土地利用变化和农业活动改变了生态系统的结构与功能,是人类活动影响陆地生态过程的一个重要方面。土壤质量是构建良性生态系统的基础,具有稳定区域和全球环境的重要意义。本研究从不同土地利用方式角度出发,分析受黄河水患和人类活动影响下的农区土壤碳、氮分布与变化机制。在开封-中牟之间30×40km2的研究区内,用网格法均匀采样,包括土壤表层(0-20cm)和土壤剖面(0-100cm)样品,剖面采样间隔20cm、取样深度为0-100cm。表层样品包括区内的不同的土地利用类型下的土壤。首先,分别对表层、剖面土壤的碳、氮数据结果进行统计,运用地统计学的克里金插值法分析土壤碳、氮及其组分的空间分异规律。其次,分析土壤碳、氮与土壤容重、p H值、颗粒组成间的关系及内在规律。最后,揭示土壤性质、土地利用类型、作物种植类型、耕作年限、农田管理措施等人为干扰对土壤碳、氮固存转化机制的影响。研究结果显示:(1)土壤有机碳在空间上为强度变异,含量分布:城市>郊区>农区,活性有机碳含量:郊区>农区>城市;非活性有机碳:城市>农区>郊区。土壤氮素含量整体较低,总氮、铵态氮、硝态氮在空间上为强度变异,与二次土壤普查的结果相比,研究区土壤碳、氮含量均有提升。(2)在垂直剖面上,TOC、AOC、NOC从表层到深层含量逐渐降低,0-60cm深度降幅快,60-100cm变化平缓。不同土地利用方式下,各土层有机碳含量呈现:果园>耕地>林地。土壤总氮、铵态氮、硝态氮在土壤表层含量最高,随深度增加含量逐渐降低,铵态氮在剖面各层的含量均小于硝态氮且变化幅度不大。总氮、硝态氮的含量在60cm以下深度有波动。不同土地利用方式下土壤总氮、硝态氮的含量:果园>耕地>林地。表层土壤铵态氮:为果园>耕地>林地,其他深度有不同的变化。随层深增加,地表有机质的分解与转化对深层土壤的补给有限,有机物质含量逐渐降低,碳、氮元素含量降低,表现为垂直方向的分异。(3)在空间分布上TOC、AOC、NOC有中度的空间自相关性,TN有强空间自相关性。TOC、AOC、NOC与TN的高、低值区域在一定程度上吻合,开封市东部、中牟县东南以及黄河大堤沿途为高值区,从雁鸣湖镇向杏花营农场方向延伸的大部分地区为低值区。(4)表层土壤p H值、土壤颗粒组成与土壤碳、氮的相关性在剖面上有差别。TOC、AOC、NOC、TN与土壤粉粒含量呈极显著正相关,与p H、砂粒含量呈极显著负相关,铵态氮与TN显著正相关,与p H显著负相关。硝态氮与其他指标关系不显著。垂直方向上土壤性质对铵态氮、硝态氮的影响较显著。砂质土壤中粘粒与粉粒的含量对土壤碳、氮含量的提升有重要意义。(5)不同种植年限的耕地土壤碳、氮含量随种植时间的延长而增加,在剖面深层,这种影响减弱,碳、氮含量更多受到土壤性质和成土过程及母质来源的影响。秸秆还田、施用有机肥等保护性耕作对土壤碳、氮的固存有积极作用。(6)不同作物类型下的表层土壤碳、氮含量有显著差别。有机碳、活性炭含量分布为:小麦>大蒜>花生、西瓜>人工林地,土壤全氮含量的分布表现为:小麦>大蒜>林地>花生、西瓜。总体上,小麦、大蒜种植土壤性质较为接近,花生、西瓜和林地土壤性质比较相似。