陕西省作为我国的农业大省,在2000年时其粮食产量占全国的2.4%,至2015年时仅占1.9%,可见陕西省的粮食产量在全国粮食产量中的占比逐渐减小。因此,保证其粮食产量的稳定,对陕西省粮食安全问题和经济发展至关重要。针对目前陕西省农户施肥不均、肥料利用率不清等问题,本研究采用多点无重复设计试验,以研究陕西省农户玉米、水稻和小麦的肥料施用与产量间的关系,分析陕西省三大粮食作物的不同肥料利用率,并对其进行评价。以期所得结论能对陕西省三大粮食作物产量、肥料利用率和施肥技术的提高提供指导、建议。结果表明:1.在小麦种植系统中氮、磷、钾肥利用率分别为36.57%,20.72%和42.29%;玉米中分别为27.32%,17.81%和40.36%;水稻中为39.85%,27.21%和31.66%。可见,在三种粮食作物中肥料利用率均呈现K肥>N肥>P肥的变化趋势。与本课题组在2011-2012年研究结果进行对比,可知在本研究中除了水稻钾肥利用率有所减小外,小麦和玉米的氮、磷、钾肥利用率和水稻氮、磷肥利用率均有不同程度的增加。其中小麦和水稻的磷肥利用率增加最多,分别为183.6%和192.6%。2.在小麦中氮、磷、钾肥农学效率分别为9.78kg/kg,13.28kg/kg和14.94kg/kg;玉米中为5.89kg/kg,10.08kg/kg和11.83kg/kg;水稻中为14.44 kg/kg,18.28kg/kg和17.42kg/kg。可见,在小麦和玉米中农学效率呈现同样的变化规律,即K肥>P肥>N肥;而在水稻中为P肥>K肥>N肥。3.在小麦中氮、磷、钾肥生理效率分别为26.92kg/kg,54.77kg/kg和39.12kg/kg;玉米中为21.59kg/kg,82.72kg/kg和37.99kg/kg;水稻中为38.46 kg/kg,90.83kg/kg和57.45kg/kg。在三种作物中生理效率均呈现了P肥>K肥>N肥的变化趋势。作物生理效率与其吸收和转化能力有关,可见在三种作物中磷肥更利于作物吸收、转化和籽粒产量的形成。4.在本研究中小麦的偏生产力分别为:38.99 kg/kg,74.63kg/kg和122.20kg/kg;玉米偏生产力为32.23kg/kg,100.79kg/kg和135.23kg/kg;水稻偏生产力为63.64 kg/kg,148.03kg/kg和134kg/kg。综上可知,小麦和玉米中肥料偏生产力均为K肥>P肥>N肥,而水稻中为P肥>K肥>N肥的变化趋势。此外,从三种元素的偏生产力也说明了在目前的土壤条件下,施用钾肥后所得的籽粒产量较大。5.肥料贡献率反映了作物对肥料的依赖程度,而土壤贡献率反映的是作物对土壤养分供应的依赖程度,二者恰为相反。在小麦研究中氮、磷、钾肥的肥料贡献率分别为25.6%,17.94%和12.24%;土壤贡献率分别为74.4%,82.06%和87.76%。在玉米中氮、磷、钾肥的肥料贡献率分别为19.43%,11.87%和10.94%,而土壤贡献率分别为80.57%,88.23%和89.25%。综上,在小麦和玉米中土壤贡献率均呈K肥>P肥>N肥的变化趋势,说明小麦、玉米产量的形成对土壤中钾的依赖性最大,对氮的依赖性最小。同时也说明了小麦、玉米植株吸收的钾主要来自于土壤,而氮主要依赖于氮肥的供给。土壤贡献率与肥料贡献率恰为相反,由此也可解释肥料贡献率为N肥>P肥>K肥。在水稻系统中,氮肥贡献率23%,磷肥贡献率13.69%,钾肥贡献率14.75%;土壤贡献率分别为77%,86.31%和85.25%。在水稻中土壤贡献率为P肥>K肥>N肥,土壤贡献率P最大,这可能与水稻土长期处于淹水条件,导致土壤中有效磷显著增加等有关。6.在陕西省小麦种植体系中,对小麦增产率最大的是氮肥(37.15%),其次是磷肥(23.15%),最小的是钾肥(14.51%);玉米中的增产率分别为26.53%,14.90%和14.09%;在水稻中分别为30.98%,18.21%和21.64%。可见,在三种粮食作物中氮肥的增产率都是最大的。因此,氮肥对植株的生长发育以及产量的形成起决定性的作用,这也是农民偏爱施用氮肥的原因。