构建了多源地学数据驱动的土壤全氮高分辨率制图与驱动关系解析框架。该框架结合集成学习树模型实现土壤全氮含量的空间精细预测，并基于广义可加模型系统量化土壤全氮对关键驱动因子的非线性响应与阈值效应。以云南杞麓湖流域灌区为研究区，该区域农业耕作频次高、强度大，加剧了土壤环境的异质性。基于216个表层土壤样本的研究结果表明：①XGBoost模型在土壤全氮制图中表现更优（RMSE=0.85 g/kg，R²=0.53，CCC=0.72），相较于RF模型，RMSE降低7.6%，R²与CCC分别提升20.45%与30.91%，表明其在异质性高原灌区具有更强的预测能力；②基于局部空间自相关识别出土壤全氮具有显著的空间聚集与异质特征，且在原始样点和空间连续制图2个层面的聚集模式分布较为一致，从空间格局角度验证了制图结果的合理性；③土壤全氮受土壤含水量、高程、植被指数和亮度等因子的非线性调控，并存在明显阈值（如土壤含水量48.51%，高程1 808 m）；同时，土壤全氮与距道路的距离、蔓延度指数呈线性关系，反映人类活动对土壤全氮的影响更为直接和连续。

为推进黄河流域生态保护和高质量发展战略，拓展长时段黄河支流输沙量研究，本文基于多源数据处理、统计分析、小波分析等方法，探讨了1935年以来无定河年输沙量演变过程及其影响因素。结果表明：1971年无定河输沙量发生突变，1935—1971年输沙量高值期19 a，占该时段51.4%，1972—2020年高值期14 a，占该时段28.6%；小波分析发现，1935—1971年的主周期为2.7 a、25.0 a、3.8 a，1972—2020年主周期为5.7 a、20.0 a、8.0 a，反映了无定河输沙量演变过程的复杂性；通过双累积曲线定量分析，1972—2020年自然因素对输沙量变化的平均贡献率为38.7%，人类活动贡献率为61.3%；具体而言，20世纪60年代建水库、淤地坝、修梯田等水土保持措施是输沙量发生突变的直接原因，20世纪末退耕还林还草是输沙量减少的主要原因。

通过采集喀什河流域2020年9月—2024年9月的大气降水、河水、地下水和冰雪融水，运用稳定同位素技术分析各水体的变化特征，利用MixSIAR模型量化河水的补给来源，基于蒸发富集模型和同位素质量平衡模型估算河水的时间和空间蒸发损失，探究其影响因素。结果表明：①喀什河流域降水氢氧稳定同位素值与河水、地下水以及冰雪融水的相比更富集；河水氢氧稳定同位素值季节变化不太显著，空间变化呈现出在中海拔地区更富集；地下水与河水氢氧稳定同位素相似；冰雪融水比河水的氢氧稳定同位素贫化。②河水主要由降水和地下水补给，4月份降水和地下水的补给贡献率分别为46.4%、43.8%，7月份冰雪融水补给贡献率增加，所占比例为23.6%，9月份地下水的比例增加，补给贡献率为56.6%。③河水蒸发损失时间变化为夏季最大，最大蒸发损失41%；春季次之，最大蒸发损失为25%；秋季蒸发损失较少，冬季没有蒸发损失。河水蒸发损失空间变化为中海拔地区蒸发损失最大。研究结果对理解局地水循环及其对山区生态系统气候变化的响应具有重要意义。

本研究基于金沙江上游流域气象水文站点观测资料，利用Mann-Kendall趋势分析和累积距平法等方法，分析了1990—2022年金沙江上游流域春夏季极端洪水的变化特征及其驱动因素。结果表明：①1990—2022年金沙江上游流域年均径流量呈增加趋势，夏季和春季径流量呈减小趋势。过去的33 a，径流量经历了从偏枯到偏丰的变化。②金沙江上游流域发生了13次春季极端洪水事件，夏季极端洪水事件18次，2015年以来各有4次。春季极端洪水事件的强度呈增加趋势，夏季呈减小趋势，春汛持续时间长度呈减少趋势，夏汛呈增加趋势，春汛和夏汛开始日期均有提前或推后现象。③径流极值不仅受极端降水的显著影响，与极端最低气温也存在密切关系。西风和季风环流异常扰动，是引发春夏季极端洪水事件的关键。

本文采用Markov-PLUS模型模拟未来土地利用情景，分析洞庭湖生态经济区不同发展路径下的生态系统服务价值（ESV）及权衡/协同关系，并划定生态功能分区，为区域可持续发展提供科学依据。通过模拟洞庭湖生态经济区2030年基准（S1）、生态保护（S2）、经济优先（S3）情景下的土地利用变化，分析各情景下ESV及权衡/协同关系，将653个乡镇划分为4类生态功能区，并提出管控建议与对策。研究发现：①2030年S1、S2、S3的ESV总量分别为3664.75亿元、3752.91亿元、3646.28亿元，仅S2情景ESV较2020年有所增长，显著优于其他情景，印证了“生态优先”政策的有效性与科学性。各情景下水域ESV占比均超过55%，水文调节、气候调节、土壤保持是ESV价值量前3的服务类型。②生态系统服务在各情景下总体呈现协同作用，权衡高值主要分布于食物生产与气候调节、土壤保持之间，且权衡关系在S2更为显著。③基于服务簇识别结果，将洞庭湖生态经济区划分为农业多功能生产区、生态综合保障区、水资源生境保育区、城市生态维护区，结合各分区主导功能提出的差异化管控措施，为洞庭湖生态经济区生态保护与经济发展冲突提供了可操作的解决路径。