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现代农业采用施肥来提高粮食产量。然而,由于挥发、流失、地表径流和土壤等原因,农作物对肥料的利用率低。此外,过度施肥也会产生一系列的环境污染问题:如湖泊富营养化和土壤质量下降。另外,我国还拥有大量的干旱、半干旱和沙漠地区。水肥资源利用率低下,不仅造成了大量的人力、物力和财力浪费,而且这些肥料还可能随雨水渗入到地下水,污染饮用水。因此,水资源匮乏和肥料利用率低是限制我国农业发展的主要因素。为了提高养分利用率和粮食产量,缓释肥（Slow-released fertilizers,SRFs）被视为替代传统肥料的有效方法。双涂层包膜肥（Double-coated fertilizers,DCFs）作为一种兼具保水和缓释双重功能的缓释肥,在延缓养分释放和提高作物产量方面具有巨大优势。然而,这种缓释肥的膜壳难以降解,这会对土壤结构和环境产生二次污染。此外,其制备工艺过于复杂,生产成本较高。为解决上述问题,本论文从材料的角度出发,开发了一种新型的保水缓释肥——营养水载体（Nutrient-water carrier,NC）。这种新型的SRFs是以高吸水性树脂为基体,结合现有的高分子缓释肥技术制备的。NC具有制备工艺简单、保水缓释等特点。具体研究内容如下:（1）以N,O-羧甲基壳聚糖（N,O-carboxymethyl chitosan,NOCMC）、丙烯酸（Acrylic acid,AA）和聚磷酸脲（Poly（dimethylourea phosphate）,PDUP）为原料,通过溶液聚合制备了具有缓释多种营养素的NC。具有最高吸水倍率791.26 g/g的样品制备条件为:AA 7.20 g、AA中和度为75%、10%NOCMC（AA质量占比）、5%PDUP、0.6%过硫酸铵（Ammonium persulfate,APS）、0.05%N,N-亚甲基双丙烯酰胺（N,N’-methylene bisacrylamide,MBA）、70℃和反应时间2.0 h。将25%的PDUP负载到聚合物网络中后,NC的最佳溶胀度（Swelling degree,SD）达到了482.59 g/g。傅里叶变换红外光谱（Fourier transform infrared,FTIR）、扫描电子显微镜（Scanning electronmicroscopy,SEM）和热重分析（Thermogravimetric analyzer,TG）用于表征优化后的样品结构。EDS结果表明,NC中的养分含量超过了70 wt%。具有半互穿网络（Semi-interpenetrating network,semi-IPN）结构的NC可显著提高砂壤土的持水能力,是对照组的六倍。另外,砂壤土和NC在玉米根长和苗高方面表现出的积极协同作用。30 d后,NC中N、P、K的累积释放量分别达到了73.43%、49.93%和79.95%。（2）以CMC（Carboxymethyl chitosan,CMC）、AA、丙烯酰胺（Acrylamide,AM）和脲醛缓释肥（Urea-formaldehyde,UF）为原料,通过溶液聚合制备了具有缓释N素的NC。在正交实验的基础上,利用单因素实验对NC的反应参数进行优化。优化后的制备条件为:MBA 0.07%、过硫酸钾（Potassium persulfate,KPS）0.8%、AM与AA的质量比0.3（共10.0 g）、CMC含量10%、AA中和度85%、反应温度70℃和反应时间2h。当UF含量为20%时,NC在水中的最大吸水倍率可达143.50 g/g。FTIR、SEM和能量色散光谱（Energy dispersive spectroscopy,EDS）用于表征优化后的NC结构。FTIR和SEM结果表明,UF成功负载在CMC-P（AA-co-AM）聚合物网络中。压力膜实验结果发现:UF能够降低凝胶网络的保水能力。静水缓释实验表明,NC在30 d内的N素累积释放量为31.19%。因此,NC具有优异的保水和缓释能力。（3）为研究NC的实际应用价值,采用苹果幼树盆栽实验。分析不同肥料配比以及施用时间对苹果幼树的生长、养分利用效率、土壤养分及土壤酶活性的影响,探讨了NC与复合肥配施对苹果幼树生长及土壤养分的影响。结果表明:NC与普通肥料的配合施用能够有效促进苹果幼树对养分的吸收和利用,有利于改善土壤养分含量与生物学性状。其中T1处理后,幼树对N、P、K的利用率分别提高了11.22%、7.11%和4.56%。NC的施用能够明显提高土壤养分含量与土壤酶活性水平,且以T1处理提高土壤养分含量与土壤酶活性较为明显。脲酶活性和蔗糖酶活性与土壤速效钾含量呈极显著正相关;脲酶活性和磷酸酶活性与土壤全氮含量也呈极显著正相关。因此,施用NC是提高苹果种植中提高养分利用效率和综合土壤肥力水平的有效措施。