江苏省农用矿产资源概况与安全评估①

毛礼鑫 朱士飞 秦云虎 吴蒙 曹磊

1 江苏地质矿产设计研究院，江苏 徐州 221006

2 中国煤炭地质总局煤系矿产资源重点实验室，江苏 徐州 221006

近年来国家经济快速发展，人们对于粮食安全问题缺乏重视，然而从世界的角度来看，粮食安全自1974年提出以来一直是个全球性问题。中国农业必须面对的现实是人多地少，巨大的人口基数需要粮食不断增产保质[1]。多年来国家层面不断出台政策保护粮食安全，从免除农业税收到给予农民购买种子、农药、农具等的补贴，从保证粮食价格稳定到倡导节约粮食，从将粮食安全列入国家安全法到“六稳六保”之保粮食能源安全，彰显着国家从粮食种植端和消费端给予的高度重视。前人研究表明化肥在粮食的增产中具有不可替代的巨大作用[2]，然而，过度的施用也会产生负面影响[3-5]，因而保证粮食安全需要确保肥料数量与质量，即需要农用矿产资源的安全稳定。

江苏省位于黄淮海平原，处于中国粮食主生产区之中，确保粮食安全责任重大。然而关于农用矿产资源的动态数据较少，已有的资料完整度不够翔实，由于建设“美丽江苏”等环保政策的需求省内大量矿山关停，这些严重制约省内的农用矿产资源安全状况的论证。基于此，本文总结了农用矿产的研究历程，以江苏省磷、钾、硫资源为重点，对省内农用矿产的资源禀赋与开发利用程度开展广泛调研，在此基础上结合江苏省对化肥的需求分析和保障能力分析结果提出确保农用矿产资源安全的建议。

1 农用矿产资源研究

农用矿产指可以用于农业生产的矿产资源，涉及农、林、牧、副、渔等多个方面[1,6-7]，经过现代化技术的处理，不仅能够针对不同土地有效改善土壤的营养状况，还能提高作物的抗寒抗病虫的能力，从而显著提高粮食产量、质量，在动物饲养中也有显著效果[8]。

农用矿产资源主要包括磷资源（如磷灰石、鸟粪石）、钾资源（如钾盐、含钾砂页岩）、硫资源（如自然硫、硫铁矿）、微量元素类（如钼、锌、锰）、农药资源（如砷）、腐殖酸类（如泥炭、褐煤）等[9]。根据作物对元素的需求性和不可替代性，农用矿产资源中以磷、钾、硫资源最为重要。

相比于其他矿产资源，中国对农业矿产资源的关注度明显不足。在知网中以“农用矿产”为主题搜索文献显示，中国相关方面的研究主要集中在20世纪末，相较于世界其他国家起步较晚。

从研究内容看，早期国内对农业矿产的研究包括农用资源的种类、分布情况以及应用前景[10]，有的学者从地质的角度研究某些地区的农用矿产资源概况及潜力[8,11]，还有学者根据农用矿产用途进行分类研究[12]，对非传统农用矿产资源或者新型农用矿产资源的发展进行探讨[13-14]。总体来看，国内对农用矿产的研究比较单一，多停留在矿产资源本身禀赋特征的层面或者是化工业的角度，较少以省为单位结合农业需求分析农用矿产资源的保障能力。

2 江苏省农用矿产资源

江苏省是中国综合发展水平最高的省份之一，所辖地区涉及多个大地构造单元包括华北陆块、秦岭造山带、扬子陆块，被称为“中国地质工作的摇篮”。根据《江苏省矿产资源年报》[15]可知，省内已发现各种矿产资源达133种，如图1所示，显示了本省主要农用矿产资源磷、钾、硫的分布情况，以下对本省的相关资源状况进行详细阐述。

2.1 磷资源

（1）资源禀赋与潜力

磷资源对中国这样一个人口大国来说具有重要的战略意义，早在本世纪初被列为中国急缺的20种资源之一，广泛用于化工、医药以及一些材料的加工，其中约有90%的磷资源被使用在肥料和农药的制作中，粮食的“食粮”当之无愧[1]。

根据《江苏省矿产资源年报》[15]，截至2018年底江苏省磷矿石保有资源储量为9282万t，可供利用资源储量仅为3392万t。按照矿床类型，变质型磷矿资源最多，在保有资源储量中占比达到88.4%，其余为陆相火山岩型。如图1所示，江苏省磷资源主要分布在东北部的连云港市、宿迁市沭阳县。还有一些矿化点因其资源量较少、品位较低，难以大规模开发利用，它们主要分布在徐州市、南京市等部分地区。2013年江苏省磷资源潜力评价结果显示2000m以浅预测磷矿石资源总量为30631万t，其中受变质型29133万t、陆相火山岩型1498万t[16]。

图1 江苏省主要农用矿产资源分布图 Fig.1 Distribution map of main agricultural mineral resources in Jiangsu province

（2）勘探开发利用情况

江苏省磷矿的勘探开发利用在全国范围内较早，在1919年就发现了“海州式”磷矿，1919～2011经过许多单位和学者的勘探开发与研究，先后发现锦屏磷矿、新浦磷矿、陶湾磷矿、沭阳县的滥洪-华冲磷矿以及太和磷矿、南京市泰山铁磷矿床以及一些磷矿点等。表1对江苏省主要磷资源的勘探开发历程进行了总结，其中只有锦屏磷矿、新浦磷矿开发利用过，目前都已经停产。

表1 江苏省主要磷资源勘探开发利用统计[16-19] Table 1 Table of the exploration, development and utilization of main phosphorus resources in Jiangsu province

2.2 钾资源

（1）资源禀赋与潜力

可溶性的钾盐资源绝大多数（约95%）被用在农业中[1]，因为钾不仅能够增强作物抗病能力，还能提高植物对其他肥料的吸收。然而中国近半数的钾资源需要进口，严重威胁国家的战略安全。

江苏省可溶性钾盐资源匮乏，仅存在难以利用的含钾砂页岩。理论上来说含钾岩石可以用来制造钾肥以及钙镁磷钾肥之类的其他化肥，众多单位和学者都对此进行了大量的研究工作，但因其钾含量较低，将其提取转化为可用的钾资源花费大，以目前的科技水平难以开发利用。

根据《江苏省矿产资源年鉴》（2000～2018），江苏省的含钾砂页岩资源量变化较小，表明目前该资源尚未大规模开发利用[15]。数据显示，截至到2018年含钾砂页岩保有资源储量206841万t，潜在总值20.68亿元。江苏省含钾砂页岩资源主要分布在西北部的丰县、徐州部分地区以及苏南地区的南京市等地区（图1）。

（2）勘探开发利用情况

1924年刘季辰等编著的《江苏地质志》对江苏省的多种矿产资源进行研究，关于其储量、分布、开采价值等的研究成果对后来的勘探开发有重要参考价值[17]。针对江苏省钾资源的勘探主要集中在70～80年代，在此期间扬州专区冶金地质局、江苏省第六地质队、江苏省第一地质队、江苏省第五地质队、地矿部第二地质大队、南京地质矿产所，化工部钾盐地质大队等单位先后进行过勘探工作。例如，1979年4月地矿部第二地质大队苏皖踏勘组以苏北盆地为重点进行了钾盐地质勘探，认为苏北淮安-洪泽地区具备找钾地质前提。生产应用方面也有做过研究，例如70年代初连云港化工矿山设计研究院六连钾肥调查组对江苏省钾长石生产钾肥进行调研[18,20]

江苏省内开发利用的钾资源较少，典型的有华山含钾砂页岩矿，1970～2005年断断续续进行过开采，因为含钾砂页岩本身较难利用的原因，矿山产量较小，仅供周边小型化肥厂使用。至今省内没有大规模的钾资源开发利用，随着技术的进步，这部分难以提取的钾资源将会为江苏省农业肥料的生产提供物资基础。

2.3 硫资源

（1）资源禀赋与潜力

根据《江苏省矿产资源年报》[15]，江苏省硫资源以硫铁矿为主，截至2018年底全省硫铁矿床保有资源储量为3515万t，伴生硫保有资源储量为557万t，潜在总价值达到49.67亿元。按照矿床类型来看，主要为陆相火山岩型（54.5%）和接触交代型（27.8%），还有少部分的岩浆热液型（17.7%）。从资源分布来看，江苏省硫资源主要位于南京市西南部以及苏州部分地区（图1）。全省硫资源潜力较大，2013年潜力评价显示江苏省硫铁矿2000m以浅预测资源总量为18049万t[16]。

（2）勘探开发利用情况

刘季辰、刘汝霖等较早对江苏省硫资源展开了研究[17]，之后胡文瑄、何金祥、徐克勤等对硫化物矿床的成矿条件进行探讨[21-22]，王世盛等也对南京马鞍山矿区的硫化铁进行过调查；60年代开始，南京市地质队、江苏省地质局第一地质大队、第三地质大队等单位重点对云台山、皇姑山的硫铁矿开展广泛的地质调查，核实了重要矿段的储量；本世纪初，苏州市潭山硫铁矿、江苏省地质调查院、中化地质矿山总局江苏地质勘察院等单位进一步完善苏州市、句容市、南京市江宁区等地硫资源的研究。

江苏省硫资源的开采始于1958年，例如苏州的潭山硫铁矿和南京的云台山硫铁矿，随着开采工艺的发展和管理效率的提高，江苏省硫铁矿的产量由60年代每年不到1.7万t到80年代末时年产量达25万t。目前江苏省主要开采硫铁矿的矿山有云台山硫铁矿，还有部分矿山回收利用少量伴生的硫资源，如栖霞山大型铅锌银矿、迂里中型铅锌银矿、梅山大型铁矿等。

2.4 其他资源概况

江苏省除了上述主要的农用矿产磷、钾、硫资源，还有其他能应用于大农业的矿产资源，如泥炭、化肥用蛇纹石可以用于肥料的制作，沸石、膨润土等能改善土壤性能或者作为农药载体。这些矿物大多不是主要应用于农业生产，其次在用于改良土壤或者制作农药时也大都具有可替代性的矿产，因此仅将部分资源简单汇总（表2）。

表2 江苏省部分农用矿产资源保有资源储量统计（万t） Table 2 Statistics on reserves of some agricultural mineral resources in Jiangsu province （ten thousand tons）

3 安全评价

农用矿产资源有着矿产资源不可再生的共性以及作用于农业的独特性，对国家的工业、农业发展意义重大，其矿产资源的安全主要取决于需求水平与保障能力。矿产资源的需求与保障受多方面的影响，诸如国家的经济发展、相关政策、工业化程度、资源的开发利用水平、国际市场等因素都会直接或间接产生影响[23-26]。结合前人的研究以及农用矿产的特殊性，本次从经济因素、人口因素、市场因素三个角度研究对农用矿产资源的需求分析，从国内资源禀赋、政策保护、投资保障三个方面阐述对农用矿产资源的保障能力。

3.1 需求分析

3.1.1 经济水平

经济的发展、社会的进步离不开资源的消耗，农用矿产中磷、硫、钾等资源不仅对农业的发展产生影响，也在国家的轻化工业、食品业、国防等领域发挥重要作用，因此经济指标可以有效反映出对农用矿产资源的需求[27]。江苏省GDP和省农业生产总值稳定增长，经济的发展、生活质量的提高对原料提出更高的要求，将会直接或间接影响对矿产资源的需求（图2）。

图2 江苏省GDP与农业生产总值[28] Fig.2 GDP and gross agricultural product of Jiangsu province

3.1.2 人口与耕地

农用矿产需求最迫切的是对肥料的需求，进而影响农用矿产资源的使用。农业生产中人口数量带动粮食需求、耕地面积影响肥料需求，但是农村人口的相对数量与耕地面积的多少往往容易被忽视，实际上从业人数和种植面积的减少必然对化肥提出更高的要求，对农用矿产的安全评估影响重大。

从人口数量来看（图3），江苏省总人口数呈缓慢增长趋势，从80年代的约6000万人，至2018年增加为8051万人，总人口的增加和农村人口比例的减少将影响粮食的种植，势必会增加保障粮食安全的难度。从农作物种植面积来看（图4），江苏省粮食种植面积逐渐较少，由80年代的86000 km2减少到如今的75000 km2，另一方面，江苏省农作物单位面积产量逐渐增加，由80年代的38 kg/km2增加到如今的66.8 kg/km2，高于全国平均水平（61.2 kg/km2），然而长期稳定的保质增产需要持续稳定的肥料供给。

图3 江苏省农村人口数量变化[28] Fig.3 Variations in the number of rural population in Jiangsu province

图4 江苏省历年农作物播种面积与单位面积产量情况[28] Fig.4 Sowing area and yield per unit area of crops in Jiangsu province over the years

3.1.3 市场需求

肥料的生产与消费对农用矿产需求有重要影响，江苏省化肥施用量近20年保持稳定，在农业稳定发展的前提下江苏省对肥料的需求未来也不会发生较大的变化（图5）。然而江苏省化肥生产量波动较大，产量占比持续下降，且一直不能满足本省需求，近年来与施用量差距有加大趋势。一方面表明江苏省缺乏钾盐资源、主要磷矿的关闭对肥料生产的影响，另一方面揭示了江苏省化肥量需求急迫的现状。

图5 江苏省化肥施用与生产情况[28] Fig.5 Application and production of fertilizer in Jiangsu province

3.2 保障能力

3.2.1 国内资源禀赋

中国磷矿资源居世界第二，但只有不到全球5%的储量占比，且资源以中低品位矿为主[27,29-31]；中国硫资源以硫铁矿为主，资源较为丰富，但是在硫化工技术方面有所不足[30,32-33]；中国可溶性钾盐属于急缺乏矿种，静态保障年限仅为22年，且多集中于偏远地区，生产和运输成本大[30,34-36]。

表3显示了江苏省磷钾硫资源储量的变化，目前省内仅有部分硫铁矿仍在生产，磷矿在2016年基本停产，缺乏可利用的钾盐资源，因而省内资源持续供给能力很大程度上受国内资源禀赋的影响。

表3 江苏省磷钾硫资源基础储量统计（万t） Table 3 Basic reserves of phosphorus, potassium and sulfur resources in Jiangsu province

3.2.2 政策保护

针对大宗矿产资源各国都采取了措施加以保护[23,37]，国家层面和省政府层面为农用矿产提供了稳定的政策环境。中国将磷、钾等列入战略性矿产资源，同时在出口、税收等方面采取有效措施，加大保护力度。研究表明零售价格指数可以作为调节物品生产和流通的依据[38-40]，江苏省化学肥料价格指数与国家的指数波动基本一致，随着2016年省内磷矿关闭带来的原料不足，省内肥料价格指数超过国家价格指数，这将影响肥料的购买与施用（图6）。另一方面，绿水青山一直与中国经济建设同步进行，保护环境的一系列政策强调长远发展，对矿产资源的安全性提出更高要求。江苏省提出把美丽江苏建设作为一项事关全局的重大战略，在建设“强富美高”的新江苏中“环境美”具有基础性地位。此外，减少施肥也有利于保证资源的持续供给，江苏省单位面积施肥量由2009年的7.34 kg/km2减少到2018年的6.38 kg/km2[28]，虽然远超标国际公认施肥量（2.25 kg/km2），但本省施肥强度较以往有所改善。

图6 肥料零售价格指数变化图 Fig.6 Change of Fertilizer Retail Price Index

3.2.3 投资保障

近年来江苏省矿山从业人员显著减少，目前人数仅为上个世纪末的十分之一，一方面说明江苏省生产中的矿逐年减少，尤其是对主要农用矿产的开采力度也明显减少，另一方面人员投入的减少降低了矿产资源供给的保障程度（图7）。此外，从地质勘查投资的角度来看，江苏省近几年投资金额有下降趋势，且每年投资额波动较大，可能影响农用矿产资源的勘探开发。

图7 江苏省矿山从业人员与地质勘查投入情况[25] Fig.7 Mining employees and investment in geological exploration in Jiangsu province

4 结论与建议

江苏省主要的农用矿产资源磷、钾、硫分布在江苏省北部和西南部，磷矿资源储量较为充足，现阶段开发利用的几乎没有；可利用钾盐资源匮乏，含钾砂页岩目前没有大规模利用；硫资源主要以硫铁矿为主，资源潜力较大。需求分析表明江苏省经济与农业稳定发展、人口增长稳定、市场需求与实际生产差距拉大等迹象表明未来对农用矿产资源的需求量稳定。国家资源禀赋、政策保护、投资保障三个角度的保障分析中，国家和政府尽管采取环境保护、施肥强度降低、价格调控等相关措施与政策，但是钾资源匮乏、磷资源生产不足、相关从业人员数量减少、勘查投资力度不足等因素对农用矿产资源安全造成威胁。

为确保粮食安全，维护农业稳定发展提出以下建议：提高传统农用矿产资源供给端供给能力，在条件允许的情况下开发利用磷资源；加强非常规农用矿产资源的利用，尤其是针对江苏省充足的含钾砂页岩资源利用的研究应当加强；减少化肥施用量，从科学角度合理施肥，提高施肥效率；加强地质与农业的联系，因地制宜形成有效成果转换服务农业生产。