紫色土丘陵区处于长江上游生态屏障的最前沿，是长江流域、三峡水库水环境的重要影响区。该区农业非点源污染负荷逐年增加，水环境恶化趋势日益突出。在大量查阅国内外文献基础上，实地踏勘、调研，了解紫色土丘陵区农村小流域的基本景观特征，选取典型小流域(截流小流域)，通过连续野外定位观测，查明小流域非点源污染特征，并以AnnAGNPS非点源污染模型框架为基础，构建小流域非点源污染模型，为紫色土丘陵区农业非点源污染预测和评价提供可利用的模型及应用经验，对保护紫色土丘陵区乃至长江上游的水环境，优化水资源的管理具有重要的理论和实践意义。本研究的主要结论如下：　　 (1)非点源污染特征　　 通过2004-2008年对截流小流域径流、泥沙和氮磷负荷的长期观测表明：　　 月径流深与月降雨量存在着显著的线性相关关系y=0.4715x+5.8302(R2=0.5074， p<0.01， n=60)；　　 土壤侵蚀主要发生在每年的5-9月间，输沙量介于231.9-392.9t·a-1，侵蚀模数介于662.6-1122.6 t/km2.a-1；　　 总氮负荷介于11.8-16.2 kg·hm-2，总磷负荷介于1.33-1.96 kg·hm-2，其中降雨-径流产生的负荷，总氮介于8.86-10.47 kg.hm.2:总磷介于1.19-1.61 kg·hm-2；　　 非点源污染的季节变化明显，与流域降水的季节变化基本一致，主要集中在5-9月，降雨-径流是溶解态氮磷的主要流失方式，土壤侵蚀是颗粒态氮磷的主要流失方式，其中，氮的流失以溶解态为主，磷的流失以颗粒态为主。　　 (2)模型适用性检验　　 运用数字滤波法对截流小流域径流进行了基流分割，通过径流曲线CN、作物覆盖度因子C、水土保持因子P、土壤理化性质等重要参数的率定，对AnnAGNPS模拟结果进行了校准和验证。　　 直接径流方面：在校准期的2004-2005年尺度上，校准结果为相对偏差-11.3％，Ens系数0.66；月尺度上，相对偏差分别为-22.1％和0.06％，R2分别为0.98和0.93，Ens系数分别为0.81和0.93；在验证期的2006-2008年尺度上，相对偏差2.0％，Ens系数为0.72；月尺度上，相对偏差分别为2.7％，-2.6％和-1.7％，R2分别为0.99，0.97和0.98，Ens系数分别为0.98，0.99和0.98；　　 泥沙方面：校准期2008年，输沙量结果的相对误差为5.0％，验证期，2004-2007年输沙量模拟的相对误差为5.8％，R2为0.91，Ens系数分别为0.89；　　 氮磷负荷方面：校准期(2008年)TN和IP的模拟偏差分别为26.1％和21.6％，DN和DP的模拟偏差分别为17.2％和-18.5％，PN和PP的模拟偏差分别为-13.4％和30.8％，而对于验证期(2004-2006年)TN和TP的年模拟偏差分别为9.0％和3.6％：　　 以上结果表明，该模型较为适用于该紫色土丘陵区小流域。　　 (3)模型模拟结果　　 应用经过修正的模型，模拟2007年小流域非点源氮磷输出过程。结果表明，在时间上，6-8月是氮磷迁移的高峰期，总氮和总磷负荷分别占全年的91.5％和98.7％；空间上，非点源产生的氮磷负荷分布主要集中在坡度较大的区域；通过参数的敏感性分析可知，地形、降雨-径流、农田管理措施和土地利用类型等对产流、产沙以及氮磷迁移的通量有重要的影响；　　 (4)情景模拟及BMPs　　 小流域不同土地利用类型的单位面积非点源氮磷负荷有较大的不同，总氮负荷贡献率大小依次为旱地、水田、居民点和林地，总磷负荷贡献率大小依次为旱地、林地、水田和居民点。不同管理措施BMPs对氮磷负荷影响的模拟结果表明，建立合理的施肥制度、实行退耕还林、坡改梯等水土保持措施、改善耕作方式，实行保护性耕作以及农村城镇生活污水生态工程控制措施可有效减轻小流域的非点源氮磷污染。