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肥料作为粮食的“粮食”，在农业生产中扮演着重要的角色。氮是作物需求量最大的营养元素，土壤固有的氮素含量非常有限，中国耕地几乎均缺乏氮素，只有施用氮肥，才可满足作物的生长需求，从而实现高产。据统计，如果没有氮肥，全球的农作物产量将降低40％～50％。现阶段，随着城镇化进程的加快和人们生活水平的提高，对肉、蛋、奶等动物性食品消费量的增加隐含着对粮食作物产量提高的内在需求。尤其在中国，耕地面积仅为国土总面积的10％左右，人均耕地占有量仅0.08hm 2 。解决这一问题的主要途径是提高复种指数或提高单位耕地面积的产出，这主要依赖于土壤肥力的提高和氮肥的合理施用。
目前，中国单位耕地面积的作物产量仍低于发达国家，单位耕地面积的氮肥施用量则为发达国家的2倍左右。在蔬菜、果树和花卉等经济作物的种植过程中，氮肥施用量平均为569~2000kg/hm 2 ，达到粮食作物的10倍以上。然而，作物产量与氮肥施用量并非呈正比关系。当氮肥施用量远高于作物需求量时，不仅会限制植株生长，降低氮肥利用效率，而且会产生一系列的环境污染，如土壤退化、水体富营养化、地下水污染和温室气体排放等。
农业生产中长期过度施用氮肥是造成地下水和饮用水硝酸盐污染的重要原因。硝酸盐是作物生长所必需的矿质养分，但在过量施氮条件下，未被作物吸收利用或还没来得及被作物吸收利用的部分会在降水和灌水的作用下渗漏并污染地下水。医学上认为，饮用水中硝酸盐含量超过90mg/L时，会对人体健康产生危害。张维理等（1995）通过对中国北方13个县共69个地点的地下水、饮用水硝酸盐含量进行调查，发现37个地点的水样中硝酸盐含量超标。这些地点的共同特点是年氮肥用量达到500kg/hm 2 以上，尤其是蔬菜田地的氮肥过量施用现象普遍存在。此外，部分地区的深井水硝酸盐含量也超标明显，个别地方的硝酸盐含量达到180mg/L以上。此外，土壤中大量的硝酸盐累积量会造成土壤盐渍化和土壤酸化，从而破坏土壤结构和理化性状。氨挥发是氮肥以气体形式损失的主要途径，一般占氮肥施用量的9％~40％。挥发到大气中的氨通过沉降方式返回陆地和水体中，会导致水体的酸化和富营养化。与此同时，氨是二次颗粒物PM2.5的重要组成部分，会威胁人体健康。N 2 O是重要的温室气体，可破坏平流层中的臭氧。研究表明，80％的N 2 O来源于农业生产，这与农业生产中大量使用氮肥密切相关（Robertson等，2000年提出）。综上所述，氮肥的过量使用会危害土壤、水资源和大气环境，正严重威胁着人类的生存和健康。
在常规氮肥施用和管理中，氮素通过氨挥发、径流、淋洗和反硝化等途径损失，造成氮肥利用率低和环境污染的主要原因包括以下3个方面：第一，普通尿素和复合肥为速溶性肥料，施入土壤后养分迅速释放，导致土壤中的硝态氮、铵态氮等无机氮含量急剧增加，在降水、灌水和微生物作用下，容易造成氮素的淋溶和挥发损失；第二，普通尿素和复合肥的养分释放与作物生长需求严重错位，往往是在作物生长前期氮素需求量较少时，土壤氮素含量较高，到作物生长中后期，植株生长旺盛，对氮素的需求量也增加，而此时土壤氮素由于挥发或淋溶，使得含量降低，无法满足作物的生长需求；第三，普通尿素和复合肥的氮素不稳定，易通过挥发、径流和渗漏等多种途径散失。因此，降低和控制氮肥的氮素溶解与释放速率，调节土壤氮素含量与作物生长需求的关系，是减少氮素流失和提高氮肥利用效率的根本所在。
在生产实践中，可通过以下8种途径实现氮肥的高效利用。
（1）选择合理的氮肥施用量。根据作物种类、土壤肥力状况和前茬作物等基础信息，在合理范围内施用氮肥，既不影响作物的产量，又不会造成氮肥的浪费。
（2）选择合理的施肥方式，如改面施为条施或深施，改固定施肥为交替施肥或均匀施肥。
（3）在作物生育期内合理分配氮肥用量和施氮时间。根据不同作物在生长过程中的氮素需求特征，进行基肥与追肥的分配，并选择适宜的追肥时间。
（4）化肥与有机肥配合施用。根据作物对N、P、K元素的需求量和需求比例，配合施用有机肥，以协调土壤养分的平衡和促进植株的养分吸收（徐明岗等，2008）。
（5）开发研制和合理施用缓控释氮肥。缓控释氮肥的氮素释放具有阶段性和连续性，基本与作物的氮素需求吻合，从而减少氮素在土壤中的停滞时间，降低氮素的挥发、淋洗等损失，减轻对环境的污染（刘敏等，2015年提出；薛高峰等，2012年提出）。
（6）根据土壤养分状况，采用测土配方施肥技术，根据叶片叶绿素含量和植株氮素含量等状况，有针对性地补施氮肥。
（7）合理进行灌水管理，实现以肥补水、以水调肥的效果。水肥是一个统一的矛盾体，可相互影响、互为促进。
（8）选用肥料利用效率较高的作物品种。同一作物的不同品种在氮素吸收利用方面存在基因型的差异。
除此之外，应该注重科普宣传，提高农民的环境保护意识；通过制定相关的法律法规以规范农民的施肥行为。综合考虑作物高产、资源高效和环境友好，通过合理的氮肥运筹调节土壤-作物系统的氮素循环与平衡。合理施用氮肥包含施氮量、施氮时期、施氮方法和氮肥种类4个方面内容，也称4R技术。
一般而言，作物产量与氮肥施用量之间符合报酬递减的规律，通常可利用线性＋平台、二次抛物线、二次抛物线＋平台等模型分析作物产量与施氮量之间的关系。不同作物的氮素需求量不同，因此合理的氮肥施用量不尽相同，且同一作物在不同的气候特征、土壤类型、种植制度和土壤肥力等条件下，存在不同的合理氮肥用量。
在作物生理生长方面，合理的氮肥施用量可促进植株叶面积、地上部生物量累积和根系生长，同时可提高植株氮素累积量（强生才，2016年提出），并促进氮素由营养器官向生殖器官的转移。此外，合理施用氮肥可有效延缓植株衰老进程，延长生殖生长周期。水肥是作物生长的两大因子，水肥之间相互影响、不可分割。在不同水分条件下，作物的合理施氮量存在差异。杨慧等（2015）在不同水氮耦合对盆栽番茄生长的研究中发现，中水和高水条件下，番茄的干物质质量随施氮水平的提高呈先增加后减小的趋势；而在低水条件下，番茄的干物质质量随施氮水平的提高呈逐渐增加的趋势。即提高氮肥用量可有效缓解干旱胁迫对植株生长的限制。徐国伟等（2015）在不同水氮耦合对水稻生长的研究中得出，一定水分条件下，施用氮肥对水稻生物量累积的促进效应主要表现在抽穗期之前；水分不亏缺和轻度亏缺条件下，水稻根系质量随施氮水平的提高而增加，而在重度亏缺条件下，随着施氮量的增加，水稻根系呈先增加后减少的趋势。即当土壤水分严重制约作物生长时，氮肥的作用无法充分发挥。此外，在茄子、棉花、黄瓜等作物的水氮耦合研究中也有类似的结论。
在作物产量和氮肥利用方面，在陕西关中地区冬小麦-夏玉米轮作条件下，冬小麦生长季施氮150kg/hm 2 、夏玉米生长季施氮180kg/hm 2 可获得较高的作物产量和氮肥利用率，同时可使0~100cm土层的土壤氮库基本达到稳定，且可以降低氮肥的表观损失率（杨宪龙等，2014年提出）。在关中西北地区覆膜水肥耦合种植夏玉米时，一定揭膜条件下，高氮与低氮处理间的夏玉米产量和水氮利用效率差异不显著，认为120kg/hm 2 为该地区夏玉米的合理施氮量（蒋耿民，2013年提出）。在陕西杨凌地区不同施氮量下起垄覆膜种植冬小麦时，垄覆半透膜结合中等施氮量（120kg/hm 2 ）可获得较高的冬小麦产量（崔红红，2014年提出）。强生才（2016）在陕西关中地区不同基因型和施氮量对夏玉米、冬小麦产量和氮素利用的研究中得出，旱作条件下，夏玉米和冬小麦的氮素吸收效率和氮素利用效率均随施氮量的增加而降低，且不同品种的最优施氮量存在一定的差异，总体而言，获得较高产量时，夏玉米的合理施氮区间为86～172kg/hm 2 ，冬小麦的合理施氮区间为105～210kg/hm 2 。在番茄生产中，施氮减量26％可减少0~100cm土层的硝态氮累积量，提高番茄氮素利用率和氮素农学利用率。在西班牙甜瓜的水氮试验中发现，当施氮量为90kg/hm 2 时，可获得最高的灌溉水利用效率，且不降低甜瓜的产量和品质。在美国佛罗里达州沙土地种植番茄的研究中得出，当氮肥施用量高于176kg/hm 2 时，其对番茄产量的提高无作用。
不同施氮位置会影响氮素的去向，进而会产生不同的土壤和作物效应。撒施氮肥由于肥料暴露在土壤表面，会产生大量的氨挥发，尤其是在经过降水和灌水后氨挥发严重。条施和深施在表层土壤的阻隔作用下会降低氨挥发强度。
在温室气体排放方面，Nash等（2012）在美国密苏里州东部做关于氮肥种类和施氮方式对N 2 O排放的研究时发现，施用尿素和施用控释氮肥的累积N 2 O排放量差异不显著，两者因N 2 O排放造成的氮素损失分别为施氮量的2.8％和3.0％，与表面施氮相比，条施和深施氮肥可平均减少N 2 O排放量28％。刘敏等（2016）在不同追肥方式对夏玉米农田N 2 O、NH 3 排放影响的研究中表明，与撒施氮肥相比，条施覆土会显著提高土壤NO 3 － －N的累积量和N 2 O的排放量，而NH 3 的排放量显著降低69.4％。即追肥方式对N 2 O和NH 3 排放量的影响在一定程度上表现为此消彼长的情形。在条施氮肥的同时，结合使用硝化抑制剂，可同时降低2种气体的排放。在对烤烟的研究中发现，传统施氮方式会提高烤烟旺长期和成熟期N 2 O的排放量，而降低NH 3 的挥发量。Cheng等（2002）在对日本筑波的火山灰土进行卷心菜的研究时发现，与撒施氮肥相比，条施氮肥可降低NO的排放量，对N 2 O排放的影响不显著。整体而言，氮肥后移的优化施氮方式会促进烤烟生长中后期的氮素吸收，但也提高了NH 3 的排放量，对抑制氮素损失效果不显著。
在作物生长方面，对局部施氮条件下玉米根系分布的研究发现，与固定隔沟施氮相比，交替隔沟施氮和均匀隔沟施氮均可促进玉米根系的生长，在成熟期，均匀隔沟施氮可获得较大的根系质量和根长密度。在美国黏壤土中进行水氮供应模式对玉米根系生长的研究也发现，均匀施氮可获得较优的根系参数，固定施氮条件下，施氮一侧的玉米根系生长较为旺盛。王绍辉和张福墁（2002）通过局部施肥发现，施肥一侧的植株根系发达、根毛密集，但地上和地下部分的总干物质质量有所下降。Drew等（1973）在局部施氮对大麦根系生长的研究中得出，集中施氮条件下，在施氮区域的大麦根系生长较均匀施氮旺盛，尤其是第一侧根和第二侧根较为发达，侧根总长度也有所增加；而局部施氮条件下，不施氮区域的大麦根系发育不良，整体根系的干重低于均匀施氮处理。类似的结论在棉花、番茄、玉米等作物上也有所发现。
针对特定的作物将氮肥施在作物根系密集、活力较强的土层以适应根系生长的需求，有助于实现氮肥的高效利用。在小麦的生产中，段文学等（2013）研究发现，施氮深度为20cm和30cm时，冬小麦的干物质累积量、籽粒产量和氮肥偏生产力均显著高于地表撒施和施氮深度10cm，其中20cm为黄淮海旱区冬小麦的适宜施氮深度。在冬油菜生产中，谷晓博等（2016）研究得出，施氮深度为15cm的冬油菜根系参数、地上部生物量和植株N、P、K吸收量均显著提高，且较表面施氮可提高产量85.1％，是陕西关中地区合理的冬油菜施氮深度。在春玉米生产中，于晓芳等（2013）研究认为，施氮深度为15cm可获得较高的根系活力、产量和产量构成因素，同时能大幅度降低氮肥的挥发和淋溶损失，从而获得较高的氮肥利用效率。Zeng等（2008）在广东种植栗树的研究中也发现，当施氮深度大于20cm时，可有效降低N和P的径流损失。
合理调节氮肥的基追比例和施氮时期，与此同时，配合施用磷肥、钾肥和有机肥可有效改善土壤和作物之间的养分供需矛盾，促进作物生长，从而实现高产、优质、节本和环境友好的协调统一。
在氮素损失方面，氮素施用量和施用时期与植株氮素需求紧密结合，可有效降低氮素损失和对环境的污染。研究表明，分次施用氮肥可减少氮素损失28％～53％。俞映倞等（2013）在太湖地区水稻种植中研究不同氮肥管理模式对氨挥发的影响，发现减少氮肥施用量可显著降低氨挥发损失；常规施氮（基肥∶分蘖肥∶穗肥＝3∶3∶4）条件下，施用基肥和分蘖肥后氨挥发损失严重；在施氮量相同时，配施有机肥可大幅度降低氨挥发量，缓控释氮肥可有效降低水稻生长前期的氨挥发强度。李欠欠等（2015）在不同生态区优化施氮对春玉米产量和氨挥发的研究中得出，减量施氮可显著降低不同地区春玉米田的氨挥发损失，减小表观氮素盈余量。较高的氮肥用量不仅不利于增产，而且会提高氮素损失风险。研究表明，在合理施用氮肥的同时，注重磷肥、钾肥和有机肥的配合施用可有效降低土壤容重、提高土壤孔隙度和通透性，并协调土壤大量元素和微量元素间的关系，从而减少养分流失、提高土壤养分有效性、改善土壤肥力状况。
在作物生长方面，党建友等（2014）在山西南部不同氮肥基追比对冬小麦生长发育的研究中得出，提高基肥比例可增加冬小麦越冬前和拔节期的分蘖数，促进灌浆期营养物质向穗部的运转和累积，提高土壤蔗糖酶、磷酸酶和过氧化氢酶等活性，其中以基追比7∶3的促进作用最优。石祖梁等（2012）在倒茬小麦的研究中发现，施用氮肥主要影响上层土壤中冬小麦的根系生长与分布，提高施氮水平和增加追肥比例有利于根系的生长，当基追比为5∶5时，可提高小麦主要生育期植株的氮素累积量。张玉等（2014）在氮肥运筹对玉米根系生长的研究中发现，较高的基肥比例可增加玉米根系干重，提高根系的水肥吸收能力；较高的穗肥可促进玉米生长后期根系的延伸。在棉花生长中，氮肥前移可加快营养生长进程并提早结束生殖生长，同时可促进营养器官中氮素的吸收量及其向棉纤维的运转。
在作物产量、品质和氮肥利用方面，党建友等（2014）研究发现，在冬小麦生产中，氮肥基追比7∶3可获得较高的冬小麦产量和氮肥、磷肥、钾肥利用效率。Randall等（2003）在加拿大排水性较差的黏壤土中进行施氮时期的研究发现，分次施氮可获得较高的玉米产量和净收益，表观氮素回收率高达44％。姜涛（2013）综合考虑施氮量、基追比例和施氮时期发现，夏玉米的籽粒产量、籽粒粗蛋白、粗淀粉、粗脂肪等均随施氮量的增加呈先增加后降低的趋势，在基肥、拔节肥、大喇叭口肥比例为5∶0∶5，施氮总量为300kg/hm 2 的氮肥运筹下各项指标均较优，是淮北平原砂浆黑土地区夏玉米生产的合理氮肥运筹模式。鱼欢等（2010）在对加拿大东南部玉米的研究中得出，基施氮肥20kg/hm 2 或45kg/hm 2 ，拔节期追施氮肥93kg/hm 2 或68kg/hm 2 ，可获得较高的玉米产量。即拔节期之前，玉米的氮素需求量较低，拔节期之后玉米需氮量明显增加，此时追施氮肥可更好地被玉米根系吸收利用，从而降低氮素损失。目前农业集约化程度高、化学肥料用量高，容易造成土壤退化和环境恶化等问题。在施用化肥的同时配合一定的有机肥有利于培肥土壤、提高地力。徐明岗等（2008）在化肥有机肥配合施用对水稻生产的研究中发现，化肥结合有机肥可提高水稻产量和肥料利用率，并减少氮素损失和环境污染。
缓/控释氮肥是一种高效、节能和环保的新型肥料，可有效解决氮素利用低、环境污染等问题，是实现农业可持续发展的一个新方向，也是21世纪肥料产业的焦点。
缓释氮肥是在生物或化学作用下实现氮素的释放，其氮素释放速率远小于常规的速效氮肥且仅能达到减缓的作用，即实现氮素的长效性和缓效性。控释氮肥是在颗粒氮肥表面涂覆一层水溶性较低的有机或无机物质，或采用化学的方法将颗粒氮肥溶解于聚合物中，形成多孔的网状结构，在聚合物分解的同时实现氮素的缓慢释放。控释氮肥是缓释氮肥的高级形式。
具体而言，缓/控释氮肥氮素释放的原理主要包括物理方法、化学方法和生物方法，也可按照是否包膜分为包膜法、非包膜法和综合法，其中包膜法是最常见的一种。常用的包膜材料有天然高分子材料、半合成高分子聚合物、合成高分子聚合物和混配、改性的高分子聚合物。按照农业化学性质，缓释氮肥通常可分为合成有机氮肥、包膜氮肥、缓溶无机氮肥和以天然有机质为载体的氮肥4种类型。控释氮肥通常分为包膜类形式和脲醛类形式。
缓/控释氮肥的研制和开发首先在20世纪40年代末出现于美国，其形式主要包括硫包膜尿素、硫包膜（NH 4 ） 2 HPO 4 等。起初是将缓/控释氮肥与速效氮素混合使用，为了降低聚合物对环境的不利影响，随后又研发了生物降解膜控释氮肥。日本在1975年生产了硫黄包膜氮肥，20世纪80年代研制了热塑性树脂聚烯烃包膜氮肥，其氮素释放基本能够实现精准控释，并在粮食作物、经济作物和花卉等的应用上取得了很好的效果。德国在缓/控释氮肥的研制上集中于包膜氮肥，其氮素释放具有可控和与作物氮素需求高度吻合的特点。到20世纪90年代中期，全球缓/控释氮肥的年总产量达到50万t，其中美国是最大的生产国和消费国。现阶段，美国和日本在缓/控释氮肥的开发研制和实践应用方面仍领先于其他国家。
与国外相比，中国在缓/控释氮肥的研制上起步较晚，但发展速度相对较快。中国科学院南京土壤研究所在1974年开始包膜缓释氮肥的研发，随后部分高校和研究院所也开始了相关的研究，形成了缓/控释氮肥的2条技术路线，即通过包膜或微融化实现氮素的缓慢释放，相应的代表性产品为脲醛化合物、硫包膜尿素聚合物和包膜尿素。国家化肥质量监督检验中心与金正大生态工程集团股份有限公司在2007年10月1日共同起草了《缓/控释肥料》（HG/T 3931/2007）行业标准，并得到施行。《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020年）》也已将开发和研制新型环保型肥料、缓/控释肥料等列为今后肥料发展的方向。这标志着中国缓/控释肥料产业迈进了新的历史阶段。
缓/控释氮肥可降低土壤硝态氮淋溶。在中国宁夏灌溉区，与全量施用尿素相比，减量施用控释氮肥可分别降低土壤全氮、铵态氮和硝态氮损失27.4％、37.2％和24.1％。在美国明尼苏达州的砂土平原，施用控释氮肥较施用尿素可降低硝态氮淋溶损失34％～49％（Zvomuya等，2003年提出）。缓/控释氮肥有利于防治土壤盐渍化。史海滨等（2014）在内蒙古河套灌区的缓/控释氮肥研究中发现，与尿素相比，控释氮肥和缓释氮肥均可降低土壤耕层和剖面的电导率，且在节水灌溉条件下其控盐效果更加显著。缓/控释氮肥可改善土壤酶活性和土壤理化性状。王海红等（2006）通过研究不同氮肥对小麦氮素代谢的影响发现，在施用缓释氮肥条件下，硝酸还原酶活性的持续时间较长，且在小麦生长后期仍具有较高的活性。郑圣先等（2001）在水稻田施用控释氮肥发现，施肥后9d，尿素处理的水层pH值最高到达7.6，而控释氮肥处理和不施氮处理的水层pH值较低，且基本接近。一般而言，与尿素相比，施用控释氮肥在作物生长前期的土壤硝态氮含量较低，而在作物生长后期显著提高，这有利于作物生殖生长的顺利进行。
新型缓/控释氮肥的氮素释放速率与作物需氮规律高度吻合，可为作物整个生育期的生长提供充足的氮素。目前，缓/控释氮肥在大田作物上的试验研究主要集中于水稻，对玉米、小麦等也有所涉及。
在作物生长方面，由于缓/控释氮肥的氮素具有缓慢释放的特性，即氮素有效性持续时间较长，可延长作物氮素吸收的持续时间。延长叶片的光合功能期，延缓叶片和根系的衰老有利于作物产量的提高。研究表明，在作物成熟期间，延长功能叶片1d，产量可提高2％（刘道宏，1983年提出）。聂军等（2005）通过在水稻生产中施用控释氮肥发现，施用控释氮肥时，早稻和晚稻在生长中后期的功能叶片叶绿素含量和净光合速率均显著高于施用尿素，与此同时，其叶片的超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性也较施用尿素有所提高，而丙二醛含量有所降低。郑圣先等（2006）在杂交水稻的研究中也得出同样的结果，即控释氮肥可显著延缓水稻生长后期根系的衰老和氮素吸收能力的下降。此外，与尿素相比，施用控释氮肥可显著提高作物成熟期植株和籽粒的氮素累积量（Geng等，2015年提出）。
在作物产量和氮素利用方面，史海滨等（2014）在内蒙古河套灌区的缓/控释氮肥研究中发现，不同灌水条件下，控释氮肥和缓释氮肥均较尿素表现出一定的增产效应，且在节水条件下增产效果更为突出。这既有利于节省劳动力、降低生产成本，又有利于缓解资源短缺。在日本的水稻生产中，聚烯烃包膜氮肥较普通尿素可使水稻产量增加4.0％~9.2％，氮肥利用效率提高60％～80％（符建荣，2001年提出）。在湖南早、晚稻试验中，施用控释氮肥的平均氮素利用率高达72.3％，较尿素提高36.5％（郑圣先等，2001年提出）。在油菜生产中，施用控释氮肥可提高角果数、角粒数、千粒重等，从而获得较高的油菜产量（肖国滨等，2011）。在美国明尼苏达州的砂土平原，与施用尿素相比，施用控释氮肥可增加马铃薯产量12％～19％，提高氮素回收利用率7％。Ji等（2012）在冬小麦试验中发现，减量26％～50％施用控释氮肥与全量施用尿素的冬小麦产量差异不显著。此外，控释氮肥在减量施氮条件下可较全量施用尿素获得更高的氮素利用效率。
在作物生产中，施用控释氮肥也会出现生长受阻、产量下降等现象（Grant等，2012年提出）。这主要是由于因作物种类、气候条件等不同，部分控释氮肥在作物生长前期氮素释放缓慢，不能满足作物生长对氮素的需求。
施用缓/控释氮肥可有效降低氮素的挥发和淋溶损失，提高氮素的利用效率，减少环境污染。缓/控释氮肥的氮素在作物生长过程中逐渐释放，即与作物氮素的吸收几乎同时进行，可有效避免氮素在土壤中的停滞时间，从而减少氮素因挥发、反硝化和淋溶等途径损失，降低对土壤、地下水和大气的污染。
控释氮肥可减少氨挥发。郑圣先等（2005）通过对比尿素和控释氮肥的氨挥发量发现，在相同施氮量条件下，施氮后17d，尿素的累积氨挥发量达4.23kg/hm 2 ，而控释氮肥的累积氨挥发量仅1.98kg/hm 2 。Wang等（2007）在小麦和水稻轮作系统中也发现，包膜尿素较常规尿素可降低氨挥发量。
控释氮肥可降低氮素淋溶。Maeda等（2003）在日本连续7a的甜玉米和卷心菜轮作系统中发现，施用包膜尿素和铵态氮肥条件下，0~100cm土层的硝态氮残留量分别为30～50mg/L和40～60mg/L。卢艳丽等（2011）在华北平原冬小麦和夏玉米轮作系统中也得出，施用控释氮肥时，冬小麦生长后期的土壤硝态氮含量仍较高；而施用尿素时，土壤硝态氮含量有所降低。
控释氮肥可减少NH 3 、N 2 O、NO等温室气体的排放。施入土壤中的氮肥会在反硝化作用下产生N 2 O、NO等温室气体，通过挥发产生NH 3 。在造成氮素损失的同时，会污染大气环境。Cheng等（2002）在对日本筑波的火山灰土进行卷心菜的研究时发现，施用控释氮肥时，N 2 O和NO的排放量均显著低于施用尿素。张怡等（2014）在四川丘陵区稻田试验中得出，施用控释氮肥较施用尿素可降低N 2 O的排放系数，同时能抑制N 2 O的排放峰值。此外，在冬小麦、双季稻、番茄等作物中也得出了控释氮肥可降低NH 3 、N 2 O、NO等温室气体排放量的结论。
施用缓/控释氮肥时，仅需在作物播种时一次性以基肥形式施入土壤便可满足整个生育期的生长需求，同时由于其氮素有效性较高，施用较少的氮肥便可获得较高的作物产量，因此具有省工和省肥等优点，从而一定程度上降低生产成本。在茶叶种植中，施用控释氮肥较施用尿素可提高茶叶纯收入0.93万元/hm 2 ，尿素和控释氮肥混施可提高茶叶纯收入2.01万元/hm 2 （马立锋等，2015年提出）。在春玉米种植中，施肥利润随控释氮肥施用比例的增加而增加，当控释氮肥与尿素的施用比例为3∶7时，施肥利润达到最大值5071元/hm 2 ，较全部施用尿素提高47.8％（王寅等，2015年提出）。在马铃薯种植中，与施用尿素相比，施用控释氮肥的产投比提高了39.56％（刘飞等，2011年提出）。
缓/控释氮肥具有较好的作物效应、产量效应、环境效应和经济效应，但其目前在推广应用中仍面临一些问题，主要包括以下4个方面。
（1）缓/控释氮肥的价格一般为普通氮肥的2~3倍。由于生产工艺复杂、原材料成本较高，导致缓/控释氮肥的价格较高。目前主要应用于经济价值较高的作物上。通过生产工艺的改进和政府补贴等相关措施进一步降低缓/控释肥料的价格，有利于其大规模推广应用。
（2）缓/控释氮肥的氮素释放难以与特定作物的氮素需求高度吻合。由于缓/控释氮肥的氮素释放受土壤温度、水分等因素的影响，且不同作物的生长阶段和水分需求等存在较大差异，因此不同作物的合理缓/控释氮肥的氮素释放期不尽相同。需要针对特定的作物和气候条件研制相应的缓/控释氮肥。
（3）目前还没有较为完整、全面和系统的缓/控释氮肥评价体系。需要进一步完善相关的政策和标准，以规范和指导缓/控释氮肥的研制与应用。
（4）现阶段关于缓/控释肥的研究主要集中于氮肥，对磷肥、钾肥和微量元素的研究相对较少。有必要结合其他营养元素以充分发挥肥料的增产减排效应。
缓/控释氮肥施入土壤后，其氮素释放速率和释放特性受一系列因素的影响，主要包括土壤水分、土壤温度、土壤质地、土壤微生物和自身材料（颗粒大小、材质、厚度、有效释放期）等。
（1）土壤水分。Kochba等（1990）研究表明，当土壤含水率介于凋萎含水率和田间持水率之间时，聚合物包膜氮肥的氮素释放速率基本不变，当土壤含水率继续降低时，会显著降低其氮素的释放速率。熊又升（2001）通过研究土壤中包膜肥料的氮、磷释放和运移也得出，当土壤含水量在田间持水量的50％以上时，土壤水分对包膜氮肥的氮素释放影响较小。
（2）土壤温度。温度影响控释氮肥的氮素释放是通过溶解和扩散作用实现的。通常所指的缓/控释氮肥氮素释放期是在环境温度为25℃时的测定结果。陈剑慧等（2002）研究温度对控释氮肥氮素的释放特性时发现，不同控释氮肥由于包膜材料、厚度等不同，对环境温度的响应不同，但均表现为随温度的升高，释放期有所减短。热固性包膜氮肥在温度大于40℃时，氮素释放速率会急剧增加。
（3）土壤质地。不同的土壤质地对土壤水分、养分等的容纳能力存在一定差异，也会形成不同的土壤温度效应。熊又升（2001）通过研究土壤中包膜肥料的氮、磷释放和运移发现，在不同质地的土壤中施用控释氮肥时，控释氮肥的氮素矿化速率差异不显著。即土壤质地对包膜氮肥的氮素释放影响较小。
（4）土壤微生物。硫包膜控释氮肥的氮素释放受土壤微生物活性的影响较大（韩晓日，2006年提出）。
（5）自身材料。不同包膜材料溶解速率不同，进而影响氮素的释放速率。郑祥洲等（2009）对不同核芯、包膜厚度控释氮肥的氮素释放特性进行研究时发现，均衡型控释氮肥的初期氮素释放量低于高钾型控释氮肥；当包膜厚度为110～130g/m 2 时，包膜厚度的增加会降低初期氮素释放量，使得氮肥的有效期延长。
及时有效地监测作物体内氮营养状况并以此为依据合理地进行施肥，可实现氮素供需平衡和节能增效的目的。前人在土壤、植株的氮素营养诊断方面做了大量的研究，形成了一些切实可行的方法，主要包括测土配方施肥技术、测定叶片叶绿素和多酚化合物含量、遥感技术和基于植株器官的临界氮浓度稀释曲线模型等。
（1）测土配方施肥技术。该技术是根据特定区域的土壤基础养分状况和作物的氮素需求规律，研制特定的专用氮肥，以实现作物的高产和氮肥的高效利用。
（2）测定叶片叶绿素和多酚化合物含量。作物叶片的叶绿素含量与叶片氮素含量密切相关。通过叶片叶绿素含量诊断植株氮素状况具有实时、快速、无损等特点（鱼欢等，2010年提出）。多酚化合物是植物次生代谢的产物，当土壤氮素供应不能满足植株生长需求时，叶片多酚含量会迅速提高。换言之，叶片多酚化合物含量与叶片氮素含量呈负相关关系，一定程度上可作为植株氮素营养诊断的指标。
（3）遥感技术。多光谱卫星遥感技术可检测作物的氮素营养状况。研究表明，SPOT 5、Landsat TM、HJ-1A/1B等中高空间分辨率数据可有效监测作物的氮素含量。
（4）基于植株器官的临界氮浓度稀释曲线模型。基于临界氮浓度的氮素吸收模型、氮素营养指数模型和氮积累亏缺模型可有效诊断作物的氮素营养状况（Greenwood等，1991年提出）。目前已针对小麦、玉米、水稻等粮食作物和马铃薯、冬油菜、向日葵、棉花、番茄（杨慧等，2015年提出）等经济作物分别构建了临界氮浓度稀释曲线模型。此外，现有的作物临界氮浓度稀释曲线模型构建的器官涉及地上部分生物量、叶片、块茎等。