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本文以临汾市尧都区中部地区为研究区域,在充分调查了解实地信息、广泛搜集资料的基础上,利用IBM SPSS Statistics 22、ArcGIS 10.3等软件,运用经典统计学、地统计学和GIS技术相结合的方法,重点对尧都区中部土壤养分和重金属空间变异及影响因子两方面进行了研究。主要研究结论如下:(1)不同功能区之间土壤养分及重金属含量差异性明显。土壤养分含量差异性:工业区土壤养分含量整体偏低,但AK含量最高;公园区土壤养分含量处于中间水平,AK含量最低;文教区土壤养分含量相对较高,SOM和TN含量最高;城郊农田土壤养分含量处于中间水平,但AP含量最高。土壤重金属含量差异性:工业区土壤中Pb、Cr、Mn、Cu含量最高,Cd含量最低;文教区的Pb和Cr含量最低,Zn和Ni的含量最高;公园区的重金属含量整体偏低,Zn、Mn、Ni、Cu的含量均低于文教区和工业区,只有Cd含量较高。根据国家土壤第二次普查养分分级标准,城郊农田土壤SOM、TN、AP、AK、HN、Avail-Zn、Avail-Mn、Avail-Cu含量平均水平分别为四级、三级、二级、一级、四级、四级、三级和四级,其中土壤AP、HN含量差异较大,AK、Avail-Cu含量属于较高水平。(2)土壤养分之间以及与重金属之间均存在一定的相关关系。在文教区中,土壤pH与TN、SOM、Zn、Mn、Cu均呈极显著负相关关系,与土壤AP呈显著负相关关系,土壤SOM含量与AP、Zn、AK均呈正相关关系;在公园休闲区中,土壤SOM含量与AK、Cd呈正相关关系;在城郊农田中,土壤SOM与HN、AP呈极显著正相关关系,土壤TN含量与SOM、HN、AP均呈极显著正相关关系,HN与AP呈极显著正相关关系,AP与AK、Avail-Zn、Avail-Cu呈极显著正相关关系,AK与Avail-Mn、Avail-Cu呈极显著正相关关系,Avail-Zn与Avail-Mn、Avail-Cu呈极显著正相关关系,Avail-Mn与Avail-Cu呈极显著正相关关系。另外,三个功能区中的土壤Pb、Zn、Cu、Cd之间均呈正相关关系。(3)海拔、坡度、坡向、NDVI、DIST-Road、DIST-River对土壤养分含量影响显著。SOM平均含量随海拔的增加而增加,TN平均含量先随海拔增加而降低,至650m左右后略微增加。土壤TN和SOM含量均与坡度呈明显的线性关系,随坡度增加而降低,而AK由于受作物和成土母质等因素的影响较大,在土壤中能够被植物直接吸收,所以受坡度的影响不大。在与坡向的关系中,土壤TN呈现出明显的线性关系,即土地越向阳TN含量越高。(4)土壤养分及土壤pH空间变异明显。对研究区土壤TN、SOM、AP、AK分别进行Log、Box-Cox、Box-Cox、Log变换后均服从正态分布。采用普通克里格方法设定不同参数对土壤养分进行函数拟合,最终确定pH的最优模型为指数模型,而TN、SOM、AP、AK的最优模型为高斯模型。土壤pH整体呈碱性,范围在7.2~8.3之间,跨度不大,尧都区城区周边\段店乡西部和尧庙镇东北部pH较高(高于7.9),而pH低值出现在贾得乡、县底镇和尧庙镇西南地区。土壤SOM含量在汾河两岸较高,整体呈现由西向东递减且工业区最低的规律。土壤TN含量的分布规律同SOM含量分布规律相似,同样呈现西高东低,且高值区出现在文教区。研究区土壤pH、SOM、TN及AK含量整体呈现中间高四周低的规律,尤其是东南及西南地区土壤养分含量较低,土壤pH和养分变异系数大小为AP>TN>SOM>AK>pH,除pH外,其他土壤养分均达到了强变异水平。(5)土壤pH及养分含量的GWR模型分析。在进行GWR模型分析时,带宽选择分别采用AIC和CV方法进行比较实证,发现通过AIC方法获得的模型拟合度高于CV方法,且残差很小,调整后的AIC方法更适合观测数据。NDVI对土壤pH的影响整体呈负向关联并呈带状由西向东逐渐减弱;对SOM的影响呈正向关联,在魏村镇东部、土门镇东部少部分地区以及尧都区市区影响较大;对TN的影响表现为文教区和工业区呈正向关联,但在贾得乡大部分地区和吴村镇东部呈负向关联;对AP和AK的影响呈正向关联,在魏村镇尤为明显。DIST-Road对土壤pH的影响为负向关联并呈带状由西南向东北方向逐渐增强;对SOM的影响呈正向关联,土门镇东部的影响较为突出;对AP的影响表现为在研究区东南部和土门镇东部地区呈正向关联,而在公园绿地和文教区则呈负向关联。DIST-River对土壤pH的影响呈正向关联并呈带状由西北向东南逐渐增强;对SOM和TN的影响整体呈正向关联,但在尧庙镇附近和研究区东南地区相关性较弱;对土壤AK的影响在汾河主河道附近以及段店乡呈明显的正向关联,但在东西两侧呈负向关联。