河流水环境质量提升，仍然是全球流域管理面临的重大挑战。景观格局会影响流域内营养物质和污染物的产生与迁移过程，从而改变河流的水环境质量。因此，厘清河流水质对流域景观格局演变的响应，对提升流域管理能力至关重要。

    针对上述科学问题，中国科学院南京地理与湖泊研究所王晓龙研究员团队以巢湖流域为研究区域，系统评估了其景观格局变化对河流水质的影响。研究团队综合运用土地利用变化模拟模型技术与机器学习算法，从子流域尺度与及缓冲区尺度多维度揭示了景观格局特征与水质指标之间的响应关系，进一步结合不同发展情景（如生态保护、自然发展、经济发展等）下的景观格局演变预测结果，构建了流域未来河流水质的情景模拟体系，系统探讨了不同规划路径下的河流水质的演变趋势（图1）。

图1 1. 探究景观格局演变对流域河流水质影响与预测的流程示意图

    研究结果表明，景观格局对水质的影响在子流域尺度上更为显著，其中建设用地比例和农田破碎化程度是影响水质的关键景观驱动因子。建设用地比例的增加会加剧地表径流与污染物输移；而农田破碎化程度升高则导致养分流失途径增多，促进氮磷等污染物进入河流，从而共同引起水质恶化。在多种预测模型中，支持向量回归在雨季水质预测中表现最优（R² = 0.80–0.83）（图2）。未来情景模拟结果显示，生态保护情景下流域整体水质最佳，而经济发展情景下水质下降最为明显，强调了在未来区域发展中持续强化生态保护与土地管理的重要性。研究成果揭示了流域河流水质对景观格局演变的响应机制，为流域生态保护与水环境管理提供了科学依据和决策参考。

图2. 不同模型对雨季水质预测的拟合散点图

    系列研究成果分别发表在国内外学术期刊《CATENA》《Journal of Environmental Management》《湖泊科学》和《农业环境科学学报》上。第一作者为顾洋（现为赖锡军研究员博士生），通讯作者为王晓龙研究员和李财特别研究助理，合作者包括蔡永久研究员和吴召仕副研究员等人。该研究工作得到国家自然科学基金、国家资助博士后研究人员计划与巢湖流域山水林田湖草监测体系建设等项目的支持。

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.catena.2025.109549.

https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2024.123653.

https://doi.org/10.18307/2024.0624.

https://doi.org/10.11654/jaes.2023-0900.