综述：主要作物中磷、钾和硫的临界稀释曲线及其与氮的关系

本综述系统梳理了磷（P）、钾（K）和硫（S）的临界稀释曲线研究进展，探讨了其在基因型-环境-管理（G×E×M）互作中的稳定性、氮（N）营养状态的影响及多元素共限制机制，为作物营养诊断与高效施肥提供了新视角。

　　

临界稀释曲线概念与发展

临界稀释曲线是描述作物地上部生物量增加时养分浓度降低的规律，最初为氮（N）建立理论框架，后扩展至磷（P）、钾（K）和硫（S）。该曲线通过幂函数建模，形式为_c = a × SB^-b，其中_c为临界养分浓度，SB为地上部生物量，a和b为作物特异性参数。曲线通过田间施肥梯度试验与重复生物量采样构建，近年采用贝叶斯方法量化不确定性。

磷、钾、硫的临界稀释曲线

磷（P）曲线研究较为成熟。玉米的P曲线在加拿大、法国和瑞士的研究中高度一致，表明其可能具有跨G×E×M的稳定性。马铃薯的P曲线在阿根廷、哥伦比亚、加拿大和中国差异显著，可能与块茎起始时间和膨大速率等G×E×M因素相关。小麦的P曲线在春播和冬播类型间可能存在差异，但数据尚不充分。

钾（K）曲线研究较少。马铃薯K曲线在哥伦比亚、巴西和智利的研究中显示基因型依赖性，但多站点贝叶斯分析支持通用曲线。小麦K曲线在瑞士和中国研究中存在较大差异，可能与数据局限性有关。

硫（S）曲线在玉米、春小麦、马铃薯和大豆中均有建立。氮肥施用影响S曲线，但S供应对N曲线无显著影响，反映两者在蛋白质合成中的紧密关联。

氮与磷、钾、硫的相互作用

氮磷关系表现为强正向耦合。在非限制条件下，N_c和P_c的比值随生物量增加而变化，遵循幂律。氮缺乏降低P临界浓度，而P缺乏对N浓度影响较小。线性正相关存在于牧草、玉米、马铃薯和小麦中，支持通过N浓度估算P_c的可能性。

氮钾交互呈现对称性影响。氮限制降低钾临界浓度，钾肥亦提高氮临界曲线，反映离子形态钾与氮吸收途径的互作（如NO₃^-与K⁺协同，NH₄⁺与K⁺拮抗）。

氮硫关系集中于蛋白质合成平衡。氮肥影响硫曲线，但硫对氮曲线无显著作用，突显两者代谢途径的紧密耦合，尤其在油菜等高需硫作物中。

应用前景与挑战

临界稀释曲线为多元素营养诊断提供新工具。磷营养指数（PNI）和钾营养指数（KNI）在预测相对产量方面优于土壤化学测试，如PNI<0.9预示磷肥响应。技术挑战包括非破坏性养分监测（如光谱技术）和季中施肥矫正的有效性（磷钾的根部固定限制叶面施肥效果）。

理论框架需深化养分区室化研究，验证代谢组织与结构组织的分配模型是否适用于P、S（构成有机质）和K（离子态存在）。全球变化因素（CO₂浓度升高、温度与水分变化）可能改变养分平衡与稀释参数，成为未来研究重点。

结论

磷、钾、硫的临界稀释曲线是解析作物多元素营养限制的有力工具，但其通用性与理论框架仍需大量数据验证。养分间交互作用凸显了综合诊断的必要性，未来需整合数据资源、优化数值方法（如ilr平衡避免比率偏差），以推动精准农业与可持续养分管理发展。