在农田生态系统中，土壤的养分平衡是作物稳产、高产的基础。农田养分平衡研究有助于从宏观上观察肥料投入过程中农田作物消耗和土壤肥力等变化。而且，养分平衡和循环有一定的地理、时空差异性，黄土高原又有其自身的特殊性，在黄土高原进行养分平衡研究有其实际意义。 本文利用设在黄土高原旱地上的长期轮作与施肥试验，主要研究了黄土高原农田生态系统养分的降水带入、作物地上部分的氨挥发损失和作物的养分支出，并进行了 N、P、K 养分平衡评价。 降水中的 N 输入土壤是黄土高原旱塬区农田的一种重要 N 素输入方式，年输入量6.72-10.80 kg/hm2，主要发生在 6-9 月，占全年输入量的 57.8%。降水输入土壤的 N、K量与降水量呈明显的相关关系。 氨挥发损失是旱地农田 N 素损失的重要途径之一。长期施用有机肥可显著降低 N的氨挥发损失，在试验的温度范围内氨挥发损失随温度升高而增大。在营养生长期，小麦与苜蓿地上部分的氨挥发损失速率较低且没有明显差异，但进入生殖生长期成倍增加，苜蓿的氨挥发损失高于小麦 65%左右。氨挥发的年损失量在 3.99-9.37 kgN/hm2之间。 合理的肥料配施可提高肥料的利用率，降低作物的草籽比，促进养分向籽粒产量转移。同种作物不同施肥水平下的养分吸收量不同，在 72.44 kgN/hm2和 46.90 kgP/hm2时可以获得最小的 N 的养分消耗量：3.77 kg/100kg 籽粒产量，在 124.97 kgN/hm2和 29.61kgP/hm2 时可以获得最小的 P 养分消耗量：0.61 kg/100kg 籽粒产量。 施用化肥对土壤有机 C 含量影响不显著，有机无机肥配施使土壤有机 C 含量大幅度的提高。相同施肥条件下苜蓿对有机 C 与全 N 含量的提高幅度大于小麦。种植作物可提高土壤供氮能力，苜蓿连作、小麦连作和粮饲豆轮作土壤全氮和碱解氮含量分别比裸地增加 4.21%-36.50%和 7.61%-66.91%，其中以种植苜蓿提高幅度最大，是分别是裸地的1.36 和 1.67 倍。 在轮作系统中引入豆科作物后，土壤有机 C、全 N、有效氮含量显著增加，但全磷和有效磷却有所降低。随着苜蓿生长年限的增加，耕层全 N、有效氮含量均有不同程度的提高。长期施用有机肥能显著提高土壤耕层养分含量，主要是因为肥料带入土壤的养分没有全部被作物携走而在土壤中的累积。施肥量在 N 51.89kg/hm2、P 11.90kg/hm2左右可满足作物的养分需求，又不使养分在土壤中累积。 对本区的养分状况进行评价的结果表明，本区土壤中 N 每年盈余 21.47-32.48%，P盈余 44.54-74.56%，不施钾肥钾素亏缺 2.45-6.29kg/hm2,所以在肥料用量上，应适当控N、减 P、增 K。