针对普通脲甲醛缓释材料存在的诸如难以简便快捷的常规工艺大规模工业化生产、营养单一且释放过慢等问题,以及通过作物产量或品质评价建立科学有效的开发生物降解聚合物缓控释化肥的研究方法尚不明确、现有产量预测模型不够完善等缺陷,本文一方面通过新型可大规模工业化生产的反应挤出制备工艺开发了一系列可用于农业和园艺业的改性脲甲醛生物降解聚合物缓释材料,研究了它们的组成结构和形貌、力学性能、加工性能、生物降解性能以及养分释放特点。另一方面,通过对比研究不同生物降解聚合物缓释材料对土壤性能、植株产量和生理指标的影响,得到关键性影响指标,并运用统计分析方法评估了土壤肥力质量,最后对产量预测模型进行了优化。主要研究内容和结果如下:以脲甲醛(UF)的前体羟甲基脲(MU)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)以及磷酸二氢钾(MKP)为原料,通过简单的反应挤出工艺制备得到新型含氮二元缓释材料UF/PBS以及含氮磷钾(NPK)的三元纳米缓释材料UF/PBS/MKP。通过对缓释材料组成结构、微观形貌的分析得到相关制备机理:MU在挤出机中通过高温熔融缩聚反应生成了具有不同聚合度的UF,得到UF/PBS缓释材料且其中的UF和PBS以分子链段尺度混合;MKP晶体溶解在MU缩聚生成UF过程中产生的水中,但随后,由于高温下水分的蒸发,MKPs析出,由于UF和PBS分子链的“笼效应”以及其与UF之间的氢键相互作用,MKP被完美限制在纳米尺度,从而得到三元纳米缓释材料UF/PBS/MKP。通过对缓释材料加工和机械性能的研究发现:脲甲醛基生物降解聚合物缓释材料的加工性能接近纯PBS的,并具有优异的拉伸和压缩性能。通过淋溶土埋降解实验和静水释放实验研究了脲甲醛基缓释材料在真实土壤和水中的生物降解和养分释放表现。结果表明:通过改变原料配比可以很容易地调节和控制所制备的缓释材料UF/PBS和UF/PBS/MKP的生物降解速率以及所含养分的缓释。本研究对于扩大脲甲醛基生物降解聚合物缓释材料在农业和园艺领域的应用具有重要的实际应用前景。通过大田玉米栽种试验研究了不同生物降解聚合物的养分释放对植物和土壤指标的影响,结果表明:生物降解聚合物的施用显著提高了玉米产量和品质;具有一定吸水和保水功能的GRF(生物降解聚合物缓控释硅肥)和PVA+INF(聚乙烯醇与无机NPK肥的复混体系)处理显著提高土壤含水量(比营养元素对产量影响更大),因此产量最高;而含有微量元素和有机质的BRF(生物降解聚合物缓控释硼肥)、WRF(生物降解聚合物缓控释微肥)和OM+INF(有机无机复混肥)处理的玉米籽粒品质更优异,这是由于微量元素和有机肥中携带的有机质利于籽粒的生长和营养成分的富集。施加生物降解聚合物后土壤中的有机碳以及NPK含量均显著提高。相关性研究表明:土壤NPK和有机碳含量与玉米产量呈现正相关关系,而灌浆期和成熟期60-100cm土层的含水量和玉米产量呈现负相关关系。因此,在玉米整个生长周期持续不断的供给NPK和有机碳,以及后期对玉米水分的控制,能够显著提高玉米产量。以产量和品质评估土壤肥力质量,对土壤指标进行主成分分析发现:土壤NPK和有机碳是影响土壤肥力质量的关键指标,这证实了NPK和有机碳含量是影响土壤和产量的关键性指标。最后,通过合理选用预测模型的输入数据及参数调节提升了产量预测的精度、效率和稳定性,使模型得以优化。