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水基聚合物包膜肥料是一种商业化控释肥料之一，其良好的控释效果和相对低的生产成本，使其在使用过程中不仅能够减少养分损失，提高养分利用率，减缓潜在的环境污染风险，而且还可以通过一次性施用降低施肥过程中的人力成本，具有广阔的应用前景。本文对一种商品化的水基聚丙烯酸酯包衣材料(GA-1711)进行工艺优化，为了克服该聚合物包膜材料本身的遇热回粘、加工性能差等缺陷，采用生物炭等材料改性之，并评估改性后包膜材料环境友好性，最后将其在并在华北平原和长江中下游平原以控释掺混肥的形式进行应用。 为了延长水基聚合物包膜控释肥料的控释期，通过对其生产工艺优化进行改性之。采用水基材料制备包膜控释肥料，对其底喷流化床生产工艺进行优化，重点热后处理工艺。发现后处理温度和后处理时间显著影响包膜肥料膜壳的致密性和粗糙度，进而显著影响养分释放模式。后处理温度为30℃时，包膜肥料的控释时间最短，且为倒“L”型释放曲线;后处理温度为80℃时包膜肥料的养分控释时间最长，且为“S”释放曲线;较低后处理温度(如30℃)下延长后处理时间对包膜肥料的控释性能无影响，而在较高的后处理温度(60℃或80℃)下延长后处理时间不同程度延长养分释放时间。因此，通过调节后处理温度和时间，可以生产出控释类型多样化的包膜控释肥料。 为了克服该聚合物包膜材料本身的遇热回粘、加工性能差等缺陷，选用生物炭和三聚氰胺改性水基聚丙烯酸酯材料，利用改性材料制备模型膜，并表征基本性能（材料的溶胀度、表面形态和力学性质）及其相应包膜肥料的控释性能，发现生物炭和三聚氰胺均不能替代外加的氮丙啶交联剂（水基包膜肥料生产过程所使用的交联剂）;在交联剂的基础上添加生物炭能够显著增加原膜材的拉伸强度，并能保证或延长包膜肥料养分释放期;三聚氰胺改性或三聚氰胺和生物炭共同改性尽管显著增加拉伸强度，但难以保证养分控释性能。因此，生物炭改性水基聚合物包膜肥料具有较好的应用前景。 为了测定生物炭改性水基聚合物材料在土壤中的降解性能及对土壤微生物多样性的影响，将未改性和生物炭改性的水基聚丙烯酸酯膜材料置于淹水的土壤中培养12个月，在培养的第2个月、6个月和12个月分别取膜材料样品和培养土壤样品。测定膜材料的质量损失率，并利用傅里叶变换光声光谱表征该水基聚合物膜材组成与结构变化，与此同时用Biolog法和PCR-DGGE等手段分别测定土样的微生物功能和群落组成多样性。结果表明:生物炭改性的膜材料和未改性的原膜材在淹水培养的土壤中降解速度都很慢，且主要发生在膜材料的表面，与原膜材相比，生物炭改性的膜材降解速度更慢，较慢的降解速率能够很好保证包膜肥料的控释效果;与不加膜材的土样相比，未改性膜材在12个月培养时间里对微生物功能和群落组成多样性均无不利影响，生物炭改性膜对微生物群落组成多样性无不利影响，在培养的前期（前6个月）对微生物功能多样性有轻微抑制，但随着培养时间的延长，这种抑制作用在培养后期逐渐消失。说明水基聚丙烯酸酯材料是一种对土壤环境友好的材料。 限制包膜肥料大田应用的一个重要原因是其价格较高，因此，首先在华北平原地区玉米-小麦轮作体系下，选用优化工艺后生产的水基聚合物包膜肥料，评估其以控释掺混肥（控释BB肥）形式在大田应用的可行性。与农民常采用的未包膜肥料分次施用相比，等养分量的控释BB肥（由包膜肥料与常规未包膜肥料掺混组成）一次施用在不同年份下均能不同程度地增加作物产量，尤其是玉米，其相应的经济收益有所增加的同时，对土壤的微生物群落多样性和土壤结构物无不良影响，并提高了土壤剖面中硝态氮的含量，有进一步减少氮肥用量的趋势，表明以控释BB肥在华北平原具有广阔的应用潜力。于是我们尝试将生物炭改性水基聚合物包膜肥料以控释掺混肥的形式应用于长江中下游平原的玉米种植，表现出了既增产又增收的良好效果，并且其增产效果优于未改性水基聚合物包膜肥料，初步证明生物炭改性水基聚合包膜控释掺混肥在长江中下游平原的夏玉米具有潜在的应用价值。