流域景观格局通过影响生态过程，改变了污染物进入河流的数量，进而对生态系统水质净化服务产生重要的影响。探讨流域景观格局与生态系统水质净化服务的关系，对于流域的景观规划、生态系统保护与生态系统服务提升具有重要理论意义和应用价值。本研究以长江流域为对象，采用Fragstats软件分析了长江流域45个子流域和1000m岸边带景观格局及2000-2010年变化特征，应用InVEST（Integrated Valuation of Ecosystem Services and Tradeoffs）软件中的水质净化服务模块（water purification）评估了长江流域生态系统水质净化服务及2000-2010年变化特征，并采用多源统计分析方法，揭示了景观格局及其变化与生态系统水质净化服务及变化的关系，结果表明：

      （1）长江流域景观组成和景观格局变化明显。长江流域主要生态系统类型为森林与农田，两者占流域总面积60%以上。2000-2010年间，上游农田减少0.92%、森林增加0.34%，中下游城镇增加6.87％、农田减少6.83％，农田转为城镇和森林是主要的土地转换类型；景观配置变化表现为：流域各景观斑块复杂程度增加，景观聚集连通性降低及景观异质性增加。

      （2）长江流域生态系统水质净化服务及其变化呈现出明显的空间异质性。中游生态系统水质净化服务较高，依次是上游、下游。2000-2010年间，长江流域生态系统水质净化服务增强的区域主要集中在上游的乌江水系、嘉陵江水系及宜宾至宜昌干流水系，最大增幅到10.5%，中下游大部分子流域生态系统水质净化服务呈下降趋势，最大降幅达22.8%。

      （3）流域景观格局与生态系统水质净化服务关系密切。景观组成上，流域农田和城镇面积比例分别与生态系统水质净化服务存在显著对数关系（P<0.01），森林面积比例则与之呈极显著正相关关系（P<0.01）；景观配置上，斑块密度和景观破碎度与水质净化服务呈显著负相关（P<0.01），而平均斑块面积和大小则规律相反（P<0.01），表明减少景观破碎度而增加平均斑块面积有助于提高生态系统水质净化服务；斑块类型水平上，森林平均斑块面积、灌丛/湿地平均斑块形状与生态系统水质净化服务呈显著正相关（P<0.01），而农田平均斑块面积/边缘密度、城镇斑块密度则与之呈显著负相关（P<0.01）。

      （4）不同的主导景观类型中，景观格局与生态系统水质净化服务的关系随主导景观类型的不同而不同。森林主导景观的子流域，仅景观破碎度与生态系统水质净化服务呈显著负相关（P<0.01），而农田主导景观的子流域，景观蔓延度、香农多样性分别与生态系统水质净化服务呈显著正相关（P<0.01）。表明降低森林主导景观子流域的景观破碎度、增加农田主导景观子流域的斑块类型丰富度和团聚度有利于提高生态系统水质净化服务。

      （5）景观格局变化对流域生态系统水质净化服务产生显著影响。景观组成方面，增加森林面积比例和减少农田与城镇面积比例均有利于生态系统水质净化服务提高；景观配置方面，降低景观聚集连通性（蔓延度、聚集度）、增加景观复杂程度（平均斑块形状、边缘密度）和景观异质性（香农多样性），都会削弱水质净化服务。与子流域尺度景观格局变化相比（29.4%），河岸带景观格局变化能更好地揭示生态系统水质净化服务的变化（79.0%），表明河岸带景观格局的改变更能影响污染物的截留效率。

      上述研究结果阐释了流域景观格局及其变化对生态系统水质净化服务的影响，可以为长江流域通过改变景观组成、调整景观配置、增强河岸带保护，进而增强生态系统水质净化服务提供科学依据。