包膜肥料的施用能够有效提高肥料利用率和作物产量,是实现现代农业可持续发展的重要措施之一。针对当前常用聚合物包膜肥料价格高、膜材料在土壤中不易降解等问题,本研究采用来源广泛、廉价以及可生物降解的聚乙烯醇（PVA）、壳聚糖和淀粉为原料合成水基共聚物包膜材料,采用三因素三水平L9（3~3）正交试验设计,探究添加不同比例的壳聚糖、淀粉和PVA对水基共聚物膜材料性能的影响,通过水基共聚物膜材料的吸水率及极差分析筛选出疏水效果好的最优配比。为了进一步提高水基共聚物膜材料的耐水性,依据仿生学原理,采用疏水效果好的纳米二氧化硅和1H,1H,2H,2H-全氟癸基三甲氧基硅烷（FAS）对其进行疏水改性,制备出缓释效果好的环境友好型包膜氮肥。通过对改性前后水基共聚物膜材料疏水性及透性等变化明确其改性效果,通过土壤培养法探究不同温度和土壤水分条件下仿生改性水基共聚物包膜氮肥氮素释放的动力学和热力学特性,并结合扫描电镜、能谱分析、热稳定性分析、原子力电子显微镜,探究其改性及氮素释放机理。最后,通过田间试验对所研制的仿生改性包膜氮肥肥效进行验证。得出主要结论如下:（1）明确了疏水改性水基共聚物膜材料的最佳配比。当壳聚糖含量为0.5%、淀粉含量为1.5%、PVA含量为4.0%时所制备的水基共聚物膜材料吸水率最低,为42.50%。与水基共聚物膜材料相比,纳米二氧化硅改性水基共聚物膜材料、纳米二氧化硅和FAS双重改性水基共聚物膜材料的吸水率分别降低了38.54%和55.98%,铵离子的渗透率分别降低了24.14%和44.58%,水分子渗透率分别降低了36.14%和60.98%。（2）揭示了水基共聚物膜材料的疏水改性机理。红外光谱结果表明,纳米二氧化硅改性水基共聚物膜材料的-OH数量减少,并且出现了Si-O-Si摇摆振动和反对称伸缩振动峰,纳米二氧化硅和FAS双重改性后水基共聚物膜材料出现了C-F键振动峰。扫描电镜和能谱分析结果表明,在纳米二氧化硅改性水基共聚物膜材料表面发现Si元素,纳米二氧化硅和FAS双重改性水基共聚物膜材料表面发现F元素,并且观察到粗糙的表面结构,其水接触角由62.5°提升到118.6°,表现出良好的疏水效果。（3）明确了仿生改性水基共聚物包膜氮肥的氮素释放特征。土壤培养试验结果表明,纳米二氧化硅改性水基共聚物包膜氮肥、纳米二氧化硅和FAS双重改性水基共聚物包膜氮肥的氮素缓释期明显延长,氮素累积释放80%所需时间由改性前的10天提升到28天。（4）明确了仿生改性水基共聚物包膜氮肥对玉米产量的影响。田间试验结果表明,与常规施肥相比,施用仿生改性水基共聚物包膜氮肥在氮量减少20%时,产量为11600.09kg/hm~2,比常规施肥产量提高1.1%。综上,采用纳米二氧化硅和FAS对水基共聚物膜材料进行双重改性可以显著改善水基共聚物膜材料的耐水性及透性,所制备的仿生改性水基共聚物包膜氮肥具有良好的缓释效果,并且能够提高氮素利用效率和作物产量。