利用20世纪80年代第二次全国土壤普查资料和2010—2012年耕地地力调查与质量评价项目数据,运用经典统计学、地统计学结合GIS技术,分析了渭北旱塬近30年来土壤养分变化;并通过对该区测土配方施肥项目农户施肥调查数据的分析,明确了该区农户施肥现状及主要种植体系养分平衡状况。结果表明,渭北旱塬当前土壤有机质、碱解氮和有效磷含量平均分别为12.9 g/kg、59.4 mg/kg和15.4 mg/kg,与20世纪80年代相比,分别提高了22.0%、37.9%和129.8%;速效钾基本保持不变。该区氮、磷肥过量投入现象严重,小麦、玉米和苹果的氮肥、磷肥投入过量农户分别占总调查农户的89%、69%、74%和75%、49%、52%;76%和67%的农户在小麦和玉米田间的钾肥投入不足,苹果钾肥投入过量和不足的农户比例均较高,分别为40%和48%。小麦、玉米和苹果三大主要种植体系土壤氮、磷均处于盈余状态,氮盈余量平均分别为116、111和655 kg/hm2,磷盈余量平均分别为88、56和357 kg/hm2,其实际盈余率均大大超出短期内允许的盈余范围。小麦和玉米种植体系钾素均为亏损状态,其亏损量平均分别为73和93 kg/hm2,在允许亏损范围内;而苹果种植体系钾素年盈余量高达283 kg/hm2,实际盈亏率较允许平衡盈亏率高出145个百分点。因此,为实现渭北旱塬粮食安全和环境安全的双重目的,今后该区域应适量减少氮、磷肥的投入,尤其是苹果园区;增加粮食作物的钾肥投入,以保证作物稳产、高产,保持地力。