La aplicación excesiva de fertilizantes conduce a la pérdida de una gran cantidad de nutrientes y a una baja utilización de fertilizantes, lo que restringe severamente la productividad de los cultivos. Establecer mejores prácticas de uso de fertilizantes puede mitigar los efectos adversos del uso excesivo de fertilizantes en las prácticas agrícolas. Este estudio determinó los efectos de los fertilizantes de liberación lenta en el crecimiento; calidad; actividad de la raíz y la nitrato reductasa; acumulación; distribución de nitrógeno (N), fósforo (P) y potasio (K) en raíces, tallos y hojas; y la utilización de NPK de ajo chino de invierno (Rottler ex Spreng.) en invernaderos de plástico cubiertos de múltiples capas. Los tratamientos fueron fertilización convencional (FC, NPK: 1369.5 kg/ha), fertilización convencional con fertilizante de liberación lenta (FL, NPK: 1369.5 kg/ha), fertilización reducida con fertilizantes de liberación lenta (FLR, NPK: 942.0 kg/ha) y sin fertilizante dispuesto en un diseño completamente aleatorio con tres repeticiones. El tratamiento FLR aumentó el rendimiento y la rentabilidad económica del ajo chino en un 37% y 47%, respectivamente, en comparación con el tratamiento FC. De manera similar, la actividad de la nitrato reductasa, la actividad de la raíz, el contenido de azúcar soluble, proteína soluble y flavonoides en el ajo chino aumentaron en un 40%, 12%, 16%, 6% y 18%, respectivamente, en FLR en comparación con FC. Además, observamos una reducción significativa del exceso de N (42%) y P (58%) en el suelo bajo FLR en comparación con FC. La absorción de nutrientes y la eficiencia en el uso de nutrientes también fueron mayores en FLR que en FC. Los resultados indican que la adopción de FLR puede ser un enfoque eficiente para mejorar la calidad y productividad del ajo chino en comparación con FC bajo un sistema de invernadero de plástico cubierto de múltiples capas.