在人类活动引起湖泊富营养化加剧的全球背景下,优势种蓝藻在广泛的内陆水域过度生长造成水生态失衡并导致蓝藻水华频发。尤其在农业生产以种植业为主的流域,农业面源污染引起的饮用水源地湖泊富营养化继而引发蓝藻水华暴发的现象尤为突出,已威胁到水环境安全,治理工作亟待推进。因此,如何协调农业生产与水环境保护是实现全球流域绿色可持续发展面临的重要问题。富营养化初期云贵高原湖泊洱海所在流域的面源污染治理工作十分紧迫,当地政府进行了一系列抢救性保护政策（包括流域种植结构调整）,尤其是在全流域强制性地禁种以大蒜为代表的大水大肥作物引起大众广泛关注。然而,目前还鲜见系统性地分析洱海蓝藻水华时空动态及其影响因素和探讨蓝藻水华对流域种植结构调整的响应关系,这三个关键问题对当地目前正在实施的水环境保护政策至关重要。本研究借助卫星遥感的优势系统性地获取蓝藻指示因子长时序数据,探究蓝藻乃至蓝藻水华物候变化的关键环境因素,分析种植结构调整期间流域作物类型的时空分布及其对蓝藻水华的影响,以期为水环境保护、农业种植结构转型以及探索“流域-湖泊”协同管理和生态高效产业道路提供科学依据和信息支持。主要研究成果如下:利用遥感卫星MERIS和OLCI反演的藻蓝素（PC）和蓝藻生物量占总浮游植物生物量比例来指示蓝藻长时序动态特征。利用经验正交函数分析2003-2011年和2016-2019年间藻蓝素的时空变异性,并探讨了引起藻蓝素升高的潜在因素。结果表明,2016-2019年间,优势种蓝藻聚集分布由2003-2011年期间的北部和中部湖区转变为北部湖湾区,夏季PC浓度水平有所下降,冬季PC浓度水平有所升高。2003-2011年以夏季总氮（TN）和总磷（TP）共同营养盐限制为特征的蓝藻过度生长已过渡到2016-2019年期间以TP限制为主,而在2016-2019年期间,冬季的TP浓度水平限制作用增强。此外,湖泊水位、氮磷比和气温被认为是显著调节因子。在夏季,水位和氮磷比的联合调节作用已转变为以氮磷比调节为主;气温成为冬季蓝藻过度生长的重要调节因子。结果表明,在有效控制氮污染的前提下,实施限磷策略和适当的水位控制是洱海可持续发展的必要条件,尤其是在全球变暖的背景下。基于遥感卫星反演的藻蓝素序列,探讨了湖泊表层蓝藻水华物候和覆盖面积的时空特征,以及蓝藻水华对环境要素的响应关系。结果表明洱海北部湖区易于发生蓝藻水华,且具有强度高、开始时间早、覆盖范围大的特征。洱海水华暴发的开始时间具有较大的年际变化,且与总氮水平升高和风速降低密切相关。2003-2011年间水华暴发的强度主要与夏季总氮浓度有关,而2016-2019年间主要与冬季氮磷比显著相关。此外,本研究揭示了洱海流域农业追肥与典型水华物候之间的直接联系,伴随高强度降雨,追肥一周营养盐类污染物经河道径流入湖后,湖泊水华暴发的开始时间滞后约23天。研究发现需通过农业种植结构调整来减少追肥活动,以减少氮磷流失率高的作物种植,尤其应该重点减少农业种植总磷污染物的排放,以应对区域环境要素变化引起的湖泊水华暴发的风险。综合利用Landsat7/8和Sentinel1/2陆地卫星监测洱海流域农业种植结构（种植强度和作物类型）,然后采用输出系数模型计算流域大春（小春）作物的氮磷营养负荷。根据农作物物候特征,构建了随机森林分类模型对流域农作物类型进行分类,结果表明洱海北部流域主要大春作物水稻种植在2017至2020年间变化不明显,而在洱海流域西北部区域有较大变化,从玉米种植转为其他作物的种植。洱海全流域小春作物种植分布的变化显著,经过严格的种植结构调整,2018年以来洱海流域已经没有以大水大肥为代表的大蒜种植,而是流转为贡菜和鲜花等低水低肥的作物,但从全流域来看小春作物种植以蚕豆种植为主。流域氮磷时空分布结果表明流域小春作物总氮负荷总量有明显减少,但总磷负荷总量变化不明显;大春作物氮磷负荷尤其在洱海北部流域于2019和2020年有明显减少。全流域小春作物总磷平均排污系数比大春作物总磷平均排污系数高了一倍。因此在小春作物总氮排污有明显下降的同时,总磷排污仍是需要重视的问题。本研究采用特征向量空间滤波模型和地理探测器探讨了蓝藻水华对流域种植结构调整的空间效应。研究结果表明流域大春作物氮磷负荷对秋季PC的影响存在滞后现象,秋季PC对流域小春作物氮磷负荷也存在显著的空间响应关系。流域作物种植的氮磷负荷对秋季PC的作用更加明显,也就导致典型秋季水华的发生。就2017年冬季蓝藻水华而言,流域小春作物氮磷负荷对冬季PC浓度水平的提高有较大的贡献。另外,基于现有研究提出“流域-湖泊”协同管理方案,结合站点观测和覆盖“流域-湖泊”的遥感一体化监测,以实现流域作物通过地表径流排污与湖泊蓝藻水华空间型综合评估,为洱海绿色流域可持续发展提供信息支持。最后提出引入流域大小春作物氮磷负荷,基于遥感卫星估算的藻蓝素长时序数据采用朴素贝叶斯模型对洱海蓝藻水华风险概率预测的可行性思路进行了探索。