为治理沙地和响应十八亿亩耕地保护红线的要求,陕北农牧交错带沙地农业利用初具规模且不断扩大。沙地农业利用规模不断增加带来直接经济效益的同时也产生了难以忽略的外部性,包括以生态服务价值增值为例的正外部性以及取用水、施用化肥造成水量水质变化而产生的负外部性。经济效益与外部效应、正外部性与负外部性的失衡会制约区域可持续发展,外部性较难定量,但作为生态补偿的依据与基础其研究极为重要。本文在调查收集陕北农牧交错带水文地质、土地利用等资料的基础上,利用ArcGIS、Visual MODFLOW软件并结合生态服务价值模型、资源环境价值模型对该区域的外部性进行了分析与评估。主要研究内容和结果如下:（1）基于外部性理论识别了沙地农业利用的外部性。将沙地改造为农田提升了生态服务价值,具有正外部性;农业耕作打井取水对地下水资源水量造成影响、化肥增施而产生的地下水水质污染具有负外部性。（2）基于沙地与农田面积流转量化了生态服务价值增值。以ArcGIS为工具,采用MODIS遥感影像数据获取从2000年到2020年沙地转换为农田的累计面积为444.90 km2;建立沙地农田生态系统服务价值模型,从气候调节、涵养水源、净化空气、维持生物多样性和文化娱乐五个维度计算了 2020年沙地农业生态服务价值总计2.74×108元,生态服务功能价值由大到小排序为:气候调节功能＞涵养水源功能＞生物多样性维持功能＞文化与娱乐功能＞净化环境功能。（3）基于数值模拟与评估量化了负外部性。以公草湾林场为典型区,通过Visual MODFLOW模拟了沙地农业利用前后地下水资源量及水质污染的变化情况,进行沙地农业耕作后,地下水年内补排均衡差变化量为5.481万m3,农业施用肥料造成的年内水质污染水体为14.16万m3。构建了水资源稀缺增值评估模型及地下水污染的经济学评价模型,得出年内损失水量所造成的价值损失为36.525万元,年内水环境污染造成的损失9.086万元。基于陕北农牧交错带沙地农业利用面积,2020年陕北农牧交错带沙地农业因地下水灌溉造成的水量价值损失为2054.25万元,地下水污染价值损失为51 1.02万元,合计价值损失2565.27万元。（4）正负外部性综合评价及负外部性应对机制提出。根据2020年沙地农业粮食产量进行核算,沙地农业生产社会收益0.40元/kg,沙地农业生产边际社会成本0.04元/kg。沙地农业在生态环境上的正面服务功能要远远大于负面效应,在生态环境方面具有可持续性。为有效应对沙地农业产生的负外部性,可以通过建立生态安全预警机制,并采用限制化肥使用、推荐节水灌溉等新耕作技术等措施以保证生态安全;在陕北农牧交错地带,为维护农业生态环境、维护和提高农业生态环境做出贡献的个人和团体,应建立生态补偿机制。