本文针对目前流域生态承载力变化的驱动力定量分析和多尺度区域对比研究方面的不足和缺乏,以中国西北典型干旱区石羊河流域为例,基于1991-2013年近23a不同尺度区域的人文与社会经济、地形地貌、气象、生态和水资源数据以及18期较高分辨率的Landsat卫星遥感影像,利用RS/GIS技术、生态足迹模型,以及偏最小二乘法、趋势分析和CA-Markov模型等统计模型和方法,在流域、县区、乡镇3个尺度上开展了近23a石羊河流域生态承载力变化的驱动力研究,并基于此对未来流域生态承载力进行了模拟预测。主要研究结论如下:1、生态承载力时空动态变化(1)时序变化①流域尺度:石羊河流域人均生态承载力由1991年的1.24gha/人增长到2013年的1.28gha/人,整体呈逐渐增长趋势,年均增长0.002gha/人;②县区尺度:流域内5县2区的人均生态承载力及其变化趋势各有不同,其中民勤县和肃南县的人均生态承载力相对较高,呈逐年增加的趋势且变化波动范围大;凉州区的人均生态承载力相对较低,呈现逐年减少的趋势且波动较小,而古浪县、天祝县、永昌县和金川区虽呈逐年增加的趋势,但波动也较小;③乡镇尺度:所选7个典型乡镇中,人均生态承载力及其变化异质性明显。其中祁连乡和皇城镇的人均生态承载力较高,并呈逐年增加的趋势且变化波动大;金塔乡和薛百乡的人均生态承载力呈逐年下降的趋势,且变化幅度小,其它乡镇的人均生态承载力较低,呈逐年增长的趋势。(2)空间变化石羊河流域单位面积生态承载力分布具有显著的空间异质性,但空间分布格局整体没有发生大的变动。其中,高值区主要分布在流域中游和下游的绿洲区域,低值区主要分布在流域中游和下游的荒漠区域。随时间的变化,各区域也呈不同的变化趋势,其中上游南部山区变化最为明显,2002年的低值区面积相比1992年增加了638.18km2,此后至2012保持稳定;下游民勤绿洲少部分区域单位面积生态承载力减小,并呈现破碎化趋势;中下游荒漠地区的单位面积生态承载力较低且分布范围较广,1992年后内部陆续出现小面积的较高值斑块。2、生态承载力变化的驱动力收集整理影响生态承载力变化的自然人文指标,将各单指标与生态承载力作初步的相关性分析,遴选出影响石羊河流域生态承载力变化的24个主要驱动因素并构建指标体系,利用偏最小二乘法,分析近23年来(1991-2013年)石羊河流域生态承载力变化的驱动因素的重要性,并对各主要因素的贡献率进行了定量分析,结果显示:石羊河流域生态承载力变化的主要驱动因素及其贡献在不同空间尺度上具有明显的区域异质性,其中大尺度区域间的驱动力相对一致,小尺度区域间的驱动力异质性非常明显,而不同尺度区域的驱动力也表现出明显的尺度依赖性,尺度越小,共同点越低。①流域尺度下,影响生态承载力变化的重要驱动因素有11个、较重要的驱动因素指标有7个,表明流域尺度下生态承载力变化的驱动机制较为复杂。重要驱动因素中,径流量、降水量和积温等自然因素贡献率位列前三,分别为37.02%、36.32%和25.07%,对生态承载力变化起到正效应作用;而第一产业比重、人口自然增长率和农村居民人口数贡献率为负的最低值,分别为-16.38%、-14.01%和-12.32%,对生态承载力变化起到负效应作用。②县区尺度下,各县区生态承载力变化的重要驱动因素及其贡献率各有不同的,将各县区主要重要驱动因素按贡献率的绝对值大小依次排序,即是生态承载力变化的主要驱动力。其中凉州区重要驱动因素按贡献率的绝对值大小依次为降水量、第二产业比重、第一产业比重、高中以上文化程度人口比例、相对湿度和垦殖率;民勤县为降水量、积温、平均温度、人均耕地面积和人口密度以及供水量;古浪县为垦殖率、有效灌溉面积、人均GDP、第三产业比重、肉类生产量、人均耕地面积和降水量;天祝县是第三产业比重、高中以上文化程度人口比例、人均耕地面积、降水量和人口密度;永昌县为降水量、人均耕地面积和人口密度;金川区为农村家庭恩格尔系系数、肉类生产量、第三产业比重和降水量;肃南县为降水量、平均气温、高中以上文化程度人口比例和人口自然增长率;而降水量为各县级区域生态承载力变化的共同驱动因素,说明干旱区生态环境变化的限制因素主要是降水量。③乡镇尺度下,7个典型乡镇生态承载力变化的重要驱动因素及其贡献率也各有不同,且与其所属县区差距较大,将各乡镇主要重要驱动因素按贡献率的绝对值大小依次排序,即是生态承载力变化的主要驱动力。其中,金塔乡主要驱动因素按贡献率大小依次为垦殖率、降水量、积温和农民人均纯收入;薛百乡为平均气温、降水量、积温和高中以上文化程度人口比例;大靖镇为第三产业比重、垦殖率和第二产业比重;祁连乡为高中以上文化程度人口比例和肉类生产量;焦家庄乡为人口密度、人口自然增长率、平均气温和相对湿度;宁远堡镇为人口自然增长率、农村居民人口数、农民人均纯收入和人口密度;皇城镇为有效灌溉面积、平均气温、积温和人口自然增长率。3、生态承载力模拟预测选择1992年、2002年、2012年流域生态承载力的空间数据,以10年为步长,假设石羊河流域未来10年将继续实施退耕还林还草等土地利用政策,基本延续过去10年的土地利用趋向,然后模拟预测了2022年石羊河流域生态承载力的空间格局。预测结果显示:2022年石羊河流域总的生态承载力较2012年增加87729.84gha,其中建设用地的生态承载力增加52031.99gha,最为显著;耕地、林地和水域的生态承载力分别增加6259.97gha、35402.93gha和2633.0lgha,草地的生态承载力则下降8598.06gha。2022年,该流域单位面积生态承载力较2012年整体分布格局变动不大,但部分区域内部的单位面积生态承载力空间分布有所变化,其中流域上游到2022年,低值区分布面积较2012年减小635.86km2,而高值区分布面积较2012年增加了465.44km2。根据以上研究结论,本文提出了相应的对策与建议。本文的研究结论将为石羊河流域的生态环境治理和制定前瞻性的可持续发展规划提供科学依据,对逐步恢复和改善石羊河流域生态环境具有重要的现实意义。