以1980-2006年黑龙江省农科院长期定位试验为平台,以主成分分析、多元线性分析、多变量逐步回归模型和投影寻踪评价模型为手段,分析了不同施肥方式对土壤肥力的影响、综合评价了不同施肥方式影响、分析了气候因子与土壤肥力耦合对作物产量的定量影响,找出了在不同情景下提高作物产量的最佳施肥方式。研究结果表明:1)有机肥+化肥可全面提高黑土肥力,其中以有机肥+氮钾肥效果最佳;速效磷受施肥方式影响最大。黑土肥力在含磷肥的处理下,年际变化(1980-2006年)显著。2)有机肥+磷肥提高玉米产量及土壤肥力综合效果最佳,有机肥+氮肥提高大豆产量及土壤肥力综合效果最佳。3)在不同施肥方式下,对玉米产量最大影响因素不同。在不施肥、施钾肥、氮磷肥、有机肥配施钾肥处理下,最大影响因子为全氮;在氮肥处理下,影响最大因子为全钾;在磷肥处理、有机肥配施氮肥处理、有机肥配施氮钾肥处理下,影响最大因子为八月份气温;在氮钾肥处理下,影响最大因子为五月份降水;在磷钾肥处理下,影响最大因子是速效钾;在氮磷钾肥处理下,影响最大因子是年降水;在有机肥处理下,影响最大因子是碱解氮;在有机肥配施磷肥处理下,影响最大因子是速效磷;在有机肥配施氮磷肥处理下,影响最大因子是六月份气温;在有机肥配施磷钾肥处理下,影响最大因子是七月份降水;在有机肥配施氮磷钾肥处理下,影响最大因子是六月份降水。4)在不同气候预测情景下,提高作物产量最佳施肥方式不同。在年平均降水量增加2%-3%的情景下,提高产量最佳施肥方式,玉米为有机肥+钾肥、大豆为氮钾肥;在≥0℃活动积温增加312-504℃的情景下,提高产量最佳施肥方式,玉米为氮磷钾、大豆为氮磷肥;在年平均降水量增加2%-3%、≥0℃活动积温增加312-504℃的情景下,提高产量最佳施肥方式,玉米为氮磷钾肥、大豆为氮磷肥。