国际全球环境变化人文因素计划与国际地圈生物圈计划共同拟定发表了土地利用/覆被变化的科学计划，成为近年来全球环境变化研究的重点及热点问题。大量研究表明，全球环境的变化主要源于人类对生态系统和景观的改变，它们影响了生物圈维持生命的能力。土地利用景观格局与土地生态过程之间存在着紧密联系，二者相互作用表现出一定的景观生态功能，深入探讨由土地利用景观变化所带来的生态环境响应，可以为保护和改善区域生态环境提供技术支撑和理论依据。已有研究尚很少涉及土地利用景观变化及其土地生态环境变化二者的作用关系以及影响二者变化的关键因素等方面的内容，区域生态安全面临严重威胁。本文以松嫩高平原黑龙江省巴彦县为研究区，对本研究涉及的土地利用景观格局、土地利用景观梯度变化及土地生态环境响应等科学问题进行界定，以高程、坡度和地貌作为梯度分级基础，结合行政区划因素划分研究区土地利用景观梯度带，分析各梯度带的土地利用景观结构变化特征及景观格局变化特征，基于“源-汇”景观理论，分别对研究区的源、汇景观类型进行识别，运用景观空间负荷对比指数确定土地利用景观变化对生态环境变化的贡献率，分析影响各梯度带景观生态环境变化的景观组分，运用BP神经网络模型对土地利用景观环境变化的主要影响因子进行识别，采用单因子评价法对各因子的影响程度进行评价并空间插值到各梯度带上，进而计算研究区各梯度带土地利用景观的生态潜力，为土地利用景观格局优化奠定基础。基于土地利用景观的优化原则，提出景观优化的具体目标，分析研究区土地利用景观优化的空间强度及空间作用关系优化基础，构建生态廊道及生态节点，结合生态潜力测算结果综合划定土地利用景观优化分区，提出土地利用景观优化方案。研究成果对区域生态环境保护具有重要的指导意义。研究区土地利用景观数量结构变化情况表明，1976-2009年间，研究区景观类型以旱地为主，林地次之，旱地为本研究区的景观基质，各景观类型面积变化不一，总体表现为旱地、水田、林地、牧草地、水域面积增加，园地、建设用地和其他用地面积减少；选取8个具有代表性的景观格局指数对景观水平的景观格局变化进行分析，结果表明，研究区各梯度带的景观破碎化程度逐年增大，斑块的分布越来越广泛，形状越来越不规则，景观格局由1976年的优势斑块具有良好连续性的状态逐渐转变成为2009年的多种要素密集的格局状态，其中梯度带II和梯度带III的斑块形状最不规则，人类活动干扰对各梯度带的影响差别不大，其中梯度带II和梯度带III所受影响相对较大；选取10个具有代表性的景观格局指数对景观类型水平的景观格局变化进行分析，结果表明，各梯度带中景观组分最大的景观类型为旱地，是研究区的景观基质，且旱地面积呈逐年上升的趋势。其他景观组分变化不一，研究区各景观类型的破碎化程度越来越大，各梯度带景观类型优势排序为：梯度带I旱地>水田>建设用地>水域>牧草地>林地>其他用地>园地，梯度带II旱地>林地>建设用地>水域>牧草地>水田>其他用地>园地，梯度带III林地>旱地>水域>水田>建设用地>牧草地>其他用地>园地，梯度带IV旱地>林地>建设用地>水田>水域>牧草地>其他用地>园地，梯度带V旱地>水域>牧草地>水田>林地>建设用地>其他用地>园地；基于“源-汇”景观理论，将林地、牧草地、水域、其他用地和坡度小于6°的旱田作为“源”景观，将水田、园地、建设用地和坡度大于6°的旱田作为“汇”景观。运用景观空间负荷对比指数计算不同年份、不同景观类型对研究区生态环境的作用大小，景观负荷对比指数（LCI）的变化表明，33年间，梯度带I的景观格局均不利于生态环境的健康发展，梯度带II的景观格局比较合理，有利于生态环境的健康发展，梯度带III的景观格局逐年趋于合理，景观组成向着有利于生态环境发展的方向进行，梯度带IV的景观格局变化发展有不利于生态环境健康发展向利于生态环境改善的方向进行，景观格局趋于合理，梯度带V的景观格局一直处于不利于生态环境健康发展的状态。通过洛伦兹曲线分析，得出各梯度带景观类型对生态过程变化的贡献程度大小及影响景观生态环境变化的主要景观类型；从地形地貌、植被覆盖、土壤环境和社会经济四方面选取30个因子对研究区土地利用景观梯度变化与土地生态环境变化的主要影响因素展开分析。运用BP神经网络模型对影响因子进行识别和筛选，得出梯度带I的主要影响因子有7个，梯度带II被筛选出的因子有8个，梯度带III被筛选出的因子有8个，梯度带IV被筛选出的因子有6个，梯度带V被筛选出的因子有6个。运用单因子评价法对各主要影响因子的影响程度进行评价，并将评价结果通过地理信息系统的插值功能表达在空间上，得到各影响因子影响程度的空间分异图；选取土地利用景观梯度变化及生态环境变化的主要影响因子作为测算土地生态潜力值的重要指标，运用综合潜力测算模型对各梯度带土地利用景观生态潜力进行测算，并将生态潜力划分为四级，测算结果表明：梯度带I中I级生态潜力级采样点所占比重最大，主要分布在梯度带的东南侧，II级生态潜力级采样点主要分布在研究区西北侧，III级生态潜力级及IV级生态潜力级采样点零星分布在梯度带内；梯度带II中I级生态潜力级所占比重最大，主要分布在梯度带的东南侧，II级生态潜力级采样点主要分布在研究区西北侧，III级生态潜力级及IV级生态潜力级的采样点零星分布在梯度带内；梯度带III中I级生态潜力级采样点主要分布在梯度带的中北部，II级生态潜力级采样点个数所占比重最大，比较均匀地分布在该梯度带内，III级生态潜力级采样点主要分布在该梯度带的中南部，IV级生态潜力级采样点零星分布在该梯度带的中部；梯度带IV中I级生态潜力级采样点个数占总数比重最大，主要分布在梯度带的中部，II级生态潜力级采样点个数所占比重较大，主要分布在该梯度带的东西两侧，III级生态潜力级采样点主要分布在该梯度带的西部，IV级生态潜力级采样点零星分布在该梯度带的南侧和北侧；梯度带V中I级生态潜力级采样点个数占总数比重最大，主要分布在梯度带的北部，II级生态潜力级采样点主要分布在该梯度带的南侧，III级生态潜力级采样点零星分布在该梯度带的中部，IV级生态潜力级采样点零星分布在该梯度带的中北部；从土地利用景观生态功能空间强度和土地利用景观生态功能空间作用关系上对研究区五个梯度带的土地利用景观格局上的优化基础进行分析。综合考虑研究区土地利用景观的类型、数量及空间分布情况、土地利用景观格局对土地利用生态环境变化产生的影响及土地利用景观生态潜力的测算结果，基于“源-汇”景观理论，将景观类型分级图与土地利用景观生态潜力图进行叠加，得出研究区各梯度带土地利用景观生态功能空间强度分布图；基于ArcGIS的空间分析模块，利用景观累积耗费距离模型，确定景观功能空间相互制约的景观单元，由景观组分的空间作用关系得出景观功能空间相互作用关系分布图。提取研究区各梯度带生态源地，运用累积耗费距离模型，构建生态廊道和生态节点。综合叠加土地利用景观生态潜力空间分布图、景观生态功能强度空间分布图、景观功能空间相互作用关系图，结合研究区各梯度带景观生态廊道空间分布情况及景观生态节点空间分布情况，确定研究区各梯度带土地利用景观格局优化分区，并将土地利用景观优化分区划分为三种类型，依据优化分区提出各梯度带景观格局的优化方案。