我国西北干旱荒漠区气候干旱、降雨稀少,土壤水分长期处于负平衡状态,严重制约了当地的区域生态系统演化和水土环境变迁,是我国典型的资源环境脆弱区。通过采用提水灌溉的工程技术手段建立人工生态绿洲的方式成为了实现干旱荒漠区水土资源开发利用切实有效的解决途径。但水资源的外调注入实际上是人为的为干旱荒漠区导入了最敏感的影响因子—水。大量水资源的调入对灌区内水土资源分异特征形成了长期性、立体式的驱动及影响,这种驱动过程受干旱荒漠区人工绿洲水土资源本底复杂性、典型性和独特性的影响,其时空分异过程表征出明显的多要素参与、多层次驱动、多过程耦合特性。随着人口增长与经济发展带来的水土资源需求与其本身资源约束性、稀缺性以及有限性之间矛盾的凸显与剧烈化,如何实现“双碳背景”下水土资源时空优化配置、水土资源绿色可持续发展成为了探索干旱荒漠区生态系统保护与生产需求之间平衡机制的前提。而要实现水土资源时空优化配置、水土资源绿色可持续发展就必须明晰其内在演化机理及时空分异过程。但因西北干旱荒漠区地形复杂,地貌单元多样化,区域间自然地理分异明显,同时受限于水资源空间运动性与土地资源空间固定性的影响,对于二者之间耦合作用机制及互馈关联响应过程的准确揭示仍不够充分,对于水、土资源耦合背景下的中长期资源承载力预测研究仍需进一步探索。鉴于此,本文以甘肃省景泰川电力提灌灌区为研究区,紧扣提水灌溉背景下水、土资源多尺度耦合关系及其综合承载力时空分异态势这一关键问题。引入系统动力学、PSR模型、多级模糊理论对灌区水土资源承载力这一高阶次、多重反馈、复杂时变的系统问题进行了剖析。将长序列监测、空间遥测、无人机航拍扫测以及经济社会数据进行了多源数据同化融合,并从地质气候驱动、水土环境驱动以及自然-人类驱动这三个驱动过程对灌区内水土资源承载驱动要素及综合承载力时空分异特征进行了揭示。在此基础上,分别引入物元分析模型及云模型对灌区1994年、2002年、2010年及2018年四个典型监测节点的水土资源承载状态进行了综合评估。最后以元胞自动机-马尔科夫模型（CA-Markov）为理论依据,构建了基于数统分析与空间分析相结合的区域尺度水土资源承载力时空演变预测模型,对未来情景下灌区中长期的水土资源承载力时空分异态势进行了预测及分析。以期为灌区寻求“双碳背景”下生产需求与水土资源生态保护之间的平衡机制提供有益参考。论文主要研究结果如下:（1）灌区内海拔区间在1512m-2237m之间,高海拔区主要集中分布在灌区的西部区域;灌区地表坡度介于0°-9.0°;受温带大陆性气候影响,年蒸发量在2292mm-2316mm之间,年降水量仅为180mm左右,空间差异性相对较小;表层土壤含盐量、土壤含盐量、表层土壤电导率及土壤电导率这4个土壤理化因子随时间序列在空间上表征出明显的递增性;受灌溉模式与水文地质条件影响,灌区内地下水埋深平均值在1994-2018年间减少了4.55m,地下水矿化度平均值升高了1.31g/L,表明灌区内土壤盐碱化程度不断加剧,且表现出明显的由东北部封闭型水文地质单元以弧射状向中部及西北部增强的空间格局。（2）随着配水设施的完善与需水量的增加,灌区内植被覆盖度整体表征出由低覆盖度向高覆盖度过渡的时空分异特征,极低覆盖区在1994-2018年间减少了39869.28hm~2,高覆盖区在1994-2018年间增加了45358.02 hm~2;灌区内水土协调度在1994-2018年间,也处于持续改善状态,平均值由1994年的0.28增加到了2018年的0.89,但整体干旱基数仍比较大,且以直滩乡、西靖乡等靠近戈壁、荒地等土地类型的区域尤为剧烈;灌区内地表温度及地表反照率等光热条件也随着灌区的开发利用逐渐由非稳定状态向稳定状态演变。（3）随着灌区内水土资源的开发利用,土地污染负荷平均值在1994-2018年间增加了3.12 kg·hm-2,且高负荷区主要集中分布在城镇及人口密度相对较大的区域;灌区内土地利用类型时空演化整体表征出耕地面积增大、戈壁及未耕种地面积减小、建筑交通用地面积及盐碱化面积扩增的空间格局,戈壁、草地、沙地及未耕种地在1994-2018年间分别收缩了28802 hm~2、8314 hm~2、23869 hm~2,耕地、轻度盐碱化及中度盐碱地分别扩张了52127hm~2、2382hm~2、181hm~2;灌区内人口密度均值在1994-2018年间升高了16.89人·hm-2,反映出灌区内人类适居程度也在不断升高。（4）基于物元分析模型分析结果,灌区1994年、2002年、2010年及2018年水土资源承载状态分别为“V2-轻微承载”、“V3-临界承载”、“V3-临界承载”、“V4-承载安全”;基于云模型评价结果,各研究节点对应的云数字特征分别为C1994（0.4467,0.0248,0.0058）、C2002（0.5034,0.0236,0.0071）、C2010（0.5586,0.0218,0.0062）、C2018（0.5989,0.0249,0.0061）,灌区各时期水土资源承载状态分别为“轻微承载-临界承载”、“临界承载”、“临界承载-承载良好”、“临界承载-承载良好”。两种模型评价结果基本一致,反映出灌区水土资源承载状态处于一种“健康化”、“持续式”的演变过程,但受制于环境本底与资源开发模式,这种“健康化”演变速率呈现出减缓的态势。（5）灌区水土资源承载状态在1994-2018年整体表征出严重承载区、轻微承载区减少,临界承载区、承载安全区、承载良好区域面积逐渐增加的时空演变格局。严重承载区主要集中分布在直滩乡、西靖乡、漫水滩乡南部、上沙沃镇北部等区域。灌区内各承载地类特征变化模式由大到小分别为:持续变化型＞前期变化型＞后期变化型＞持续稳定型＞反复变化型。1994-2002年间、2002-2010年间及2010-2018年间的水土资源承载状态空间最大转移面积模式分别为:“严重承载-轻微承载”、“临界承载-承载安全”、“承载安全-承载良好”。表明灌区水土资源承载状态整体处于良性演变模式。（6）基于布尔运算的MCE方法,以IDRISI中的CA-Markov模块,结合Arc GIS10.1的Spatial Analysis工具对灌区2018年的水土资源承载状态进行了模拟,模拟精度整体均值为94.78%,验证了模型预测的可靠性。在此基础上,对灌区2026年（中期）及2034年（长期）水土资源承载状态空间分布情况进行了模拟。结果表明:在2018-2034年间,灌区水土资源承载状态在空间上整体表征为一个健康化演变的趋势。但结合各承载特征整体变幅来看,这种良性演变趋势正在逐步变缓,且轻微承载及严重承载区域在空间上逐渐表现出由荒漠化向盐碱化、城镇化过渡的趋势。