鄒 易， 蒙吉軍

（北京大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院,地表過(guò)程分析與模擬教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100871）

地球進(jìn)入人類世以來(lái)，各類自然生態(tài)過(guò)程正被人類活動(dòng)深刻改變，隨之引發(fā)一系列生態(tài)環(huán)境問(wèn)題［1］，對(duì)全球生態(tài)系統(tǒng)安全帶來(lái)挑戰(zhàn)。景觀格局演變是區(qū)域人類活動(dòng)與自然過(guò)程綜合作用的結(jié)果。在西北干旱區(qū)內(nèi)陸河流域，自然生態(tài)條件特殊，生態(tài)環(huán)境極端脆弱［2］，荒漠、綠洲和城鎮(zhèn)是其重要的景觀類型：荒漠是基質(zhì)景觀，占據(jù)干旱區(qū)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的面積比例；綠洲因具有明顯高于周圍荒漠的植被覆蓋度與植被生產(chǎn)力［3］，是干旱區(qū)獨(dú)特的景觀類型；城鎮(zhèn)則是人口最為密集、經(jīng)濟(jì)最為發(fā)達(dá)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)功能更為完善的景觀類型［4］。近年來(lái)，隨著干旱區(qū)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展與人類活動(dòng)的加?。?］，尤其是綠洲的擴(kuò)張和城市化的快速發(fā)展，荒漠、綠洲與城鎮(zhèn)發(fā)展之間的矛盾日益突出，危及了干旱區(qū)流域生態(tài)安全［6］。從流域尺度定量揭示干旱區(qū)景觀格局變化的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)［7］，對(duì)內(nèi)陸河流域生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定與可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

景觀格局與過(guò)程的相互關(guān)系是景觀生態(tài)學(xué)研究的核心問(wèn)題［8］。近年來(lái)，學(xué)者們?cè)诓捎貌煌姆椒▉?lái)研究干旱區(qū)景觀格局與過(guò)程之間的相互關(guān)系，揭示綠洲與荒漠?dāng)U張或消退的過(guò)程，如Zhang等［9］利用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)方法與冗余分析塔里木盆地綠洲轉(zhuǎn)化過(guò)程與穩(wěn)定性，進(jìn)而揭示綠洲變化的驅(qū)動(dòng)力；Yang等［10］將綠洲劃分為自然綠洲區(qū)與人工綠洲區(qū)，在此基礎(chǔ)上，通過(guò)構(gòu)建模型確定適宜的綠洲規(guī)模與灌溉面積。也有學(xué)者聚焦荒漠-綠洲交錯(cuò)區(qū)，研究土地利用變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的影響機(jī)制［11］，揭示不同景觀穩(wěn)定性水平及其維持機(jī)制［12］。綠洲化和荒漠化是干旱區(qū)內(nèi)陸河流域兩個(gè)重要地理過(guò)程，二者反向發(fā)展但密切關(guān)聯(lián)［13］，城鎮(zhèn)化在推進(jìn)我國(guó)城鄉(xiāng)一體化發(fā)展、全面推動(dòng)鄉(xiāng)村振興進(jìn)程中起到關(guān)鍵性作用［14］?！熬G洲-城鎮(zhèn)-荒漠”景觀之間時(shí)空格局動(dòng)態(tài)變化，反映了干旱區(qū)內(nèi)陸河流域土地轉(zhuǎn)型的時(shí)空特點(diǎn)。學(xué)者們采用相關(guān)分析［15］、空間自相關(guān)分析［16］、擬合約束線［17］等方法來(lái)研究多要素之間的權(quán)衡與協(xié)同關(guān)系。多元回歸樹（Multivariate Regression Tree，MRT）是在單變量回歸樹基礎(chǔ)上發(fā)展的拓展模型，多用于研究物種分布與環(huán)境因子之間的聯(lián)系［18］。因其可根據(jù)自變量的指標(biāo)梯度確定分割節(jié)點(diǎn)，將因變量定義的空間范圍劃分為基本同質(zhì)的類別，無(wú)需人為確定分類結(jié)果，更加客觀科學(xué)［19］。該模型可同時(shí)輸入一個(gè)或多個(gè)因變量，可用來(lái)揭示多要素之間的權(quán)衡協(xié)同關(guān)系及其驅(qū)動(dòng)因素。如Ndong等［20］將MRT創(chuàng)新性地應(yīng)用在分析景觀多個(gè)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)及其驅(qū)動(dòng)因素之間的權(quán)衡協(xié)同效應(yīng)；Lyu等［21］利用MRT 探究不同景觀格局指標(biāo)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)權(quán)衡協(xié)同效應(yīng)的影響閾值?？梢钥闯?，現(xiàn)有研究大多將綠洲、荒漠或綠洲-荒漠過(guò)渡帶視為獨(dú)立單元，重點(diǎn)關(guān)注其內(nèi)部穩(wěn)定性與時(shí)空變異性，將“綠洲-城鎮(zhèn)-荒漠”作為干旱區(qū)內(nèi)陸河流域的景觀模式開展的研究還較鮮見(jiàn)?；诖?，本研究采用MRT 分析“綠洲-城鎮(zhèn)-荒漠”景觀組合在轉(zhuǎn)型中的權(quán)衡-協(xié)同關(guān)系，同時(shí)探討其空間驅(qū)動(dòng)機(jī)制，以期擴(kuò)展MRT 的應(yīng)用情境。

黑河流域農(nóng)業(yè)綠洲開發(fā)歷史悠久，是我國(guó)西部重要的商品糧、蔬菜與制種基地，綠洲景觀總體表現(xiàn)為“主體穩(wěn)定，局部變化”的特點(diǎn)［22］。近年來(lái)，隨著人口增加與城鎮(zhèn)化速度加快，中游農(nóng)業(yè)綠洲與城鎮(zhèn)面積迅速擴(kuò)大，自然綠洲逐漸被人工綠洲所取代［23-24］，同時(shí)對(duì)流域帶來(lái)一系列生態(tài)安全問(wèn)題［5］?；诖耍狙芯繌摹案窬?過(guò)程”出發(fā)，針對(duì)干旱區(qū)典型的“綠洲-城鎮(zhèn)-荒漠”景觀格局組合，利用景觀轉(zhuǎn)型信息熵、均衡度與優(yōu)勢(shì)度等指標(biāo)，結(jié)合景觀轉(zhuǎn)型核密度分析以及多元回歸樹模型等方法，揭示黑河流域綠洲-城鎮(zhèn)-荒漠景觀轉(zhuǎn)型模式與生態(tài)環(huán)境效應(yīng)，以期為干旱區(qū)內(nèi)陸河流域的生態(tài)系統(tǒng)管理提供理論指導(dǎo)。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

黑河是我國(guó)第二大內(nèi)陸河，地處青藏高原和內(nèi)蒙古高原的過(guò)渡地帶，發(fā)源于青海省祁連山北麓，流經(jīng)青海、甘肅、內(nèi)蒙古3 省區(qū)的11 縣（區(qū)、旗），消亡于內(nèi)蒙古額濟(jì)納旗的東、西居延海，干流全長(zhǎng)約821 km，流域面積約13×104km2（圖1）。黑河流域?qū)儆诘湫偷母珊祬^(qū)氣候，多年平均降水量為400 mm，多年平均潛在蒸散量為1600 mm。流域自南向北可分為上游祁連山地、中游走廊平原和下游阿拉善高原3個(gè)地貌單元。鶯落峽以上為上游，地勢(shì)高峻，氣候嚴(yán)寒濕潤(rùn)，海拔4000 m以上的山脈發(fā)育有現(xiàn)代冰川，出山徑流主要來(lái)源于山區(qū)的大氣降水，冰川融水補(bǔ)給約占全部水量的3.6%，上游山地是流域產(chǎn)流區(qū)和水源涵養(yǎng)區(qū)，以牧業(yè)為主，人均收入較高；鶯落峽和正義峽之間為中游，地處河西走廊，地勢(shì)平坦，氣候干旱，生態(tài)脆弱，也是整個(gè)流域綠洲最為集中、經(jīng)濟(jì)最為發(fā)達(dá)的地區(qū)，黑河流域主要城鎮(zhèn)也都分布于中游的各大綠洲之中；正義峽以下為下游，為開闊平坦的盆地，除額濟(jì)納綠洲外大部分為荒漠、沙漠和戈壁，氣候極度干旱。

圖1 黑河流域概況Fig.1 General situation of Heihe River Basin

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源與處理

本研究使用的主要數(shù)據(jù)如表1所示。由于GDP空間分布最新數(shù)據(jù)截止2015年，因此本研究首先提取2015 年研究區(qū)各柵格GDP 產(chǎn)值占該柵格所在行政區(qū)縣總產(chǎn)值的比例，以此為權(quán)重，乘以2019 年該柵格所在行政區(qū)縣的GDP 總值，進(jìn)而獲得研究區(qū)2019 年GDP 空間分布公里網(wǎng)格數(shù)據(jù)，并以此代替2020 年GDP 空間分布數(shù)據(jù)。處理后數(shù)據(jù)精度與前序年份統(tǒng)一為1 km×1 km，空間化處理后數(shù)據(jù)相對(duì)誤差最小為0.04%，最大不高于4.47%，誤差較小，數(shù)據(jù)處理結(jié)果良好，可以滿足研究需求。

表1 數(shù)據(jù)來(lái)源與說(shuō)明Tab.1 Data sources and description

對(duì)于精度較低、時(shí)間序列缺失的數(shù)據(jù)，采用圖像超分辨率方法進(jìn)行合成得到高精度的完整時(shí)間序列數(shù)據(jù)，處理完成后數(shù)據(jù)精度為1 km×1 km，全時(shí)段數(shù)據(jù)精度實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一，具體模型如下：

式中：y為標(biāo)準(zhǔn)化的高精度真實(shí)數(shù)據(jù)；x為標(biāo)準(zhǔn)化且插值后的低精度參考數(shù)據(jù)；k、b為系數(shù)；δ為隨機(jī)誤差。利用高精度數(shù)據(jù)使用最小二乘法率定出k、b的值后，可建立模型：

式中：y?為模型反演建立的高精度數(shù)據(jù)參考值。

1.3 研究方法

1.3.1 綠洲-城鎮(zhèn)-荒漠景觀劃分 本研究參考黑河流域1963—2013 年綠洲分布數(shù)據(jù)集與綠洲重建矢量數(shù)據(jù)（表1），自南向北將黑河流域綠洲區(qū)域分為5個(gè)片區(qū)：山丹-民樂(lè)山前沖積扇綠洲、甘-臨-高綠洲、酒泉綠洲、金塔-鼎新綠洲與額濟(jì)納綠洲。在土地利用圖中提取6 個(gè)片區(qū)內(nèi)的耕地、林地、草地、水域和沼澤地作為綠洲景觀，提取結(jié)果與綠洲重建數(shù)據(jù)對(duì)比，相對(duì)誤差均在1%以內(nèi)；提取中游和下游的沙地、戈壁、鹽堿地、低覆蓋度草地、裸土地、裸巖石質(zhì)地及其他未利用地為荒漠景觀；提取城鎮(zhèn)用地、農(nóng)村居民點(diǎn)及其他建設(shè)用地為城鎮(zhèn)景觀。綠洲-城鎮(zhèn)-荒漠景觀體系劃分如表2所示。

表2 黑河流域綠洲-城鎮(zhèn)-荒漠景觀土地利用分類系統(tǒng)Tab.2 Oasis-urban-desert landscape classification system in the Heihe River Basin

1.3.2 綠洲-城鎮(zhèn)-荒漠景觀轉(zhuǎn)型分析

（1）景觀轉(zhuǎn)型矩陣

轉(zhuǎn)移矩陣可用于描述多組分系統(tǒng)的狀態(tài)變化，可以直觀地表現(xiàn)出各類用地之間相互轉(zhuǎn)化的情況，其計(jì)算公式如下［25］：

式中：Transi,j表示從時(shí)間點(diǎn)i到時(shí)間點(diǎn)j的轉(zhuǎn)移矩陣；transp,q表示在該過(guò)程中第p類土地轉(zhuǎn)化為第q類土地的面積。矩陣每行的元素總和表示該類型土地在時(shí)間點(diǎn)i時(shí)的總面積，每列的元素總和表示該類型土地在時(shí)間點(diǎn)j時(shí)的總面積，所有元素總和表示研究區(qū)域的總面積。

（2）景觀轉(zhuǎn)型核密度

核密度分析是對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)或線數(shù)據(jù)進(jìn)行空間衰減可視化表示的方法［26］，本研究采用景觀轉(zhuǎn)型核密度揭示黑河流域景觀轉(zhuǎn)型的時(shí)空特征，計(jì)算公式為：

式中：f(x)為x處的核密度值；n為樣本數(shù)；h為搜索半徑；K為核密度權(quán)重值；x-xi表示估計(jì)點(diǎn)x與樣本點(diǎn)xi之間的距離。

本研究以2 km×2 km格網(wǎng)為基本單元，計(jì)算網(wǎng)格內(nèi)景觀轉(zhuǎn)移的面積，并將每個(gè)網(wǎng)格內(nèi)的景觀轉(zhuǎn)移信息提取至點(diǎn)數(shù)據(jù)，在ArcGIS 10.2軟件中處理得到研究區(qū)景觀轉(zhuǎn)移的核密度結(jié)果。核密度分析識(shí)別除了景觀轉(zhuǎn)型熱點(diǎn)區(qū)，核密度由發(fā)生土地轉(zhuǎn)移的核心區(qū)向外圍衰減，反映景觀轉(zhuǎn)型由熱點(diǎn)區(qū)向周圍擴(kuò)散的影響大小［27］，由此將其他用地類型轉(zhuǎn)為荒漠、綠洲與城鎮(zhèn)景觀的景觀轉(zhuǎn)型核密度分別定義為荒漠化、綠洲化與城鎮(zhèn)化強(qiáng)度。

（3）景觀信息熵、均衡度和優(yōu)勢(shì)度

景觀轉(zhuǎn)型結(jié)構(gòu)指標(biāo)可有效揭示不同景觀過(guò)程中土地利用的有序程度與演化方向［28］。本研究利用景觀信息熵、景觀均衡度和優(yōu)勢(shì)度等來(lái)揭示黑河流域景觀轉(zhuǎn)型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征。其中，景觀信息熵可反映區(qū)域土地利用的多樣性與有序程度，一定程度上表征人類對(duì)土地系統(tǒng)的干擾程度；景觀均衡度與景觀優(yōu)勢(shì)度則反映土地利用之間面積大小的差異，表征土地利用結(jié)構(gòu)的空間格局，景觀均衡度側(cè)重衡量各類用地之間的發(fā)展是否平衡，景觀優(yōu)勢(shì)度詮釋研究區(qū)是否存在占支配地位的用地類型。3個(gè)指標(biāo)相互補(bǔ)充參考，能夠更加客觀全面的評(píng)價(jià)典型景觀系統(tǒng)的演變態(tài)勢(shì)。計(jì)算公式［29-30］分別為：

式中：H為景觀信息熵；Pi為土地利用面積的占比，可理解為概率；Ai為第i類用地的面積；n為用地類型的數(shù)量；J為景觀均衡度；D為景觀優(yōu)勢(shì)度；Pe為景觀完全均衡狀態(tài)時(shí)的概率。

1.3.3 景觀轉(zhuǎn)型間的權(quán)衡-協(xié)同效應(yīng) 本研究采用MRT 模型分析黑河流域綠洲-城鎮(zhèn)-荒漠景觀轉(zhuǎn)型之間的權(quán)衡-協(xié)同關(guān)系，同時(shí)確定權(quán)衡與協(xié)同效應(yīng)空間差異的環(huán)境驅(qū)動(dòng)機(jī)制。MRT 的目標(biāo)并非建立因變量與自變量之間的回歸關(guān)系，而是將自變量作為分類節(jié)點(diǎn)，利用二元分割法（binary split）將因變量定義的空間區(qū)域劃分為基本同質(zhì)的類別，并采用交叉驗(yàn)證（cross-validation）確定分類結(jié)果，一般默認(rèn)保留結(jié)果為交叉驗(yàn)證誤差最小的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差范圍內(nèi)的分類結(jié)果［18-19］。MRT的分類結(jié)果可以較好的模擬多種自然要素間的非線性關(guān)系與閾值效應(yīng)［31］。

基于科學(xué)性、合理性與可獲取性原則［20-21］，選擇人口密度、GDP、年降水量、年均氣溫、海拔、坡度與坡向共7個(gè)因子作為景觀轉(zhuǎn)型權(quán)衡協(xié)同關(guān)系的驅(qū)動(dòng)因子。以7 項(xiàng)驅(qū)動(dòng)因子為自變量，2000—2020 年期間4 個(gè)時(shí)段的綠洲化、城鎮(zhèn)化與荒漠化強(qiáng)度累加值作為因變量，進(jìn)行多元回歸樹分析。由于干旱區(qū)內(nèi)陸河流域綠洲之外的景觀轉(zhuǎn)型過(guò)程不強(qiáng)烈，為避免流域統(tǒng)計(jì)值中空值過(guò)多的問(wèn)題，統(tǒng)計(jì)聚類景觀轉(zhuǎn)型強(qiáng)度時(shí)剔除大部分空值數(shù)據(jù)，最大限度反映出各聚類內(nèi)部的共性及聚類間的差異性，本研究選擇5 個(gè)聚類結(jié)果作為最終模擬結(jié)果，以最大限度體現(xiàn)類別內(nèi)的共性與類別間的差異性［20］。MRT 分析過(guò)程通過(guò)R語(yǔ)言軟件“mvpart”包實(shí)現(xiàn)。

1.3.4 景觀轉(zhuǎn)型生態(tài)環(huán)境效應(yīng)分析 景觀轉(zhuǎn)型過(guò)程往往伴隨生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化［32］。近年來(lái)，隨著遙感技術(shù)的蓬勃發(fā)展，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)估漸趨完善［33］，尤其是遙感生態(tài)指數(shù)（RSEI）模型［34］，利用主成分分析法將綠度、濕度、熱度和干度4 個(gè)指標(biāo)集成起來(lái)，綜合評(píng)估區(qū)域的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量得到了廣泛應(yīng)用［35］。本研究利用RSEI來(lái)反映景觀的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，用景觀轉(zhuǎn)型的生態(tài)環(huán)境貢獻(xiàn)率（LEI）來(lái)刻畫景觀轉(zhuǎn)型的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)［25-36］，包括負(fù)向和正向兩方面的效應(yīng)，計(jì)算公式為：

式中：LEI為景觀轉(zhuǎn)型的生態(tài)貢獻(xiàn)率；LE1與LE0分別表示變化前、后兩期景觀的遙感生態(tài)指數(shù)；ΔS表示發(fā)生變化的景觀面積；TA為研究區(qū)總面積。

2 結(jié)果與分析

2.1 黑河流域綠洲-城鎮(zhèn)-荒漠景觀分布格局

從圖2 可以看出，荒漠是黑河流域分布最廣泛的景觀類型，占流域總面積的60%以上，廣泛分布于中游東北部和下游地區(qū)。綠洲主要分布在中游和下游，20 a 期間主體部分保持相對(duì)穩(wěn)定，面積由7579 km2增加至8513 km2，增加了934 km2，擴(kuò)張達(dá)12%。其中，中游是流域綠洲面積最大、最集中的區(qū)域，以耕地為主，是我國(guó)西部重要的糧食基地；下游綠洲則以林地和草地為主，多生長(zhǎng)耐鹽、耐旱植物，尤以胡楊林最為典型，額濟(jì)納綠洲為重要牧區(qū)。城鎮(zhèn)面積占比最?。?.65%），其空間分布和規(guī)模與各綠洲緊密關(guān)聯(lián)，大規(guī)模的城鎮(zhèn)多分布在規(guī)模較大的綠洲或水源富集區(qū)，尤其是中游各綠洲形成了張掖、酒泉和嘉峪關(guān)等地級(jí)城市以及山丹、民樂(lè)、臨澤、高臺(tái)、肅南和金塔等縣城，是流域內(nèi)城鎮(zhèn)化發(fā)展最為迅速的區(qū)域。

圖2 2000—2020年黑河流域綠洲-城鎮(zhèn)-荒漠分布格局Fig.2 Spatial distribution of oasis-urban-desert in the Heiihe River Basin from 2000 to 2020

2.2 黑河流域綠洲-城鎮(zhèn)-荒漠景觀轉(zhuǎn)型

2.2.1 綠洲-城鎮(zhèn)-荒漠景觀轉(zhuǎn)型的時(shí)空特征 從圖3可以看出，20 a期間黑河流域景觀轉(zhuǎn)型呈現(xiàn)波動(dòng)變化的特點(diǎn)，其中綠洲化過(guò)程最為強(qiáng)烈，城鎮(zhèn)化次之，荒漠化程度最輕。2010—2015年期間是綠洲化、荒漠化與城鎮(zhèn)化均較強(qiáng)烈的時(shí)段，土地利用沖突與競(jìng)爭(zhēng)較為劇烈，土地轉(zhuǎn)型活躍且轉(zhuǎn)型方向復(fù)雜多樣。20 a期間，黑河流域荒漠化過(guò)程較微弱，熱點(diǎn)區(qū)分別位于中游高臺(tái)縣中部（2000—2005年）、甘州區(qū)南部（2000—2005年、2015—2020年）以及下游額濟(jì)納綠洲三角洲附近（2010—2015 年）。綠洲化過(guò)程經(jīng)歷了“快速發(fā)展-增速減緩-增速加劇-再度減緩”的波動(dòng)過(guò)程，綠洲擴(kuò)張區(qū)主要分布在中下游河道附近和綠洲外圍。城鎮(zhèn)化過(guò)程在2010年后明顯加快，多表現(xiàn)為各大城鎮(zhèn)向外圍擴(kuò)張的趨勢(shì)。城鎮(zhèn)化和綠洲化區(qū)域集中在中游地區(qū)，圍繞沿連霍高速公路、312國(guó)道以及蘭新鐵路的東西向軸線與沿227 國(guó)道、蘭新鐵路二線的斜向軸線發(fā)展。其中，中游西部的酒泉市與嘉峪關(guān)市城鎮(zhèn)持續(xù)擴(kuò)張，中游東部以張掖市濱河新區(qū)、民樂(lè)縣與山丹縣交界處為中心的城鎮(zhèn)擴(kuò)張。此外，2010—2015年期間下游額濟(jì)納旗策克口岸為中心的城鎮(zhèn)建設(shè)是此階段城鎮(zhèn)化的重點(diǎn)。

圖3 2000—2020年黑河流域綠洲-城鎮(zhèn)-荒漠景觀轉(zhuǎn)型的時(shí)空與數(shù)量特征Fig.3 Spatio-temporal and quantitative characteristics of oasis-urban-desert in the Heiihe River Basin from 2000 to 2020

2.2.2 綠洲-城鎮(zhèn)-荒漠景觀轉(zhuǎn)型的內(nèi)部特征 從圖3和弦圖可以看出，2000—2005年間，綠洲面積的增加主要來(lái)自沙地、戈壁、鹽堿地、低覆蓋度草地與裸地的開墾，開墾面積分別為43 km2、47 km2、94 km2、98 km2、47 km2；荒漠化主要來(lái)自耕地的零星退化與水域面積的減少；城鎮(zhèn)發(fā)展則主要占用戈壁與鹽堿地。在2005—2010年間，綠洲化與城鎮(zhèn)化是景觀轉(zhuǎn)型的主要方向，均來(lái)自對(duì)荒漠的開墾和利用，耕地開墾過(guò)程較為強(qiáng)烈，耕地面積增加343 km2（占0.57%）。2010—2015 年間，景觀轉(zhuǎn)型過(guò)程最為強(qiáng)烈，農(nóng)業(yè)綠洲擴(kuò)大287 km2，荒漠化面積高達(dá)53 km2，主要是額濟(jì)納三角洲綠洲草場(chǎng)退化；城鎮(zhèn)擴(kuò)張及交通建設(shè)，導(dǎo)致戈壁、鹽堿地與裸地分別減少298 km2、113 km2和120 km2。2015—2020 年間，耕地與其他建設(shè)用地有較大幅度的增長(zhǎng)，分別增加280 km2、104 km2，均以戈壁、鹽堿地與裸地的轉(zhuǎn)入為主，荒漠化過(guò)程則表現(xiàn)為水域轉(zhuǎn)為戈壁或裸地。

綜上所述，20 a 期間，綠洲的擴(kuò)張主要來(lái)自沙地、戈壁、鹽堿地與裸地的開墾，其次是水域面積增加；荒漠化趨勢(shì)以草場(chǎng)退化、耕地沙化與水域面積減少為主；城鎮(zhèn)化過(guò)程前期以占用耕地為主，2005年后更多地以占用戈壁、中低覆蓋度草地、鹽堿地等荒漠為主。

2.2.3 綠洲-城鎮(zhèn)-荒漠景觀轉(zhuǎn)型的階段特征 從圖4 看出，20 a 期間黑河流域景觀信息熵H平均值為1.794，始終位于較高水平且持續(xù)增長(zhǎng)，景觀均衡度J由2000年0.677增長(zhǎng)至2020年0.685，景觀優(yōu)勢(shì)度D呈現(xiàn)“下降-上升-下降”的波動(dòng)趨勢(shì)。根據(jù)景觀結(jié)構(gòu)指標(biāo)的年際變化趨勢(shì)可以將黑河流域景觀轉(zhuǎn)型過(guò)程分為以下三個(gè)階段：

圖4 2000—2020年黑河流域綠洲-城鎮(zhèn)-荒漠景觀轉(zhuǎn)型結(jié)構(gòu)演化Fig.4 Changes in the oasis-urban-desert land use structure in the Heiihe River Basin from 2000 to 2020

第一階段為農(nóng)業(yè)活動(dòng)主導(dǎo)期（2000—2005年），流域景觀信息熵H與均衡度J基本平穩(wěn)略有上升，優(yōu)勢(shì)度則呈現(xiàn)先降低、后增加的波動(dòng)狀態(tài)，流域整體發(fā)展速度緩慢，用地多樣性水平低，景觀轉(zhuǎn)型方向單一，表現(xiàn)為以耕地面積增加為主的農(nóng)業(yè)綠洲擴(kuò)張，擴(kuò)張達(dá)343 km2。

第二階段為產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展期（2005—2015年），城鎮(zhèn)與荒漠景觀結(jié)構(gòu)指標(biāo)呈現(xiàn)明顯的拐點(diǎn)，城鎮(zhèn)信息熵H與均衡度J快速增加，優(yōu)勢(shì)度D快速下降，荒漠景觀則相反。同時(shí)，流域優(yōu)勢(shì)度D大幅下降，耕地、草地、水域、城鎮(zhèn)用地與建設(shè)用地面積分別增加10.45%、9.42%、6.11%、27.37%、80.01%，綠洲擴(kuò)展從耕地?cái)U(kuò)張主導(dǎo)逐漸變?yōu)楦?、草地與水域協(xié)同擴(kuò)張，綠洲內(nèi)部的優(yōu)勢(shì)度指數(shù)明顯下降，用地結(jié)構(gòu)漸趨協(xié)調(diào)與多樣化，流域開始進(jìn)入快速發(fā)展階段。

第三階段為發(fā)展轉(zhuǎn)型協(xié)調(diào)期（2015—2020年），流域、綠洲和城鎮(zhèn)景觀信息熵H與均衡度J均明顯增加，優(yōu)勢(shì)度D隨之下降；荒漠景觀結(jié)構(gòu)指數(shù)經(jīng)前階段的強(qiáng)烈變動(dòng)后趨于平穩(wěn)，城鎮(zhèn)化進(jìn)程加速使得流域內(nèi)景觀轉(zhuǎn)型方向更加多樣，城鎮(zhèn)用地、農(nóng)村居民點(diǎn)與建設(shè)用地面積分別增加8.55%、1.36%、28.11%。城鎮(zhèn)化加速使得景觀結(jié)構(gòu)復(fù)雜性增加，同時(shí)流域荒漠化趨勢(shì)得到一定控制，荒漠景觀優(yōu)勢(shì)度增加，主要原因是耕地、林地、草地與水域多轉(zhuǎn)為低覆蓋度草地，也使得低覆蓋度草地在荒漠景觀中逐漸處于支配地位。

2.3 黑河流域綠洲-城鎮(zhèn)-荒漠景觀轉(zhuǎn)型的權(quán)衡-協(xié)同與環(huán)境驅(qū)動(dòng)因子分析

利用MRT 定量分析黑河流域三類景觀轉(zhuǎn)型之間的權(quán)衡協(xié)同關(guān)系及空間差異，并探索其環(huán)境驅(qū)動(dòng)因子。最終MRT結(jié)果由3個(gè)分類層次與5個(gè)聚類組成（圖5），模型的模擬精度R2=0.42，標(biāo)準(zhǔn)誤差SE=0.01，對(duì)每個(gè)聚類中景觀轉(zhuǎn)型強(qiáng)度的值域范圍進(jìn)行定量分析，結(jié)果顯示（表3），7個(gè)影響因子中，年均氣溫、海拔、GDP與年降水量4個(gè)因子的影響作用最為顯著。聚類在流域不同區(qū)域呈現(xiàn)聚集的趨勢(shì)，通過(guò)對(duì)比MRT結(jié)果與響應(yīng)變量箱線圖，對(duì)5個(gè)聚類進(jìn)行分析。

表3 多元回歸樹結(jié)果統(tǒng)計(jì)Tab.3 Qualitative interpretation of the results of multivariate regression tree

圖5 黑河流域景觀轉(zhuǎn)型空間聚類屬性和環(huán)境驅(qū)動(dòng)因子閾值Fig.5 The attributes and spatial distribution of landscape transformation and environmental effect bundles and their driving factors in the Heiihe River Basin

（1）聚類1：分布于流域內(nèi)荒漠地區(qū)。聚類中大部分區(qū)域三類景觀轉(zhuǎn)型均不強(qiáng)烈，但仍存在部分轉(zhuǎn)型強(qiáng)烈的區(qū)域，城鎮(zhèn)化強(qiáng)度處于流域平均水平，荒漠化強(qiáng)度高于流域平均值，綠洲化強(qiáng)度低于平均值，綠洲化與荒漠化之間存在權(quán)衡關(guān)系。該聚類的主要環(huán)境驅(qū)動(dòng)因子為年均氣溫（＜8.99 ℃）和GDP（＜963.5×104元·km-2）。

（2）聚類2：主要分布在嘉峪關(guān)市、酒泉市及零星分布于張掖市的城鎮(zhèn)與居民點(diǎn)。城鎮(zhèn)化強(qiáng)度高于其他聚類，綠洲化強(qiáng)度低于流域平均水平，而荒漠化強(qiáng)度中等，城鎮(zhèn)化與綠洲化之間存在權(quán)衡關(guān)系。主要環(huán)境驅(qū)動(dòng)因子為年均氣溫（＜8.99 ℃）和GDP（≥963.5×104元·km-2）。

（3）聚類3：包括中游甘-臨-高綠洲西北部、下游金塔綠洲區(qū)及周邊地區(qū)，在額濟(jì)納旗東部沿黑河呈條帶狀分布。聚類中城鎮(zhèn)化強(qiáng)度略高于流域平均水平，荒漠化強(qiáng)度最低，綠洲化強(qiáng)度中等，城鎮(zhèn)化與荒漠化呈權(quán)衡關(guān)系。主要環(huán)境驅(qū)動(dòng)因子為年均氣溫（≥8.99 ℃）和海拔（＜1376 m）。

（4）聚類4：包括甘-臨-高綠洲東部與南部，聚類中荒漠化強(qiáng)度高，綠洲化強(qiáng)度高于流域平均水平，城鎮(zhèn)化強(qiáng)度略低于流域平均水平，城鎮(zhèn)化與綠洲化、荒漠化之間呈權(quán)衡關(guān)系。主要環(huán)境驅(qū)動(dòng)因子為年均氣溫（≥8.99 ℃）、海拔（＞1376 m）和年降水量（≥83.46 mm）。

（5）聚類5：集中分布在肅州區(qū)上壩鎮(zhèn)、鏵尖鄉(xiāng)等部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)。其中綠洲化強(qiáng)度最高，荒漠化與城鎮(zhèn)化強(qiáng)度均較低，綠洲化與荒漠化、城鎮(zhèn)化之間存在權(quán)衡關(guān)系。主要環(huán)境驅(qū)動(dòng)因子為年均氣溫（≥8.99 ℃）、海拔（≥1376 m）和年降水量（＜83.46 mm）。

結(jié)果顯示（圖5），溫度作為回歸樹第一層分割節(jié)點(diǎn)，是影響黑河流域景觀轉(zhuǎn)型權(quán)衡-協(xié)同效應(yīng)的首要因素，≥10 ℃積溫對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有顯著的促進(jìn)作用，因此在聚類3～5（年均氣溫≥8.99 ℃）中綠洲化強(qiáng)度明顯高于聚類1～2（年均氣溫＜8.99 ℃）。而在溫度未達(dá)到閾值的區(qū)域，GDP即社會(huì)經(jīng)濟(jì)因子成為主要驅(qū)動(dòng)因素，隨著GDP 升高（≥963.5×104元·km2），城鎮(zhèn)化強(qiáng)度增加，由綠洲化與荒漠化的權(quán)衡關(guān)系轉(zhuǎn)為綠洲化與城鎮(zhèn)化的權(quán)衡；在溫度達(dá)到閾值（年均氣溫≥8.99 ℃）的區(qū)域，海拔開始對(duì)景觀轉(zhuǎn)型產(chǎn)生影響，高海拔地區(qū)往往會(huì)限制人類開發(fā)建設(shè)活動(dòng)，為植被生長(zhǎng)提供了更為適宜的生境條件，因此聚類4～5（海拔≥1376 m）均表現(xiàn)出較低的城鎮(zhèn)化強(qiáng)度與較高的綠洲化強(qiáng)度，而聚類3（海拔＜1376 m）則表示出較高的城鎮(zhèn)化強(qiáng)度。在海拔＞1376 m 閾值的區(qū)域，年降水量閾值83.46 mm區(qū)分了聚類4與聚類5，均表現(xiàn)出較高的綠洲化強(qiáng)度，綠洲化過(guò)程對(duì)降水最為敏感。其中，聚類4主要分布在張掖綠洲，周圍被沙漠戈壁環(huán)繞，加之近年來(lái)工業(yè)化與城市化建設(shè)的加快，農(nóng)田擴(kuò)張與水資源的無(wú)序利用破壞了本就脆弱的生態(tài)環(huán)境，表現(xiàn)出較高的荒漠化強(qiáng)度；聚類5則因國(guó)道、高速公路等穿過(guò)，尤其蘭新高鐵貫穿全境，加強(qiáng)了區(qū)域與外界的連通性，促進(jìn)農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易，因此綠洲化過(guò)程更加強(qiáng)烈。

2.4 黑河流域綠洲-城鎮(zhèn)-荒漠景觀轉(zhuǎn)型的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)

2.4.1 黑河流域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量時(shí)空變化特征 根據(jù)ArcGIS自然斷點(diǎn)法，將黑河流域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量分為5 個(gè)等級(jí)：較差（Ⅰ：0～0.17）、差（Ⅱ：0.17～0.27）、中等（Ⅲ：0.27～0.4）、良（Ⅳ：0.4～0.5）、優(yōu)（Ⅴ：0.5～1.0）。黑河流域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量以Ⅰ級(jí)與Ⅱ級(jí)用地為主，占流域總面積的70%以上，Ⅰ級(jí)生境質(zhì)量分布在下游荒漠區(qū)，Ⅱ級(jí)生境質(zhì)量主要分布在中下游綠洲區(qū)的外圍。生態(tài)環(huán)境質(zhì)量最優(yōu)的Ⅴ級(jí)僅占流域總面積的7%左右，主要分布在中游綠洲區(qū)與上游祁連山區(qū)東南部。

將生態(tài)環(huán)境質(zhì)量等級(jí)升高或降低一級(jí)的區(qū)域定義為提升區(qū)或下降區(qū)，變化兩級(jí)及以上的區(qū)域定義為明顯提升區(qū)或明顯下降區(qū)。從圖6 看出，黑河流域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量時(shí)空變化特征與綠洲-城鎮(zhèn)-荒漠景觀轉(zhuǎn)型3 個(gè)階段非常吻合：（1）農(nóng)業(yè)發(fā)展主導(dǎo)期（2000—2005 年），生態(tài)環(huán)境質(zhì)量?jī)?yōu)化趨勢(shì)最明顯，Ⅴ級(jí)生境質(zhì)量土地轉(zhuǎn)入高達(dá)4601 km2，由于大量荒漠景觀被開墾為耕地，使得生境質(zhì)量較高的用地面積增加，其中環(huán)境質(zhì)量明顯提升區(qū)集中分布于山丹綠洲與民樂(lè)綠洲。（2）產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展期（2005—2015 年），社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展對(duì)流域生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了負(fù)面影響，Ⅰ級(jí)生境質(zhì)量用地轉(zhuǎn)入高達(dá)11787 km2，而Ⅴ級(jí)生境質(zhì)量土地則轉(zhuǎn)出3274 km2，生境惡化區(qū)集中在額濟(jì)納綠洲周圍、金塔縣西南部與甘州區(qū)東北部區(qū)域。由于城鎮(zhèn)擴(kuò)張侵占部分耕地與林地，使得高質(zhì)量生境用地減少，加之人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)環(huán)境干擾增大，破壞了流域整體生態(tài)平衡。（3）發(fā)展轉(zhuǎn)型協(xié)調(diào)期（2015—2020年），黑河流域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量又出現(xiàn)好轉(zhuǎn)，主要提升區(qū)分布在中游綠洲區(qū)與下游河道兩側(cè)區(qū)域。整體來(lái)看，20 a 期間黑河流域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量呈現(xiàn)波動(dòng)中提升的趨勢(shì)，綠洲化的持續(xù)擴(kuò)張使其周邊區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量明顯提升，而下游的城鎮(zhèn)化過(guò)程則造成生境質(zhì)量明顯下降。

圖6 2000—2020年黑河流域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量時(shí)空變化Fig.6 Spatial and temporal variation of RSEI in the Heiihe River Basin from 2000 to 2020

2.4.2 綠洲-城鎮(zhèn)-荒漠景觀轉(zhuǎn)型的生態(tài)環(huán)境效應(yīng) 圖7 顯示，2000—2020 年間，黑河流域景觀轉(zhuǎn)型的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)以正效應(yīng)為主，整體來(lái)看正效應(yīng)主要來(lái)自荒漠景觀轉(zhuǎn)為綠洲和城鎮(zhèn)景觀，負(fù)效應(yīng)主要來(lái)自綠洲轉(zhuǎn)型為荒漠與建設(shè)用地，其中正效應(yīng)明顯強(qiáng)于負(fù)效應(yīng)。沙地、戈壁、鹽堿地等荒漠景觀向耕地的轉(zhuǎn)型是黑河流域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量改善的主要原因，占正效應(yīng)總貢獻(xiàn)率的79.8%；戈壁向建設(shè)用地的轉(zhuǎn)型也在一定程度上對(duì)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量改善起到作用，占正效應(yīng)總貢獻(xiàn)率的6.5%。耕地退化為戈壁、低覆蓋度草地與裸地等荒漠景觀是生態(tài)環(huán)境惡化的主要原因，占負(fù)效應(yīng)總貢獻(xiàn)率的41.4%；水域減少造成的環(huán)境惡化貢獻(xiàn)率占總貢獻(xiàn)率的20.0%。此外，草地的退化也是生態(tài)環(huán)境質(zhì)量惡化的重要因素，占總負(fù)效應(yīng)的12.2%；城鎮(zhèn)擴(kuò)張對(duì)耕地的占用造成的生態(tài)環(huán)境負(fù)效應(yīng)占貢獻(xiàn)總值的9.1%。

圖7 黑河流域2000—2020年綠洲-城鎮(zhèn)-荒漠景觀轉(zhuǎn)型及生態(tài)環(huán)境貢獻(xiàn)率Fig.7 Transformation and contribution rate of oasis-urban-desert in the Heiihe River Basin from 2000 to 2020

3 討論

3.1 景觀轉(zhuǎn)型的環(huán)境響應(yīng)機(jī)制

區(qū)域生態(tài)環(huán)境效應(yīng)是景觀過(guò)程與格局的直接反映?？焖俪擎?zhèn)化與工業(yè)化帶來(lái)了區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展，若不能正確協(xié)調(diào)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)的關(guān)系，必將對(duì)區(qū)域生態(tài)安全造成負(fù)面影響［37］。區(qū)域景觀格局的變化與人類活動(dòng)密切相關(guān)，景觀格局的演變過(guò)程深入反映了人類活動(dòng)、自然環(huán)境在不同時(shí)空對(duì)地表的改造［38］。權(quán)衡區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)保護(hù)之間的關(guān)系成為諸多決策部門面臨的兩難課題［39］。

由于惡劣的自然環(huán)境條件，我國(guó)西北干旱區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量總體偏差。在干旱區(qū)內(nèi)陸河流域，綠洲是人類活動(dòng)最為活躍的區(qū)域，也是景觀轉(zhuǎn)型最強(qiáng)烈的區(qū)域，而其他區(qū)域景觀格局變化相對(duì)很?。?0］，在本研究中黑河流域的綠洲-城鎮(zhèn)-荒漠景觀轉(zhuǎn)型的熱點(diǎn)區(qū)域也同樣分布在各綠洲外圍。黑河流域綠洲化過(guò)程主要受自然因子如降水、氣溫與海拔的驅(qū)動(dòng)（聚類4與聚類5），城鎮(zhèn)化過(guò)程主要由海拔與GDP驅(qū)動(dòng)（聚類2與聚類3），而荒漠化過(guò)程受復(fù)雜人為因素影響較大。綠洲化過(guò)程對(duì)降水因子最為敏感，降水量增加有助于作物生長(zhǎng)，加速綠洲擴(kuò)張，而溫度對(duì)綠洲化的影響比較復(fù)雜，Song 等［41］發(fā)現(xiàn)，溫度升高對(duì)黑河流域玉米生長(zhǎng)具有積極影響，從而誘導(dǎo)了農(nóng)業(yè)綠洲的擴(kuò)張。研究區(qū)在年均氣溫8.99 ℃處存在閾值效應(yīng)，綠洲化與城鎮(zhèn)化之間的權(quán)衡關(guān)系發(fā)生逆轉(zhuǎn)，氣溫適宜發(fā)展種植業(yè)的區(qū)域優(yōu)先擴(kuò)張綠洲（聚類4），而氣溫較低的區(qū)域則城鎮(zhèn)化發(fā)展占據(jù)優(yōu)勢(shì)（聚類2），城鎮(zhèn)化帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程必然加速水資源消耗，有限的水資源無(wú)法同時(shí)承載綠洲化過(guò)程，此時(shí)綠洲化與城鎮(zhèn)化過(guò)程必然表現(xiàn)權(quán)衡關(guān)系（聚類2），水資源依舊是制約流域發(fā)展的關(guān)鍵因素，這與Shao等［42］在黑河流域的研究結(jié)論相一致。

3.2 基于景觀轉(zhuǎn)型的流域高質(zhì)量發(fā)展策略

本研究利用MRT 分析綠洲-城鎮(zhèn)-荒漠景觀組合的轉(zhuǎn)型過(guò)程中的復(fù)雜非線性關(guān)系及閾值效應(yīng)，根據(jù)聚類結(jié)果，結(jié)合生態(tài)環(huán)境質(zhì)量效應(yīng)，提出如下促進(jìn)流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展的策略：

（1）荒漠生態(tài)區(qū)：包括中下游荒漠區(qū)（聚類1），區(qū)域內(nèi)沙漠戈壁廣布，為控制荒漠蔓延，有必要重點(diǎn)加強(qiáng)防護(hù)林建設(shè)、天然草原退牧還草、防沙治沙等生態(tài)工程，同時(shí)保護(hù)東、西河岸綠洲生態(tài)，全力保障生態(tài)用水，完善水資源配置格局，牢筑居延綠洲生態(tài)安全屏障。

（2）城鎮(zhèn)綠洲權(quán)衡區(qū)：包括聚類2 與聚類4，應(yīng)重點(diǎn)解決水資源承載力限制人口與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)問(wèn)題，有效保護(hù)河西走廊農(nóng)業(yè)灌溉用水，提高農(nóng)業(yè)用水效率，發(fā)展新型節(jié)水灌溉設(shè)施；注重發(fā)展特色農(nóng)副產(chǎn)品加工業(yè)與第三產(chǎn)業(yè)，有針對(duì)性的擴(kuò)大特色種植業(yè)與養(yǎng)殖業(yè)規(guī)模，打造兼具現(xiàn)代綠色農(nóng)業(yè)商貿(mào)與歷史文化特色旅游功能的綠洲生態(tài)城市。

（3）荒漠綠洲權(quán)衡區(qū)：主要為聚類3，作為荒漠綠洲的過(guò)渡區(qū)，應(yīng)提高植被覆蓋率，重點(diǎn)保護(hù)綠洲外圍過(guò)渡帶，加大荒漠化治理力度，防止荒漠蔓延，科學(xué)合理開發(fā)利用荒地，提高區(qū)域整體生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。

（4）農(nóng)業(yè)綠洲發(fā)展區(qū)：主要為聚類5所在區(qū)，作為綠洲農(nóng)田發(fā)展區(qū)，應(yīng)聚焦耕地高質(zhì)量發(fā)展與保護(hù)，提高農(nóng)業(yè)科技發(fā)展水平，注重耕地質(zhì)量而非數(shù)量，在減少耕地面積投入的基礎(chǔ)上增加耕地產(chǎn)量。

3.3 研究局限性

本研究也存在部分局限。利用景觀轉(zhuǎn)型核密度表征流域內(nèi)各類景觀轉(zhuǎn)型的強(qiáng)度，進(jìn)而反映流域城鎮(zhèn)化、綠洲化與荒漠化強(qiáng)度，這一評(píng)價(jià)方法僅在空間上量化三類景觀轉(zhuǎn)型的強(qiáng)度，而實(shí)際上城鎮(zhèn)化、綠洲化過(guò)程評(píng)價(jià)機(jī)制較為復(fù)雜，有時(shí)還需考量地區(qū)的人口城鎮(zhèn)化、經(jīng)濟(jì)城鎮(zhèn)化、空間城鎮(zhèn)化和社會(huì)城鎮(zhèn)化等一系列相關(guān)指標(biāo)［43-44］；此外，由于干旱內(nèi)陸河流域在綠洲以外的區(qū)域景觀轉(zhuǎn)型不明顯，核密度統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可能存在較多空值，數(shù)據(jù)在空間上的不連續(xù)可能會(huì)對(duì)模型結(jié)果造成影響。

4 結(jié)論

本文研究了黑河流域典型景觀“綠洲-城鎮(zhèn)-荒漠”的“格局-過(guò)程”，基于景觀轉(zhuǎn)型的時(shí)空特征、內(nèi)部特征與階段特征分析景觀時(shí)空動(dòng)態(tài)變化，基于MRT 模型分析三類景觀轉(zhuǎn)型之間的權(quán)衡協(xié)同關(guān)系及空間響應(yīng)機(jī)制，基于遙感生態(tài)指數(shù)評(píng)估景觀轉(zhuǎn)型的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)，主要結(jié)論如下：

（1）荒漠是黑河流域分布最廣泛的景觀類型，主要分布于中游東北部和下游地區(qū)；綠洲集中分布在中游和下游地區(qū)，其中，中游綠洲是流域綠洲面積最大、最集中的綠洲；城鎮(zhèn)所占面積最小，其空間分布和規(guī)模與綠洲緊密關(guān)聯(lián)，中游綠洲孕育了張掖、酒泉和嘉峪關(guān)市等重要城市。

（2）黑河流域綠洲-城鎮(zhèn)-荒漠景觀轉(zhuǎn)型可分為三個(gè)時(shí)期：2000—2005 年為農(nóng)業(yè)活動(dòng)主導(dǎo)期，耕地開墾為主要的轉(zhuǎn)型方向；2005—2015年為產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展期，轉(zhuǎn)型方向復(fù)雜多樣，城鎮(zhèn)綠洲快速發(fā)展，土地利用結(jié)構(gòu)趨于協(xié)調(diào)與多樣；2015—2020年為發(fā)展轉(zhuǎn)型調(diào)整期，城鎮(zhèn)發(fā)展加速的同時(shí)，逐漸重視生態(tài)經(jīng)濟(jì)功能區(qū)的建設(shè)。

（3）氣溫、GDP、海拔、降水量共同影響綠洲-城鎮(zhèn)-荒漠景觀轉(zhuǎn)型之間的權(quán)衡-協(xié)同關(guān)系，其中氣溫主要影響綠洲化過(guò)程，海拔影響城鎮(zhèn)化過(guò)程，氣溫、降水量與海拔之間的復(fù)雜相互作用則會(huì)影響區(qū)域農(nóng)業(yè)發(fā)展（綠洲化）與生態(tài)退化（荒漠化）過(guò)程。

（4）2000—2020年間黑河流域景觀轉(zhuǎn)型的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)以正效應(yīng)為主，正效應(yīng)主要是來(lái)自荒漠景觀轉(zhuǎn)為綠洲和城鎮(zhèn)景觀，負(fù)效應(yīng)主要來(lái)自綠洲轉(zhuǎn)型為荒漠與建設(shè)用地；其中耕地?cái)U(kuò)張是正效應(yīng)的主要原因，耕地退化、水域減少與草地退化則是負(fù)效應(yīng)的主要原因。