天津市富钾土地资源评价*

曹淑萍，程绪江

(天津市地质调查研究院，天津 300191)

钾是作物生长发育必需的大量元素之一，它在改善作物品质，提高产量等方面起着重要的作用［1］。近年来，我国由于钾资源储备和生产都严重不足，钾肥长期施用量极低，这已给我们这个农业大国带来了严重危害。由于“三要素”生产施用比例长期严重失调，导致缺钾范围日趋扩大，土壤物化性能变差，肥力锐减，土地退化，同时也使氮肥肥效下降，施肥成本上升。此外，还因缺钾而引起作物病变，如水稻生理性赤枯，不少农作物抗病虫能力减弱，出现早衰、退化等现象。我国钾肥的年需求量至少要750～800万t，而全国年产量仅为100多万t，占所需量的15%，缺口很大。为了摆脱依赖进口的被动局面，一方面应扩大找钾领域，拓宽找钾途径，寻找更多的钾资源;另一方面也需要在钾资源的开发利用方面多做工作［2］。

天津市由于独特的地理位置和成土环境拥有天然富钾土地资源，查明富钾土地资源量及其成因，并进行合理开发利用，对于缓解我国钾肥紧缺局面，促进天津市经济发展具有重要意义。

1 土壤调查方法

1.1 区域土壤样品采集

天津市水土环境地球化学调查根据《多目标区域地球化学调查规范》(DD2005-01)［5］进行，采取网格化方法分别采集全市陆域表层土壤和深层土壤样品。表层土壤采样深度为0～20cm，样品采样密度为1点/km2，按1个样/4km2组合送样检测。平原区深层土壤采样深度80～100cm，山区采至基岩，采样密度一般为1点/4km2，按照1个样/16km2进行组样测试，采样点位置见图1和图3。

1.2 剖面土壤样品采集

根据成土母质分布情况，选择代表性地区布置土壤垂向剖面。在全市范围内采集土壤纵剖面20个，深度160cm，每隔约20cm左右采集1件土壤样品，单样测试。

1.3 土壤样品测试

土壤样品分析质量要求及监控办法按《多目标区域地球化学调查规范》要求执行，由安徽省地质实验研究所分析，其中全钾测试采用X射线荧光光谱法 (XRF)，速效钾采用乙酸铵浸提—火焰光度法。

2 富钾土地资源分布及成因分析

2.1 富钾土地资源评价标准

钾在土壤中的赋存形式通常有3种，即水溶性钾、代换性钾和含钾矿物，水溶性钾、代换性钾能被植物吸收利用，而土壤中钾总量的近90%是以原生含钾硅酸盐矿物和次生黏土矿物形式存在的，这些含钾矿物都能通过风化作用而释放出钾离子作为土壤胶体表面吸附钾的补充，是代换钾的钾源储备［3］。土壤全钾能很好地反映土壤母质特征，代表土地长期供给钾素的能力，且受施肥影响较小具有稳定性，与速效钾有较好的相关性①曹淑萍，陈一笠，冯鑫等.天津市国土农业环境地球化学调查报告.天津市地质调查研究院，2003(12)，因此选用土壤全钾作为天然富钾土地资源评价指标。全国第二次土壤普查把土壤全钾含量大于2.5%确定为一级丰富区，野外调查发现土壤全钾一级区生长的农作物品质较好，而且多是天津市名特优农产品产地，如茶淀葡萄、小港酸梨和盘山柿子等。因此确定表层土壤全钾含量2.5%为富钾土地资源区标准，据此圈定了8个富钾土地资源区，主要分布在蓟县和宁河-汉沽。

图1 蓟县山区土壤采样点位图

2.2 蓟县富钾土地资源区分布及成因分析

蓟县富钾土地资源区5个，均分布在山区，总面积约97km2(表1，图2)。

该区土层薄，土壤为褐土。其中FK1和FK2分布在黄崖关以及大红峪-孙各庄的长城系团山子组和大红峪组地层附近。据林晓辉，任富根等研究，大红峪时期燕山区是一个含钾海盆并具火山岩喷发，在火山活动的间歇期，存在古风化现象，沉积了含钾页岩［3，4］，大红峪组地层一般含氧化钾8%～12%②田树信，周志勇，闻秀明等.天津市蓟县下营镇团山子村南山富钾岩石矿详查报告.天津市地质调查研究院，2003(12)，富钾页岩和白云岩风化是形成这两个富钾土地资源区的原因。FK4分布在盘山岩体中，盘山岩体以二长斑岩和二长花岗岩为主，为富钾的岩体。FK3和FK5分布在蓟县系洪水庄组地层附近，该组为一套灰黑、灰绿、棕黄色含石英粉砂伊利石页岩，伊利石是一种富钾的层状含水硅酸盐类黏土矿物，以优质伊利石为原料可以制取钾肥［5，6］。综上所述，蓟县5个富钾土地资源区均为富钾的地层和岩体风化形成的。

表1 蓟县富钾土地资源区基本情况

2.3 宁河－汉沽富钾土地资源区分布及成因分析

宁河-汉沽富钾土地资源区3个，总面积约1 200km2，主要分布在宁河县境内，包括潘庄、北淮淀、任凤、板桥乡和苗庄镇等，其次分布在汉沽茶淀、塘沽中心庄-宁车沽以及东丽区赤土镇等 (图3，图4)，该区属于冲积海积低平原到海积平原过渡带，土壤为盐化湿潮土。

图2 蓟县富钾区分布图

据《水经注》记载，公元前602年黄河改道离去以后，这里长期处于海淡水往复交替，海陆变迁不定的状态，形成庞大彼此相连的泻湖洼淀群，后又逐渐演变成范围几百里的退海湖泊和沼泽，即所谓雍奴薮，来自燕山的河流携带的富含钾的物质在该区大量沉积下来;该区近1000多年以来为湖泊和沼泽，水分强烈蒸发浓缩使金属元素在湖泊沉积物中进一步浓集;湖泊沉积物主要为黏土矿物，黏土矿物对钾等金属元素具有较强的吸附能力。以上这些因素使该区形成了1～1.5m厚的富钾土地资源。

3 富钾土地资源计算

3.1 土壤全钾在纵剖面上分布特征

在宁河-汉沽富钾区土壤纵剖面中，全钾在1m深度内含量高且变化不大，均高于2.5%，1m以下土层全钾含量逐渐降低，在2.5%以下 (图3)。

3.2 钾储量计算

钾储量计算参考中国地质调查局“全国土壤碳储量及各类元素 (氧化物)储量实测计算暂行要求”进行，分别计算各富钾区0～20cm和0～100cm土层中全钾储量。

0～20cm土层中钾储量计算方法

全钾及速效钾储量计算公示如下:

全钾储量 (t)=0.1×面积 (km2)×20cm×土壤容重(g/cm3)×钾平均含量 (%)

速效钾储量 (t)=0.00001×面积 (km2)×20cm×土壤容重 (g/cm3)×速效钾平均含量 (mg/kg)

0～100cm土层中钾储量计算方法

根据土壤纵剖面中全钾分布特征，全钾计算适用直线分布模式，选用下列公式进行计算:

全钾及速效钾储量计算公示如下:

全钾储量 (t)=0.1×面积 (km2)×土层厚度 (cm)×土壤容重 (g/cm3)×［表层钾平均含量(%)+深层钾平均含量 (%)］/2

速效钾储量 (t)=0.00001×面积 (km2)×土层厚度 (cm)×土壤容重 (g/cm3)×［表层速效钾平均含量 (mg/kg)+深层速效钾平均含量 (mg/kg)］/2

应用上述公示计算了各区钾资源量，其中土壤钾含量面积和土层厚度为本次实际调查数据，土壤容重为第二次土壤普查实测数据。计算结果详见表2。

图3 宁河－汉沽土壤采样点位图

图4 宁河－汉沽富钾区分布图

图5 土壤全钾纵向分布图

表2 钾资源量计算表

从表2可以看出，富钾土地资源区总面积约1 303.17km2，估算耕植层 (0～20cm)和1m土体中全钾总储量分别为8 638.36t和47 327.65t;其中速效钾总储量分别为155.70t和882.19t;富钾土地资源主要分布在宁河-汉沽地区，占全市富钾土地资源钾储量的90%以上，分布在蓟县的富钾土地资源区的钾储量约占10%。

4 富钾土地资源开发利用建议

蓟县富钾土地资源区土层薄，但富钾母岩风化不断给土壤提供钾，能使该区长久保持富钾土地资源优势，而且该区土壤还富含有机质和硒等有益元素;由于树木根系发达，具有涵养水分，保护生态环境的作用，该区适宜发展各种富硒、富钾特色水果。特色农业和林业增值是蓟县依靠农业增收的重要产业选择［7］。由于蓟县富钾土地资源区地质情况复杂，本次调查精度相对较低，建议在该区进行详细富钾土地资源调查和评价工作。

宁河-汉沽富钾土地资源区大部分地势低洼，土壤质地黏重，保水保肥能力强，土层深厚，同时还富含生长所必需的钙、镁、硼等多种营养成分;但该区土壤有一定程度的盐碱化现象，地势低洼且灌溉水资源丰富的地区适宜发展优质水稻;地势相对较高的地区适宜发展葡萄、西瓜和冬枣等耐盐碱且喜钾的特色水果。有约200km2含盐量过高地区不适宜种植农作物，可先作为生态用地进行退盐。天津沿海都市型农业功能定位是:强化经济功能、完善安全环保生态功能、突出辐射带动功能、拓展社会服务功能［8］，而滨海新区发展，特别是化工区和生态城建设必将给附近农业生态环境带来重大影响，如何在经济发展的同时保护和充分利用这一宝贵土地资源，为天津市经济持续发展服务显得尤其重要。

1 王德芳，姚炳贵，高宝岩，等.津郊潮土长期定位试验中施钾效应研究.天津农业科学，2003，(1):20～22

2 周俊，朱江，储国正，等.钾资源的地球化学背景及其开发利用.矿产综合利用，1999，(4):36～37

3 林晓辉，吴昌华.燕山西段及太行山区长城系底界的讨论.地层学杂志，2002，(1):46～49

4 任富根.蓟县大红峪组火山-沉积岩系的基本特征.中国地质科学院天津地质矿产研究所文集，1987，(6):13～16

5 南京大学等.土壤学基础与土壤地理学.北京高等教育出版社，1980，(3):21～23

6 李晓敏，寇晓威.伊利石:一种前景广阔的新型粘土矿物材料.世界地质，2000，(12):347

7 黄学群，巩前文.天津蓟县农民依靠农业增收的潜力分析.中国农业资源与区划，2009，30(6)，71～73

8 张雅光.天津沿海都市型现代农业特征与功能研究.中国农业资源与区划，2009，(3):49～53