黑土区的土壤侵蚀导致黑土质量下降和作物减产,严重威胁国家粮食安全。因此,研究黑土区土壤侵蚀对土壤质量和作物产量的影响,为针对性的开展黑土资源保护提供重要科学依据,也对保障国家粮食安全具有重要意义。本论文以典型黑土区黑龙江省哈尔滨市宾县东山沟流域为研究区,采用野外调查、室内分析、核素示踪和GIS技术相结合的研究方法,研究了流域土壤侵蚀空间分布特征,分析了流域土壤质量主要指标特征,基于指标全集和最小数据集指标评价了流域土壤质量,剖析了土壤侵蚀对土壤质量的影响,构建了土壤侵蚀和土壤质量对玉米产量影响的经验模型。主要研究结论如下:(1)分析了黑土区流域土壤侵蚀—沉积空间分布特征。流域土壤侵蚀-沉积速率介于-7122.25~5471.70 t km-2 yr-1之间,平均值是-830.10 t km-2 yr-1,表明流域以侵蚀为主。在流域尺度,侵蚀和沉积呈交错分布,流域上游以侵蚀为主,流域中游侵蚀与沉积并存,而下游地区主要发生沉积。在坡面尺度,坡中部侵蚀最严重,坡上部侵蚀较弱,而坡脚主要表现为沉积。流域侵蚀速率与坡度、坡长均呈极显著的幂函数关系,而坡度对侵蚀的影响大于坡长。(2)阐明了流域土壤质量指标特征及其对侵蚀-沉积的响应。分析的15个包含土壤物理学、化学和微生物学的土壤质量指标特征及空间分布特征,不同土壤质量主要指标空间分布趋势不同。流域土壤质量空间分布与流域侵蚀—沉积空间分布呈相反趋势;土壤有机质、全氮、碱解氮、速效磷、脲酶、碱性磷酸酶微生物量氮受土壤侵蚀影响显著,说明土壤侵蚀是影响土壤养分、酶活性和微生物量的重要因素。(3)评价了流域土壤质量水平。基于相关分析和主成分分析,选取15个土壤质量主要指标作为指标全集,筛选出7个土壤指标(黑土层厚度、土壤团聚体平均重量直径、有机质、全氮、p H、碱性磷酸酶、微生物生物量氮)作为评价土壤质量最小数据集指标。基于指标全集估算的流域和坡面土壤质量综合指数平均值分别为0.419和0.471。基于最小数据集评估流域和坡面土壤质量综合指数平均值皆为0.453,说明筛选的土壤质量评价最小数据集指标具有很好的代表性。两种评价结果均表明流域土壤质量以低等水平和较低水平为主,说明研究流域土壤质量退化严重。土壤质量在流域空间分布表现为:下游>中游>上游,在坡面分布表现为:坡下部>坡上部>坡中部。(4)研究了流域2009-2013年玉米产量特征及其空间分布。流域玉米产量在年内和年间变化均存在差异。整个流域玉米产量表现为:下游>中游>上游。坡面玉米产量最大值分布在坡下部,最小值分布在坡中部。基于土壤质量指标全集(TDS)和最小数据集(MDS)评价的土壤质量综合指数均与玉米产量关系较好,但以最小数据集评价的土壤质量综合指数与玉米产量的关系更好,再次表明构建的评价流域土壤质量的最小数据集指标有较好适宜性。(5)剖析了土壤侵蚀和土壤质量对玉米产量的影响。流域和坡面两个尺度上玉米产量空间分布与土壤质量相对应,而其与土壤侵蚀空间分布呈相反趋势。流域玉米产量与土壤侵蚀速率呈极显著负相关关系,与土壤沉积速率关系不显著;建立了土壤质量与玉米产量的关系模型,且模型有效性较好。构建了玉米产量与土壤侵蚀速率和土壤质量综合指数的关系模型。