本发明公开了一种水肥一体化保水剂及其制备方法与应用。该保水剂由水溶性聚合单体、甘蔗渣或甘蔗渣衍生物、磷矿粉、自由基聚合引发剂和交联剂制备得到。本发明方法以甘蔗渣为原料，有效地利用了农业废弃资源，并添加了价格低廉、储量极为丰富的磷矿粉，使得本发明产品成本较低；另外，本发明方法以磷矿粉为原料，能与残留的酸性单体作用并释放出能被植物吸收的水溶性磷素，显著降低了酸性单体残留带来的毒害作用，且在保水剂缓控释系统作用下，通过溶胀作用稳定而长效地保持和释放作物生长所需养分，使土壤更适合植物生长，并提高肥料所含营养物质的生物利用度。