作为土壤系统的重要组成部分,土壤养分的丰缺程度及存在形态直接决定着土壤的肥力状况,影响植被的生长。土壤氮养分能够促进植物根、茎、叶的生长;磷在植物的光合作用、呼吸作用和生理生化调节过程中起重要作用;钾素能调节植物细胞的水势,促进植物的光合作用并有助于酶活性的提高。随着人口增长速度的加快,土地由于其位置固定性、数量有限性,明显供应不足。人类活动的方式、强度以及作用时间都会对土壤性质产生重要影响,也是土壤理化性质发生改变的重要原因。土壤养分空间变异性的研究,有助于理解土壤的形成过程、结构特征和功能作用,对提高土壤养分的利用效率,合理利用土地具有重要意义。快速获取土壤养分含量信息是发展精细农业的关键,相较于传统的土壤养分含量测定方法,光谱分析技术作为一种快速、无损、简便的测量方法,为土壤养分的快速测定提供了可能。目前对比人为干扰和无人为干扰土壤养分的空间异质性及不同微分变换形式处理的光谱建模的文章较少。因此本文选取无人干扰区、人为干扰区共计55个土壤样本,采用描述性统计分析、相关分析和主成分分析方法,探讨了两区养分含量特性;利用地统计学的研究手段,开展了表层0~10cm土壤全氮、全磷、全钾养分含量的空间异质性研究,获得研究区土壤养分空间变异规律和空间分布特征,分析了人为开垦与利用对土壤质量的影响;借助土壤光谱分析技术,通过六种不同微分变换的土壤光谱反射率数据与全量氮磷钾含量的相关性分析,筛选出通过显著性检验的特征波段,并以其为自变量,建立全量氮磷钾的回归模型,继而筛选出最佳反演模型,以期为两区养分的快速监测提供参考。结果表明:(1)相较于无人为干扰区,人为干扰区土地大部分被平整,土壤地表原有植被、枯枝落叶及其根系等被移除,且在土地翻耕过程中,土壤透气性增加,微生物活性增强,土壤养分的转化速率加快,促进了土壤全量养分矿化或释放,进一步提高了有机质与全量养分和速效养分间的相关性,使得速效养分含量增加。加之人工育林地和育苗地消耗一定量的土壤养分,同时由于缺少人工肥料的补充,导致人为干扰区有机质和全氮全磷含量相对减少。主成分分析结果表明,无人为干扰区以全氮、全钾、全磷和速效氮为特征元素,而人为干扰区则以速效钾、全钾和速效氮作为特征元素。(2)无人为干扰区土壤全磷最佳半方差函数理论模型为球状模型,而无人为干扰区全氮、全钾以及人为干扰区全量氮磷钾的最优理论模型则为高斯模型。虽然两区全量氮磷钾理论模型的R~2介于0.66和0.90之间,RSS均小于0.52,模型拟合精度高,但均以无人为干扰区模型的R~2更高且RSS更小。在整个研究尺度上两区全量氮磷钾的空间变异主要由结构性因素引起。结合采样点植被情况,分析土壤养分空间分布规律,发现无人为干扰区土壤全量氮磷钾的高值区均在植被覆盖度25%以上的区域内。而人为干扰区,尤其是人类活动对土壤地表影响较大的林场区域内,全氮和全磷分布较少。这主要是由于有机物的矿化作用加速了全氮和全磷的分解,而人工林地等又消耗了一定量的土壤养分,且缺少有机物质的归还或人工肥料的补充。因此为满足育林、育苗地养分需求,需要在该区内适时补充一定量的氮肥和磷肥。(3)两区以六种微分变换的光谱反射率数据建立的土壤全量氮磷钾含量逐步回归预测模型中,无人为干扰区以二阶微分建立的全氮、全钾预测模型和全磷以对数的倒数一阶微分建立的模型建模集R~2均超过0.9,且检验集RPD均大于2.0,预测效果最佳。人为干扰区倒数一阶微分建立的全氮、全磷预测模型不仅RPD>2.0而且R~2>0.9,也达到极好水平。入选RPD>2预测模型的敏感波段中,无人为干扰区均位于可见光近红外波段,而人为干扰区则在近红外波段。