农用聚磷酸铵研究概况

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聚磷酸铵（ammonium polyphosphate），别名多聚磷酸

铵、缩聚磷酸铵（简称 APP）是一种含氮、磷的聚磷酸盐，

分子通式为（ NH4）n+2PnO3n+1，当n为10~20时，为水

溶性；当 n大于20时，为难溶性[1]。按其结构划分可分

为结晶形长链状水不溶性聚磷酸铵和无定形短链水溶性

聚磷酸铵。通过X射线衍射鉴别晶型，聚磷酸铵有有I、

II、III、IV、V、VI六种结晶型，其中I、II两种晶型较

为常见[2]。按聚合度大小分类，聚磷酸铵可分为低聚聚

磷酸铵、中聚聚磷酸铵和高聚聚磷酸铵3种，其聚合度

越高，水溶性越小。高聚合度聚磷酸铵是一种同时含有

氮、磷两种阻燃元素的高效磷系无卤系阻燃剂，具有无

毒无味、不产生腐蚀性气体、吸湿性小、密度小和热稳

定性高能与其它物质复配，阻燃性能持久等优点，因而

取代了卤系阻燃剂，应用于树脂、橡胶、高档防火涂料、

塑料等各种高分子材料的阻燃[3~5]；低聚聚磷酸铵又称

为农用聚磷酸铵是一种含有农作物生长所需的氮、磷元

素的高浓度肥料，产品呈中性对土壤和作物有较高的安

全性和改善性；对中微量元素有螯合作用，可促进作物

对中微量元素的吸收利用，促进作物增产和品质改善；

水溶性好不易从水溶液中析出，能提高液体肥料中的磷

含量，可显著提高农作物的产量，有研究表明聚磷酸铵

对大田蔬菜如青椒、西芹、莴笋增产20%以上，对粮食

作物如马铃薯、玉米增产40%左右[6]。

1　聚磷酸铵制备方法

现目前国内外聚磷酸铵的合成方法主要有磷酸-尿

素缩合法，磷酸铵盐脱水聚合法，聚磷酸铵化法，正磷

酸铵与五氧化二磷聚合法，正聚磷酸铵与氨气高温中和

法，五氧化二磷、氨、水气相反应法，五氧化二磷、乙

基醚和氨气缩合法等[7]。国内对聚磷酸铵合成方法研究

较为活跃，20世纪70年代开始，浙江化工研究院、河

北省肥料工程技术研究中心、成都化工研究院、天津合

成材料研究所、上海无机化工所、山东省新型肥料创制

与养分资源高效利用重点实验室等单位先后对水溶性和

中聚合度的聚磷酸铵进行研制，并投入了批量生产。大

都是采用85%磷酸和尿素或者磷酸铵与尿素为原料，混

合均匀后置于不锈钢盘内，送入箱式聚合釜内经发泡、

聚合、固化而制得。

2　农用聚磷酸铵应用概况

聚磷酸铵首次合成是在1857年，通过P2O5与NH3反应生成；后由美国孟山都公司于1965年重新开发并

工业化生产，主要做与森林灭火剂应用，而APP的农用

历史可追溯至20世纪。有资料显示，20世纪40、50年

代，日本、苏联等国家开始生产低聚APP并用于农业肥

料应用。农用聚磷酸铵肥料具有：1）利用率高。聚磷

酸铵不仅含有正磷酸根，还含有二聚、三聚、四聚等磷

酸根，正磷酸根可以被植物直接吸收利用，二聚等磷酸

根不能被植物直接吸收，而是在土壤中缓慢分解成正磷

酸盐后被植物吸收聚合态的磷可随作物生长逐步水解成

正磷酸盐而被农作物吸收，减少磷的固定，显著提高农

作物对磷的吸收利用率，一般磷酸一铵（MAP）、磷酸

二铵（DAP）的磷利用率约15%~30%，而聚磷酸铵的磷

利用率可达50%~60%，优势明显。2）增产显著。由于

聚磷酸铵磷的高效利用，可显著提高农作物的产量，大

量农化应用表明聚磷酸铵对大田蔬菜如青椒、西芹、莴

笋、马铃薯、玉米等作物增产。3）总养分高、复配性好。

由于农用聚磷酸铵理化性质稳定，可与广泛的肥料原料

复配，为各复混肥料提供重要的磷素原料和高养分配方

空间。4）螯合作用。本产品对中微量元素有螯合作用，

可促进作物对中微量元素的吸收利用，促进作物增产和

品质改善等优点。

20世纪 70 年代初，美国 TVA 开发了用商品湿法磷

酸（ 54%P2O5）在管式反应器中氨化，生产出含聚磷酸

铵的熔融体，主要用于制备悬浮肥料，后又用于制造颗

粒复合肥[8]。低聚APP在水溶液中会逐渐发生水解，水

解时所有的P-O-P键均能断裂，随着水解的进行，其聚

合度逐渐减小，直至最后全部成为正磷酸铵[9]。同时又

能提供氮磷养分，易被作物吸收利用。低聚磷酸铵可作

为无机螯合剂，螯合湿法磷酸中的镁、铁、铝等杂质，

成为均匀一致的多元溶液肥料，不需要EDTA，与有机

螯合剂相比价格更便宜，可以大大降低成本；能与氮溶

液、尿素、氯化钾和水配出近几十种NPK复合肥；由聚

磷酸铵制成的复混肥盐析温度低，可达0℃以下，有些

可达-18℃，不会产生沉淀[10]，便于寒冷地区贮藏等优点，

已在发达国家农业上得到广泛利用。

国外学者研究发现，施用聚磷酸铵液体肥料施于后

相比其他传统肥料，有效磷向土壤迁移的深度有所提高，

可高达15cm；在小麦肥效对比试验中发现，施用聚磷

酸铵肥料的小麦产量明显高于重钙、磷酸二铵、硝酸磷

肥；在谷物肥效试验中发现，聚磷酸铵优于其它传统肥

料。头茬谷物产量在施用液态聚磷酸铵后比其它传统肥doi：10.3969/j.issn.1004-275X.2018.03.001

农用聚磷酸铵研究概况

王凤霞1，2，刘　旭1，2，杨　俊1，胡国涛1，陶绍程2，龙庆兰2，李会勇1，2

（1.中低品位磷矿及伴生资源高效利用国家重点实验室，贵州　贵阳　550000； 2.瓮福（集团）有限责任公司，贵州　贵阳　550000）

摘　要：主要介绍农用聚磷酸铵在国内外的发展应用概况以及在我国农业上的应用前景等。关键词：聚磷酸铵；农业；应用前景中图分类号：TQ440.1 文献标识码：B 文章编号：1004-275X（2018）03-001-03

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料多增产14%，第二茬残留肥效比其它传统肥料使谷物

增产15%[11]；聚磷酸铵与磷酸一铵或二铵的田间对比试

验以及聚磷酸铵的肥效试验表明，聚磷酸铵的肥效要优

于磷酸一铵或二铵[12]。

国内关于聚磷酸铵在作物上应用的相关研究也是鲜

见报道。目前所见报道仅有寥寥几例。上海化工研究院

1985年开始研究聚磷酸铵，曾针对其在肥料领域的做过

大量实验。结果显示，使用聚磷酸铵对大麦、油菜、番

茄、草莓等作物进行叶面喷施，增产达到10%~30%，

效果比较可观。山东省新型肥料创制与养分资源高效利

用重点实验室陈日远，代明，侯文通等人通过盆栽试验，

研究了聚磷酸铵对玉米幼苗吸收磷、锌养分及生长的影

响，结果表明添加聚磷酸铵后能明显提高播种玉米幼苗

株高、茎粗，同时提高了玉米地上部和根系的生物量以

及根冠比，且玉米苗体内的锌浓度、锌累积量也得到了

明显的提升[13]。河北省肥料工程技术研究中心史建硕等

人采用田间小区试验，研究聚磷酸铵水溶肥对秋冬茬设

施番茄产量、品质、磷素吸收的影响。结果表明施加聚

磷酸铵水溶肥能够显著增加番茄单果重和产量。通过国

内外的应用实例可知，聚磷酸铵不论是单独作为二元肥

料使用或与其他肥料配制成三元复合肥施用，肥效均能

有所提高[14]。

3　农用聚磷酸铵应用前景

据数据显示，2016年全球对农用APP的需求量为

2400万t，美国占总需求的83％，加拿大为8％，墨西

哥为4％、俄罗斯4％、其他国家仅占1%。美国APP产

量占全球产量的90％，而其他已知的APP的生产商仅

仅只在加拿大，墨西哥和俄罗斯三个国家，中国仅有少

量生产[15、16]。聚磷酸铵作为一种液体肥的核心原料，在

美国已经有超过50年的应用历史，在生产、应用聚磷

酸铵方面已经形成了一系列行业标准，而在我国，聚磷

酸铵应用处于刚起步阶段，尚未形成行业标准。

我国水资源严重缺乏，西北地区区域水资源紧缺，

南方属于季节性的水资源紧缺。我国水资源总量只有

世界的6%，工业化城市化不断挤占农业生产用水，农

业用水压力不断加大，水的有效利用率只有30%~40%，

每1m3的水提供的粮食生产能力只有1kg左右[17]。农田

灌溉用水量已成为制约我国农业持续健康发展的重要因

素。再加上近年来劳动力急缺，劳动力成本大幅度提高，

使得节水、节肥、省工的水肥一体化技术在我国迅速推

广开来。

液体肥料具有采用水、肥同施，以水带肥，实现水

肥一体化，施肥效率高，减少施肥总量，发挥肥水协同

效应，使肥和水的利用效率都明显提高，肥效快，可解

决高产作物快速生长期的营养需求的优点。随着水肥一

体化技术的推广，液体肥料的使用量会逐渐增加。得益

于溶解性和相容性两大优势，聚磷酸铵不仅是液体肥料

的主要品种，更将成为液体肥料的重要基础原料。因此，聚磷酸铵在我国具有广阔的农业应用前景。

4　结语

我国作为磷资源储量大国家[18]，开发高效的聚磷酸

铵，能有助于实现国内磷资源精细开发和保护生态。磷

肥的发展方向是减少固体、提高肥效、方便施用、配合

其他元素提高利用率，而农用聚磷酸铵肥料正好符合这

一要求。得益于溶解性和相容性两大优势，聚磷酸铵不

仅是液体肥料的主要品种，更将成为液体肥料的重要基

础原料[19]。以聚磷酸铵为代表的新型磷肥将大有可为。

本着提高肥料利用率、减少肥料浪费、保护农业生

态环境、保证农产品质量安全，实现农业可持续发展的

目的，研发聚磷酸铵新型肥料，旨在提高肥料的利用

率，减少施用量，提高作物产量，改善农产品品质，节

省劳力，节支增收。关于如何做好聚磷酸铵肥料推广工

作，关键是要让农民相信聚磷酸铵的效用、让农民看到

效果。所以做示范和观摩仍然是聚磷酸铵肥料推广的法

宝。综上所述，要做好聚磷酸铵产品的市场推广工作，

必须对聚磷酸铵在农业上的应用进行研究，为我国农用

聚磷酸铵的行业标准的制定提供基础数据，起到行业引

领示范作用。

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