冻土是冰冻圈要素的重要组成部分，是气候变化最敏感的区域之一，冻土环境变化引起水热条件差异是引发植被生态系统能量交换、水循环和碳循环的重要因素。水分利用效率（WUE）是联系生态系统碳循环与水循环关系的关键，反映了植被生态系统对冻土退化的调整和适应策略。本研究基于MODIS的植被总初级生产力（GPP）和蒸散发（ET）产品，估算并分析了2000—2020年祁连山多年冻土与季节冻土区植被GPP/ET/WUE空间变化特征，并结合自适应帕尔默干旱指数（scPDSI），研究了多年冻土区与季节冻土区植被WUE对干旱的响应。结果表明：2000—2020年祁连山地区植被WUE、GPP和ET的平均值分别为0.56 gC·m-2·mm-1,307.79 gC·m-2和443.02 mm，三者空间分布特征均为东南高、西北低；WUE高于0.8 gC·m-2·mm-1的植被主要分布在季节冻土区，WUE低于0.4 gC·m-2·mm-1的植被主要分布在多年冻土区。近20年祁连山地区植被WUE总体呈现缓慢减少趋势，但逐月变化趋势表现为“增加—减少—增加”，11月植被WUE增加趋势最显著，6月减少趋势最显著；研究区WUE变化主要由季节冻土决定。祁连山植被WUE与scPDSI相关性的空间分布特征受季节冻土与多年冻土分布影响，植被WUE与scPDSI的负相关性在6月均为最显著，季节冻土区植被WUE与scPDSI的正相关性在3月最显著，多年冻土区植被WUE与scPDSI的正相关性在11月最显著。多年冻土与季节冻土时空分布的差异性是影响WUE空间异质性特征的直接原因，WUE时空变化的非均质性是植被改变耗水量以及生产力适应生态系统变化的直接体现。