土壤是农业生产的根本,土壤养分供应与作物养分需求的协调性是限制作物高产和土地质量好坏的关键因素。随着人类社会的进步和发展,人口与生态环境之间的矛盾日益突出：水污染、重金属污染、工业化肥的过度使用、耕地土壤的不合理利用等等,使耕地土壤资源问题更加严重。精准农业的提出,从宏观和微观角度借助现代科学技术指导农业发展,其研究和实施依赖于精确的土壤特性空间信息。因此,开展土壤养分空间变异性研究对提高土壤养分利用率,实现精准农业施肥管理有重要意义。研究区钟祥市地处鄂中丘陵区,是江汉平原至鄂西山地过渡地带,汉江由南向北将钟祥市从中间分为东、西两部分,且两部分的地形格局近似对称。地形的复杂多变性不仅影响水、肥、气、热的分布状况,而且影响土壤的成土过程,不同的地形和位置,土壤的物理和化学性质也不一样。本文以研究区土壤常规养分和DEM为基础数据源,采用地统计学方法,结合GIS空间分析和数字地形分析方法,研究地形因素对土壤特性的影响,分析研究区土壤养分特性空间分布格局,提出了基于道路的一种快捷、便利的采样方法。研究的具体内容及所得到的主要结论如下：(1)根据研究区地形分布特点,将6825个采样点分为四个部分：西部丘陵、西部平原、东部平原、东部丘陵,分别对不同地形和位置的有机质、碱解氮、有效磷、速效钾和pH值进行描述性统计。结果显示：丘陵地形下的土壤养分含量比平原养分含量高,研究区域土壤养分变异系数在11.35%—68.91%之间,均属于中等程度的变异,平原变异性大于丘陵,西部土壤养分含量平均比东部高。(2)地统计分析表明：四种地形位置条件下的有机质、碱解氮块金值比在0.27-0.53之间属于中等变异,有效磷的空间变异差异比较大,在平原和东部丘陵的块金值和基台值之比在0.82以上而西部丘陵条件下的有效磷仅为0.054,这跟磷元素本身性质有关,磷元素易发生固定和受人为因素的干扰。自然环境的影响、人为因素的干预使得土壤养分空间变异规律发生变化。(3)利用研究区数字高程模型DEM提取地形因子：坡度、坡向、平面曲率、剖面曲率和地形湿度指数,进行土壤养分与地形因子相关性分析和自相关分析。结果表明：土壤养分之间的自相关性比较强,几乎都达到了P<0.01条件下的极显著水平,而坡向与地形因子和土壤养分之间的相关性较弱,说明坡向对研究区土壤养分的影响不明显。(4)根据土壤养分与地形因子的相关性,对土壤养分与地形因子进行回归分析,通过拉格朗日乘子P值选择空间滞后模型,建立回归拟合方程。根据定量关系来预测研究区域内土壤养分分布情况,最终利用Kriging插值结果直观的反映土壤养分含量空间分布与地形的关系,研究结果表明地形在一定情况下控制着养分含量的分布。(5)鉴于传统采样存在的局限性,根据研究区道路密度和分布情况,提出基于道路的采样方法。通过土壤属性确定样本容量,由置信度和置信区间选择道路采样范围,最终确定了95%置信度和5%相对误差在道路两旁50米范围内至少采集660个样点才能代表研究区土壤养分分布状况,而10%的相对误差在道路两旁30米范围内至少采集183个样点才能代表研究区土壤养分分布状况。结果说明道路采样方法在研究区描述土壤养分空间分布状况是合理的,但其适用范围和推广尚需要进一步的数据支持。