水资源对于保障社会可持续发展十分重要。土地利用是影响区域水文水质过程的原因之一,它能够改变区域植被的种类、各类景观格局的特征以及流域水循环过程。但是,土地利用通过植被类型和景观格局影响区域水质的机制还有待深入研究。因此,本文以青藏高原黄河上游的重要水源涵养区和典型农业密集区——青海省的河湟谷地作为研究区域,分析河湟谷地湟源县、互助土族自治县和民和回族土族自治县内河流平水期和丰水期的水质状况。基于实测水质数据,结合随机森林模型、遥感技术和冗余分析等数理统计方法,分析各时空尺度下土地利用结构及其空间格局对区域水质的季节性影响,并通过构建土壤水文评价模型来模拟2020年不同时期、不同施肥条件下流域氮磷元素输出的变化情况。通过研究,获得以下主要认识:（1）河湟谷地2020年夏至2021年春区域水质的分布特征:在丰水期（2020年夏）和平水期（2021年春）考察的地表水样点中,p H值、溶解氧浓度和高锰酸盐指数均符合国家制定的《地表水环境质量标准（GB3838-2002）》中的Ⅲ类标准;各样点硝酸盐氮浓度均在质量标准的限值以内,硫酸盐浓度和氯化物浓度符合环境质量标准限值的样点比例分别为96%和99%;但是总氮浓度平均值超过Ⅴ类标准,10.2%的样点氨氮浓度超过Ⅲ类标准,19.7%的样点总磷浓度超过Ⅲ类标准。地下水样点整体上未超过标准限值。随机森林模型对水质的整体评价显示,河湟谷地丰水期和平水期分别共有32%、21%的样点超过Ⅲ类水标准,Ⅳ和Ⅴ类水质多集中于湟水河干流和各支流交汇处及下游。（2）河湟谷地不同尺度土地利用结构及格局对区域水质的季节性影响:通过RDA分析得出,平水期土地利用对水质的解释率高于丰水期,平水期最优尺度为200m缓冲区,耕地和城镇为主要的影响因子;丰水期最优尺度为5km缓冲区尺度,主要的影响因子为林地。耕地、草地和城镇是污染物“源”景观,但耕地在一定程度上也起到拦截污染物的作用;林地是污染物的“汇”景观。平水期200m缓冲区尺度下林地空间格局对水质的解释率较高,其中LPI（最大斑块指数）和PD（斑块密度）等指标为主要的影响因子,与污染物浓度呈负相关。因此合理规划居民用地和耕地面积占比,提高河岸带周边的林地覆盖率及聚集度,是净化河湟谷地地表水水质的重要措施。（3）湟水河流域土地利用结构与空间格局对区域水体中氮磷负荷的影响机制:通过建立SWAT模型模拟了湟水河流域的水文循环和营养物循环过程。与未向模型添加施肥数据相比,添加施肥数据后,湟水河流域总氮和总磷负荷均有增加,且主要是由于硝态氮和有机磷的增加。氮、磷负荷增加量较大的时期主要出现在3~4月和7~9月,耕作、施肥和灌溉等农业活动会使氮磷营养物质在土壤中发生累积,且于丰水期随径流迁移至河道。在空间尺度上,氮、磷负荷增加量较大地区主要在重要支流大通河以及湟水河下游流域。较为集中的耕地和城镇增加了流域内氮、磷元素的输出。平水期耕地面积占比对氮、磷负荷增加量的解释率较高,丰水期城镇面积占比的解释率高。在理论上,草地对水质存在一定的净化作用。当草地的破碎度越高时,由施肥产生的进入水体的氮、磷负荷就越大。以上研究结果明确了研究区域的水体污染特征,揭示了当地土地利用结构及格局对水文水质的影响机制,可为减少河湟谷地区域污染物流失,优化土地利用结构和水资源保护,提高湟水流域水生态环境质量提供理论依据和技术参考。