水资源是基础性的自然资源和战略性的经济资源，随着社会进步与人口增长，长江上游目前正面临着水土流失、水质恶化等问题，监测资料的相关分析表明，长江上游流域的非点源污染日益严重，部分地区的非点源污染已经超过了点源污染，成为导致水体富营养化和水环境恶化的首要因素。目前，长江上游的非点源污染研究往往集中于某些典型小区的污染负荷估算，对于大流域的非点源污染研究，无论是在机理上还是在负荷估算上开展都很少，对整个长江上游的非点源污染负荷的变化规律研究尚未有先例。为完善大尺度流域非点源污染模型理论，推进长江上游水环境保护，开展长江上游非点源污染负荷的估算、模拟及其在人为、自然因素作用下的变化规律研究。 论文选择长江上游作为研究区，借助RS的GIS技术，建立了研究区的空间数据库和属性数据库；针对流域特征，对适用于大尺度非点源污染研究的输出系数模型进行了改进，构建了表征降雨和地形特征的输出系数模型；根据污染物质量守恒原则，提出了基于水文水质资料的参数确定方法；在此基础上，对长江上游1960～2003年的非点源污染进行负荷估算和时空分布模拟；分析了自然、人为作用各自对非点源污染负荷的影响，探讨了其在人为及自然因素作用下的变化规律；并对未来不同降雨、农耕方式和土地利用等条件下的非点源污染负荷进行了情景分析，最后提出了相关管理措施建议。得出如下主要结论： (1)输出系数法可用于大流域的非点源污染负荷估算，其对长江上游典型小流域及全区非点源污染的模拟结果基本在可接受范围内。论文针对长江上游的降雨和地形特征，提出了表征降雨和地形特征的输出系数模型，结果表明：模型改进使模拟精度提高了3.43％～22.21％，通过模型改进，模拟结果误差明显减小。 (2)根据污染物质量守恒原则，提出了新的输出系数确定方法——基于水文水质资料的参数确定方法，该方法对参数要求低、无需现场监测、耗时短、费用低、简便可行且能得到符合地域特征的输出系数值，适应大尺度流域及资料缺乏地区非点源污染研究的需要。 (3)得出长江上游溶解态N、溶解态P在不同土地利用类型上的输出系数，其中早地、水田、果林、城镇用地、其他林地、草地和未利用土地的溶解态 N 的输出系数值分别为0.230/km<2>·a、0.150/km2·a、0.080/km<2>·a、1.100t/km<2>·a、0.200 t/km<2>·a、0.300 t/km<2>·a和0.500 t/km<2>·a，溶解态P的输出系数值分别为0.068/km<2>·a、0.032/km<2>·a、0.030/km<2>·a、0.050 t/km<2>·a、0.003 t/km<2>·a、0.006t/km<2>·a和0.008 t/km<2>·a。 (4)根据率定出的输出系数，利用表征降雨和地形特征的输出系数模型和USLE等模型，得出长江上游在1960～2003年的溶解态N、溶解态P、泥沙、吸附N和吸附P负荷量。结果表明：长江上游近50年来溶解态N、溶解态P负荷迅速增加，前者从59.76万t上升到238.96万t，后者从2.81万t上升到12.06万t；泥沙和吸附态N、吸附态P的负荷总量呈先上升后下降的趋势，分别从1960年的4.97亿t、52.40万t和24.43万t和上升到1980年的6.03亿t、61.75万t和28.47万t，而后下降到2003年的3.13亿t、31.86万t和14.74万t。 (5)根据自然因素和人为作用各自对长江上游1960～2003年非点源污染负荷的贡献率，得出结论：对于溶解态N，人为作用贡献率从39.4％上升至82.8％，逐渐取代自然因素成为主导因素；对于溶解态P，人为作用贡献率从80.3％上升至94.7％，一直是溶解态P产生的主导因素；而对于泥沙和吸附态N、吸附态P，自然因素的贡献率处于63.2％和89.1％之间，其一直是长江上游泥沙和吸附态N、吸附态P的主导因素。 (6)对于长江上游，建议加强丰水期(年)的水土保持和“截汇”工作；严格控制化肥施用量，提高化肥利用率；采取途径减少畜禽养殖的N、P排放；继续实施“坡改梯”工程，做好水土流失的治理工作；对坡度大于250的陡坡耕地进行“退耕还林”工作，以减少由此产生的N、P污染和水土流失。 论文的主要创新点为： ●理论上，对原有的输出系数模型进行了改进，针对长江上游地区特征，提出了表征降雨和地形特征的输出系数模型，使模型的适用范围得到拓展，精度得以提高。 ●方法上，针对输出系数模型，提出了基于水文水质资料的参数确定方法，该方法简便可行且能得到符合地域特征的输出系数值，适用于资料缺乏地区及大尺度流域非点源污染研究的需要。 ●应用上，首次得到了符合长江上游地域特征的溶解态N、溶解态P输出系数，反映长江上游降雨、地形NPS污染影响的影响因子，并对长江上游近50年的NPS污染进行了负荷估算和空间模拟，在NPS污染变化规律探讨中，将自然和人为因素分开，探讨了两者独自及协同作用对非点源污染的影响。