Высокая эффективность удобрений картофеля обычно отмечается на бедных подзолистых почвах Нечерноземной зоны, а также на орошаемых землях в южных районах.
Более плодородные почвы (серые лесные; выщелоченные, обыкновенные и мощные черноземы) обеспечивают меньшие прибавки урожая от удобрений. При низком уровне агротехнологии (особенно в засушливые годы) действие удобрений снижается на всех почвах. Известно, что картофель очень хорошо отзывается на органические удобрения в дозах 20-40 т/га и более (навоз и различные компосты с добавлением фосфоритной муки). Особенно высокий эффект получается на легких супесчаных и тяжелых глинистых почвах. Если же при высоком увлажнении вносятся избыточные дозы навоза (более 50 т/га) и азотных удобрений, то это способствует мощному росту надземных органов, более позднему созреванию клубней и снижению содержания крахмала в них, более значительному распространению болезней. Установлено, что картофель также хорошо отзывается на последействие навоза, который вносится под предшествующую культуру.
Экономически и экологически оправданным считается совместное использование органических и минеральных удобрений. Для картофеля это особенно важно, так как органические удобрения служат источником элементов питания и улучшают физико-химические свойства почвы. При совместном внесении минеральных и органических удобрений первые из них обеспечивают растения питательными веществами в начальный период роста и развития, а вторые — в последующие фазы вегетации растений после минерализации органического вещества. Лучшим сроком применения органических удобрений под картофель является осеннее (перед вспашкой), в то же время зимнее внесение дает низкую эффективность. Хорошим средством обогащения почв органическим веществом и азотом на легких и дерново-подзолистых почвах Нечерноземной зоны являются сидераты. Однолетний люпин, сераделла и другие культуры могут возделываться на легких супесчаных почвах в качестве промежуточных посевов (подсевные, поукосные и пожнивные). При совместном применении фосфорно-калийных удобрений вместе с сидератами урожайность может повыситься до 30%.
Минеральные удобрения особенно эффективны при достаточном увлажнении почвы на подзолистых, серых лесных и черноземных почвах. На дерново-подзолистых почвах с низким содержанием гумуса (песчаные и суглинистые) более эффективен азот, на супесчаных — калий, а на черноземах — фосфор. Следует отметить, что полное минеральное удобрение особенно положительно сказывается на росте и развитии растений. Роль удобрений резко возрастает при благоприятном естественном увлажнении или на орошаемых землях, тогда как в засушливых условиях снижается. Химические анализы показывают, что калия в растениях картофеля гораздо больше, чем азота и фосфора, но по эффективности на всех почвах первое место занимает азот, затем — калий и фосфор.
В зависимости от почвенно-климатических условий дозы NPK могут колебаться от 60 до 120 кг. д. в. на 1 га. Установлена хорошая отзывчивость этой культуры на удобрения с содержанием магния (сернокислый магний, доломитовая мука и др.). Высокой эффективностью отличаются также комплексные удобрения (нитрофоска, аммофос и др.). Известь под картофель рекомендуется вносить в пониженных дозах (0,25-0,5 гидролитической кислотности), так как при ее избытке усиливается заболевание паршой. На урожай и его качество, устойчивость растений к болезням положительно влияют микроудобрения (бор, медь, марганец и др.). Большая часть удобрений применяется осенью под зяблевую вспашку, а также весной под перепашку зяби или под культивацию. Широкое распространение получило также припосевное внесение в рядки или лунки во время посадки клубней. В Нечерноземной зоне на суглинистых почвах фосфорные и калийные удобрения лучше вносить осенью под вспашку, а азотные — весной. В то же время на черноземах в лесостепной и степной зонах более целесообразно применять все удобрения осенью под зяблевую вспашку.
При внесении гранулированных азотно-фосфорных и сложных удобрений лентой в борозду их эффективность повышается в два раза по сравнению с разбросным. На черноземах лесостепной и степной зон подкормки картофеля оказались неэффективными. В то же время в увлажненных районах Нечерноземья ранняя подкормка (N30P30) дает прибавку урожая до 12%. Здесь для этой цели можно использовать также навозную жижу (5-10 т/га) при разбавлении ее водой в 4-5 раз, или 400-600 кг/га птичьего помета при разбавлении его водой в 8-10 раз. При наличии органических и минеральных удобрений можно вносить расчетные дозы на запланированный урожай. Их устанавливают с учетом выноса различных элементов урожаем и коэффициентов использования питательных веществ, содержащихся в почве и удобрениях.