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黄淮海平原是我国重要的粮食产区，在我国“确保18亿亩耕地”的战略方针下，全面了解该区域土壤质量状况，找出其主要障碍因素、掌握其空间分布，并在此基础上进行障碍因子消减分区管理，对有目的有针对性地进行障碍因子消减、提高耕地土壤质量有着实际的意义。因此，论文以山东省典型盐渍土改良区禹城市为例，在开展系统的土壤调查采样和室内化验分析获得的不同尺度下土壤各属性要素数据信息的基础上，在GIS和GPS技术支持下，综合利用采样点属性数据和空间信息数据，对研究区域进行障碍因子调查；利用灰色关联分析法、Delphi法和层次分析法(AHP)等方法建立盐渍土改良区土壤适宜性评价模型，实现了土壤适宜性评价定量化、自动化；引入障碍因子诊断模型对禹城市土壤适宜性障碍因子进行障碍诊断，确定禹城市耕地土壤质量的主要障碍因子；利用地统计学的方法对研究区不同尺度下耕地土壤质量主要养分障碍因子进行了二维空间变异研究；建立了盐分障碍因子的三维土体空间结构模型，对不同尺度下的盐分障碍因子空间结构进行了探讨；在以上研究的基础上进行禹城市土壤质量障碍因子消减分区管理研究。论文为黄淮海平原同类区域障碍因子消减、耕地土壤质量提升提供参考。主要研究内容和成果如下：
1.建立了禹城市盐渍土改良区的土壤适宜性综合评价模型，并运用该模型探讨了不同尺度下土壤适宜性的空间分布状况，对禹城市耕地土壤质量障碍因子进行了诊断。
利用灰色系统理论和Delphi法建立了盐渍土改良区耕地土壤适宜性综合评价指标体系。利用层次分析法对各指标进行赋权，建立土壤适宜性综合评价层次阶梯模型，在GIS技术支持下，利用建立的模型对禹城市耕地土壤适宜性进行综合评价。结果表明禹城市耕地土壤适宜性与河流分布和地形地貌有很大的关系：耕地土壤适宜性等级分布受到地形地貌的影响，由地势较高的河滩高地向地势较低的洼地过度，土壤适宜性变差；土壤适宜性等级分布同时受引黄灌溉的影响，在引黄干渠的低洼处，土壤适宜性差。耕地土壤适宜性较好的Ⅰ、Ⅱ等级面积约占27.24％，主要分布在研究区域以河滩高地为主的韦河－徒骇河流域；耕地土壤适宜性较差的Ⅴ、Ⅵ等级面积约占27.28％，主要分布引黄干渠附近和地势低洼地区。通过两个尺度下土壤适宜性的比较，发现同一区域在不同的尺度下土壤适宜性制图有一定的差异，在实际改良制陶过程中对土壤适宜性较差的区域应该进行适当的加密采样。
借助建立的指标体系，引入障碍因子诊断模型对禹城市耕地土壤质量障碍因了进行诊断排序，确定了禹城市耕地土壤质量主要障碍因子为土壤盐分含量、有机质、全氮、速效钾和速效磷等。但是，不同的乡镇主要障碍因子并不完全相同。除梁家镇、李屯乡和辛寨镇外，其他各乡镇都同时存在土壤盐分含量、有机质两种主要障碍因子。
2.对两个尺度下土壤养分障碍因子的空间变异性进行了分析，并以有机质为例，进行了不同随机模拟方法的比较研究，获取了研究区域主要养分障碍因子的空间分布状况。
对研究区域两个尺度下有机质、全氮、速效磷和速效钾等养分障碍因子的空间异质性进行了对比分析，结果表明，两个尺度下的养分元素含量都处于中下肥力水平。随着研究尺度的减小4种土壤属性呈现如下变化规律：有机质和速效钾的平均值增大，全氮和速效磷的均值较小；有机质、速效磷和速效钾的变异系数增大，而全氮的变异系数却减小；4种养分元素的受到结构因素影响都逐渐减弱，随机因素的影响都逐渐加强，空间自相关性减弱；土壤属性的插值图由平滑变得破碎些，图形层次由简单变得丰富些。不同研究尺度下土壤耕层养分元素的空间分布规律明显不同，小尺度下能观测到中、大尺度不能观测到的细微变化。县级尺度下土壤养分元素在空间分布上表现为3个高值中心和4个低值中心。3个高值中心为中部偏北的梁家镇高值中心、东部的市中办高值中心和东南部的伦镇镇高值中心；4个低值中心为北部的辛店镇低值中心、西北部张庄镇－房寺镇低值中心、禹石街道办事处低值中心和南部的莒镇乡低值中心。
以有机质为例进行了普通克里格插值(OK，Ordinary Kriging)、序贯高斯单次模拟(SGSV)和序贯高斯多次平均模拟(SGSA)的对比研究，并将SGSV、SGSA、OK与实测数据进行了统计参数、变异函数、空间分布趋势等方面进行了对比分析。结果表明不同尺度下有机质表现出相同的变化规律，OK、SGSA改变了有机质数据的空间结构，具有“平滑”效应，SGSA在消除平滑影响方面优于Kriging插值；SGSV具有与实测数据相同的空间自相关结构，对预测点的模拟值具有不确定性，为揭示研究区域土壤有机质的空间结构特征提供了有力的工具，对盐渍土改良区土壤有机质空间不确定性的风险研究具有更实际的意义。
3.利用地统计学方法，建立了禹城市县级尺度和典型地块的三维土体结构模型，对三维土体盐分的空间分布特征进行研究。
两个尺度下禹城市三维土体土壤盐分统计呈现出相似的规律，各土层盐分都存在显著的相关性，两两相邻土层的相关性更显著，都呈中等强度的变异性。但是，禹城市县级尺度三维土体各层土壤盐分变异系数大，不成正态分布，而典型地块各层土壤盐分变异系数小，基本呈正态分布。
县级尺度下禹城市三维土体土壤盐渍化风险评价表明：不同盐渍化状态水平下，土壤盐分的空间变异性垂直方向大于水平方向；土壤盐分含量低的无盐渍化区域主要分布在韦河－徒骇河流经的河滩高地；土壤含盐量在1-2 g·kg-1的轻度盐渍化高概率区域主要分布在禹城市北部的辛店镇、西北的张庄镇、西部的房寺镇、东南部的莒镇乡以及安仁镇和伦镇镇，轻度盐渍化的平均概率为0.43；盐分含量在2-4 g·kg-1的中度盐渍化高概率区域主要集中在西北部的张庄镇、西部的房寺镇和东南部的伦镇镇和莒镇乡，中度盐渍化平均概率为0.12；盐分含量>4 g·kg-1的重度以上盐渍化概率很小，主要集中在张庄镇，其平均概率仅为0.01，说明禹城市基本不存在重度盐渍化风险。
田块尺度下，土壤盐渍化状况的马尔科大链模拟(TSIM)表明：中度盐渍化类型和轻度盐渍化类型在垂直和水平方向上的分布具有较强的连贯性，是研究地块的主要盐渍化类型，各向同性比分别占到了地块体积的34.9％和52.7％，而其他盐渍化类型的分布相对离散一些，它们的比重和约为10％。TSIM模拟对地块的轻度盐渍化和中度盐渍化类型具有较高的模拟精度。
4.在GIS技术支持下，利用多元指示克里格法和栅格叠加技术获取了禹城市耕地土壤质量综合障碍因子的空间分布，在此基础上进行了障碍因子消减分区管理研究。
禹城市耕地土壤质量综合障碍度与土壤适宜性在空间分布上存在明显的负相关性：土壤适宜性好的区域基本无障碍分布；土壤适宜性差的区域往往障碍度较大。因此，只有消减土壤质量障碍因子、降低综合障碍度才能提高耕地土壤质量。
将禹城市障碍因子消减分为无障碍区、易消减区、较难消减区和难消减区4大区域。其中无障碍区域面积占总而积的48.31％，主要分布在徒骇河沿线；易消减的轻度障碍区域面积占总面积的27.37％，是今后土壤改良的重点区域，较难消减的中度障碍区域面积占总面积的18.41％；难消减的严重障碍区域面积占总面积的5.91％，障碍区域主要分布在禹城市的北部、西北部、中南部和东南部。