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尿素是有機態氮肥，經過土壤中的脲酶作用，水解成碳酸銨或碳酸氫銨后，才能被作物吸收利用。因此，尿素要在作物的需肥期前4～8天施用。
尿素適用于作基肥和追肥，有時也用作種肥。尿素在轉化前是分子態的，不能被土壤吸附，應防止隨水流失；轉化后形成的氨也易揮發，所以尿素也要深施覆土。（土壤轉化施入土壤中一小部分以分子態溶于土壤溶液中，通過氫鍵作用被土壤吸附，其他大部分在脲酶的作用下水解成碳酸銨，進而生成碳酸和氫氧化銨。然后銨根離子能被植物吸收和土壤膠體吸附，碳酸氫根離子也能被植物吸收，因此尿素施入土壤后不殘留任何有害成分。
水稻制種在雜交稻制種技術中，為了提高父母本的異交率，以增加雜交稻制種量或不育系繁種量，一般都采用赤毒素噴施母本以減輕母本包頸程度或使之完全抽出；或噴施父母本，調節二者的生長，使其花期同步。由于赤霉素價格較貴，用其制種成本高。人們用尿素代替赤霉素進行實驗，在孕穗盛期、始穗期（20%抽穗）使用1.5%-2%尿素，其繁種效果與赤霉素類似，且不會增加株高。
因為尿素具有的溶解染料性能，又有溫和的還原性/抗氧化性及極為的吸濕性，所以在紡織工業上是優良的染料溶劑/吸濕劑/粘膠纖維膨化劑，樹脂整理劑，有廣泛的用途。
工業上還用作制造脲醛樹酯、聚氨酯、三聚氰胺-甲醛樹脂的原料,尿素加熱至200℃時生成固態的三聚氯酸(即氰尿酸)。三聚氰酸的衍生物三氯異氰尿酸、二氯異氰酸鈉、異氰尿酸三(2-羥乙酯)、異氰尿酸三(烯丙基)酯、三(3,5-二叔丁基-4-羥基芐基)異氰酸酯、異三聚氰酸三縮水甘油醚、氰尿酸三聚氰胺絡合物等有許多重要應用。前兩者是新型消毒、漂白劑，三氯異氰尿酸全世界總所產能力超過8萬t。
選擇性催化還原(SCR)排氣后處理是通過尿素在燃燒排氣中熱解反應產生的氨，來與汽車尾氣中的氮氧化物（NOx）進行選擇性催化還原反應的一種技術，是降低燃燒鍋爐和柴油發動機等燃燒廢氣中的有害物質NOx的關鍵而主流的技術。SCR系統是滿足現代汽車嚴格排放法規例如歐Ⅳ/歐V/ 歐VI（國IV/國V/國VI）法規的系統。車用尿素在歐洲叫AdBlue（添藍液），在美國叫DEF（柴油機排氣處理液）。
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