我国西北干旱区属生态脆弱敏感地区,自然环境的演化有其相对独特的客观运行规律。在这种环境响应敏感地区,扰动因子的作用强度加大,会导致环境景观体系发生异变,异变的链式反应会完全或部分的改变区域生态环境。城镇化作为现代人类活动强度最大、方式最先进的文明生活类型,它对西北干旱区绿洲区域生态环境的扰动、影响范围、以及生态环境的响应反应机理、程度等,是当前乃至未来一段时间区域可持续发展中必须关注的焦点问题之一。本文在对国内外城镇化与生态环境的相互作用变化关系、机理、模式及特征等研究综述的基础上,以西北干旱区黑河流域张掖市绿洲区为案例,反溯区域历史时期人类活动与生态环境耦合关系。从交叉学科的角度出发,以地理学研究的相关理论和方法为主轴,辅以生态学、生态经济学、气象学、经济学、城市学等相关学科的理论与技术方法,探究干旱区环境下黑河流域城镇化对区域生态环境的作用机理;重点探讨黑河流域社会经济生态复合系统对城镇化格局和过程的响应关系;揭示干旱区城镇化过程与区域生态环境耦合反馈的内在机制;并对区域城镇化发展与生态环境变迁的耦合关系进行了一定程度的量化研究。主要的研究结论如下:1.历史时期区域人类活动与生态环境变化关系我们认为近3000年的历史时期内,清代乾嘉之前黑河流域的生态环境变化主要驱动力为自然力,气候波动变化是最主要影响因素。人类活动是改变区域地貌景观、水资源利用格局的副作用力。乾嘉之后地区人口剧增,对区域绿洲开发力度加大,人类活动逐渐成为改变区域生态环境的主导力量。历史时期区域城镇发展与区域人类农业开发强度和开发阶段密切相关,随气候波动下的绿洲格局变迁发展变化。2.近38年以来张掖市生态环境变化特征主要表现为:(1)气候变化。张掖市近38年以来气候变化方面表现为气温明显升高;降水量变化不大,冬春两季降水量略有增加;大风与沙尘暴天气近38年来出现明显下降的趋势。张掖市气候变化一定程度上印证了施雅风院士提出的西北地区气候由暖干向暖湿转型的变化。(2)张掖市水资源环境变化。区域水资源供求矛盾日渐突出。黑河分水对区域水资源量的变化影响较大,水资源利用总量下降,水资源需求总量持续上升。工业、生态、生活用水量显著增加。目前随着节水型社会的构建,区域用水结构逐渐发生变化,水资源配置逐渐趋向合理,水资源使用逐渐向用水效率较高产业部门转移。(3)土地利用与土地覆盖变化。土地覆被变化总体表现为质量下降趋势。其中林草地面积20年来持续下降;耕地面积略有增加,空间表现为沿黑河溯源上移较明显;城镇用地面积增加明显,空间上表现为沿河流、道路的轴向延伸,以及向黑河中上游地区的溯源扩张趋势;水域面积20年时间里除肃南县外,其他各县(区)均有不同程度的下降;未利用土地面积总体表现为增加的趋势。3.张掖市城镇化发展表现为:(1)城镇化速度显著加快,但劳动力转移仍存在较多限制性因素。(2)城镇化发展中城镇空间结构受地域绿洲分布空间格局影响明显。空间表现为“团块—轴向”分布特征。与所处绿洲相适宜的城镇普遍规模小,综合性程度高,空间上缺少完善的结构体系和网络联结结构。(3)在运用能值流理论分析区域能值生产与城镇能值消费基础上,认为张掖绿洲对城镇化规模承载的能值流潜力较大,绿洲经济区城镇化的弹性容纳空间可以继续接受约60万左右的农村人口进入城镇。4.张掖市城镇化发展与区域生态环境变化关系方面,城镇化对区域生态环境具有一定程度的干扰与影响,区域生态环境应对这种干扰存在着双向响应性。具体表现为:(1)城镇化与区域气候变化关系。城镇化对张掖市的气候变化在一定程度上起着一些作用。区域城镇化与区域部分气候要素具有或强或弱的正负相关性。存在着基于历史发展必然性上的城镇化与区域气候变化一定程度相关的偶然性结合。从而构成一种短期与长期、微观与宏观的区域系统时空辨证发展特征。即全球气候变暖一定程度上是现代人类活动作用所致,但气候变暖又促进了黑河流域社会经济的活跃,加快了张掖市绿洲城镇化的发展,而城镇化发展到一定程度后又:进一步促进了区域气候一定幅度的变化。(2)城镇化与区域水资源利用关系。城镇化对区域水资源利用变化目前影响程度较低,尚不能引导区域人口、产业结构大幅度的转移,也无力改变当前区域水资源利用格局。通过建立数学模型,我们认为区域城镇化只能作为区域水资源利用格局变化的一种提高水资源利用效率的促进因素,而不能从本质上改变区域产业部门之间的用水结构。随着城镇化和社会经济的进一步发展,城镇化将会成为驱动区域节水型的水资源利用格局的主要作用因子。(3)张掖市城镇化与区域土地利用与土地覆盖变化关系。基于GIS空间分析方法与土地统计资料的数理分析,分别从张掖市宏观区域与中观绿洲经济区两个区域角度考察了1986-2006年张掖市城镇化过程中的土地利用变化对区域生态环境的影响,总体上城镇化对张掖市宏观区域与中观绿洲经济区生态环境质量下降均有一定的作用。但在张掖市宏观区域内,城镇化所起的作用相对较小,对区域生态环境的恶化贡献率只占到生态环境恶化总贡献率的1.34%。而在与人类活动密切相关的绿洲区域,城镇化对区域生态环境质量下降起着重要的驱动作用,城镇化引起的相关土地利用类型转变对绿洲经济区土地覆被环境的恶化贡献率达到48.79%。。