黄土高原是我国乃至全球水土流失最为严重的地区之一。水土流失作为一种生态过程,与景观格局的响应关系是国内外普遍关注的科学问题。近年来,黄土高原开展了大规模的退耕还林（草）工程,导致区域下垫面结构发生剧烈的改变。土地利用的动态变化显著改变区域景观结构和配置,对水沙过程产生显著影响。科学认识景观格局演变对水土流失的作用,对于指导黄土高原土壤侵蚀防治、生态恢复措施布设具有重要的实践意义。传统景观格局指数通常是基于土地利用类型的物理统计,未能将景观格局与生态过程很好的耦合起来,缺乏一定的生态学意义。本研究以大理河为研究区,针对水沙过程,综合土地利用、土壤属性、地形和植被覆盖度四个方面,构建基于过程的景观格局指数,并将野外定位观测与空间格局分析相结合,辨识大理河退耕还林（草）作用下景观格局的演变及其对水沙过程的响应。主要结论如下:（1）1960-2015年大理河流域多年平均降水量为309 mm,呈不显著增加的趋势,降水量多年平均变差系数为23.91%。流域多年平均径流量为1.362亿m3,多年平均输沙量为0.33亿t,年径流量和年输沙量均呈显著减少的趋势（P<0.01）,年径流量和年输沙量减少幅度分别为34.85%和89.14%。归因分析发现人类活动是影响大理河流域水沙减少的主要原因,并在2000年以后对流域减水减沙量的贡献达到最大,分别占基准期实测减水减沙量的98.79%和114.67%。（2）大理河流域1990-2015年土地利用/覆被发生明显变化。在退耕还林（草）政策的影响下,近30年间研究区耕地面积呈现下降的趋势,减少量为139.45 km2。林地、草地和建设用地面积波动增加,增加幅度分别为38.45%、3.04%和59.12%。1990-2015年流域植被覆盖状况整体得到改善,植被覆盖度年均值呈现波动增加趋势,增加幅度为53.47%。（3）1990-2015年,流域斑块密度（PD）和蔓延度指数（CONTAG）呈波动增加的趋势。近年来,边缘密度（ED）、景观形状指数（LSI）、景观分割度（DIVISION）和平均形状指数（SHAPEMN）呈波动下降的趋势,说明景观类型趋于分布均匀化、高聚集化和高连通化的发展方向。传统景观指数中,PD、ED、LSI、SHAPEMN和CONTAG与大理河流域径流模数和输沙模数呈负相关关系,DIVISION和AI与流域径流模数和输沙模数呈正相关关系。ED与流域径流模数和输沙模数的相关性最高,相关系数分别为-0.774和-0.766,但7个传统景观指数与水沙的相关性均未通过显著性检验。（4）综合土地利用、土壤、地形和植被因子,构建基于过程的水沙景观格局指数（RSLI）。1990-2015年,流域景观水平RSLI指数减少幅度为36.24%。表明大理河流域植被恢复成效明显,土壤侵蚀风险逐渐减小,保水保土能力不断增强。RSLI指数与大理河流域径流模数的相关性系数为0.922（P<0.01）,与输沙模数的相关性系数为0.909（P<0.05）。根据水土流失的影响因素和发生过程,充分考虑研究区土地利用、地形地貌、土壤属性和植被覆盖度数据对流域产汇流过程的影响,针对水土流失生态过程而建立RSLI指数与流域水沙之间的相关性优于传统景观格局指数,且通过显著性检验,表明RSLI指数与流域水沙的耦合关系较好,能更好的表征流域水沙变化。