【目的】在尿素中添加由改性蒙脱石和有机聚合粘结剂等组成的基质材料(> 5%)生产的尿素具有缓释效果。本试验研究了将基质材料降低到国家标准允许的最高限量(2.5%)时肥料的缓释效果,为新型肥料的生产提供理论依据。【方法】于2016和2017年在合肥进行水稻和玉米田间试验。设置无氮对照、常规尿素和缓释尿素(含N 45.2%和基质材料2.5%) 3个处理。调查了水稻抽穗期和玉米吐丝期株高、叶面积、根系表面积,分析了叶片叶绿素含量、硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性,产量及其构成因素,并分析了水稻抽穗期和玉米吐丝期土壤矿质氮含量,评估了肥料氮素淋溶与氨挥发风险。利用室内淋溶实验模拟了缓释肥料氮素的淋出量变化。【结果】基于两年试验结果的平均值进行分析:与常规尿素相比,缓释尿素处理水稻植株增高了4.5%,玉米增高了12.4%;水稻叶面积提高了9.8%,玉米提高了11.5%;水稻根系表面积提高了9.5%,玉米提高了5.0%;叶片叶绿素含量水稻提高了18.5%,玉米提高了7.8%;叶片硝酸还原酶活性水稻提高了19.6%,玉米提高了20.3%;叶片谷氨酰胺合成酶活性水稻提高了17.7%,玉米提高了11.5%。与普通尿素相比,缓释尿素处理水稻增产17.2%(P <0.05),玉米增产6.6%(P> 0.05)。缓释尿素处理可提高水稻单位面积有效穗数,但降低穗粒数;缓释尿素处理有提高玉米穗粒数和千粒重的趋势。通径分析表明,缓释尿素处理提高水稻产量的原因主要是提高了亩穗数,提高玉米产量的主要原因是提高了穗粒数。肥料氮素损失过程可以用逻辑斯谛方程拟合(P <0.01),缓释尿素比常规尿素具有较低的氮素淋溶和氨挥发风险。在水稻抽穗期,缓释尿素处理的土壤矿质氮含量比常规尿素处理提高9.2%(P <0.05);在玉米吐丝期,缓释尿素处理的土壤矿质氮含量比常规尿素处理提高18.1%(P <0.05)。缓释尿素处理较低的氮素损失风险和较高的土壤矿质氮含量是其改善作物生长的重要原因。【结论】2.5%基质改性缓释尿素具有减少氮素损失、提高土壤矿质氮含量、改善植株形态生长和生理活性、提高水稻与玉米产量的作用,在水稻和玉米栽培中具有一定应用前景。