三江平原作为我国重要的商品粮基地，在过去的半个多世纪中，经历了四次大规模开发活动，从“北大荒”到“北大仓”，区域沼泽面积锐减，耕地面积不断扩大。而随着“千亿斤粮食”计划的实施，第五次农业大开发也正在陆续展开。在区域可垦面积有限、土地开发强度较高的局面下，现有农业开发模式把提高化学品投入、改善灌溉条件等作为其主要手段，这将进一步加大对三江平原黑土资源的开发力度，改变区域生态系统结构，从而引发一系列生态与环境问题。挠力河流域位于三江平原腹地，耕地面积超过流域面积的一半，探究挠力河流域农田演替过程，及其农业非点源污染效应，对控制三江平原农业非点源污染，保证区域的生态安全，保障国家的粮食安全，都有一定的科学意义。　　 本研究通过遥感解译得到挠力河流域四个时期的土地利用数据库。一方面使用土地利用数据对挠力河流域的农田演替和景观格局演变情况进行分析；另一方面，通过资料收集和数据处理建立挠力河流域SWAT模型数据，实现挠力河流域农业非点源污染负荷的模拟；分析挠力河流域农业非点源污染负荷的时空分布特征；此外，探究了农业非点源污染负荷对土地利用变化的响应，以及景观格局与农业非点源污染负荷之间的关系；并通过土地利用变化和农业非点源污染负荷之间的关系，预测第五次大开发流域非点源污染负荷的变化，最后通过情景分析，对流域非点源污染的控制和削减提出建议。论文主要研究结论如下：　　 (1)通过遥感解译得到挠力河流域1976年、1989年、2000年、2006年四个时期土地利用数据库，并通过转移矩阵对土地利用变化进行分析。在研究时段内旱地面积增加了34.5％，水田面积扩张了27倍多，沼泽面积不足原来的1/6，有林地面积减少了20.8％，灌木地减少了19.7％，疏林地和其它林地分别增加了59.0％和138.2％，高覆盖度草地增加了28.7％，中低覆盖度草地分别增加了128.2％和2.5％，河渠面积增加了9.0％，湖泊面积减少了4.7％，水库坑塘面积扩大了近10倍，城镇面积增加了52.4％，农村居民点面积翻了一番。土地利用转移分析发现减少的沼泽主要转化为旱地和水田，其次是草地；减少的林地和灌木主要转化为旱地；水库坑塘面积的增加主要来自旱地和沼泽的转化，城镇和农村居民点的扩张主要来自旱地的转化。　　 (2)通过各类景观指数的计算，分析挠力河流域不同时期的景观格局特征。结果表明。从分类尺度上看，1977年至2000年水田景观、旱地景观、林地景观和沼泽景观的破碎化都逐渐加深，而2000年至2006年这些景观类型的破碎化程度有所降低，草地景观的破碎化程度一直加深，建筑用地景观的破碎程度基本不变；景观形状指数的计算结果与景观破碎化指数的计算结果基本一致，水田景观、旱地景观、林地景观和水域景观在1977年至2000年，形状趋于复杂化，在2000年至2006年形状有所简单化，沼泽景观的形状一直趋于简单化，而建筑用地景观的形状一直趋于复杂化.从区域尺度看，在1977年至2000年，流域景观破碎化程度加深，景观形状复杂化，景观类型多样性增大；在2000年至2006年，流域景观破碎化程度减小，景观形状简单化，景观类型多样性减小。　　 (3)构建挠力河流域SWAT模型空间和属性数据库；对模型的参数进行敏感性分析，参数ALPHA_BF、BIOMIX、BLAI、CANMX、CH_N2、GWQMN、CN2和TIMP对径流和泥沙的结果影响都比较敏感。使用SWATCUP对宝清站和保安站的径流和泥沙数据进行率定和验证，率定期的R2的值都在0.73以上，Ens在0.75以上；验证期的R2的值都在0.79以上，保安站验证期的Ens为0.52，其余各Ens均在在0.7以上。　　 (4)挠力河流域各个时期的总氮负荷模拟结果在0.44 kg/ha～1.31 kg/ha之间，总磷负荷模拟结果在0.18 kg/ha～0.69 kg/ha之间。随着开发活动的继续进行，挠力河流域的泥沙和各类非点源污染负荷不断增加。2003至2007年挠力河流域的泥沙负荷平均为212.90万t，有机氮和有机磷是总氮负荷和总磷负荷的主要来源，有机氮和有机磷分别占总氮、总磷负荷的60.5％和64.1％。　　 (5)为进一步了解挠力河流域农业非点源负荷的时间变化趋势，分别统计农业非点源负荷的年际变化特征和年内变化特征。年际变化表明，在研究的时间区间内，挠力河流域的各类农业非点源污染负荷不断增大，1995年之后流域出口断面径流量明显下降，而非点源污染负荷明显升高。年内变化特征表明，农业非点源污染负荷主要集中于春汛和夏汛两个时期，这两个时期径流量较大，流域的农业非点源污染负荷产生量也较大，4、5、7、8四个月的非点源污染负荷，占全年农业非点源负荷比例基本都在一半左右，春汛和夏汛的泥沙负荷占全年负荷的比例都在一半以上。　　 (6)挠力河流域泥沙负荷集中分布在在西部山区和东部山区，中部平原泥沙负荷相对较低。四个时期的有机氮分布与泥沙负荷分布规律基本保持一致，分布上东部和西部山区负荷较大，且增加明显；而硝态氮负荷分布差异很大，从硝态氮的分布特征可以看出，硝态氮负荷主要受农业生产活动的影响较大；总氮分布与有机氮分布基本一致。　　 有机磷主要是以泥沙吸附态的形式进入水体，因此，有机磷的分布和变化趋势与泥沙负荷的分布和变化趋势保持一致，东部和西部山区有机磷负荷相对较大，而中部平原地区有机磷负荷相对较小；可溶性磷分布与硝态氮分布基本一致，主要受农业活动影响；矿物磷负荷总体分布与泥沙负荷有一定相似性，同时受农业活动的影响比较明显；总磷负荷的与有机磷负荷分布基本一致。　　 (7)对挠力河流域的耕地面积、林地面积、沼泽面积与各类非点源污染负荷之间做相关分析，结果表明挠力河流域的耕地面积与林地面积、沼泽面积呈现明显的负相关，与有机氮负荷、硝态氮负荷、可溶性磷、矿物磷和总磷都呈现显著的正相关关系这表明，随着农业大开发的进行，挠力河流域耕地面积不断增加，区域的非点源污染负荷不断增大，生态环境风险随之增大。　　 (8)为了更科学的从宏观层面了解非点源负荷的影响因素，采用数量生态学中的梯度分析(排序)技术中的约束排序方法，建立景观格局与非点源污染之间的回归模型。分析结果发现，AGRC和RICE与各类非点源负荷因子都成正相关关系，FRST和NDVI与各类非点源污染负荷都成负相关关系；与Org-N相比，NO3-N与AGRC的相关性更强，相对Org-P，Sol-P与RICE的相关性更强。水稻面积与各类非点源污染负荷的相关性有逐渐增加的趋势，Shannon多样性指数与非点源污染负荷的相关性在前两个时期增强，在后两个时期又逐渐减弱，LSI与非点源负荷因子的相关关系先增强后减弱。　　 (9)通过设定不同的情景对非点源污染负荷进行模拟：当流域的旱地和水田的施肥量减少10％和20％，流域的非点源污染负荷分别削减了3.31％和7.25％；若对坡度大于15°的坡耕地进行退耕还林，流域耕地面积仅减少了2.07％，而泥沙负荷将削减25.16％，总氮负荷削减27.97％，总磷负荷削减20.97％。