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作物所需要的營養元素無論是來自肥料還是土壤，元素對作物的作用機理是一樣的。一般來說，要構成一定的作物產量，所需的某些常量營養素的總量基本不變。一部分來自土壤，不足的部分需要施肥來補充。如何準確分析農作物生長期土壤養分供應能力是做好合理施肥的關鍵問題之一。在現代精細化農業的推進中，土壤元素分析儀得到了廣泛的應用。
作物對一種養分的利用率隨養分來源的不同而不同，不同來源的同一養分的利用率會隨著環境條件的改善而提高。土壤對作物的養分供應與生長期間土壤水分、空氣和熱量的動態變化以及作物的生長密切相關，通過簡單的試驗難以確定。環境條件的變化導致作物產量的變化，在農業生態區劃的基礎上，建立土壤養分當量與作物產量的關系模型更為實用。就養分而言，由于施肥不平衡，經常出現高氮低磷或低氮高磷的現象，造成樣點分散。因此，需要將氮和磷的一個因素控制在一定水平，然后找出另一個因素不施肥的產量與養分當量之間的關系。不同的土壤約束條件也會導致樣本點的分散。在實際應用中，即使養分當量與作物產量的相關性很好，也需要綜合考慮以上三個因素，才能達到理想的實施效果。
土壤養分當量有機結合土壤養分和肥料養分，使兩者相加。因此，在一定的生態區，土壤養分供應當量可以通過土壤成分檢測儀進行分析，從而確定不同養分條件下的需肥量。使用養分總量模型確定較大的養分量后，可以計算出較高產量時的平均養分利用率。平均養分利用率反映了特定生態條件對養分有效性的影響。肥料利用率受土壤養分供應的影響，與收益遞減率一致。
通過土壤元素分析儀的分析，土壤養分供應與肥料養分含量存在當量關系，土壤養分當量可以通過與作物產量的回歸關系確定。土壤養分當量作為衡量土壤養分供應能力的重要指標，不僅可以節省大量的檢測成本，還可以避免檢測結果與土壤實際養分供應不一致的矛盾。
