煤炭资源的开采和利用在给区域经济发展注入强大动力的同时,也给矿区生态环境带来了极大破坏,从而使矿区成为资源、环境与人口矛盾相对集中显现的区域之一。矿区土地复垦与生态重建已成为解决人地矛盾、改善生态环境的一项重要措施,同时也是矿区可持续发展的重要保障。但在煤炭资源开采、矿区土地复垦的过程中会直接、间接地改变土地利用结构和区域地球化学的本底特征,从而使区域土地利用景观结构、功能和效应发生不可逆转的变化。因此,深入、系统地研究矿区土地景观格局演化及其生态效应,对于保护区域生态平衡,实现区域土地资源可持续利用和煤炭资源的绿色开采具有重要意义。　　基于上述背景,本文借鉴景观生态学中的“格局—过程—效应”这一研究命题,以我国中东部高潜水位矿区—徐州市贾汪矿区为例,以景观生态学、生态学和生态风险评价等相关理论为基础,利用遥感、地理信息系统、地统计等技术,系统地研究矿区景观格局的时空演变规律及其生态效应,并在此基础上对矿区的生态风险进行评价。论文取得以下主要成果:　　(1)从复合生态系统理论的角度对矿区、矿区生态系统的概念及组成进行研究,根据生命周期理论对矿区生态系统的演替过程进行分析;在分析景观与景观格局概念的基础上对矿区景观格局变化的生态效应进行研究;最后对土地生态风险的内涵、土地生态风险对景观格局变化的响应和土地生态风险评价方法进行了探讨。　　(2)以Landsat MSS、TM和OLI为数据源,在结合区域土地利用特点和现有分类系统的基础上,构建了贾汪矿区土地利用覆被分类体系。在对研究区遥感影像光谱特征、纹理特征进行分析的基础上,引入了归一化植被指数、改进归一化差异水体指数、归一化建筑指数、土壤亮度指数,并将上述指数作为特征向量参与到遥感影像分类中,利用BP神经网络智能分类方法对研究区4期遥感影像进行土地利用覆被信息提取,结果表明该分类方法具有较高的精度,各年份的分类结果总体精度在0.82以上。　　(3)综合景观格局指数粒度效应图和信息损失评价模型,确定了贾汪矿区景观格局指数的最佳分析粒度为60m。在该粒度下,基于景观水平、景观类型水平对区域景观格局演变规律进行分析。结果表明:在景观水平上,2003年以前,区域景观格局在煤炭资源的开采、城市化等的驱动下,景观格局朝破碎化、异质化和连通性降低的趋势发展;2003年以后,由于矿区土地复垦项目的实施、城乡统筹发展和区域连片发展等,区域景观格局朝连续化、均衡化和连通性增大的趋势发展。在景观类型水平上,耕地、建设用地和水域随时间的变化最为活跃,1983-2003年间,耕地、水域受煤炭资源开采等活动的影响,斑块趋于破碎化、连通性降低,而建设用地在城市化发展的驱动下,变得更为复杂;2003-2013年间,耕地、水域和建设用地呈高连通性、斑块规则化的趋势。　　(4)以CLUE-S模型框架为基础,利用空间自相关因子对传统的Logistics回归模型进行改进,选取政策因素、自然环境因素、社会经济因素、空间约束因素和矿产开采因素等,对贾汪矿区2013年土地利用空间分布格局进行模拟与验证。在此基础上对2023年区域趋势发展、经济发展和生态保护3种情景下的土地利用空间分布格局进行预测。结果表明:建设用地在3种情景下均呈明显的增加趋势,未利用地面积持续减少,其中经济发展情景下建设用地增幅最大,生态保护用地情景下建设用地增幅最小,在生态保护情景下,林地、耕地等生态用地受到保护,建设用地的扩展速度受到抑制。　　(5)利用格网 GIS技术,对矿区土地生态系统服务价值(ESV)的时空变化进行分析,并与基于行政单元的 ESV空间分异格局进行比较。结果表明:煤炭资源的开采、城市化是导致区域ESV空间异质性发生变化的主要驱动力。ESV减少区主要分布在贾汪城区、城镇和农村居民点的外围;ESV增加的区域主要分布在采煤塌陷区和山地丘陵地区等。通过对比基于格网单元和基于行政单元ESV的空间差异可以看出,上述2种方法对ESV空间分异的拟合基本一致,差异较大的区域主要分布在ESV系数较大的水域、林地所在的格网单元。　　(6)基于景观干扰度指数、脆弱度指数构建土地生态风险指数,借助空间相关分析、地统计分析等对区域生态风险的时空变化进行分析。结果表明:4期土地生态风险全局空间相关系数均为正值,表明土地生态风险表现出较强的空间集聚性;区域生态风险呈现出从中生态风险、较高生态风险向低生态风险和高生态风险转移,即生态风险格局朝两极发展;生态风险的时空变化较明显,采煤塌陷区生态风险由于矿区土地复垦项目的实施,生态风险有所降低,建设用地外围由于城市扩展,景观破碎化程度较高,成为高生态风险区;东部地区作为粮食主产区受城市化和复垦项目的影响较小,生态风险一直较低。