农业是万民之根本,现代农业是高投入高产出的农业,以化肥为主要保证,采用何种综合管理措施才能在保证产量的前提下不对环境造成过度污染变得尤为重要。提高肥料利用率是养分精确管理的目标,目前对养分管理的策略和方法虽在一定程度提高了肥料利用率,但缺少进行预测的方法,土壤供养分量和肥料利用率关系密切,改善肥料利用率实质上是控制土壤供养分量在最佳水平。本研究对2006-2007年东北地区主要玉米和水稻产区“3414”试验数据进行分析,研究最适合东北地区玉米和水稻的肥料效应函数模型,提出一种新的土壤供养分量估算方法,以此为突破口建立模型确定肥料利用率变异机制和主控因子,构建养分管理理论体系和指标体系,为东北地区玉米和水稻钾肥精确管理提供理论依据和应用指导。本研究结果表明土壤钾素供给和管理水平对作物产量影响巨大,在高供钾水平土壤上应适当减少钾肥投入,采用合理的养分管理措施来提高产量及肥料利用率;在中、低供钾水平土壤上应合理增施肥料来保证作物产量及品质。对施钾量与土壤供钾量的比值研究结果证实土壤钾与肥料钾之间存在吸收竞争,这使得钾肥在不同供钾水平土壤上有不同的供给能力,可以解释为钾肥在不同供钾土壤上的相对供给能力（K relative supply capacity,简记为KRSC）。钾肥利用率受土壤钾素供给的强烈影响,土壤供钾量的巨大变异是导致钾肥利用率变异的主要影响因子。对不同土壤钾背景下无钾区产量与钾肥利用率的关系进行分析发现,土壤供钾量对钾肥利用率的影响是负面的,而无钾区产量对钾肥利用率的影响是正面的,根据这一结果定义作物钾饥饿程度（crop K starvation degree,CKSD）这一新变量。本研究还表明土壤供钾量、施钾量、无钾区产量是钾肥利用率的三个主控因子,三者通过钾肥相对供给能力（KRSC）和作物钾饥饿程度（CKSD）这两条变异途径决定着肥料利用率,二者共同影响着钾肥利用率且相互补充,只有共同提高才能实现钾肥利用率的稳定,其对玉米和水稻钾肥利用率的解释程度分别达100%和99.8%。可以通过合理密植、改良作物品种、病虫害防治等方法来提高无钾区产量,进而提高作物钾饥饿程度;可以通过对肥料种类、施肥方法、养分管理水平等的改善来提高作物对施入钾肥的响应程度,即提高钾肥相对供给能力。控制作物钾饥饿程度和钾肥相对供给能力,及其比值在预期值,可使钾肥利用率达到目标值。