作为国家重要粮食基地的三江平原，由于农田开发和农药、化肥施用量日益增加，导致其生态环境退化严重，本文以GIS技术为依托，综合运用多元统计分析方法和景观生态学原理进行三江平原挠力河上游流域非点源污染的时空分布特征分析、非点源污染模拟和预测以及污染控制景观格局的探讨。基于采样数据利用多元统计分析方法评价挠力河上游流域非点源污染的时空分布特征，识别影响时空格局的关键因子；在构建的基于物理机制的分布式水文模型SWAT模型的基础上，对研究区的农业非点源污染进行模拟和预测，并模拟不同土地覆被和气候因素情景的非点源污染负荷；运用景观生态学的“源”“汇”景观理论分析景观格局对非点源污染流失的影响，初步提出合理的污染控制景观模式。通过上述研究，得到以下结论：　　 一、挠力河上游流域非点源污染时空分布格局及关键影响因素　　 挠力河上游流域的水质采样点在空间尺度上被分为低污染组、中度污染组和高污染组三组，在时间尺度上被分为干季、雨季和平均径流季三个时段。影响空间分布的关键因子为TSS、TP、NH4-N、NO3-N和PO4-P，时间尺度上判别分析未能提供具有统计意义的结果，但识别出影响时间差异的两个关键因子TSS和PO4-P，TSS和PO4-P是控制挠力河上游流域时空分布格局的关键因子。挠力河上游流域非点源污染特征随季节和空间位置的差异不断发生变化。在低污染和中度污染分组，P和N是主要的污染来源，在高污染组中，N是主要的污染来源。　　 二、挠力河上游流域非点源污染负荷特征　　 SWAT模型对挠力河上游流域径流的模拟结果在校准期和验证期的相关系数分别为0.97和0.86(p0.01)，ENS分别为0.76和0.52，RMSE分别为7.96和2.59，精度在校准期高于验证期，证明模型在挠力河上游流域的适用性。SWAT模型对挠力河上游流域的径流模拟结果偏高，校准期模拟的多年平均值高出实测值3.74 m3/s，验证期多年平均模拟值比实测值高2.08m3/s。　　 挠力河上游流域1980年至2008年近30年间，TSS、TN和TP负荷的变化趋势不同，TSS呈下降趋势，TN和TP呈上升趋势，并且TN和TP自1995年起出现显著的上升趋势，增长速度较快，TP在1995年是负荷峰值年。研究区非点源污染总负荷在2000年最高，TSS、TN和TP的总负荷量分别为46.84万t、217.22t和19.18t。　　 不同水文年的非点源污染负荷差异较大，丰水年比平水年的TSS、TN和TP分别高0.127g/L、1.557mg/L和0.274mg/L;枯水年与平水年相比，TSS、TN和TP分别低0.025g/L、1.422mg/L和0.018mg/L，丰水年与平水年相比，非点源污染负荷增幅较大，枯水年与平水年相比，除TN变化较大，TSS和TP的降幅不大。　　 研究区的土壤侵蚀较轻，大部分地区为微度侵蚀，仅有7个子流域的侵蚀强度为轻度侵蚀。有12个子流域氮负荷超标，磷负荷超标的子流域有5个。污染严重的子流域主要分布于河流的源头和出口位置，子流域5和20为挠力河上游流域的关键源区，是污染治理的首选区域。　　 三、挠力河上游流域气候变化和土地覆被变化的非点源负荷情景分析　　 不同土地覆被情景的径流产出关系为Sa＞Sc＞现状＞Sb，非点源污染产出关系为Sb＞现状＞Sc＞Sa。随着林地和草地面积减少，径流减少，非点源污染负荷增加。以土地利用现状为参考情景，Sa的径流增加21.62％，Sb的径流减少9.11%，Sc的径流增加5.54%;Sa的TSS、TN和TP分别减少97.22%、93.77%和91.67%，Sb的TSS、TN和TP分别增加199%、104%和107%，Sc的TSS、TN和TP分别减少25.69%、28.12%和28.33%。最优地表覆盖情景与现状相比，林地和湿地面积一共增加不足1%，但产生的环境改善效果是巨大的。　　 研究区径流和非点源污染负荷随温度的升高呈降低趋势，随降雨的增多呈波动变化趋势。不同降雨情景的径流和非点源污染负荷变化关系为P＞P×(1+20%)＞P×(1-10%)＞P×(1+10%)＞P×(1-20%)，不同气温情景的径流和非点源污染负荷变化关系为T-2＞T-1＞T＞T+1＞T+2。气温变化对径流、TSS、TN和TP的影响幅度分别为-16.5%～86.77%、-36.81%～118.06%、-39.51%～76.75%和-41.67%～113.33%，降雨变化对径流、TSS、TN和TP的影响幅度分别为-47.51%～10.45%、-43.75%～-11.11%、-36.63%～-8.81%和-31.67%-8.33%。24种气候情景中，径流和TSS减少幅度最大的情景为温度升高2℃，降雨减少20%，此时径流和TSS分别减少58.19%和68.06%；径流和TSS增加量最大的情景为温度降低2℃，降雨保持不变，此时径流和TSS分别增加86.77%和118.06%。TN和TP减少幅度最大的情景为温度升高1℃，降雨减少20%，此时TN和TP分别减少64.74%和65%，TN和TP增大幅度最大的情景为温度降低2℃，降雨保持不变，此时TN和TP分别增加76.75%和113.33%。　　 四、挠力河上游流域非点源污染控制格局　　 景观空间负荷对比指数(LCI)与N负荷间存在显著性的相关关系，其中指数与TN和NO3-N的相关性显著，与NH4-N没有显著的相关关系，相关性具有时空尺度效应，不同地形因素的LCI与N负荷间的关系也不同。除8月份，TN的景观预测模型的R2均大于0.6，除8月和10月，NO3-N的景观预测模型的R2高达0.7。挠力河上游流域非点源污染流失受景观格局的影响显著，运用景观空间负荷对比指数进行非点源污染流失预测是可行性的，研究区“源”“汇”平衡景观格局是控制非点源污染的最优格局。