土地是人类赖以生存的空间,是人类社会生产中重要的自然资源和生产资源,是地球上各类复杂的生态系统的载体及物种的栖息地。随着人口增长,城市化进程的推进,土地开发利用的强度逐渐增大,进而引发一系列的生态环境问题。在人口资源环境可持续发展的大背景下,如何使地球上有限的资源在时空上最合理、最有效地组合或配置,使各种资源得到充分有效的利用,兼顾社会、经济和生态效益,成为当前研究的前沿和热点。海南乐东黎族自治县位于海南省的西部,地势北高南低,靠山临海,海岸线总长84.3公里,地貌类型有山地、丘陵和平原,属热带海洋性季风气候,动植物资源在海南省最为丰富,其境内的尖峰岭自然保护区几乎浓缩了世界热带地区所有的植被类型,该区作为中国生物多样性保护热点地区之一,生物多样性保护不仅具有全球意义上的重要性,而且对本地区经济发展和文化保护也具有重要意义。文献分析显示,国内外土地利用过程中的生物多样性保护的相关研究主要集中在小尺度土地利用方式或管理对生物多样性的影响及通过构建景观安全格局的方式进行生物多样性保护等方面,但并没有形成系统和完整的理论和方法体系。而土地利用空间格局对区域生态过程的影响已达到共识,如动物迁徙,地表水的径流、侵蚀,物种的多样性以及干扰的传播或边缘效应等问题。因此本研究将生物多样性保护的理念融入土地利用结构优化设计中并展开理论和实证研究,研究结果主要有：(1)土地利用系统与生物多样性保护之间的关系研究在对国内外文献进行梳理的基础上,系统的分析了目前我国的农田保护政策、城镇扩张、土地整治和旅游用地开发等土地利用方式对生物多样性的影响。现代高度集约化农业生产方式,城市化过程中原生境破碎化和污染、土地整理规划不合理以及旅游基础设施建设和游客超载是引起生物多样性受到威胁的主要原因；并从两方面总结了生物多样性对土地利用活动的限制。一方面生物多样性自身功能和空间分布限制着土地利用方式和空间格局,另一方面人类生物多样性保护意识的提高也使土地利用方式受到一定的限制。两者之间既相互影响又相互依赖,是一种非线性的关系且存在着耦合关系。基于上述分析,研究采用系统理论和耗散结构理论对土地利用系统和生物多样性保护两者之间的关系进行了深入探讨。研究认为土地利用活动必须低于生态系统阙值范围,旦超出阙值,土地利用子系统对生物多样性将产生不可逆转的影响并使整个复合系统处于受损阶段。同时随着工业化程度的提高,社会经济发展速度趋于稳定,人类开始意识到生物多样性保护的重要性,生物资源对土地利用强度的约束将逐步体现。(2)生物多样性保护-土地可持续利用优化设计提出在土地利用数量结构调整和空间布局中实现生物多样性-土地可持续利用优化设计。土地利用结构调整通过采用在土地利用类型中增加生态用地,减少土地利用类型转换频率、保持一定比例的低集约化农业用地和优化城镇建设用地内部土地利用结构的方式合理配置土地资源；土地利用空间布局则借鉴景观生态学的原理,构建“斑块一廊道一基质”的景观格局模式实现生物多样性保护-土地可持续利用。(3)土地利用时空动态分析研究将1996年、2008年土地利用现状数据从数量结构、空间布局和景观格局三方面进行时空演变分析。结果显示：1)1996-2008年间,耕地、林地和水域呈下降的趋势,其中林地下降的速度最快,园地、建设用地呈上升趋势；土地利用结构在1996-2008年间变化幅度较大,其中2002-2008年间耕地、园地、林地、建设用地和水域土地利用变化程度和年变化程度远大于1996-2002年间；1996-2008年间,园地、建设用地变化速率呈增长的趋势,而其他土地利用类型变化速率呈递减。2002-2008年间土地利用动态变化速率远大于前一阶段(1996-2002)。2)空间布局上耕地主要集中分布在望楼河平原和佛罗滨海平原以及内陆盆地,从1996年到2008年,耕地面积不断减少：园地规模呈大幅增长,主要分布在坡度较高的内陆山区,且由原来的零星分布发展为集中连片分布；林地主要以有林地和灌木林等天然林为主,以自然保护区的形式分布在研究区北部和东部。3)1996年到2008年,研究区所有的土地利用类型的斑块个数均有所增加,林地斑块面积比例呈下降趋势；耕地、园地和林地的斑块密度较大,从1996年到2008年呈现出不断增加的状态：1996-2008年间林地的最大斑块指数不断下降,耕地和园地的最大斑块指数在上升；研究区集聚度指数和景观多样化程度较高,1996-2008年优势类型的景观单元在逐渐减少,且分布并不均匀。(4)生物多样性现状评价系统对研究区的物种多样性、遗传多样性、生态系统多样性和景观多样性四个评价因子进行了描述,通过层次分析法确定评价因子权重,以100m*100m作为评价单元,采用加权叠加的方法获取研究区生物多样性丰富度指数,在ArcGis9.3中采用标准方程分类法将研究区划分为五个等级并提出分区保护对策。结果显示：生物多样性极丰富区面积为54878hm2,约占总面积的19.86%。呈片状分布在北部尖峰岭国家级自然保护区和佳西省级自然保护区、东部卡法林场和滨海部分地区。生态系统类型主要为热带山顶矮林、常绿季雨林、热带沟谷雨林等,生态系统结构复杂,受人类活动干扰小。与国家级一级和国家级二级重点保护动植物集中区分布一致。景观单元完整度高,景观类型单一,抗干扰能力差,一旦破坏,难以恢复。土地利用规划中应维持原有天然植被,禁止人类开发利用。(5)生态用地的划定研究以“景观安全格局理论”为基础,借助GIS的空间数据处理技术,采用最小累积阻力模型和耗费表面模型,以斑块面积大于100hm2的水域、河流和面积大于800hm2的林地为“源地”,选取生物多样性丰富度分区、景观生态服务价值、海拔和高度为阻力因子,建立阻力面。采用标准方程分类法,对最小阻力耗费距离进行分类,构建景观功能分区。结果显示：“源地”为核心保护区,Ⅰ区为生态缓冲区,Ⅱ区、Ⅲ区为生态过渡区,Ⅳ区为生态隔离区、Ⅴ区为农业耕作和人类生产生活区。综合考虑各生态功能区的土地利用现状、生物多样性分布情况和生态意义,将核心保护区和生态缓冲区划为生态用地。此外依据实地调研情况,将沿海防护林靠近海岸带200m范围补充为生态用地。(6)土地利用转移矩阵创建研究采用1996年和2008年的土地利用现状数据,在Idrisi软件中运用Markov模型构建土地利用转移矩阵,结果显示：在过去的12年中,约20.2%的耕地流向园地,约6.5%的耕地流向林地,约4.16%的耕地被建设用地占用。流入的耕地主要依赖占用其他土地和水域；园地主要流向了林地和耕地,而流入的主要类型为林地和其他土地；林地主要流向了园地,流入类型为其他土地和园地,其他土地主要流向了耕地、园地和林地,流入类型为耕地和园地；建设用地主要流向了园地和耕地,流入类型主要为耕地和水域;水域主要流向耕地和园地,流入的主要类型的流出量大于流入量,流出的主要类型为林地和耕地,流入的量较小。1996-2008年间耕地的流出远大于流入,应严格控制耕地的流出,特别是严格控制建设用地占用耕地。研究对1996-2008年土地利用转移矩阵进行修正,得到2009-2020年土地利用类型转移比例预测矩阵。(7)土地适宜性决策研究分别对耕地、园地和林地从农用地自然质量、区位条件、水利设施条件、城镇村镇辐射影响、生态安全五个方面选取七个评价因子,并运用层次分析法确定权重,采用理想点排序法对各类土地质量进行排序,得到研究区耕地、园地和林地适宜性评价结果。建设用地适宜性直接采用二值法,将城市规划、旅游规划及其他产业规划中规划的建设用地设定为1。水域和其他土地适宜性评价结果则采用Markov模型预测的水域和其他土地适宜性图集。采用Collection Editor模块研究区土地适宜性图集。(8)土地利用结构优化在CA-MARKOV模块中,以2008年土地利用现状图为基期,土地利用类型转移矩阵作为每个土地利用类型转换为其他土地利用类型数量约束条件,以土地适宜性图集(.rgf)为土地利用类型空间格局转换规则,设定循环次数为12,得到研究区2020年土地利用结构预测结果。将生态用地划定结果与2020年土地利用结构预测结果进行叠加,得到研究区2020年土地利用结构优化配置图。结果显示：1)与2008年相比,建设用地、耕地、水域和其他土地面积有所增加,生态用地中林地的比重达到83%；2)与2008年相比在空间布局上使各地类分布更加集中,更加规模化；3)与2008年相比,2020年斑块密度(PD)有所降低,景观多样性程度得到了提高,土地利用类型较2008年比更丰富；此外,景观破碎化指数有所下降,反映了土地利用结构调整时在一定程度上降低了人类对景观格局的干扰。4)划定的生态用地几乎涵盖了研究区重要动植物分布区、重要物种生境区等生物多样性分布的重要区域,生态用地中的林地多为天然林,景观破碎化程度低,受人类干扰较少,自然生境保护的较好,是生物多样性分布的重要区域,与生态用地不发生冲突。此外,水域约占生态用地的3%,是各类野生动植物重要原生地、栖息地、迁徙地,具有重要的生态价值,与生态用地不发生冲突。而目前生态用地中对生物多样性保护影响较大的地类主要有建设用地、园地、耕地和其他土地,但所占的比例较低,对生物多样性保护的影响不大。在土地利用结构中增加生态用地并建立相关的保护条例对协调土地利用与生物多样性保护具有重要的意义。