区域景观生态系统管理是人类实现可持续发展的关键途径。景观生态学中的格局、过程与功能研究为此提供了解决复杂生态环境问题的综合思路。本文运用景观生态学原理，以景观异质性分析为理论核心，提出了在区域水平上进行景观异质性分析、评价及区划的原理和方法。选择水土流失问题突出的陕北黄土丘陵沟壑区为对象，进行景观格局与过程的时空异质性分析、景观功能量化评价以及景观生态区划研究。
陕北黄土高原地区具有地貌条件特殊、生态环境脆弱且产业结构单一等特征。目前由于该地区能源经济的迅速发展，对生态恢复与维护的需求与能力正在不断提升。该区所面临的水土流失问题，是自然因素和社会因素综合作用的结果。由于区域内地貌、气候、地表组成物质、植被状况等自然条件差异及社会经济发展不平衡，所以面临的生态与环境问题不尽相同。本文针对生态环境脆弱而农业发展趋于稳定的陕北地区，所面临的生产与生态协调发展问题，拟通过景观生态区划概念，在景观空间、时空以及功能异质性分析与评价的基础上，提出基于功能定位的分区景观生态优化策略。
全文共分为三部分，第一部分涉及研究背景、理论构建、方法及研究区特性；第二部分主要探讨研究区景观空间、时间及功能异质性的空间分异规律和相互关系；第三部分则是景观异质性概念与分区理念相结合，期望通过景观生态区划方案构建，提出不同景观功能区的生态优化策略。整个论文充分采用了不同类型的遥感数据，基于 GIS 平台，在大量景观格局分析、景观生态特征分析及地理空间模型方法的支持下，构建景观生态区划的指标体系。
论文以典型农牧交错景观的陕北黄土高原为研究对象，系统研究了景观格局、过程和功能的时空耦合关系，其中关于黄土高原这种特殊的生态系统在流域尺度上进行功能评价的理论和方法论是具有一定创新性的。同时，立足于传统区划的静态要素特征分析，借助景观生态学研究涉及的空间分析技术及趋势预测方法，加强对景观特征动态变化的分析，深化了传统区划对地理现象或景观特征的动态认识。另外，以流域为单元辅以特殊生态区单元进行景观生态区划，可同时考虑格局、过程以及功能特征，亦为区划单元及尺度选择提供新思路。
基于植被-温度的地表水分特征分析则从梯度分布角度体现了景观的空间异质性特征。本研究首先采用基于植被覆盖特征的植被状态指数和基于地表温度特征的温度状态指数分别评价了区域地表水分状况的季节变化。在此基础上分析了植被指数与地表温度特征线性关系的季节变化规律，并依据两者的经验关系计算了地表干燥度指数（TVDI）。研究结果表明，各区域的TVDI值季节分布上皆为春夏季高于秋冬季，但各区TVDI值的季节变化则存在显著不同，而各流域内部TVDI值的空间变异性也存在季节差异，其中在秋季较为显著。
在景观时空耦合异质性研究方面。本文分别就研究区景观动态的 3 种类型（景观类型间变化、类型内组分变化及未变化）与植被覆盖状态进行分析。结果发现研究区景观类型的动态变化并不显著，而各动态类型与植被覆盖的相关程度各不相同，植被覆盖不仅和景观类型有关，亦与景观动态类型有关，而在植被覆盖对景观动态的响应上，则体现出由于景观动态类型的差异，造成同一景观类型的植被覆盖季节响应模式和强度完全不同。景观功能异质性研究重点针对不同景观类型功能强度的参数选取及量化评价。本文通过结合植被覆盖、地表温度、地表水分及人为活动强度特征对各类景观功能的指示意义，分别构建生物生产、环境服务以及文化支持等主要景观功能评价指标，对研究区各流域的功能强度进行定量评价。研究结果表明：结合全遥感的NPP估算模型可更好地反映影响植物光合生产能力；而植被覆盖率、植被活力及压力等因子可以综合体现区域环境服务功能；通过对居民点-人口密度及其影响因子的空间分析，可为文化支持功能评价提供基础。在景观异质性研究中，基于景观类型的研究可以表现景观生态系统的形态特征和组合类型，但还不能体现景观的发展动态、景观中的作用过程和不同景观要素之间的相互影响。
景观生态区划是在景观类型研究基础上的进一步综合，不仅能反映静态的空间分异特征，更能揭示生态环境的动态变化趋势。论文以生态系统完整性原则为核心制定了开展景观生态区划需遵循的等级性、多尺度性、发生一致性、格局与功能依存性、功能协调性以及界线完整性等原则。在其指导下，重点讨论了景观生态区划过程中涉及的方法论构建、景观生态分析与评价、景观生态区划体系构建等研究内容。根据景观功能评价结果，结合对陕北黄土高原地形地貌特征、植被-温度-水分特征空间分布及其变化和驱动机制的分析，将陕北黄土高原按照景观功能特征化分为三个功能区：生态缓冲区、生态支持区及生态协调区。针对各功能区的特征和发展条件，提出以景观整体格局优化为核心的景观生态调控策略，即合理安排黄土高原区域中生态空间与农牧发展空间的配比关系与布局，是黄土高原区域在生态环境维持和社会经济发展之间谋求平衡的关键。
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