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量化流域氮磷输入强度、输出负荷及持留强度是流域水体环境和水质维护与治理的依据，理解河流水体氮磷浓度与景观格局之间关系是流域水环境质量科学管理的前提。本研究选取位于湖南省长沙县石燕河源头的9个集水区，以及6个绿狐尾藻(Myriophyllum elatinoides Gaudich.)人工生态湿地作为研究对象，获得集水区氮磷年输入强度、输出负荷、持留强度及各集水区出口水体的氮磷浓度，基于Pearson相关性分析、方差分解分析和多元线性回归方法，研究景观格局对各集水区出口水体氮磷浓度的影响并构建氮磷浓度预测模型;对6个绿狐尾藻生态湿地进出水口的水样进行氮磷浓度分析，定量绿狐尾藻湿地的氮磷去除率。 结果表明:1）集水区氮磷年输入强度为33.5 t N km-2yr-1和6.1 t P km-2yr-1，氮磷年输出负荷为15.2 t N km-2yr-1和1.6 t P km-2yr-1，氮磷年持留强度为17.8tNkm-2yr-1和4.4 t Pkm-2yr-1;2）各集水区出口水质长期处于劣Ⅴ类水范围(GB3838-2002)，铵态氮(NH4+-N)浓度为5.67-22.46 mg N L-1，硝态氮(NO3--N)为0.76-2.85 mgN L-1，总氮(TN)为13.41-45.55 mgN L-1，可溶性磷(DP)为0.86-5.00 mg P L-1，总磷(TP)为1.99-9.94 mg P L-1;3）各集水区出口水体氮磷浓度与土地利用方式组成、景观格局指数、人口及养殖密度显著相关(P＜0.05)。各集水区出口水体TN、TP浓度与林地面积比例、养殖密度显著正相关，与农田、居民地面积比例及人口密度显著负相关（P＜0.05）;TN和TP浓度与景观格局最大斑块指数(LPI)显著正相关，与景观斑块形状指数(LSI)显著负相关;4）各集水区出口水体氮磷浓度可使用土地利用方式（农田、居民地、茶园）和景观格局指数(斑块密度(PD)、LPI、LSI、蔓延度(CONTAG)、景观分割度(DIVISION))基于多元线性回归方程进行预测（校正后R2在0.132-0.320之间），且多元线性回归方程对NO3--N浓度的预测效果最佳，校正后R2可达0.320;5）绿狐尾藻人工生态湿地去除氮磷的效果明显，TN和TP平均去除率范围82.7-93.6％和71.1-87.8％。本研究结果可为亚热带丘陵区农业流域水环境保护与流域土地的合理规划、利用与管理以及生态治理的应用提供重要科学依据。