在流域尺度上，由于水流在重力作用下的汇集作用使得不同景观要素之间的物质流和能量流的联系更为紧密，因而也使得流域的下垫面因素比如流域的地形、土壤和植被等均会对流域的水文特征和水质状况产生显著的影响。正是基于这样的关联关系，使得从景观生态学的角度来研究景观格局变化对水质的影响成为极具研究价值的科学问题。利用景观生态学的基本原理，研究流域尺度上不同景观要素对水体质量的影响程度，继而利用景观结构的优化配置和组合设计，对污染物的输出和削减特征进行调控，这对于有效解决非点源污染和改善降雨径流水质是非常合适的切入角度。 研究中选择深圳市西部水库流域为研究对象，探讨了不同流域景观在组合特征、空间分异、分区差异等方面的变化对水体质量的影响程度。在此基础之上，研究中重点区分“源”“汇”景观在非点源污染输出和削减方面的不同贡献，制定了面向水环境保护的景观格局优化的概念框架。最后，研究中以石岩水库流域为例，以一定约束条件限定下的景观数量结构优化方案为基础，遵循以水环境保护为主要目标的“源”“汇”景观优化利用依据，将景观结构数量优化的结果在关键地段上进行空间配置，最终实现以保护水环境为主要目标的景观格局优化研究。 论文的研究成果主要包括以下三个方面： (1)流域景观格局变化对水体质量的影响 研究中采用灰色关联技术分析了景观格局指标与水质指标之间的关联度、采用景观空间负荷对比指数分析了景观空间分异特征对非点源污染的影响程度，利用非点源污染模型分析了景观污染负荷的空间差异。研究结果表明，在景观格局的组合特征方面，“源”“汇”景观的优势程度、聚集程度以及破碎程度可以显著影响流域内水体的质量；在景观空间分异特征方面，“源”“汇”景观在高度、坡度和距离要素方面对非点源污染输出和削减程度的对比特征可以显著影响流域内非点源污染的输出水平；在景观污染负荷的分区差异方面，由于景观组合特征和空间分异特征的共同作用，使得不同子流域的景观污染负荷表现出明显的差异，因此需要结合污染物输出特征来确定非点源污染防治的重点区域。 (2)面向水环境保护的流域景观格局优化 在以水环境保护为主要目标的流域景观格局优化研究中，其核心内容一方面是确定“源”“汇”景观在组合特征、空间分异特征方面利用的适宜性，制定景观格局优化的依据；另一方面为识别需要进行优化的“源”“汇”景观的关键地段，同时结合一定的优化模型和约束条件，实施具体优化研究。从“源”“汇”景观的数量优势来看，降低“源”景观的优势程度、同时提高“汇”景观的优势程度，有助于减少非点源污染对水体的威胁程度。从景观空间分异特征来看，“源”景观分布的相对高程越低、与地表水体距离越近、坡度越大，其对水体质量的威胁程度也越大，而在相同的条件下若“汇”景观的数量越大，则可以降低“源”景观对非点源污染的贡献，从而起到保护水体质量的作用。因此针对流域中下游一般均被“源”景观所占据的情况，从削减非点源污染输出量的角度出发，需要在“源”景观的下游多布置一定数量的“汇”景观，用以降低“源”景观对水体质量的威胁程度。而“源”景观下游的“汇”景观分布的集聚或分散程度，可以结合污染负荷的分区差异，采取集中与分散相结合的方式。正是由于在“源”景观相对比较密集的地段以及与地表水体距离较近、相对高度较低和坡度较大区域内的“源”景观可能会对污染物输出产生较大的贡献，因此需要利用以上的优化依据对这些关键地段的“源”“汇”景观进行重点考虑和综合优化。 (3)典型水库流域景观格局的优化 在面向水环境保护的景观格局优化的概念框架下，研究中以“源”景观对水体威胁程度较大的石岩水库流域进行了景观格局优化的实践研究。在石岩水库流域景观格局的数量优化方面，应用多目标优化模型进行了景观格局的数量优化。研究中选择经济目标和水质目标作为优化的主要目标，同时合理考虑优化目标、约束条件等要素的变化特征，针对不同的优化方案进行了分析。研究结果表明，为了获得较好的水质保护目标，必须增加流域范围内林地这类“汇”景观的斑块面积。但是由于林地可增加的数量有限，因此林地在污染物削减方面发挥作用的好坏就取决于林地的空间格局，也就是说在数量优化的基础上必须在空间上进行合理分配，这样才能更好地实现污染物削减和水质保护目标。这说明不同景观在削减污染物方面的功效受到其空间布局的强烈影响，这实际上也反映出从景观格局优化的角度来探讨污染削减的研究是非常有意义的。在以上对石岩水库流域景观数量结构优化方案分析的基础上，研究中应用地理信息系统的叠加功能以及空间分析功能，依据水环境保护方面“源”“汇”景观配置的优化原则将景观格局数量优化的结果在识别的关键空间位置上进行了分配。 论文不仅区分不同尺度、不同指标，全面分析了景观格局变化和水体质量变化之间的关系，而且将景观数量结构的多目标优化和景观空间格局优化结合起来实现以水环境保护为主要目标的流域景观优化配置。这对于发挥景观格局在非点源污染调控方面的作用，降低非点源污染对水体的影响程度，继而对水环境实施有效保护，提供了一个全新的研究视角。