丹江流域发源于秦岭南坡,土层较薄,易被侵蚀,且流域坡耕地面积大,占总耕地面积的65%。坡耕地土壤养分流失严重,丹江流域主要污染形式为农业非点源污染。本文基于GIS、RS技术,探讨植被格局、土地利用格局与农业非点源污染的响应关系。通过对水质、植被、土地利用的研究,分析丹江水质污染现状,揭示丹江植被变化规律,并反演出丹江植被覆盖度;分析了土地利用的时空变化,并模拟出2020年、2030年土地利用,最终得到非点源与景观的响应关系。本研究主要有以下结论:(1)丹江流域上、中、下游监测点及排污口水质满足地表水标准,但是总磷、氨氮类农业非点源污染贡献率更高,具有较大的污染风险。年际变化而言,丹江流域水质变化稳定,季节化差异不明显,但是溶解氧差异明显:冬季>春季>秋季>夏季,夏季微生物繁殖直接影响水中溶解氧降低;7年共84次监测中,有82.14%处于清洁状态,16.67%处于轻度污染,且丹江流域污染以总磷和氨氮类型的农业非点源污染为主。(2)丹江流域植被恢复良好。流域年均NDVI呈现波动增长,最终稳定在0.71附近;NDVI季节性变化呈现“拱形”,与降水量趋势有很高的相似性;未来将呈现正持续性增长;估算出丹江流域植被覆盖度,得出丹江2002年、2015的平均覆盖度分别为60.3%和71.2%;植被景观特征:中、低覆盖度更加破碎,反映人类活动影响强烈,优势度、丰富度降低;而高、极高覆盖度更趋于整体化,优势度和丰富度增加。(3)丹江流域城镇化加速明显。草地为该研究区的基质景观,草地面积>林地面积>耕地面积>城镇用地面积>水域面积>未利用地面积;土地利用增长最快的是2005～2013年的城镇,变化率达到4.465%,降低最快的是2000～2005年的耕地,变化率为-0.785%;模拟出2030年的土地利用,相比2010年,城镇和林地分别增长了 4846 hm2、4276 hm2,草地减少9423 hm2;研究区土地利用景观特征:区域破碎化,丰富度和优势种降低,景观的延展性、连接性变差,但是景观相互接触更多,多样性增加。(4)丹江流域农业非点源与土地利用景观格局有更好的响应关系。农业非点源污染物与植被景观关联度排序上:氨氮>总磷>总氮>硝氮,农业非点源与土地利用景观都关联度排序上:氨氮>总磷>硝氮>总氮,但是均有较好的关联度;建立农业非点源污染物与植被景观,农业非点源污染物与土地利用景观的响应关系,建立多元回归模型,并通过引入植被覆盖度指数优化总磷与景观格局的回归模型,并取得很好的效果,最终确定农业非点源污染物的四个回归模型,并根据模型进行科学的景观格局调整;通过计算模拟2030年的土地利用,进而估算,仅在土地利用的演变下,计算丹江流域非点源污染时空变化,得出丹江源头依旧会是农业非点源的“重灾区”,总氮污染最为严重;根据丹江流域特点,提出上游生态保育,中游生态开发,下游生态恢复的治理策略。