土地是人类各种社会经济活动的载体,其利用的广度和深度及变化情况将直接作用于生态环境系统的演变。景观格局是不同景观要素在空间上的组合配置关系及其变化的规律,是景观结构和景观生态过程在不同尺度上共同作用的结果。山地作为五大地形之一,具有绝对高度和相对高差,其自然地理和生态学特征典型,深刻影响着人类对山地区域土地的利用方式和程度,其独特的生态地理位置及典型地貌类型也加剧了土地利用景观格局演变的复杂性和异质性。三峡库区(重庆段)位于长江上游末端,生物多样性丰富,生态环境脆弱,其生态功能具有特殊性,是长江流域生态屏障的咽喉,具有重要的生态战略意义。本文选取位于三峡库区腹地的具有典型山地特征的石柱县为研究区,尝试探索山地区域土地利用景观格局-功能耦合和优化模拟的实现路径,对山地区域土地资源合理利用和生态环境可持续发展具有重要实践价值。本研究主要选取四期土地利用类型图(2000年、2005年、2010年和2015年)、研究区行政区划图、地形图(1?10000)和DEM数据等,应用景观生态学方法、GIS空间分析、空间计量模型等研究方法,探讨了石柱县土地利用景观格局演变和生态系统服务功能价值变化的内在机理、驱动机制和时空特征,以及山地区域土地利用景观格局-功能耦合和优化模拟的实现路径。研究主要结论如下:(1)构建了“格局-功能”耦合关系的土地利用景观格局研究的重要视角。不同的自然条件和人类需求差异会形成不同的土地利用景观格局,景观格局的差异导致生态系统服务功能的差异,景观格局决定生态系统服务功能,生态系统服务功能需求促进景观格局的演化。因此,研究把景观格局和生态系统服务功能作为山地区域土地利用可持续发展研究的重要视角和组成内容。(2)耕地和林地是研究区的优势景观类型,研究区土地利用景观具有明显的空间分异特征。(1)耕地和林地是研究区的优势景观类型,二者的面积比之和均超过了85%。耕地和草地呈现明显减少趋势,主要转变为林地。林地和建设用地呈明显增加趋势,建设用地的增长主要以侵占耕地为主,林地的增长则主要来源于耕地和草地的转变。水域面积持续增长。2005—2010年土地利用景观变化最为剧烈,主要表现为建设用地和水域的快速增加,草地的迅速减少。(2)土地利用景观分布及其动态变化具有明显的空间分异特征。除水域主要分布在海拔200 m以下,坡度0~6°的平缓地区外,其他主要的土地利用景观集中分布在海拔500 m以上,坡度15°~35°,西坡和西北坡,这些区域也是景观变化最为剧烈的地区。(3)景观指数也表现出明显的空间分异特征。无论是类型水平景观指数还是景观水平景观指数,高程和坡度分异特征明显高于坡向分异特征。不同土地利用景观类型的高程、坡度和坡向分异特征差异明显。(3)研究区土地利用景观类型演变的驱动因子存在显著差异性。不同土地利用类型和不同时间段景观演变的驱动因子均存在显著差异性,且多因子组合对景观类型变化的驱动作用更明显。耕地和建设用地主要受社会经济因子的影响,林地和水域受社会经济因子和自然因子的双驱动影响,草地在不同时期驱动因子差异性较为明显。(4)研究区生态系统服务功能总价值呈现增加态势。(1)2015年生态系统服务功能总价值比2000年增加约39.46%(6.42亿元),其中提供价值最高的是林地,价值为63.24亿元,占总价值的79.30%,最低的为未利用地。(2)土壤保持和水源涵养成为研究区最重要的生态系统保护功能。从不同生态系统来看,不同土地利用类型提供的生态系统服务功能价值总量呈现林地>耕地>草地>水域>建设用地>未利用地的特点。(3)生态系统服务功能价值量东部高于西部,且由研究区东部逐渐向西部减少。从乡镇来看,黄水镇的生态系统服务功能价值最高,部分乡镇由于受到面积小和土地利用类型等因素的影响,导致生态系统服务功能价值较低。(5)构建了GLP-BPNN-CA耦合模型对土地利用景观格局-功能进行耦合与优化模拟。研究以2015年石柱县土地利用景观为基年,基于GLP-BPNN-CA耦合模型对石柱县2020年、2025年和2030年的土地利用景观格局-功能进行了优化和模拟。模拟结果呈现出三个年度的转化规律大体一致。从空间上看,新增用地主要是沿着已有土地利用类型边界向外延申,建设用地的增加区域主要集中在南宾街道、下路街道、三河镇、西沱镇和黄水镇,林地和草地的增加主要分布在西北方斗山和东南老厂坪的中山区。在数量上,主要呈现耕地减少。在转化方向上,减少的耕地不同程度的转化成林地、建设用地和草地,林地与草地、建设用地之间有少部分转化,草地与林地和建设用地之间的转化量较少,未利用地完全转化成生态系统服务功能价值较高的林地和草地,极少部分转化为建设用地。模型模拟结果总精度为91.65%,Kappa系数为0.82,说明此模型在一定程度上能较好地对未来土地利用景观格局-功能进行优化模拟。