本文以黑河中游为研究区,结合RS、GIS技术,利用土地利用变化动态模型,生态服务价值评估方法,从流域尺度和县域尺度上开展土地利用/土地覆盖变化及其环境热效应问题研究。以期为黑河中游地区的甘肃省张掖市实现基可持续发展服务。通过建立决策树分类模型对TM/ETM+遥感影像进行分类,分析2000-2010年间研究区土地利用动态变化,剖析典型县土地利用景观特征,研究区2000年、2010年环境热效应分析,生态服务价值分析等,得出以下结论:(1)2000-2010年黑河中游生态环境有所好转,林地、草地总体呈现上升趋势。从黑河中游土地利用/土地覆盖的时间变化来看,对于一级格局,10年间,森林、草地、城镇的面积是持续增加的,灌丛和湿地的面积是先增加后减少的,农田的面积是先减少后增加的,而荒漠的面积则是持续减少的,冰川/永久积雪的面积从减少到不变。对于二级格局,10年间,有林地、稀疏林、稀疏草地、沼泽、园地、居住地、工矿交通等7种类型的面积是持续增加的,阔叶灌丛、草原、水体、沙地的面积是先增加后减少的,稀疏灌丛、草甸、耕地的面积是先减少后增加的,盐碱地和其他类型的面积是持续减少的。(2)随着城镇化的发展,黑河中游地区生态环境压力日益增大。(1)从黑河中游土地利用/土地覆盖类型的空间转移情况来看,对于一级格局,10年间,各土地利用类型之间的转化主要集中在森林-灌丛-农田-城镇,荒漠-农田-草地-城镇。对于二级格局,10年间,各土地利用类型之间的转化主要集中在其他-水体-沼泽,草原-耕地,其他-盐碱地-工矿交通。(2)从各典型县区的土地利用/土地覆盖变化的差异来看,甘州区:从2000-2010年间的土地利用/土地覆盖类型面积及变化来看,森林、湿地、农田和城镇的面积都是增加的,灌丛、草地和荒漠的面积则是减少的。其中,城镇的用地面积增加最明显;高台县:从2000-2010年间的土地利用/土地覆盖类型面积及变化来看,除了荒漠、灌丛面积是持续减少以外,其他类型的面积都或多或少有增加。其中,湿地面积的变化最剧烈;民乐县:从2000-2010年间的土地利用/土地覆盖类型面积及变化来看,草地的面积变化最为明显,前五年增加幅度较大。(3)研究区景观破碎性加剧,斑块聚集程度有所下降。(1)从黑河中游的景观格局动态变化来看,2000-2010年间,黑河中游保持以草地和耕地、荒漠为基质的景观特征,相对应的二级格局景观以稀疏草地、耕地和其他景观为主。从类型水平上来看,草地的破碎化程度最高,但其破碎化趋势在降低,对应的二级景观格局的稀疏草地,从面积加权分维数上来看,草地、农田和灌丛受人类活动的影响较大,而盐碱地受到的影响很小;从景观水平来看,2000年到2010年的10年中,黑河中游斑块数和斑块密度都呈先增加后减少的趋势;平均斑块面积呈先减少后增加的趋势。二级格局景观水平上的斑块数、斑块密度和平均斑块面积的变化趋势和一级格局就景观水平上的变化一致。一级和二级景观水平上,蔓延度指数都呈先减少后增加的趋势,总体上以减少为主,说明斑块规模有下降的趋势,斑块团聚程度有所降低,景观破碎化加剧。(2)从典型县区的景观格局上来看,甘州区的斑块密度是最高的,其景观相对完整,甘州区由于受城镇化等人类活动影响较大,自然景观类型被人工景观所替代,景观生物多样性最低。民乐县的受退耕还草、还林工程的影响,其景观多样性增加而景观破碎化程度在下降。高台县景观最显著的特点就是十年间湿地景观类型的剧烈变化。(4)黑河中游生态系统服务功能价值略有上升。(1)从流域生态系统服务功能价值来看,黑河中游2000年、2005年和2010年的生态服务价值分别为35.99亿元、41.02亿元和39.14亿元。黑河中游的生态系统服务经济价值呈先增加后减少的趋势,但增加量远大于减少量。耕地和水体对生态系统服务功能价值的贡献最高,达到28%以上。(2)从县区生态系统服务功能价值来看,十年间,黑河中游各县区的生态系统服务价值差异较大,甘州区、临泽县和明花乡的服务价值呈持续增加趋势,高台县和山丹县的服务价值呈现增加后减少的趋势,民乐县的服务价值呈持续减少的趋势。对生态服务功能价值贡献最大的土地类型为林地、水体。甘州区和高台县的食物生产的服务功能价值最大,民乐县的水分调节的服务功能价值最大。(5)地表温度绿洲区特征突出,与植被指数呈负相关。(1)从黑河中游地表温度的分布格局来看,黑河中游的地表温度表现出明显的西北干旱区绿洲高低温特征,即植被覆盖高的绿洲区温度较低,绿洲外围的荒漠区温度较高。研究区从东南到西北地表温度有增高的趋势,宏观上,对于地表温度,甘州区东部-张掖市区-临泽县中部-高台县西部区域内形成了高值区。(2)通过统计分析不同土地利用类型的地表温度,得到2010年的地表温度值除了冰川外其他土地利用类型的值都普遍高于2000年,由于反演地表温度的两期影像获取的时间相差不大,其对两期地表温度差异的贡献率很小。2000年森林、草地、荒漠的标准差较大,总体上,两个时期的土地利用/土地覆盖类型的地表温度大小变化保持一致。通过tamhanet2检验的post-hoc多重比较方法,对地表温度在任意两种土地利用类型之间的差异显著度进行分析,各土地利用/土地覆盖类型之间的温度差异性都是显著的(sig<0.01),只有农田和城镇的差异性是不显著的。(3)从剖面线图上看,植被覆盖区,地表温度和植被指数之间存在负相关关系,地表温度和植被指数都有明显相反的变化趋势。并且植被覆盖越好的地方二者对比越明显。从两个时期的变化上来看,两个时期的剖面线变化曲线的形状基本一致,但是2010年地表温度曲线有整体下降的趋势,而植被指数曲线有整体上升的趋势,两条曲线有向中间靠近的趋势。(4)从2000年和2010年的地表温度和植被指数的回归分析结果,回归函数中一次项系数绝对值最大的都是荒漠,也就是说随着植被指数的增加,荒漠的地表温度降低最快,在2000年,森林次之,最小的是草地和灌丛;而在2010年,则是湿地次之,最小的是冰川和灌丛。