尿素是一种高浓度氮肥，属中性肥料，也可用于生产多种复合肥料。在土壤中不残留任何有害物质，长期施用没有不良影响。畜牧业可用作反刍动物的饲料。但在造粒中温度过高会产生少量缩二脲，又称双缩脲，对作物有抑制作用。我国规定肥料用尿素缩二脲含量应小于0.5%。缩二脲含量超过1%时，不能做种肥，苗肥和叶面肥，其他施用期的尿素含量也不宜过多或过于集中。
尿素是有机态氮肥，经过土壤中的脲酶作用，水解成碳酸铵或碳酸氢铵后，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。
另外尿素中含有的缩二脲也能在脲酶的作用下分解成氨和碳酸，尿素在土壤中转化受土壤PH值、温度和水分的影响，在土壤呈中性反应，水分适当时土壤温度越高，转化越快；当土壤温度10℃时尿素完全转化成铵态氮需7-10天，当20℃需4-5天，当30℃需2-3天即可。尿素水解后生成铵态氮，表施会引起氨的挥发，尤其是碱性或碱性土壤上更为严重，因此在施用尿素时应深施覆土，水田要深施到还原层。
根据《国家发展改革委关于缓释肥料等执行农用化肥铁路优惠运价政策的通知》（发改价格〔2021〕1285号），尿素被列入《实行铁路优惠运价的农用化肥品种目录》，实施铁路货运优惠。
调节花量为了克服苹果地大小年，遇小年时，于花后5-6周（苹果花芽分化的临界期，新梢生长缓慢或停止，叶片含氮量呈下降趋势）叶面喷施0.5%尿素水溶液，连喷2次，可以提高叶片含氮量，加快新梢生长抑制花芽分化，使大年的花量适宜。
疏花疏果桃树的花器对尿素较为敏感但嘎面反应较迟钝，因此，国外用尿素对桃和油桃进行了疏花疏果试验，结果表明，桃和油桃的疏花疏果，需要较大浓度（7.4%）才能显示出良好效果，适合浓度为8%-12%，喷后1-2周内，即能达到疏花疏果的目的。但是，在不同的土地条件下，不同时期及不同品种的反应尚需进一步试验。
因为尿素具有的溶解染料性能，又有温和的还原性/抗氧化性及极为的吸湿性，所以在纺织工业上是优良的染料溶剂/吸湿剂/粘胶纤维膨化剂，树脂整理剂，有广泛的用途。
饲料添加剂：人类粮食资源与蛋白质的短缺，也造成饲料工业一大难题。业者积极寻找蛋白质的新来源，并扩及蛋白质以外的氮来源，例如含氮量高的尿素。
实验室应用
尿素能非常有效地使蛋白质变性，尤其能非常有效地破坏非共价键结合的蛋白质。这特点可以提高某些蛋白质的可溶性，其浓度可达10摩尔/体积。尿素也可用来制造硝酸尿素。
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