El nitrato es una de las formas más complicadas de nitrógeno que se encuentran en los sistemas acuáticos superficiales, lo que resulta en la eutrofización del agua. Durante las últimas décadas, debido a las actividades agrícolas y de ganadería, así como al desarrollo urbano, se ha acumulado una cantidad significativa de contaminantes en el río Jajrood en el norte de Irán. En esta investigación, simulamos la carga de nitrato en una cuenca rural para evaluar el estado cualitativo del arroyo de salida y evaluar la influencia de las mejores prácticas de manejo (BMP). Para lograr esto, preparamos, procesamos e integramos diferentes conjuntos de datos, incluidos mapas de uso y cobertura del suelo (LULC), capas fisiográficas y conjuntos de datos hidrológicos y agrícolas. En la sección de modelado, se utilizó la herramienta de evaluación de suelos y agua (SWAT) para simular la carga de nitrato durante 28 años (1991-2019). Además, se implementó el algoritmo de optimización multiobjetivo (MOPSO) para reducir las funciones objetivo previstas, incluido el número de mejores prácticas de manejo y la concentración de nitrato considerando diferentes escenarios. La calibración del caudal de la cuenca y el nitrato indicó que el modelo SWAT funcionó bien al simular el flujo del arroyo de la cuenca (R2 = 0.71) y el nitrato (R2 = 0.69). Las BMP recomendadas para reducir la descarga de nutrientes de la cuenca son el uso de franjas de filtro vegetadas en las orillas de los ríos y la reducción de fertilizantes en las actividades agrícolas. De acuerdo con los resultados de esta investigación, el modelo integrado demuestra una fuerte capacidad para determinar de manera óptima el tipo, tamaño y ubicación de las BMP en la cuenca siempre que cambien los criterios de reducción. En una situación de escasez de agua, los estudios aquí reportados podrían proporcionar información útil para los responsables de políticas y planificadores para definir políticas y estrategias de conservación del agua.