肥料是农业生产资料的重要组成部分，合理施用肥料是提高农作物产量、改善农产品质量和保护生态环境的重要措施。本文针对农业生产中不合理施肥导致的粮食减产、土壤退化、肥料利用率低下以及农田环境风险逐年增大等一系列问题，采用宏观与微观相结合的方法，依据肥料使用状况的年鉴统计数据、统计局数据、本次测土配方施肥的土壤养分测定数据和田间肥料试验的数据，宏观上系统研究了河北省六大生态类型区近30年农田土壤养分投入、产出及平衡状况的演变趋势；微观上通过县域―3414‖试验及长期土壤钾素定位田间试验的方法分析了农田肥料用量与作物产量的变化规律；研究了河北省农业生产中肥料用量的变化趋势及在不同区域下的投入、产出及平衡状况的演化规律。主要研究结果如下：　　（1）1984年至今氮磷钾的投入量整体呈增加的趋势。六大类型区基本上以化肥投入为主，其次为有机肥，其他项目如大气干湿沉降、生物固氮、灌溉水、种子养分投入量，占总养分投入量的比例较小。在有机肥投入中以秸秆所占的比例最大，其次为畜禽粪便，饼肥的量相对较少。由人畜禽粪尿提供的钾占全部有机钾肥投入总量的比例为48.98％，由秸秆提供的钾占全部有机钾肥投入总量的比例为51.02%。秸秆提供的钾素在全部有机钾肥中所占的比例最大，这也显示在我国农田钾素普遍投入不足的情况下，重视秸秆还田对于缓解我国农田钾素投入不足的矛盾将有重要意义。　　（2）从化肥养分构成来看，1984年化肥中氮磷钾的比例为1:0.29:0.03，1990年为1:0.29:0.062，2000年为1:0.37:0.14，2005年为1:0.40:0.19，2010年为1:0.41:0.21，钾肥的施用比例得到大幅提高，氮磷钾化肥比例失调的状况逐步得到改善。根据全国化肥总需求建议N、P2O5、K2O比例为1:0.40~0.45:0.25，我省坝上地区可以适当增加氮肥的投入，滨海地区可以适当增加磷肥的投入，低平原地区、山前平原地区、太行山地区可以适当增加钾肥的投入，以维持土壤肥力，平衡土壤养分含量。　　（3）根据河北省耕地土壤和作物特点，结合河北省土壤肥力状况，各地区耕层土壤速效钾属中上等水平；山前平原高产区、坝上高寒区耕层土壤全氮属中等水平，低平原、燕山丘陵区、滨海平原区耕层土壤全氮属中等水平偏下，太行山丘陵区耕层太行山丘陵区属中等水平偏上；山前平原高产类型区、燕山丘陵区、太行山丘陵区、坝上高寒区耕层土壤有机质属中等水平，低平原中低产类型区、滨海平原区耕层土壤有机质属中等水平偏下；太行山丘陵区、滨海平原区、坝上高寒区耕层土壤属中等水平，山前平原高产类型区、低平原中低产类型区、燕山丘陵区耕层土壤属中等水平偏上。　　（4）土壤供肥能力和氮磷钾的产量效应：山前平原地区小麦产量处于相对较高水平，最高可达6702.80 kg/hm2；山前平原玉米产量处于相对较高水平，最高可达8566.39 kg/hm2；土壤肥力水平也相应较高。从冬小麦与夏玉米―3414‖试验结果来看，各地区施肥应以氮肥为主，适当增加钾肥，会提高作物产量。由于作物的种类和管理措施取决于育种学科和栽培学科，不足的施氮量虽能提高氮肥的农学效率，但明显降低了产量收益，高施氮量的农学效率低下，将增加引发生态环境负面效应的危险。为了提高化肥农学效率，其最重要措施即为确定好合适的施肥量，解决过量施肥和施肥不足的问题，即要建立好肥料施用指标体系，根据测定的土壤养分含量进行针对性施肥。　　（5）长期使用钾肥对土壤各形态钾的影响及产量效应特点：长期施肥下，从本试验作物产量来看，小麦钾肥产量效应低于玉米；小麦的产量稳定性高于玉米；随着试验年限的延长，小麦、玉米土壤钾素的自然供给能力都逐渐减小，种植小麦的土壤钾素的自然供给能力略大于种植玉米的土壤钾素自然供给能力；NPSr（施氮磷化肥基础上秸秆还田）处理实际平衡盈亏率–58.4%，尚不足以维持土壤的钾素平衡；NPK处理土壤钾素年盈余量为-3.1 kg/hm2，基本保持土壤钾素的平衡；而NPKSr（施氮磷钾化肥基础上秸秆还田）处理土壤钾素年均盈亏量为111.4 kg/hm2，已使土壤钾素平衡处于盈余状况；NPKSr、NPK（施氮磷钾化肥）、NPSr处理在0—20cm土层速效钾、缓效钾含量与NP（施氮磷化肥）间差异极显著，NP处理土壤缓效钾从1992年到2009年下降了5.22%，下降明显，土壤供钾能力不断恶化；而NPKSr、NPK、NPSr处理缓效钾含量较基础值则分别上升10.13%、7.15%、1.84%，大大缓解了钾素亏缺状况，增强了土壤供钾能力。在辛集的长期钾肥定位试验结果验证了不同区域产量效应、平衡状况。　　（6）土壤氮磷钾收支平衡状况：在河北省六大类型区氮、磷素均为盈余，且氮盈余量大于磷盈余量，氮素平衡盈余率除坝上地区2010年、滨海地区2009、2010两年外，其他地区均已造成氮素对环境的潜在威胁；磷素平衡盈余率除滨海2008年到2010年外，其他地区均已造成磷素对环境的潜在威胁；各地区钾素基本上亏缺，只有燕山1997年、1999年—2003年、2005年—2008年略有盈余，钾素平衡盈余率不超过20%。农田土壤养分的平衡决定了土壤养分库的盈亏。滨海、太行山、低平原土壤速效钾由二次普查到测土配方施肥均有降低外，其余地区均有不同程度的提高；钾的长年亏损已成为养分平衡中突出矛盾，钾肥在高产作物和经济作物上的增产效应己显露，甚至成为主要的限制因子。