一 磷资源的危机及高效利用的迫切性

我国的磷矿资源比较丰富，已探明资源总量仅次于世界磷矿资源大国摩洛哥，位居第二，截止2002年底，保有资源储量为167.86亿吨。数量上虽丰富，但品位贫乏：我国磷矿以中低品位为主，P2O5平均含量不足17%，P2O5含量大于30%的富矿约为仅占总量的8%。

目前我国主要侧重于对高品位的磷矿开发和利用，用于制造高水溶性磷肥——磷铵类或枸溶性磷肥——普钙、钙镁磷肥等。虽然磷化工工业部门为解决我国中低品位磷矿的利用，开展了大量的选矿试验研究工作，但尚未有重大突破。在现有技术经济条件下，我国中低品位磷矿成为一种“鸡肋”资源，“食之无味，弃之可惜”。

我国的磷矿资源主要用于磷肥的生产，在目前我国的磷矿消费结构中，磷肥约占82%。磷肥施入土壤后，由于其特定的土壤化学行为，大部分很快被土壤胶体吸附或固定，很快转化为不能为植物所吸收利用的非有效态，这种情况在南方酸性土壤上由于铝、铁、锰的强烈固定作用而尤显突出，且磷在土壤中的移动性小，磷肥的当季利用率多在10%～20%，在三大主要养分中是最低的。如此低的磷肥利用率，无疑加剧了磷矿资源的消耗，加重磷资源危机。

此外，固定于土壤的磷，则会通过农田排水和地表径流的方式进入地表水体，造成污染——水体富营养化。农田氮、磷的流失已成为引起水体富营养化的重要原因。

据国土资源部统计，现有的磷富矿资源则仅能维持我国使用10～15年。因此，磷矿已被列为我国2010年后不能满足国民经济发展需要的20种矿产之一。磷的生物化学循环与氮完全不同，是单向流动的，难以再生，因而是一种不可更新的资源。因此，必须高度关注正在发生的磷危机。开发磷资源高效利用技术，就成为一项紧迫的重大战略任务，这对于磷矿资源的可持续利用和提高磷矿业、磷肥企业的经济效益，均有深远的意义。

磷矿活化技术，主要基于对中低品位磷矿的开发利用。其原理是通过活化剂的作用，促进磷矿释放P，无需对中低品位的磷矿进行精选且细度在100目以上即可，无需加入硫酸。经华南农业大学新肥料资源研究中心10多年的试验和应用，证明这一新技术是可行的。与传统磷肥（过磷酸钙、钙镁磷肥和磷铵）相比，所研制的高效磷肥肥效高而成本大大降低。高效磷肥开发可实现“矿肥一体化”，大大提高产业效益。这一新技术可望为国内处于低谷的传统磷肥注入活力，提高市场竞争力，对磷肥产业提高经济效果和磷矿资源的合理利用均具有重大的战略意义。

二 高效磷肥的技术特点

高效磷肥是通过活化剂的离子交换作用，促进磷矿粉中P的释放，即活化剂与原料P形成一种“离子桥”状态，一般情况下与磷矿粉差别不大，但在作物吸收P情况下，磷矿粉中的P可迅速地通过“离子桥”释放补充供作物利用，有效性增强，同时，又使土壤溶液中的P浓度不致过高，大大降低了与土壤中的钙、铝、铁、锰等发生的沉淀反应，提高其利用率。在一定条件下，作物吸收越快，高效磷肥中的P释放越快、越多，换言之，在一定条件下，有“按需供给”或“按需释放”的功能。类似“塞车”状态，前面不走，后面不动，即只有被作物吸收后，肥料养分才释放出来。

高效磷肥的主要原料一般是P2O5含量大于18%的中低品位磷矿，但随着技术的深度开发，目前可利用的磷矿最低品位的P2O5含量为16%。

所用的活化剂分为2大类：一类是有机活化剂系列，其主要原料来自造纸黑液、木素等；另一类是无机活化剂（矿物）系列，如沸石、膨润土、硅藻土等。这些活化剂主要来源于工农业废物和矿山，经物理、化学修饰等方法处理而制成。

三 高效磷肥的产品特点及肥效

1 特点比较

高效磷肥的有效性与过磷酸钙、钙镁磷肥和磷铵等磷肥有本质的区别，后者的有效性源于水溶性、枸溶性，而高效磷肥的有效性则是通过活化剂与原料P形成一种“离子桥”来实现的。这一新的有效性比传统的有效性（水溶、枸溶）优越。水溶性磷肥的有效性高，但大大超过了作物的吸收能力，很快被土壤的Fe、Mn、Al（南方土）和Ca（北方土）固定失效，是一种前期过高、后期不足，浪费、低效的供肥方式。高效磷肥则提供了一种全新的供肥机理，实现了一种供—求平衡的高效长效供肥方式（见表1）

表1 不同磷肥种类的供肥方式、供肥机理

磷肥种类	供P速度	肥效持续	供—求平衡	供肥机理
钙镁磷肥	慢	长	供<求	水溶性、枸溶性
磷矿粉	很慢	最长	供<<求	水溶性、枸溶性
过磷酸钙	快	较长	前期过高，易失效 后期不足	水溶性、枸溶性
磷铵	很快	短	前期过高，易失效 后期不足	水溶性
高效磷肥	适中	较长	供≈求，需求拉动释放	离子桥

 

高效磷肥的有效性表现在维持较高的水溶性P浓度和增强P的抗固定能力，显示较强的连续供P能力。这种有效性的提高源于活化剂的促释作用，与对高水溶性化肥的缓释作用同属控释作用。

2 肥效

高效磷肥由于有较强的抗固定能力和较高的连续供P能力，因而有较高的肥效。

盆栽玉米的试验结果表明，改性磷矿粉、施改性磷铵1和施改性磷铵2三处理的玉米生物量高于过磷酸钙处理，分别增加了6.33%、16.15%和6.14%；而改性磷铵1和改性磷铵2的玉米生物量比等养分磷铵增加了16.79%和6.72%。试验表明改性磷矿粉、改性磷铵1和改性磷铵2的肥效均优于普通磷肥，且改性磷矿粉与改性磷铵2相近。

图1为不同磷肥处理甘蔗糖分含量的测定结果，图中显示，以改性磷铵2处理的甘蔗糖分最高，其次是改性磷铵1和改性磷矿粉，由此说明，高效磷肥能促进甘蔗糖分的提高。

盆栽水稻的试验结果表明，活化磷矿粉的水稻生物量、植株含P量均比磷矿粉的高，也比过磷酸钙的高，显示了活化磷矿粉在等重条件下，肥效高于过磷酸钙及磷矿粉，尤其是活化磷矿粉与过磷酸钙配合，其肥效更佳。

表2 活化磷矿粉在砖红壤上的肥效

处    理	水稻生物量 （干重：g/盆）	±％	植株含P量（P%）	±％
开阳磷矿粉	5.41cd	/	0.156c	/
过磷酸钙	4.57d	-15.5%	0.157c	+6.4%
活化磷矿粉1号 + 过磷酸钙	6.30bcd	+16.5%	0.185ab	+18.6%
活化磷矿粉1号	6.02bcd	+11.3%	0.180ab	+15.4%
活化磷矿粉2号 + 过磷酸钙	8.99a	+66.2%	0.192ab	+23.1%
活化磷矿粉2号	7.49ab	+38.4%	0.192ab	+23.1%

注：各处理的N、K相等，而磷肥则等重施用。

在赤红壤上进行的盆栽试验结果显示，包膜磷铵与磷铵配比的肥效大体上高于单施磷铵，而且，同种包膜磷铵中，包膜磷铵的配比大者，肥效较高。另外，在磷肥用量相等的条件下，本试验中包膜磷铵与磷铵配比处理的P用量低于单施磷铵，且随包膜磷铵比例的增加而下降。由此可见，本试验结果充分显示出不同释P速度搭配而成的新型磷铵的肥效高，并在P用量较低的情况下，其肥效优于一般磷铵。

国内外研究认为，在北方土壤一般不宜直接施用磷矿粉，但用活化剂处理后制得的活化磷矿粉，在北方碱性盐土上施用则具有明显的肥效。在北方土壤上的盆栽试验结果表明，活化磷矿粉可显著增加春小麦的地上部和根系的生物量 ，提高植株的吸磷量，提高大豆百粒重和玉米千粒重及产量（表4），显示活化磷矿粉在北方土壤上也同样肥效显著。

表3 活化磷矿粉在西北石灰性土壤上的肥效

处理 Treatments	春小麦地上部 （DW: g/pot）	春小麦根系 （DW: g/pot）	地上部吸磷量 （mg P/ pot）
磷矿粉	4.37	0.78	4.14
活化磷矿粉1	4.70	0.73	4.57
活化磷矿粉2	5.99	0.96	4.55

注：活化磷矿粉1——磷矿粉+无机活化剂；活化磷矿粉2——磷矿粉+有机活化剂。

春小麦品种为甘春20。各处理的磷肥用量相等。

表4 磷素活化剂对东北土壤上大豆百粒重和玉米千粒重及产量的影响

处  理	大豆		玉米
	百粒重 （g）	增重率 (﹪)	千粒重 （g）	增重率 （﹪）	平均产量 (㎏•hm-2)	增产率 (﹪)
CK	24.5	—	380.6	—	9518.67	—
H1	26.1	6.65	386.1	1.46	9823.67	3.20
H2	26.0	6.53	389.8	2.42	9860.33	3.48
H2＋1/3 OS	26.7	8.98	394.8	3.73	10236.00	7.54
柠檬酸铵＋OS	25.64	4.65	388.9	2.19	10192.67	6.85

注： H1-磷素活化剂1；H2-磷素活化剂2；OS-过磷酸钙

四 应用前景分析

由于直接利用中低品位磷矿，高效磷肥可以实现矿肥一体化，大大节约成本。而且高效磷肥比等重的过磷酸钙一般可增产10%左右，但成本下降15%以上。因此，高效磷肥具有明显的经济效益。

对于磷肥企业而言，高效磷肥的技术可以促进其的产品升级换代，提升产品市场竞争力。目前我国大部分地区的磷矿及磷肥企业因能源紧张和高品位磷矿不足，对经营造成较大困难，可以利用低品位磷矿生产出高效磷肥，大大节约资源和成本，提高了效益。

由于高效磷肥能明显提高P利用率达25％，即可以节肥25％，且作物的增产明显，因而 给农民带来增产增收的实惠。高效磷肥不仅在南方酸性土壤上的肥效显著，在北方碱性土壤也有明显的肥效，显示出高效磷肥在北方土壤上有一定的应用前景。

高效磷肥在技术上和成本上具有显著的特点和优势，因此推广应用前景良好。本项目的活化技术，已在广东湛江和贵州应用于生产高效磷肥，在湛江雷州地区、珠三角地区 市场反应良好。

 

(关键字：磷资源)