向日葵是一种需肥较多的作物。花盘形成至开花期，是向日葵的需肥高峰。出苗至花盘形成期需磷较多，花盘形成至开花终期需氮较多，花盘形成至蜡熟期吸钾最多。因此向日葵施肥，前期以磷为主，中后期以氮、钾为主。每生产100公斤葵花籽，需从土壤中吸收氮4.59～6公斤，磷2.6～3.04公斤，钾18.6～30公斤。磷、钾肥多作基肥或种肥施入，而氮肥作追肥或三分之一做基肥，三分之二作追肥。
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