以欧亚大陆草原为代表的寒旱区对全球及中国的可持续发展至关重要。在过去几十年中,由于人类活动和气候变化的影响,该区域面临生态退化引发的荒漠化危险。本论文选取科尔沁沙地进行此方面的研究,以其东南缘的沙丘-草甸相间区域为研究对象。基于收集筛选的大量植被和生境因子数据,采用结构方程模型（Structural Equation Model,SEM）模拟植被群落动态变化过程。参照群落动态分析结果,研制了适合荒漠化生态系统健康分析的群落尺度土地覆被分类系统。融合植被物候、生境信息和多时相遥感数据,建立适合沙丘-草甸相间地区长时间序列土地覆被识别的决策树。基于活力-组织力-恢复力-生态系统服务能力（VORS）评价框架,分析在水文条件周期性变化过程中生态系统健康的时空变异特征,最后通过构建SEM量化自然因素和人为活动对该区域生态系统健康变化的影响。主要研究成果如下:1、基于SEM分析了生境条件对植被群落组成及结构的影响,在模型构造中通过优势植物种的差异区分群落组成,同时通过丰富度和多样性反映群落的构成,在植被群落组成及结构研究方面是方法的创新。结果表明,在沙丘生境条件下,影响群落组成及结构效果最显著的是土壤水分和质地条件。在草甸生境条件下,影响群落组成及结构效果最显著的是地形特征。另外,基于SEM统计结果模拟了各植被群落组成及结构的动态变化。结果表明,虽然群落多样性和丰富度较高的冷蒿+冰草群落以及小叶锦鸡儿群落均能起到固定沙丘的作用,但是两个群落中冷蒿+冰草群落对于沙丘土壤的修复效果更好,更利于生态系统的健康可持续发展。因此,研制群落尺度的土地覆被分类系统对分析荒漠地区生态系统健康变化状况是必要的。2、融合Sentinel-2 A/B和Landsat-5/7/8多源多时相数据实现了研究区长时间序列覆被类型在群落尺度上的识别。结果表明,对于沙丘-草甸相间分布的复杂下垫面来说,参照植被生长环境条件,能减少沙生植被与草甸植被之间的混分。参照植被物候信息,能减少乔木林、灌木群落及半灌木群落之间的混分。另外,参照植被群落演替过程,能识别多样性的高低,进而区分半灌木群落。对于缺乏高精度空间分辨率历史影像数据的情况,在基于低空间分辨率Landsat系列数据解译研究区历史覆被类型时,使用基于高空间、光谱分辨率Sentinel-2数据的最优分割结果能提高解译精度。3、分析了研究区各覆被类型的转换规律和时空变异特征。结果表明,时段Ⅰ（19841988）到时段Ⅱ（19992004）土地沙漠化加剧发展,景观破碎化程度和异质性不断减小。土地覆被变化具有一定的规律,流动沙地主要和低多样性半灌木群落互相转化,而高多样性半灌木群落由于人为开垦弃荒等行为转变成低多样性半灌木群落或直接退化为流动沙地。时段Ⅱ（19992004）到时段Ⅲ（2018）研究区土地沙漠化趋势得到有效遏制,景观破碎化程度和异质性不断增强。但受人为治理活动影响,各覆被类型转化为流动沙地和低多样性半灌木群落的转变强度显著。4、基于3个时段的解译结果,利用VORS框架,评价了生态系统健康的时空变化特征。从时段Ⅰ到时段Ⅱ,生态系统活力增加,生态系统组织能力和恢复能力减少,在西北区域的服务能力逐渐减少。从时段Ⅱ到时段Ⅲ,生态系统活力、组织力和服务能力增加,生态系统恢复力在东南区域发生轻微减少,在西北区域则发生轻微增加。当生态系统健康恶化和恢复时,对于反映服务功能的综合生态健康的变化趋势更大,说明生态系统变化对人类的影响更敏感。5、定量分析了自然因素和人为修复对研究区生态系统健康变化的影响差异。从时段Ⅰ到Ⅱ以及时段Ⅱ到Ⅲ,研究区生态系统健康的变化主要由自然因素的变化引起。对于生态健康,自然因素主要体现在地形条件和自然修复的土地面积。对于综合健康,时段Ⅱ之前自然因素主要体现在降雨条件和自然修复的土地面积。时段Ⅱ之后人为修复活动的影响显著增加,自然修复的影响降低。综上所诉,建议在荒漠化生态系统健康修复过程中,继续坚持推进围封举措,加强禁牧、轮牧的监管力度。维持现有土地覆被现状,对乔木林和灌木群落进行合理管理。进一步说明,科学系统地解析土地覆被演变过程,及引起的生态系统健康变化,可为推进寒旱区生态水文学以及保护利用脆弱草原资源奠定理论信息基础。