我国作为农业大国,人口多、人均耕地少,对于粮食需求量非常大。化肥在我国粮食产量中发挥了很大作用,但我国肥料利用率不高,导致了肥料的流失和资源浪费,造成了一系列严重的环境问题和无法挽回的经济损失。通过创新材料、新兴技术或改进方法制造的新型肥料是提高肥料利用率的重要途径之一。21世纪以来,新型肥料产业迅速发展,新型肥料被不断研制生产出来,这些新型肥料需要在不同作物上进行多季施用进行增产效果对比及养分供肥机理研究,这些工作做得还不够全面,这不利于筛选优良的新型肥料品种和新型肥料的发展。本研究结合十三五国家重点项目研究内容,选取纳米控释氮肥、控释钾肥、活化磷钾肥等三种新型肥料产品,进行了养分释放特征和作物施用生产效果的研究。活化磷钾肥养分释放特征采用室内模拟吸附解析试验,纳米控释氮肥、控释钾肥养分释放特征采用田间养分释放测定方法;作物肥效试验采用田间小区和盆栽试验相结合的方式,以农民习惯施肥为对照,研究新型肥料等量和减量施肥对轮作水稻‐小麦生长、经济效益、肥料利用率及土壤养分的影响,以期为三种新型肥料的生产、推广和应用提供理论和技术支持。主要试验结果如下:(1)本试验中,活化添加剂与磷钾肥混合磨细后可提升解吸磷9.62%、有效磷25.94%、解析钾38.71%、速效钾98.86%;活化磷钾肥加入土壤相比普通磷钾肥可提升解吸磷7.68%、有效磷13.12%、解析钾22.55%、速效钾118.39%;添加剂单独对土壤中的磷钾元素无显著作用。(2)田间土壤条件下,230天内纳米控释氮肥累计释放89.30%,前110天仅释放25.97%,在110~200天释放56.73%,后30天释放6.60%;静水条件下,100天内纳米控释氮肥累计释放88.25%的氮素,前30天释放26.22%,在30~80天释放59.15%,最后20天释放8.48%。田间土壤条件下,230天内控释钾肥累计释放91.56%的钾素,前110天仅释放41.55%,在110~200天释放45.68%,在最后30天释放4.33%;静水条件下,240天内控释钾肥累计释放95.32%的钾素,前90天释放35.12%,在90至180天释放45.43%,后60天释放14.77%。纳米控释氮肥和控释钾肥在田间土壤、静水条件下释放曲线皆呈现类“S”型,且释放速率变化皆为“慢快慢”,基本符合作物生长需求,可较好的为作物提供养分。(3)与普通施肥相比,在氮肥减少25%、磷钾肥相同的条件下,纳米控释氮肥、控释钾肥、活化磷钾肥等新型肥料在水稻-小麦轮作上均取得较好供肥增产增效效果,差异大都达显著水平。水稻季以控释钾肥产量最高,与常规施肥相比增产14.17%,经济效益最高,增收3224.04元/hm~2;小麦季以纳米控释氮肥产量最高,与常规施肥相比增产18.20%,活化磷钾肥2经济效益最佳,增收2882.52元/hm~2;在施肥量相同条件下,纳米控释氮肥+控释钾肥不如单施纳米控释氮肥或控释钾肥效果好。(4)小麦纳米控释氮肥减量施用试验中,与常规施肥处理相比,100%纳米控释氮肥处理减产了8.37%,差异显著;纳米控释掺混氮肥处理增产13.00%,差异显著;纳米控释掺混氮肥减量10%处理增产4.83%,纳米控释掺混氮肥减量20%处理减产1.57%,差异均不显著;纳米控释掺混氮肥减量30%处理减产17.41%,差异显著。(5)水稻、小麦生产中,建议施用纳米控释掺混氮肥减量20%或控释钾肥或活化磷钾肥,不建议纳米控释氮肥和控释钾肥一起施用,以达到增产增效、节约资源的目的。