水土流失是中国的头号环境问题,而南方红壤区是我国仅次于黄土高原的严重水土流失地区之一,大量的土壤侵蚀、水土流失及其诱发的相关环境问题严重地阻碍了该区经济和社会的可持续发展,因此探析南方红壤区水土流失规律、机理,寻求防治途径和方法,是该区当前水土保持工作的重要任务。由于人类活动和自然因素共同作用引起的土地利用变化对水土流失具有重要影响,研究土地利用格局变化对水土流失的影响有助于控制水土流失和保护生态环境,而流域是水土资源利用和物质迁移的自然空间综合体,是进行水土流失对土地利用格局变化响应研究的最佳单元。因此本文以南方红壤区寻乌水流域为研究对象,通过对该流域1990—2016年的土地利用变化、景观格局演变以及水土流失特征等进行深入探究,分析该流域土地利用格局变化对水土流失的影响,探究该流域土地利用格局变化带来的环境效应,从而为南方红壤区水土流失治理和环境保护提供一定的理论依据。主要结论如下:(1)研究期间内,寻乌水流域园地(增加41.33%)和林地(减少36.82%)面积占比变化幅度最大,耕地(减少6.26%)其次,水域(减少0.18%)变化幅度最小。研究时段内园地“涨势”和林地“落势”十分明显,建设用地增速相对较快,耕地和未利用地呈小幅下降趋势。寻乌水流域土地利用变化显著且处于单向转换的不平衡状态。(2)寻乌水流域内土地利用类型主要以林地、园地和耕地为主。林地景观组分对流域的控制作用减弱,后期园地也成为了流域的优势景观组分。流域内各景观类型的团聚程度较高,研究期间内寻乌水流域的景观生态过程较活跃。随着人类干扰强度的增加,景观多样性指数上升,破碎化程度进一步加强,景观异质性增大,流域景观复杂性和变异性程度增加。寻乌水流域景观格局朝着低连通、破碎化、异质性高的方向演变。(3)寻乌水流域多年平均降水量和径流深分别为1585.93mm、862.20mm,总体上都呈下降趋势,且径流深的下降趋势更为显著。利用突变检验结合降水—径流累积曲线分析,确定降水、径流突变点均为1997年,因此将流域研究时段划分为1980—1997年和1998—2016年两个时期。其中,1980—1997年作为基准期,1998—2016年的土地利用变化期。(4)土地利用格局变化对流域产流产沙进程具有重要影响。根据经验统计法计算,年尺度上,降水变化和土地利用变化对流域径流减少的贡献率分别为249.07%和-149.07%。降水是径流的主要来源,1998—2016年平均降水量相对于1980—1997年减少了3.91%,而平均径流深减少了5.66%,降水变化对径流减少的贡献率较大,而流域内土地利用格局的变化起到了增加径流的作用。季节尺度上,春、夏季降水变化对径流减少的影响居主导地位,贡献率分别为64.73%和78.37%,而秋、冬季径流减少的主要驱动力为土地利用变化,贡献率分别为105.33%和180.81%。这是由于雨季径流对当季降雨响应更为明显,而旱季,土地利用变化对径流影响则更为突出。同时2013—2016年的径流深—泥沙量的双累积曲线斜率相对于2009—2012年更高,即相同降水条件下,后一段时期产沙能力会更强,该时期土地利用格局的变化使得流域产沙量增加。(5)土地利用格局变化对流域水土流失具有重要影响,通过典型对应分析法(CCA)分析景观格局与流域水土流失之间关系。类型水平上,各土地利用类型的分布大小、形态、连通性与水土流失密切相关。耕地的从生度(CLUMPY)、林地的斑块分维数变异系数(FRAC＿CV)、园地和建设用地的斑块连接度(CONNECT)对产流影响较大,而耕地的景观形状指数(LSI)、林地的从生度(CLUMPY)、园地和建设用地的斑块面积(AREA＿MN)和形状分布特征(LSI)等对泥沙输移影响更为显著。景观水平上,流域的平均斑块面积(AREA＿MN)、斑块连接度(CONNECT)与径流呈正相关。与此同时,流域景观邻接度指数协方差(CONTIG＿CV)、斑块密度(PD)和景观分割度(DIVISION)与产沙输沙呈现正相关。说明该流域景观格局演变对水土流失影响显著,主要集中在空间分布大小、形态、连通性等方面。因此要想控制水土流失,可通过增强优势景观的控制作用、提高斑块均匀度、丰富景观类型、减少斑块之间的物理连接以及加强景观斑块的聚合度等优化土地利用格局的方式来实现。(6)通过遥感生态环境指数(RSEI)对寻乌水流域的生态环境质量评价发现,寻乌水流域1995、2005和2015年RSEI均值分别为0.554、0.544和0.550,呈先下降后上升趋势,说明生态环境状况恶化后得到改善。寻乌果业发展引起的园地快速扩张对林地的占用是生态环境恶化的主因,后期退果(耕)还林、保护生态林及植树造林等是生态环境改善的主因。