生态安全是一个区域的可持续发展不致因生存空间和生态环境遭受破坏而受到威胁的状态。在诸多影响区域生态安全的因素与过程中,土地利用/覆盖及其格局的变化是影响区域生态安全最重要的方面。我国北方的农牧交错带,生态环境较为敏感,以往由于土地的不合理利用,造成许多流域的植被覆盖下降、土壤侵蚀加剧、水分亏缺增大、生物多样性丧失等,严重影响到整个区域的生态安全。因此,保障与恢复北方农牧交错带区域的生态安全,也应从建立符合生态安全要求的土地利用/覆盖格局入手,并通过有效控制土壤侵蚀、合理利用流域水资源和切实保护生物多样性等生态目标的实现来逐步落实。本文选择我国北方农牧交错带的一个典型流域——长川流域作为研究对象,对研究区存在的实际生态问题,通过野外实地调查与测定,利用遥感和地理信息系统手段与多元统计分析等方法,从分析流域现状主要生态过程入手,研究了流域的土地利用/覆盖及其格局变化,以及由此产生的对土壤侵蚀、生态用水和生物多样性等方面的影响。在此基础上,运用RS和GIS手段,并结合层次分析法和专家咨询过程等系统工程方法,综合评价了长川流域的生态安全状况。借助景观生态学理论,运用多目标规划方法和GIS手段;对土地利用的空间布局和比例结构做出优化调整,从而最终获得可视化的流域土地利用安全格局。1.主要生态过程长川流域气候的大陆性特点明显。流域年降雨量和夏季(汛期)降雨量年际间波动很大,总量上呈现一定的减少趋势;而近40年来的年均气温则具有明显上升趋势。这些气候变化在一定程度上减少了流域径流量和输沙量。长川流域景观类型以灌木林地、天然草地和难利用地为主体。1976～2000年期间,通过水土流失综合治理,对改善区域生态环境有利的乔木林地、灌木林地等类型的面积大幅度增加,流域植被盖度得到逐渐增。这些因素导致在流域径流量和输沙量减少的同时,使流域的景观异质性不断增加、景观破碎化过程日益严重,景观趋向不稳定。2.土地利用/覆盖格局与土壤侵蚀在野外实地调查数据、遥感图像数据以及相关资料基础上,利用土壤侵蚀估算模型(USLE),分析研究了流域的土壤侵蚀变化规律,结果表明:1983年以来实施的水土流失重点治理减沙效益显著,在很大程度上使流域的土壤侵蚀得到减弱和控制;然而目前长川流域的土壤侵蚀总量依然较大,侵蚀状况仍较为严重。以2000年土壤侵蚀现状为例,长川流域平均侵蚀模数为8314.9 t·km-2·a-1,依主要土地利用/覆盖类型的侵蚀模数大小进行排序,分别为:难利用地>沙地>天然草地>灌木林地>耕地>乔木林地>其它类型;对流域土壤侵蚀总量的贡献率大小排序则为:难利用地>灌木林地>天然草地>沙地>耕地>乔木林地>其它类型。可见,长川流域的难利用地和沙地是应优先实施水土流失治理,以减少和控制土壤侵蚀的主要土地利用类型。研究区土壤侵蚀背景值为2569.3 t·km-2·a-1,坡度越大土壤侵蚀背景值越高。通过对比流域的土壤侵蚀现状与土壤侵蚀背景值,可以发现:全流域仍有44%的地区需要进一步进行治理,才能达到防止土壤侵蚀、保障生态安全的目的。通过对研究区的土壤侵蚀进行情景分析,结果表明:水土保持措施结合退耕还林(草)行为,可以达到控制和减少土壤侵蚀的目的,从土壤保持的角度维护流域的生态安全。