随着人类对土地资源开发利用程度的加剧,自然生态系统结构和功能受到不同程度的干扰和破坏,生态环境发生变化,阻碍区域健康持续性发展。研究区域土地利用/覆被变化(Land Use and Cover Change,LUCC)过程及其生态环境效应,对区域土地的可持续利用和生态安全具有重要的实践和现实意义。本文以沽源县这一典型的农牧交错区为研究对象,应用“3S”技术,以综合区域自然和人文多方面信息的LUCC数据为主线,通过景观稳定性指数模型和生态服务价值评估模型建立起土地利用变化和生态环境效应之间的数量关系,开展综合定性与定量的研究,从而为区域土地资源合理利用、景观格局优化、土地整治提供科学依据,并为我国农牧交错区生态环境建设提供重要的理论依据和实践指导,实现区域土地可持续发展。主要研究结果如下:(1)LUCC时空演变耕地和草地两者面积之和占研究区总面积的83%以上,共同构成研究区的景观基质;2000-2015年,各地类年均增长速率方面:草地>建筑用地>林地>裸地,各地类年均减少速率方面:水域>耕地>盐碱地。综合土地利用动态度由2000-2010年的0.79%上升为2010-2015年的0.86%,表明研究区土地利用的数量、结构、方式、强度等,随着经济发展和城市化进程的逐步推进而进一步发生剧烈变化;区域土地利用程度综合指数处于335至350之间,说明土地利用程度发展水平较高,土地利用程度变化量和变化率均小于0,表明研究区内土地资源的综合利用水平处于调整期;林地、耕地和草地三者之间转换相对频繁,其中耕地转出面积大于转入面积,而林地和草地分别净增加342.42 km~2和9.97 km~2,其转入的主要来源均为耕地,表明“退耕还林还草”工程的实施取得较好的效果。2000-2015年分别有29.87 km~2耕地、10.29 km~2草地和10.11 km~2裸地转化为建筑用地,建筑用地扩张,同时随着蔬菜种植面积的扩大,用水量的增加,有8.37 km~2水域转化为了草地和裸地,最终导致研究时段内水域面积不断缩减,裸地面积不断扩张。(2)LUCC景观格局演变2000-2015年间,耕地和林地PD与AI指数下降,同时PAFRAC和LSI指数上升,这说明耕地和林地破碎化程度减少,但分布趋向分散,稳定性降低;草地除PD指数呈现减小的趋势外,MPS、AI、LSI、COHESION指数均呈持续增加态势,这表明草地破碎化程度逐渐减弱,分布更为集中,稳定性增强,同时内部连通性也在不断加强,边缘效应明显提高,这在一定程度上有利于草地正面生态环境效应的充分发挥;建筑用地MPS、AI指数增加,PD和PAFRAC指数减小,这表明建筑用地趋向于连片扩张,逐步实现规模化和集聚性发展趋势;裸地MPS指数增加,PD、PAFRAC指数持续降低,表明裸地形成了连片效应,几何形状相对规则,间接说明人类活动是导致研究区沙化增强的重要原因;水域景观规模减小,斑块几何形状趋于不规则化和复杂化。2000-2015年,研究区景观水平指数SHDI、SHEI、CONTAG指数不断增加,DI和PD指数不断下降,表明研究区整体景观空间分布的多样性和均匀性增强,景观优势度减弱,同时破碎化程度降低,集中分布,连通性增强。(3)LUCC生态环境效应研究区景观稳定性空间分异比较明显,其中九连城镇、丰源店乡以及莲花滩乡三乡镇稳定性较高,其稳定性指数的平均值由大到小依次为0.879、0.817、0.776,而大二号回族乡的景观稳定性指数最低仅为0.000 2。2000-2015年间,沽源县16个乡镇中有12个乡镇景观稳定性呈上升趋势,说明研究区景观稳定性整体在不断提高,但仍有部分地区景观稳定性较差,景观稳定性指数出现持续下降趋势。生态服务价值中,耕地的生态服务价值占据绝对优势地位,整个研究时段内其占比例均在44%以上。水域单位面积对沽源生态服务价值的贡献率较高为25 353.27元/hm~2,水域面积的增加和保持有利于生态服务价值的提高,尤其对区域支持服务和调节服务功能的加强意义重大。研究结果表明:研究区土地利用类型间的空间结构、转化方向与组织形式等不断得到优化,对区域稳定性的增加起到一定的正面影响,区域整体生态环境质量有一定改善。研究区稳定性增加的同时,景观生态服务价值下降了5.43×10~7元,说明随着空间格局的优化其生态服务功能并不一定得到增强,区域生态服务功能的进一步发挥,还需要加强对水域和湿地的保护。