土壤养分是土壤的重要属性之一,土壤养分含量的精确预测及空间分布特征的综合分析是实现土壤养分科学管理,合理利用土地和可持续性发展的前提条件。基于空间预测和地统计学研究土壤养分空间分布特征及影响因素是实现因地制宜、科学种田的重要手段。苹果园土壤养分状况影响苹果的产量与品质,果区土壤养分管理普遍存在化肥使用量过大和施用结构不合理等问题,严重影响了当地苹果质量及其产业发展。因此深入分析苹果区土壤养分分布特征及影响因素、实现土壤养分科学管理是非常必要的。以陕西省咸阳市旬邑县苹果主产区(苹果区)土壤养分为研究对象,基于土壤采样点数据、遥感影像、DEM数据和土壤类型等数据,分别建立研究区土壤养分数据库和影响因子数据库;采用传统统计学、空间统计学和GIS分析技术相结合的方法,研究苹果区有机质、碱解氮、速效钾和有效磷的一般性统计特征,分析地统计空间预测模型的适应性,并采用基于主成分加权的TOPSIS对土壤养分进行综合评价,绘制土壤养分空间分布图;采用相关分析和线性回归分析相结合,构建影响因素的线性回归模型,定量分析影响因素对每项土壤养分的影响权重;基于C#语言和ArcEngine平台,构建苹果土壤养分信息管理系统。研究结果为区域果园的养分制图,分区管理,精准施肥和果园的可持续性发展提供理论和技术支撑。本研究主要取得以下研究成果:(1)从地统计空间预测制图角度,探索性地分析普通克里格和协同克里格对其果区养分分布制图的适应性,为县域苹果区土壤养分数字制图提供了科学方案;在养分综合评价及制图方面,提出了运用主成分分析确定土壤养分权重的客观定权法,符合数理统计规律,提高了研究结果的客观性,并结合基于欧式距离的TOPSIS,客观、精确地研究土壤综合养分,结果表明此方法是合理并切实可行的;同时,将Pearson相关性和多元线性回归模型运用到土壤养分影响因素分析中,证明了该方法的合理性和可靠性,客观、定量地分析了影响因素对土壤养分的影响权重,并初步构建了苹果土壤养分信息管理系统。(2)苹果主产区土壤养分空间分布不均,呈中等程度空间变异,且速效钾>有效磷>有机质 > 碱解氮。依据陕西省渭北区苹果土壤养分等级划分标准,果区有机质、碱解氮、速效钾和有效磷分别属于第Ⅲ、Ⅳ、Ⅱ和Ⅲ级,表明碱解氮含量偏低,有机质和有效磷中等,速效钾含量偏高,因此,应调整果园施肥结构,适当增加氮肥的施用量。苹果区速效钾的最佳拟合变异函数模型为高斯函数,其余三项养分均为指数函数,基于最佳拟合变异函数模型,除碱解氮的OK的制图精度高于COK,COK对果区有机质、速效钾和有效磷的适应性更好,预测精度更高。研究区有机质空间分布格局为从东部的职田镇-蒲塬乡-土桥镇一线向中部和西部递减,低含量地区所占面积比重大;除土桥镇部分地区,碱解氮从职田镇部分地区-太镇-张洪和原底乡一线分别向两侧递减;速效钾的高、低值区空间分布较为分散,太镇西南部-郑家镇-张洪镇北部一带和原底乡南部-丈八寺镇-土桥镇为高值区,苹果区平均钾含量偏高;除太镇西部地区和原底乡南部,有效磷的大致分布趋势从城关镇-赤道乡-丈八寺镇一带向两侧递减。(3)通过改进TOPSIS和COK的综合评价表明,研究区土壤综合养分属于中等及偏低水平。苹果区土壤养分综合指数(Ci)的最低值为0.131,最高值为0.685,平均值为0.358,标准差为0.092, Ci属于中等程度变异;从综合养分的空间分布特征角度,除湫坡头镇东部、职田镇中部和土桥镇等地区,Ci从西部向东部递减,高值分布区与黑垆土的分布地域具有一致性,大部分低值区主要分布在黄绵土所在区域;果区综合养分从高到低的面积比重,分别为7.189: 20.432: 27.533: 31.217: 13.628,中等及偏低的比重占到72.378%,并主要分布在东部。(4)通过相关分析表明,苹果区有机质与高程、坡向均存在显著相关;碱解氮与坡度、坡向和土壤类型呈显著相关,与高程存在极显著相关;速效钾与高程、坡度和坡向存在极显著相关;有效磷与高程呈极显著相关,与坡向呈显著相关。通过多元线性回归分析表明,有机质含量受高程,坡向,植被覆盖度和土类的影响程度不同,碱解氮主要受三项地形因子和土壤类型的影响,特别是高程和坡度的影响,速效钾含量大小主要与地形因素有关,特别是高程因素,有效磷主要与高程和坡向有关。以Geodatabase为数据库平台,基于C#编程语言和ArcEngine10.1平台,研制了苹果土壤养分信息管理系统。该系统主要具有数据管理与浏览、属性和空间查询、专题图渲染与整饰和施肥推荐等功能,具有操作简单、针对性和实用性强等优点,可实现对果区养分数据的管理、基本处理和空间可视化,并能为苹果区土壤进行推荐施肥。