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研究区域生态系统的水质净化服务功能的时空变化趋势及其驱动因素，可以更加有效的保护流域水环境和合理开展土地利用规划。以南四湖流域1975—2020年9期土地利用数据为基础，以流域氮、磷输出负荷表征水质净化服务功能，运用InVEST-Nutrient Delivery Ratio（NDR）模型模拟流域1975—2020年水质净化服务功能的时间变化趋势，并利用GIS 空间统计分析、景观格局分析和地理探测器等探讨土地利用、景观格局和其他自然和社会经济因素对水质净化服务功能的影响。研究结果表明：1975—2020年近45年时间中，南四湖流域氮、磷输出量呈先增加后减少再增加、整体呈增加趋势；在空间上，当前（2020年）流域西部平原地区氮、磷输出量较高，流域北部地区次之，流域东南部地区氮、磷输出量最低；相关分析表明，林地、草地对流域氮、磷输出起拦截阻滞作用，建设用地则对流域氮、磷输出起促进作用；景观格局指数分析表明，平均形状指数（SHAPE＿MN）、平均相似度指数（SIMI＿MN）、斑块结合度（COHESION）、蔓延度指数（CONTAG）和景观形状指数（LSI）等景观指数对氮、磷输出起促进作用，散布与并列指数（IJI）、平均聚集指数（CONTIG＿MN）和平均核心斑块指数（CAI＿MN）等则对氮、磷输出起阻滞作用。地理探测器分析表明建设用地是水质净化服务功能的主要控制因素。