目前我国土壤环境状况总体不容乐观,部分地区土壤污染严重,耕地土壤质量堪忧,工矿业废弃地土壤环境问题突出。针对日益严重的土壤污染问题,我国逐步加强了土壤环境质量监测。但由于缺乏系统性和科学性的基础研究,暂时还没有形成一套科学而高效的土壤环境监测信息分析与评价体系。本文以土壤污染中问题最为突出的重金属污染为切入点,以湖北省重点污染区——钟祥磷矿区为实例区,围绕空间变异特征与来源分析、景观异质因子定量贡献、时间预测与污染评价、监测样点布局优化以及信息平台建设五个方面,开展土壤环境监测信息分析与评价相关研究。主要研究内容如下:(1)利用地统计学、空间自相关和数理统计方法,建立单尺度和多尺度土壤重金属空间变异、热点识别和来源分析流程。案例分析结果表明:单尺度和短尺度上,土壤重金属空间分异明显,部分重金属热点区受人类活动影响,其他重金属热点区与自然因素有关;长尺度上,土壤重金属空间变异受成土母质控制。(2)利用相关分析、地理加权回归分析(Geographically weighted regression,GWR)、偏冗余分析探讨土壤重金属与景观异质因子的多尺度特征关系,揭示景观异质因子对土壤重金属累积的定量贡献。结果表明:各尺度上多数土壤重金属与成土母质和景观格局存在显著相关关系;最佳分析尺度上,土壤重金属与景观异质因子的空间关系分异明显,显著相关区域主要位于对应景观异质因子优势区域;三组景观异质因子(成土母质、距离变量和景观格局)对土壤重金属变异的贡献随尺度变化,总体上,成土母质组的贡献最大,景观格局组的贡献次之,距离变量组的贡献最小。(3)利用情景预测法构建土壤重金属预测模型;利用单因子和内梅罗指数法、潜在生态风险指数法和模糊综合法评价土壤重金属污染和风险状况。案例研究结果表明:乐观情景下2020年各种土壤重金属含量有所下降,部分重金属含量下降明显,无突变情景下2020年土壤重金属含量显著升高;土壤重金属存在一定程度的污染风险,风险较高的区域人类活动较为剧烈。(4)利用经典统计学和空间模拟退火算法探讨土壤监测合理样点数目和不同约束条件下样点布局优化方案。结果表明:合理样点数目与置信水平、精度和变异程度有关;在土壤样点布设时,如果无先验知识,可以基于平均最短距离最小化(Minimization of the Mean of Kriging Estimation Variance,MMSD)准则进行布局优化;如果有先验知识,可以基于Kriging方差最小化(Minimization of the Mean of Kriging Estimation Variance,MMKEV)准则进行布局优化;如果有先验知识并要求兼顾样点均匀分布,可以结合两种准则进行布局优化。(5)利用Visual Studio和ArcGIS Engine技术,设计和开发了土壤环境监测信息分析与评价系统,实现了土壤环境监测数据的存储、管理、查询、预测、评价和分析。该系统具有开放性、运行稳定、简单易用等特点,能够基本满足土壤环境监测信息分析与评价的需求,但仍需改进和完善。