黄土高原是我国典型的生态环境脆弱区,其生态环境问题受到了众多专家和学者的关注。为了改善生态环境状况,自20世纪70年代以来,此区域陆续开展了“三北”防护林建设工程、退耕还林工程等一系列生态建设,并取得了巨大成绩。陕西省吴起县地处黄土高原丘陵沟壑区腹地,自1998年开展退耕还林工程以来,以“退的最快,成效最显著”成为“全国退耕还林示范县”。本文以其为研究区,选取退耕还林前(1997年)和退耕还林后(2009年)的两期遥感影像数据,以地理信息系统为平台,借鉴国内外相关研究的成果,综合运用马尔科夫转移矩阵、土地利用动态模型、程度模型、区域差异模型、重心模型及生态系统服务价值理论等研究方法,系统、全面的总结了当地退耕还林前后土地利用时空变化的特点,并对其生态建设驱动力及土地利用变化的潜力与极限进行了重点分析,结果表明：(1)1997—2009年,吴起县土地利用格局发生显著变化：共有240 842.8 hm2土地发生转化,耕地面积显著减少,减少了116 835.2 hm2,林地面积大幅增加,增加了137 130.7 hm2,森林覆盖率提高了36.16个百分点。全县土地利用综合动态度达28.85%,土地利用程度减小,土地利用压力降低,土地利用结构趋向合理。12年来土地利用的变化产生了良好的生态效益,当地的生态系统服务价值由1997年的25.67亿元转变为2009年的43.85亿元,增加了18.18亿元。(2)12年间,吴起县土地利用变化具有明显的空间特点：县域中南部(白豹镇、吴起镇等)较北部地区土地利用变化较剧烈,生态系统服务价值增加较明显；土地利用的空间重心发生位移,林地空间重心向东南高程增加的方向移动,草地向西北高程增加的方向移动,耕地向东北高程增加的方向移动,建设用地向西南高程降低的方向移动,水域向东北高程降低的方向移动；土地利用类型的变化与地形的相关性较为明显,表现为增加的林地和减少的耕地以中高坡度的阴坡为主,减少的草地和增加的建设用地以中低坡度的阳坡为主；土地利用变化与主干道路的关系较密切,林地、草地、耕地在1-3km距离区间变化剧烈,建设用地在<1km距离区间变化剧烈。(3)吴起县土地利用变化的时间和空间特点表明其土地利用变化过程是一个典型的自然条件限制下的人为活动驱动过程。(4)1997—2009年,当地与生态建设相关的驱动因素引起的土地利用变化面积为238 889.3 hm2,占所有土地利用变化面积的99.19%,对当地土地利用变化起了决定性作用。其中,有利于当地生态改善的驱动因素远多于不利于生态改善驱动因子的贡献率,两方面驱动因素的耦合作用造成当地林草覆盖率提高30.1个百分点。(5)从粮食安全和水资源承载力两个角度探讨了吴起县2020年耕地与林地变化的潜力与极限,结果表明：要保证100%的粮食自给率,以现有的平均生产能力,到2020年当地的耕地红线为18 423.8hm2,退耕的潜力为14 789.2 hm2；要保证水资源的平衡,当地水资源能够承载的最大林地面积为230407.5hm2,到2020年造林的潜力面积为81 529.2 hm2。