美国山核桃是经济价值较高的木本油料和坚果树种，但由于管理粗放，湘西北美国山核桃产业的发展面临着低产低效等一系列问题，如何提高核桃林产量，提升林地土壤肥力是发展美国山核桃亟待解决的重大技术难题之一。本文以湘西北桃源县、沅陵县、中方县以及靖州4个县美国山核桃林为研究对象，设置了34块不同产量的美国山核桃林调查样地，在测定10项土壤物理指标、13项化学指标和4项酶活性指标的基础上，运用主成分分析、因子分析、土壤质量指数法、灰色关联分析等数学方法和模型，对上述4县的美国山核桃林土壤肥力质量进行了研究，拟补充和完善美国山核桃林地土壤肥力质量评价系统，为合理施肥，提高产量和造林立地选址提供科学依据，研究主要结论如下:　　(1)不同产量的美国山核桃林地中土壤有机质、全钾和有效铁存在极显著差异(p＜0.05)，表现为高产＞中产＞低产，物理性状间无显著差异(p＞0.05)。此外，各化学因子之间相关密切。不同产量的美国山核桃林地的pH值、全氮、全磷、速效钾、有效磷和土壤有效钙、镁、锰的含量存在显著差异，而土壤有效铜和有效锌含量无显著性差异。除全钾与有效铜之间、有效铜与有机质之间无显著相关性外，其余指标之间都存在显著相关。　　(2)不同产量美国山核桃林地中的过氧化氢酶活性、磷酸酶活性、脲酶活性以及蔗糖酶活性均存在显著性差异(p＜0.05)，表现为高产显著大于低产和中产，且4种酶活性之间呈显著相关。过氧化氢酶与磷酸酶相关性最高相关系数为0.482，磷酸酶与蔗糖酶相关性最高，相关系数为0.598，脲酶也与蔗糖酶的相关性最高相关系数为0.565。　　(3)湘西北美国山核桃林土壤化学性质与酶活性之间以及产量之间相关十分密切。其中，过氧化氢酶与有效铁之间相关性最高相关系数为0.576。磷酸酶与有机质之间相关性最高，相关系数为0.720。脲酶与有效钙之间相关性最高，相关系数为0.561。与蔗糖酶相关性最高的化学因子为有效磷，相关系数达到0.728。与产量相关性最大的是有机质，相关系数高达0.890，土壤有效铜含量与产量之间无显著相关性。　　(4)基于主成分分析以及Norm值的计算，最终确定了速效钾、有效磷、pH值、磷酸酶、有效铁、有效锰、有机质和全钾共8项指标为湘西北美国山核桃林土壤质量评价的最小数据集(MDS)。利用判别分析对最小数据集进行验证，总正确率高达91.2％。　　(5)基于全指标(TDS)进行因子分析求得各样地的综合得分，结果表明不同产量美国山核桃林的排序为高产＞中产＞低产。其中高产的平均综合得分为0.73，中产的为-0.19，低产的为-0.78，说明利用全部指标进行的因子分析所得到的得分结果符合实际情况，能较好的区分出实际产量。　　(6)基于最小数据集的土壤质量指数和灰色关联度和所有指标计算的综合得分之间是显著相关的，利用SQI-MDS和灰色关联度-MDS能够真实的反应美国山核桃林的实际产量情况。不同产量的土壤质量指数(SQI)和灰色关联度，都表现为高产＞中产＞低产。其中低产的平均SQI值为0.202，中产为0.296，高产为0.402。将因子分析算得的综合得分归一化后与SQI-MDS进行相关性分析得出两者的整体趋势是一致的，R2=0.9098。低产的平均关联度系数为0.3，中产为0.339，高产为0.408。将归一化后的综合得分与灰色关联度-MDS进行相关性分析得出两者的整体趋势是一致的，得到R2=0.9353。　　(7)基于MDS和TDS分别求得的内梅罗指数(NQI)呈显著相关，R2=0.9207，且产量关系表现为高产＞中产＞低产，MDS能够较好的反映出本文所测的所有指标的综合情况，适合本研究的土壤肥力评价。不同产量的美国山核桃林样地土壤内梅罗指数(NQI)值差异显著，NQI值总体表现为高产＞中产＞低产，最小数据集(MDS)的NQI值结果与所有指标(TDS)的NQI值趋势一致。高产、中产和低产基于最小数据集的土壤评价平均的内梅罗指数分别为0.3609、0.2682和0.1818，而高产、中产和低产用全部所有指标计算出平均内梅罗指数分别为0.3539、0.2506、0.1759。将NQI-MDS与NQI-TDS进行相关线性分析，求得R2=0.9207。