تعادل در چرخه عناصر غذایی کلیدی شاخص مهمی است که نشان دهنده بهبود یا تنزل سیستم خاک می باشد. نیتروژن یکی از مهمترین عناصر تأثیر گذار بر رشد محصول و از مهمترین عناصر کودی است و کمبود آن مهمترین عامل محدود کننده تولید می باشد. فعالیت آنزیم های خاک معیار مفیدی از پتانسیل بیولوژیک خاک می باشند. آنزیم ها شاخص هایی از حاصلخیزی و کیفیت خاک هستند و به عنوان مرکز فعالیت های میکروبی و تغییر شکل نیتروژن در خاک در نظر گرفته می-شوند. این پژوهش با هدف پیش بینی و تخمین فعالیت آنزیمی و اشکال مختلف نیتروژن توسط رگرسیون چند متغیره خطی و شبکه های عصبی مصنوعی، و بررسی پراکنش مکانی آنها در مراتع انجام گرفت. منطقه مورد مطالعه با مساحت 24 کیلومتر مربع در اراضی تپه ماهوری ضرغام آباد، جنوب سمیرم واقع در استان اصفهان با کاربری مرتع انتخاب و نمونه برداری از 125 نقطه از عمق 10-0 سانتی متری انجام شد. مدل رقومی ارتفاع منطقه در پیکسل هایی به ابعاد 3×3 متر در محیط نرم افزار ilwis تهیه شدو با استفاده از آن ویژگی های اولیه و ثانویه محاسبه شد. پس از آماده سازی نمونه ها فعالیت آنزیم-های اوره آز، ال-گلوتامیناز و ال-آسپاراژیناز، پتانسیل معدنی شدن نیتروژن و نیتروژن آلی محلول و برخی از خصوصیات خاک شامل توزیع اندازه ذرات، کربن آلی، نیتروژن کل، کربنات کلسیم معادل، phو ec اندازه گیری شد. مدل های رگرسیون چند متغیره خطی و شبکه عصبی مصنوعی برای پیش بینی و مدل سازی فعالیت آنزیمی، پتانسیل معدنی شدن نیتروژن و نیتروژن آلی محلول، با استفاده از پارامترهای توپوگرافی و خصوصیات خاک انجام گردید. همچنین نقشه پراکنش مکانی فعالیت آنزیمی، پتانسیل معدنی شدن نیتروژن و نیتروژن آلی محلول توسط کریجینگ ترسیم گردید. نتایج این تحقیق نشان دادند که همبستگی معنی داری بین پارامترهای توپوگرافی با فعالیت آنزیمی و اشکال مختلف نیتروژن وجود دارد. همچنین نتایج نشان دادند که رگرسیون تنها 62، 53 و 20 درصد از تغییرات فعالیت آنزیمی، پتانسیل معدنی شدن نیتروژن و نیتروژن آلی محلول را به ترتیب توجیه می کنند. در حالیکه شبکه عصبی مصنوعی 96 تا 98 درصد تغییرات فعالیت آنزیمی و پتانسیل معدنی شدن نیتروژن و 94 درصد تغییرات نیتروژن آلی محلول خاک را توجیه می کند. نتایج آنالیز حساسیت بر اساس مدل های شبکه عصبی توسعه یافته نشان داد که جهت شیب و سایه اندازی از جمله مهمترین پارامترهای توپوگرافی، کربنات کلسم معادل و بافت خاک از جمله خصوصیات خاکی موثر بر متغیرهای مورد مطالعه هستند. نتایج بررسی توزیع مکانی نشان داد که، فعالیت آنزیمی، پتانسیل معدنی شدن نیتروژن و نیتروژن آلی محلول وابستگی مکانی متوسط دارند .همچنین وابستگی مکانی بین فعالیت آنزیمی با کربن آلی، نیتروژن کل و پتانسیل معدنی شدن نیتروژن، مثبت بوده در حالیکه وابستگی مکانی پتانسیل معدنی شدن نیتروژن با کربن آلی مثبت و با نیتروژن کل منفی بوده است. همچنین پتانسیل معدنی شدن نیتروژن دارای وابستگی مکانی مثبت با فعالیت آنزیم های مورد مطالعه است.