Entender la cantidad y calidad de nutrientes en los suelos forestales es importante para la gestión sostenible de los recursos forestales y el mantenimiento de los servicios ecosistémicos forestales. En este estudio, se midieron seis indicadores de nutrientes del suelo, incluyendo materia orgánica del suelo (MOS), nitrógeno total (NT), fósforo total (PT), nitrógeno disponible (ND), fósforo disponible (PD) y potasio disponible (KD) en cinco rodales de diferentes edades de bosques de firas chinas en el sur de China. Se desarrolló un modelo de ecuaciones estructurales (SEM) basado en estos indicadores de nutrientes del suelo para evaluar mejor el índice de fertilidad del suelo (IFS) en estos bosques estudiados. Los resultados muestran que los contenidos de nutrientes del suelo cambiaron con la profundidad del suelo en diferentes grupos de edad. La MOS disminuyó en un orden específico: sobre maduro > maduro > casi maduro > medio > joven. El contenido de NT del suelo disminuyó gradualmente con el aumento de la profundidad del suelo en todos los grupos de edad. El SEM indicó que el NT tenía el mayor peso de 0.4154, mientras que el PT tenía el peso más bajo de 0.1991 para estimar el IFS. Los pesos de otros indicadores (ND, MOS, PD y KD) variaron entre 0.2138-0.3855 en nuestro estudio. El SEM establecido cumplió con los valores de referencia de ajuste y pudo describir con precisión el estado de nutrientes del suelo forestal a través del IFS. Los valores generales de IFS fueron significativamente más altos en rodales sobre maduros que en rodales jóvenes y en la capa superficial que en suelos más profundos en todos los bosques examinados. El NT, PD y KD fueron los indicadores de nutrientes más importantes para la evaluación del IFS en los sitios de estudio. Los resultados confirmaron que el SEM era adecuado para estimar los pesos del IFS y describir mejor el estado de nutrientes del suelo en los bosques. Nuestra investigación proporciona un enfoque innovador para evaluar el estado de nutrientes del suelo y la fertilidad del suelo y proporciona una base científica para la implementación precisa de la evaluación de nutrientes del suelo en los ecosistemas forestales.