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脲甲醛肥料是一种环境友好的化学合成型缓释氮肥。本研究以脲甲醛为出发点，针对合成优化、产品拓展和缓释粘结剂等背景进行了三方面的探讨。第一方面，针对定向精准合成指定性质脲甲醛产品的技术缺失等问题，开展了脲甲醛合成模型建立与优化产品对油菜生长影响的研究，为脲甲醛精细合成与精准施肥提供技术支撑与理论依据。主要包括脲甲醛的合成与表征评价，反应因素对脲甲醛性质的响应模型建立与交互作用分析，模型优化脲甲醛的筛选与田间验证。第二方面，现有脲醛缓释氮肥多为微溶于水或不溶于水，不适于滴灌与喷灌；针对具有广阔应用前景的水溶性缓释氮肥进行研发，开展了脲醛类水溶性缓释氮肥研发及养分缓释机制与肥效应用研究，为节水农业的发展提供产品和技术参考。主要包括水溶性缓释氮肥的合成与表征评价，水溶性缓释氮肥的合成响应模型建立与交互作用分析，优化产品的氮素转化特征，分子结构分析及对作物产量和肥料利用率等的影响。第三方面，针对传统氯化钾颗粒不规则、圆整度差、流化性能弱、难以适配聚合物包膜缓释肥生产工艺等问题，本研究研发了基于脲甲醛缓释粘结剂的氯化钾造粒工艺，为缓控释肥料核芯制备工艺优化提供了技术思路与手段。主要包括脲甲醛和辅助物质作为混合粘结剂的配比、添加量和添加时间对造粒成粒率、颗粒强度和表面光整度的影响效应。主要结果如下： （1）探究了脲甲醛的养分控释特性与反应因素的响应关系及其对油菜（Brassica campestris L.）生长的影响，为脲甲醛精准合成和科学施用提供依据。采用响应曲面法中心复合设计建立了冷/热水不溶性氮、缓释有效氮、活性系数与摩尔比、反应温度、反应时间的响应模型，并应用盆栽试验探究了模型优化脲甲醛产品对油菜产量、氮肥利用率及生理性状的影响。结果表明：①脲甲醛肥料冷/热水不溶性氮、缓释有效氮和活性系数主要受尿素甲醛摩尔比影响，其次是反应时间。②采用响应曲面法建立了脲甲醛冷/热水不溶性氮、缓释有效氮和活性系数的二次多项式数学模型并对其有效性进行验证，且均达到了显著水平（缓释有效氮P＜0.05；冷/热水不溶性氮、活性系数P＜0.01），确定了具有最高活性系数和缓释有效氮的脲甲醛优化合成工艺参数为：n（U/F）为1.48，反应温度为45.26℃，反应时间1.71h，在此条件下缓释有效氮为12.63%，活性系数67.86%。③与等量尿素处理相比，优化脲甲醛产品与尿素7：3掺混处理的油菜产量显著增加了24.50%~31.45%，单施全量脲甲醛产量差异不显著；减氮20%条件下，与全量尿素施肥处理相比，优化脲甲醛和尿素掺混处理油菜产量显著提高了9.15%。本试验条件下，根据响应模型优化合成的脲甲醛和尿素掺混施用可满足油菜整个生育期的氮素需求，提高油菜产量和氮肥利用率，促进油菜生长。 （2）研发制备了一种新型水溶性缓释氮肥，为节水农业发展提供产品和技术参考。采用单因素试验确定了反应因素最优合成区间；再通过响应曲面法中心复合设计对工艺参数的交互作用进行评价，建立了缓释氮和缓效指数的二次多项式数学响应模型，且均达到极显著水平（P＜0.01），各影响因素按大小排序为：尿素甲醛摩尔比＞甲醛与氨摩尔比＞反应时间＞反应温度。针对所筛选的优化水溶性缓释氮肥进行分子结构、氮素转化特征和肥效验证分析。核磁共振分析结果表明，其分子结构具有杂环三嗪酮类物质；同时，无机氮的转化速率显示出良好的养分缓释性能，其在土壤中第7、24和40天的无机氮转化率分别为29.98%、52.16%和60.04%。在等氮量施肥条件下，优化水溶性缓释氮肥与尿素掺混施用，相比于其它处理显著增产10.13%~15.11%；在减氮20%施肥条件下，BBW80%处理和WSRNF80%处理产量显著高于UREA80%处理，与UREA100%处理产量差异不显著。相比于单施尿素处理，单施水溶性缓释氮肥及其掺混尿素处理显著提高氮肥利用率37.39%~52.28%和42.08%~43.08%。与农民习惯施肥相比，优化水溶性缓释氮肥与尿素配施能够显著提高油菜产量与氮肥利用率。 （3）开展了应用脲甲醛缓释粘结剂的粉末氯化钾造粒优化与控释包膜研究，解决了传统氯化钾颗粒（形状不规则、表面积大、流动性差）一般不适合用来生产包膜控释肥料的技术问题。本试验目的是研究脲甲醛和辅助物质对氯化钾造粒的影响；同时，探讨了不规则颗粒与改性圆球状颗粒氯化钾控释特性。试验结果表明，脲甲醛的最佳添加量为4%~8%，在此条件下，与未添加脲甲醛处理相比，成粒率提高2.43~3.52倍，颗粒强度提高5.13~9.49倍。辅助物质经优化选择确定为膨润土，其最佳添加量为6%~8%，在此条件下，与添加其它辅助物质处理相比，成粒率提高1.15~2.49倍，颗粒强度提高1.01~2.94倍。应用脲甲醛与膨润土作为组合粘结剂对氯化钾造粒，其成粒率和颗粒硬度分别为70.97%和69.18N。圆球状颗粒氯化钾表面光滑且具有良好流化性，其在聚氨酯包膜后第24h和第28天钾素累积释放速率显著低于相同包膜材料用量的不规则颗粒包膜氯化钾。因此，在本试验条件下，建议采用4%~8%的脲甲醛粘结剂与6%~8%的膨润土组合作为氯化钾造粒粘结剂，以提高氯化钾颗粒的成粒率和颗粒强度，使其在作为缓释肥料的核芯材料时表现出良好的缓释性能。总之，新型氯化钾造粒工艺技术具有广阔应用前景，可以满足对缓/控释氯化钾肥料的制备需求。 综上所述，本研究应用响应曲面中心复合设计法，建立了脲甲醛精准合成模型，明确了其生物活性和调节机制，优化了脲醛类固体/液体缓释氮肥合成工艺，研发了基于脲甲醛粘结剂的氯化钾造粒工艺，构建了脲甲醛型缓释氮肥生产工艺、质量控制、作用机制及应用技术全流程评价体系。