长江防护林建设、退耕还林工程及长江沿岸绿化工程等的实施，三峡库区生态屏障区的土地利用类型及其格局发生快速变化，也影响该区域的土壤侵蚀和农业面源污染物向水体输送。通过选择适宜的土地利用类型，并对防护林体系组成与结构进行优化，以有效控制土壤侵蚀和养分输出。本研究以三峡库区兰陵溪小流域农林复合系统为研究对象，采用定位连续观测与GIS空间分析相结合，运用聚类分析、回归分析及典型相关分析等多种统计方法，分别从土地利用类型、土地利用类型坡面空间配置模式以及小流域土地利用景观格局三个尺度探讨径流及土壤的养分输出、土壤侵蚀、水质等响应特征及其主要影响因子。基于水土保持和面源污染控制为目标，选择适宜的土地利用类型及其坡面空间配置模式，确定小流域适宜的土地利用类型比例及其空间格局，为制定合理的土地利用规划和农林经营措施提供依据。初步研究结果如下：在土地利用类型上，选取农田、茶园、板栗林、柑橘林和马尾松林5种流域典型的土地利用类型。通过连续的径流养分和泥沙养分输出的观测分析表明，径流中NH4+-N输出负荷为茶园（290.62g·hm-2）>柑橘林（284.98g·hm-2）>农田（277.30g·hm-2）>板栗林（253.02g·hm-2）>马尾松林（93.62g·hm-2），径流中NO3--N和TN输出负荷为农田>茶园>柑橘林>板栗林>马尾松林。径流中TP流失负荷为农田（146.18g·hm-2）>柑橘林（87.32g·hm-2）>茶园（76.00g·hm-2）>板栗林（68.80g·hm-2）>马尾松林（35.47g·hm-2）。不同土地利用类型泥沙中NH4+-N、NO3--N、TN、TP流失负荷差异一致，均为农田显著高于其他4种土地利用类型，茶园、板栗林、柑橘林和马尾松林之间差异不显著。其中泥沙中NH4+-N和TP流失负荷大小顺序为农田>柑橘林>茶园>板栗林>马尾松林。泥沙中NO3--N流失负荷为农田（29.08g·hm-2）>茶园（2.24g·hm-2）>柑橘林（2.19g·hm-2）>板栗林（1.72g·hm-2）>马尾松林（0.18g·hm-2），泥沙中TN流失负荷为农田（5002.67g·hm-2）>茶园（708.03g·hm-2）>板栗林（695.89g·hm-2）>柑橘林（677.31g·hm-2）>马尾松林（71.44g·hm-2）。此外，对5种土地利用类型的地表径流量和侵蚀量统计显示，径流量无显著差异，侵蚀量差异显著。在植被持水涵养能力方面，马尾松林>柑橘林>板栗林>茶园>农田，在减蚀减沙方面，马尾松林>板栗林>柑橘林>茶园>农田。同时5种土地利用类型氮磷养分流失总负荷表明，NH4+-N、NO3--N和TN输出为农田>茶园>柑橘林>板栗林>马尾松林，TP输出为农田>柑橘林>茶园>板栗林>马尾松林。在土地利用类型空间配置上，以9个集水区（S1-S9）作为长期监测对象，选取pH、电导率（EC）、溶解氧（DO）、叶绿素（Chl）、盐度（Sal）、Cl-、NH4+-N、NO3--N、TN、TP共10种水质指标，将流域土地利用类型划分为林地、园地、耕地、住宅用地、未利用地和河流6种类型，然后对每个集水区的水质状况进行连续监测，分析每个集水区内典型土地利用类型空间配置模式下的水质响应。方差分析和多重比较研究表明，不同集水区间水质存在差异，但差异来源不同。聚类分析表明，集水区S1和S2水质最好，S8和S9水质次之，S3-S7水质相对较差，这与土地利用面积比例及空间配置关系密切。多元回归分析表明，园地、住宅用地、耕地和林地面积比例对水质的影响较大，园地面积比例与DO显著负相关，与EC、Sal、Cl-、NO3--N、TN均显著正相关。住宅用地面积比例与pH、NH4+-N、TN、TP均显著正相关，与Chl显著负相关。林地仅与Chl表现出了显著正相关，而未利用地和水域面积比例与对水质未达到显著水平（α=0.05）。在土地利用景观格局上，通过对流域景观格局和水质的回归分析和典型相关分析表明，景观格局对流域水质有重要影响，但不同时期存在差异。流域水质主要受不同土地利用斑块类型的破碎化程度影响，破碎化程度较高。此外，PD是TP、TN、Cl-、NO3--N、NH4+-N、EC等水质指标的主要解释变量，LPI和CONT在S1、S2对DO、Chl的作用最为显著，ED和SHMN对S3、S4、S5的贡献较大，S3、S7是养分及矿物离子流失的主要来源区域。因此，在土地利用类型上对于NH4+-N、NO3--N和TN输出总负荷的控制，优先选择土地利用类型顺序是马尾松林、板栗林、柑橘林、茶园、农田，对TP输出总负荷的控制优先选择土地利用类型顺序为马尾松林、板栗林、茶园、柑橘林、农田。在土地利用空间配置模式上，控制林地面积比例在75%以上，耕地和住宅用地面积比例在3%以下，园地面积比例在14%以下，其他类型5%以下，土地利用配置以上游林地+中游非林地+下游林地的模式为主则能较好改善流域水质和控制流域养分输出总负荷。在土地利用景观格局上，通过减少斑块密度，增加斑块空间聚集度和林地最大斑块面积比例等，兼顾斑块类型的空间配置与景观格局的完整性和连通性，是较好改善三峡库区水质和控制养分输出的重要途径。