黑河流域是我国的第二大内陆河流域，生态系统脆弱，水是人类一切发展的命脉。长期以来随着人口的增加、社会和经济的发展，水资源供需矛盾不断激化，带来了严重的生态问题和社会问题。2000年以来随着西部大开发战略的实施，黑河中上游地区人口和社会经济快速发展，同时黑河流域实施了分水及一系列植被恢复、节水型社会建设等综合治理措施，给中上游地区的土地利用带来了显著影响。以2000年ETM和2010年TM遥感解译数据为基础，运用土地利用类型的资源变化、变化速率、土地利用程度、转移矩阵以及重心转移等指标模型，分析了黑河中上游地区土地利用的变化时空特征和区域差异，并在土地利用变化研究结果的基础上，估算了水源涵养和土壤保持生态系统服务物质量的变化。主要研究结果如下:　　 (1)黑河中上游地区的土地利用类型以未利用地和草地为主，受水热条件的影响，上游地区植被条件较好，以草地占绝对优势，中游地区以未利用地为主，耕地等人工绿洲植被以水源为依托形成绿洲群，不断向周边天然土地扩张。　　 (2)2000-2010年，上游地区冰川积雪覆盖地和草地大量减少，林地大量增加，山地植被条件明显好转，但山前草地荒漠化严重;中游地区以耕地、防护林地和城乡工矿居民用地等为主体组成的人工绿洲扩张趋势明显，草地、水域和未利用地等天然原生土地逐渐减少。　　 (3)黑河中上游地区地类间的转移过程剧烈，上游地区大量冰川积雪覆盖地转变为草地，山地草地转变为林地，山前中、低覆盖度草地的转出主要退化为了未利用地。中游地区耕地增加主要来自草地和荒漠，水域、灌木林地以及草地等天然土地类型的转出主要为未利用地，人工绿洲的扩张以天然绿洲的退化为代价。此外，部分区域有草地向灌木林地、未利用地向草地转变的趋势。　　 (4)黑河中上游地区土地利用程度大致为由南向北降低的趋势，近10年来，上游土地利用程度有所降低，中游大部分地区呈上升趋势。随着耕地和城乡工矿居民用地分布重心的不断南移，区域土地利用程度的两极分化进一步加剧，其中南部山丹和民乐两县的土地利用程度最大且变化最为剧烈，土地利用处于快速发展上升期。黑河中游地区草地和未利用地转变为耕地主要发生在山丹、民乐、甘州、肃州及玉门等地区，草地荒漠化主要发生在山丹和玉门两地，灌木林地的退化以金塔和玉门较为严重，各个地区的水域均发生了不同程度的退化，以玉门、高台、金塔、肃州最剧烈。　　 (5)气候变化和人类活动是导致研究区土地利用变化的主要驱动力，上游地区土地利用的变化主要受气温升高和生态治理政策的驱动，中游地区则受人口增加、城市建设、经济发展等人类活动的影响突出。　　 (6)2000-2010年，由于上游山区林地面积的增加，植被覆盖下土壤的水源涵养量显著增加。随着上游地区林地和中游地区耕地的大量增加，黑河中上游地区土壤保持量呈增加趋势，但草地的土壤保持量呈减少趋势。