随着景观格局、功能和过程研究的深入,景观利用及优化作为生态环境治理的重点被越来越重视,但其理论和方法的研究仍然是景观生态学研究的一个难点问题。景观格局连通度与景观功能联系程度息息相关,不论维持生态稳定或促进生态圈内外部健康发展,都必须提升景观结构的空间联系。石羊河流域地处河西走廊,是河西走廊三大干旱内陆河流之一。由于特殊的自然地理条件和不合理的人类活动致使其下游地下水天然补给量减少、区域性地下水位下降、土地沙化、盐渍化加重、植被退化等一系列生态环境问题,出现了较为严重的生态危机,成为我国干旱区内陆河流域生态退化的典型和社会各界广泛关注的焦点。本研究立足于这一典型区域,在综合分析评价石羊河流域自然环境和社会经济条件的基础上,利用Landsat/TM、ETM影像为主要数据源,采用计算机监督分类和目视解译相结合,解译出4期景观类型,每期影像各14类景观要素。在GIS技术、数学模型及景观生态学理论的支持下研究了石羊河流域景观结构特征、景观格局特征和生态功能空间差异,在此基础上,以景观流运行受距离、阻力等因素影响作为出发点,依据累积耗费距离理论,采用最小累积阻力表面(MARS)和耗费表面(MCR)模型,借助表面扩散技术,研究了石羊河流域景观结构紧密性和生态功能空间分布,进而构建源地、生态廊道和生态节点等景观组分来加强生态网络的空间联系,最后提出本研究区域的景观格局优化方案。成果可为石羊河流域水资源合理开发及生态环境规划和重建提供科学依据,本文提出的格局优化法在水平关联的方向上为景观规划指出了一条生态学途径,是对传统的以适宜性评价为主导的生态规划方法的有益补充。研究结果表明:(1)从南部的祁连山地至最北部的荒漠区,主要景观类型的分布表现为:冰川与永久积雪寒漠水域沼泽草地林地耕地居民地河滩地盐碱地裸土地裸岩沙地戈壁的顺序。随着海拔的降低,各类景观互相叠置,交叉分布,分布线从南到北逐渐模糊。(2)石羊河流域20年来在14类景观中,耕地景观增加了1520.40km~2,占流域总面积的3.65%,林地减少了191.21km~2,草地减少了1028.87km~2,水域减少了71.65km~2,居民地增加了27.40km~2,河滩地减少了78.24km~2,冰川与永久积雪减少了196.11km~2,沙地增加了164.95 km~2戈壁增加了75.35 km~2,盐碱地减少了316.83km~2,沼泽减少了439.61km~2,裸地增加了409.08 km~2,裸岩增加了275.53 km~2,寒漠增加了180.27 km~2。(3)研究区景观类型以耕地、草地、林地和沙漠为主导,其它斑块如水域、居民地、冰川和沼泽等镶嵌于其中。20年来,研究区景观斑块数目增加了141个,但平均斑块大小减小0.04 km~2,说明景观破碎度有所增加。核心斑块面积平均减小0.07km~2。说明对流域起关键作用的景观斑块面积在减小。多样性指数20年间增大0.03,均匀度指数增加0.01,说明在景观多样性和均匀度分布方面有了改善和良性发展趋势。与此同时,斑块变异系数增大了1.31,边缘密度减小了0.11,核心区斑块变异系数增大了1.03,核心区斑块边缘密度减少0.01。从整体上看,研究区各景观类型的利用向非均匀化方向发展,说明区域内各景观类型间的比例差异进一步增加。(4)利用格局优化法得出今后要重点调整和优化的区位和景观类型:对耕地实施科学优化和管理,采取严格限制策略,对居民地要减少零星分布区域,以减少其对生态能流通的间接阻碍和对生态源、生态核心区的破坏。在研究区民勤绿洲和武威绿洲之间,民勤北部荒漠和耕地之间、天祝草原和武威、古浪县居民点及工矿地之间、各绿地与源地、核心斑块之间构建生态廊道,宽度一般控制在200～300m,并结合流域下游治沙林、绿化带等人工廊道分布和各城镇居民区的扩展特征,确定一定范围的廊道缓冲区,以增强廊道的生态效应。同时,减轻道路廊道和流域各支流廊道对源地景观的切割和居民区对水域生态系统的冲击。多条廊道交汇处和景观缓冲带相交处要减少人为活动对核心区的干扰,提高景观的物质流的利用效率和营养元素的循环效率。要将孤立的栖息地斑块与大型景观相连,有利于物种的持续流通和增加生物多样性。