天津市富鉀土地資源評價*

曹淑萍，程緒江

(天津市地質調查研究院，天津 300191)

鉀是作物生長發育必需的大量元素之一，它在改善作物品質，提高產量等方面起著重要的作用［1］。近年來，我國由于鉀資源儲備和生產都嚴重不足，鉀肥長期施用量極低，這已給我們這個農業大國帶來了嚴重危害。由于“三要素”生產施用比例長期嚴重失調，導致缺鉀范圍日趨擴大，土壤物化性能變差，肥力銳減，土地退化，同時也使氮肥肥效下降，施肥成本上升。此外，還因缺鉀而引起作物病變，如水稻生理性赤枯，不少農作物抗病蟲能力減弱，出現早衰、退化等現象。我國鉀肥的年需求量至少要750～800萬t，而全國年產量僅為100多萬t，占所需量的15%，缺口很大。為了擺脫依賴進口的被動局面，一方面應擴大找鉀領域，拓寬找鉀途徑，尋找更多的鉀資源;另一方面也需要在鉀資源的開發利用方面多做工作［2］。

天津市由于獨特的地理位置和成土環境擁有天然富鉀土地資源，查明富鉀土地資源量及其成因，并進行合理開發利用，對于緩解我國鉀肥緊缺局面，促進天津市經濟發展具有重要意義。

1 土壤調查方法

1.1 區域土壤樣品采集

天津市水土環境地球化學調查根據《多目標區域地球化學調查規范》(DD2005-01)［5］進行，采取網格化方法分別采集全市陸域表層土壤和深層土壤樣品。表層土壤采樣深度為0～20cm，樣品采樣密度為1點/km2，按1個樣/4km2組合送樣檢測。平原區深層土壤采樣深度80～100cm，山區采至基巖，采樣密度一般為1點/4km2，按照1個樣/16km2進行組樣測試，采樣點位置見圖1和圖3。

1.2 剖面土壤樣品采集

根據成土母質分布情況，選擇代表性地區布置土壤垂向剖面。在全市范圍內采集土壤縱剖面20個，深度160cm，每隔約20cm左右采集1件土壤樣品，單樣測試。

1.3 土壤樣品測試

土壤樣品分析質量要求及監控辦法按《多目標區域地球化學調查規范》要求執行，由安徽省地質實驗研究所分析，其中全鉀測試采用X射線熒光光譜法 (XRF)，速效鉀采用乙酸銨浸提—火焰光度法。

2 富鉀土地資源分布及成因分析

2.1 富鉀土地資源評價標準

鉀在土壤中的賦存形式通常有3種，即水溶性鉀、代換性鉀和含鉀礦物，水溶性鉀、代換性鉀能被植物吸收利用，而土壤中鉀總量的近90%是以原生含鉀硅酸鹽礦物和次生黏土礦物形式存在的，這些含鉀礦物都能通過風化作用而釋放出鉀離子作為土壤膠體表面吸附鉀的補充，是代換鉀的鉀源儲備［3］。土壤全鉀能很好地反映土壤母質特征，代表土地長期供給鉀素的能力，且受施肥影響較小具有穩定性，與速效鉀有較好的相關性①曹淑萍，陳一笠，馮鑫等.天津市國土農業環境地球化學調查報告.天津市地質調查研究院，2003(12)，因此選用土壤全鉀作為天然富鉀土地資源評價指標。全國第二次土壤普查把土壤全鉀含量大于2.5%確定為一級豐富區，野外調查發現土壤全鉀一級區生長的農作物品質較好，而且多是天津市名特優農產品產地，如茶淀葡萄、小港酸梨和盤山柿子等。因此確定表層土壤全鉀含量2.5%為富鉀土地資源區標準，據此圈定了8個富鉀土地資源區，主要分布在薊縣和寧河-漢沽。

圖1 薊縣山區土壤采樣點位圖

2.2 薊縣富鉀土地資源區分布及成因分析

薊縣富鉀土地資源區5個，均分布在山區，總面積約97km2(表1，圖2)。

該區土層薄，土壤為褐土。其中FK1和FK2分布在黃崖關以及大紅峪-孫各莊的長城系團山子組和大紅峪組地層附近。據林曉輝，任富根等研究，大紅峪時期燕山區是一個含鉀海盆并具火山巖噴發，在火山活動的間歇期，存在古風化現象，沉積了含鉀頁巖［3，4］，大紅峪組地層一般含氧化鉀8%～12%②田樹信，周志勇，聞秀明等.天津市薊縣下營鎮團山子村南山富鉀巖石礦詳查報告.天津市地質調查研究院，2003(12)，富鉀頁巖和白云巖風化是形成這兩個富鉀土地資源區的原因。FK4分布在盤山巖體中，盤山巖體以二長斑巖和二長花崗巖為主，為富鉀的巖體。FK3和FK5分布在薊縣系洪水莊組地層附近，該組為一套灰黑、灰綠、棕黃色含石英粉砂伊利石頁巖，伊利石是一種富鉀的層狀含水硅酸鹽類黏土礦物，以優質伊利石為原料可以制取鉀肥［5，6］。綜上所述，薊縣5個富鉀土地資源區均為富鉀的地層和巖體風化形成的。

表1 薊縣富鉀土地資源區基本情況

2.3 寧河－漢沽富鉀土地資源區分布及成因分析

寧河-漢沽富鉀土地資源區3個，總面積約1 200km2，主要分布在寧河縣境內，包括潘莊、北淮淀、任鳳、板橋鄉和苗莊鎮等，其次分布在漢沽茶淀、塘沽中心莊-寧車沽以及東麗區赤土鎮等 (圖3，圖4)，該區屬于沖積海積低平原到海積平原過渡帶，土壤為鹽化濕潮土。

圖2 薊縣富鉀區分布圖

據《水經注》記載，公元前602年黃河改道離去以后，這里長期處于海淡水往復交替，海陸變遷不定的狀態，形成龐大彼此相連的瀉湖洼淀群，后又逐漸演變成范圍幾百里的退海湖泊和沼澤，即所謂雍奴藪，來自燕山的河流攜帶的富含鉀的物質在該區大量沉積下來;該區近1000多年以來為湖泊和沼澤，水分強烈蒸發濃縮使金屬元素在湖泊沉積物中進一步濃集;湖泊沉積物主要為黏土礦物，黏土礦物對鉀等金屬元素具有較強的吸附能力。以上這些因素使該區形成了1～1.5m厚的富鉀土地資源。

3 富鉀土地資源計算

3.1 土壤全鉀在縱剖面上分布特征

在寧河-漢沽富鉀區土壤縱剖面中，全鉀在1m深度內含量高且變化不大，均高于2.5%，1m以下土層全鉀含量逐漸降低，在2.5%以下 (圖3)。

3.2 鉀儲量計算

鉀儲量計算參考中國地質調查局“全國土壤碳儲量及各類元素 (氧化物)儲量實測計算暫行要求”進行，分別計算各富鉀區0～20cm和0～100cm土層中全鉀儲量。

0～20cm土層中鉀儲量計算方法

全鉀及速效鉀儲量計算公示如下:

全鉀儲量 (t)=0.1×面積 (km2)×20cm×土壤容重(g/cm3)×鉀平均含量 (%)

速效鉀儲量 (t)=0.00001×面積 (km2)×20cm×土壤容重 (g/cm3)×速效鉀平均含量 (mg/kg)

0～100cm土層中鉀儲量計算方法

根據土壤縱剖面中全鉀分布特征，全鉀計算適用直線分布模式，選用下列公式進行計算:

全鉀及速效鉀儲量計算公示如下:

全鉀儲量 (t)=0.1×面積 (km2)×土層厚度 (cm)×土壤容重 (g/cm3)×［表層鉀平均含量(%)+深層鉀平均含量 (%)］/2

速效鉀儲量 (t)=0.00001×面積 (km2)×土層厚度 (cm)×土壤容重 (g/cm3)×［表層速效鉀平均含量 (mg/kg)+深層速效鉀平均含量 (mg/kg)］/2

應用上述公示計算了各區鉀資源量，其中土壤鉀含量面積和土層厚度為本次實際調查數據，土壤容重為第二次土壤普查實測數據。計算結果詳見表2。

圖3 寧河－漢沽土壤采樣點位圖

圖4 寧河－漢沽富鉀區分布圖

圖5 土壤全鉀縱向分布圖

表2 鉀資源量計算表

從表2可以看出，富鉀土地資源區總面積約1 303.17km2，估算耕植層 (0～20cm)和1m土體中全鉀總儲量分別為8 638.36t和47 327.65t;其中速效鉀總儲量分別為155.70t和882.19t;富鉀土地資源主要分布在寧河-漢沽地區，占全市富鉀土地資源鉀儲量的90%以上，分布在薊縣的富鉀土地資源區的鉀儲量約占10%。

4 富鉀土地資源開發利用建議

薊縣富鉀土地資源區土層薄，但富鉀母巖風化不斷給土壤提供鉀，能使該區長久保持富鉀土地資源優勢，而且該區土壤還富含有機質和硒等有益元素;由于樹木根系發達，具有涵養水分，保護生態環境的作用，該區適宜發展各種富硒、富鉀特色水果。特色農業和林業增值是薊縣依靠農業增收的重要產業選擇［7］。由于薊縣富鉀土地資源區地質情況復雜，本次調查精度相對較低，建議在該區進行詳細富鉀土地資源調查和評價工作。

寧河-漢沽富鉀土地資源區大部分地勢低洼，土壤質地黏重，保水保肥能力強，土層深厚，同時還富含生長所必需的鈣、鎂、硼等多種營養成分;但該區土壤有一定程度的鹽堿化現象，地勢低洼且灌溉水資源豐富的地區適宜發展優質水稻;地勢相對較高的地區適宜發展葡萄、西瓜和冬棗等耐鹽堿且喜鉀的特色水果。有約200km2含鹽量過高地區不適宜種植農作物，可先作為生態用地進行退鹽。天津沿海都市型農業功能定位是:強化經濟功能、完善安全環保生態功能、突出輻射帶動功能、拓展社會服務功能［8］，而濱海新區發展，特別是化工區和生態城建設必將給附近農業生態環境帶來重大影響，如何在經濟發展的同時保護和充分利用這一寶貴土地資源，為天津市經濟持續發展服務顯得尤其重要。

1 王德芳，姚炳貴，高寶巖，等.津郊潮土長期定位試驗中施鉀效應研究.天津農業科學，2003，(1):20～22

2 周俊，朱江，儲國正，等.鉀資源的地球化學背景及其開發利用.礦產綜合利用，1999，(4):36～37

3 林曉輝，吳昌華.燕山西段及太行山區長城系底界的討論.地層學雜志，2002，(1):46～49

4 任富根.薊縣大紅峪組火山-沉積巖系的基本特征.中國地質科學院天津地質礦產研究所文集，1987，(6):13～16

5 南京大學等.土壤學基礎與土壤地理學.北京高等教育出版社，1980，(3):21～23

6 李曉敏，寇曉威.伊利石:一種前景廣闊的新型粘土礦物材料.世界地質，2000，(12):347

7 黃學群，鞏前文.天津薊縣農民依靠農業增收的潛力分析.中國農業資源與區劃，2009，30(6)，71～73

8 張雅光.天津沿海都市型現代農業特征與功能研究.中國農業資源與區劃，2009，(3):49～53