黑龙江省牡丹江市自然资源禀赋特征及开发潜力分析

佟智强，杨洪祥，宋立东，刘 浩，王建伟，高 博

中国地质调查局牡丹江自然资源综合调查中心，黑龙江牡丹江 157021

0 引言

自然资源指人类可以直接从自然界获得，并用于生产和生活的物质和能量.根据联合国环境规划署的定义，自然资源就是指一定时间条件下，能够产生经济价值以提高人类当前和未来福利的自然环境因素的总称［1］.它既是自然环境的重要组成部分，又是自然环境和人类活动的联系纽带.随着经济的发展和人口的增长，自然资源的消耗急剧上升，引发了大量的资源环境和生态地质问题［2-5］，越来越多的专家学者致力于自然资源科学领域的研究工作，为实现人与自然和谐共生，协调可持续发展建言献策［6-11］.

牡丹江市地处中俄边境，是“中蒙俄经济走廊”“龙江丝路带”的重要战略支点，是中国对俄沿边开放的桥头堡和枢纽站，地质遗迹、特色土壤、矿产资源丰富，是我国典型的中小型边境旅游经济城市.21 世纪以来，新型城镇化进程也不断影响和改变着自然资源环境和生态地质条件［12］，城镇化建设与资源环境承载力之间的耦合关系日趋紧密［13］.2017 年，国务院办公厅批准的牡丹江市城市总体规划（国办函［2017］86 号）中强调，要建设资源节约型和环境友好型城市，要促进生产空间集约高效、生活空间宜居适度、生态空间山清水秀.因此为助力打造牡丹江市独特的“山、水、林、田、湖、俗、边、雪”旅游文化，查清支撑旅游经济城市发展的自然资源数量和质量特征意义重大.

本文在梳理前人已有地质成果资料基础上，系统研究牡丹江市自然资源禀赋特征，同时分析自然资源的开发潜力，为牡丹江市实现协调持续发展、提质扩容升级、特色品牌打造等提供地质数据支撑.

1 研究区概况

牡丹江市位于黑龙江省的东南部，北邻哈尔滨市的依兰县和七台河市的勃利县，西邻哈尔滨市的五常市、尚志市、方正县，南邻吉林省的汪清县、敦化市，东邻鸡西市、鸡东县，并与俄罗斯接壤，行政区面积38 827 km2.牡丹江市区位优势明显，交通便捷通畅，生态环境优良，开发程度较低，发展空间充裕.

牡丹江市地形总趋势为西北、东南高，中间较低并向西北倾斜.地貌类型按成因主要分为构造地貌、火山地貌、流水地貌3 类，形态表现有低山、丘陵、河谷平原，地貌格局主要受大地构造控制.

牡丹江市地处北温带中部，属大陆性湿润季风气候，特点是四季分明，春季多风干旱，夏季湿热多雨，秋季温凉早霜，冬季寒冷漫长，多年平均气温为2.7 ℃.降水量在时空上分布很不均匀，年际间降水量变化很大，历年最大降水量736.5 mm，最小降水量334.8 mm，多年平均降水量547.9 mm.牡丹江市水资源丰富，牡丹江、穆棱河、绥芬河3 个水系共有大小河流6 677条，湖泊823 处.

2 自然资源禀赋特征

2.1 土地资源

2.1.1 土地利用类型

根据2019 年Landsat8 OLI 遥感数据，牡丹江市土地利用类型以林地和耕地为主（图1），二者合计占市域面积的94.74%.其中，林地27 617.10 km2，占比71.13%，主要分布于牡丹江市西部及东南部山区；耕地9 177.20 km2，占比23.64%，主要分布于河谷平原区；草地301.92 km2，占比0.78%，主要分布于河谷平原及山间沟谷地区；湿地275.04 km2，占比0.71%，主要分布于河湖周边区域；建设用地728.33 km2，占比1.88%，主要由住宅用地、交通运输用地等组成；水域及水利设施用地553.91 km2，占比1.43%，主要由镜泊湖、莲花湖、牡丹江等水域组成.各类土地利用面积见表1.

表1 牡丹江市域土地利用面积统计表Table 1 Land use areas in Mudanjiang City

图1 牡丹江市2019 年土地利用类型遥感解译图Fig.1 Remote sensing interpretation map of land use types in Mudanjiang City in 2019

对比1990 年、2000 年、2010 年、2019 年4期数据，土地利用类型变化主要体现在林地、耕地、建设用地面积的增减上.1990—2019 年林地面积分别 为30 124.59 km2、27 021.20 km2、26 853.80 km2、27 616.86 km2，林地变化趋势表现为先减后增；耕地面积分别为7 281.03 km2、10 627.83 km2、10 647.76 km2、9 176.80 km2，耕地变化趋势表现为先增后减；建设用地面积分别为447.42 km2、487.27 km2、572.30 km2、728.43 km2，建设用地变化趋势表现为持续增加.市域土地利用变化整体体现了毁林开荒—管理保护—退耕还林的时代发展历程.退耕还林后土壤侵蚀敏感性有所改善，生态环境质量得到改善［14-17］.

2.1.2 土地地球化学质量

东北地区黑土地土壤基本无重金属污染，土壤质量优越［18］.据“兴凯湖平原及松辽平原西部土地质量地球化学调查”项目成果，牡丹江市耕地区土壤养分综合等级以二等和三等为主，为较丰富—中等.一等主要集中分布于牡丹江市东部及宁安地区，四等在穆棱市南部及其他零星地区分布.土壤环境综合等级总体良好，以一等（无风险）为主，二等（风险可控）及三等（风险较高）在区内零星分布.土地质量综合等级（图2）总体良好，以一等（优质）和二等（良好）为主，占区域的绝大多数面积，三等（中等）在区域内零星分布，四等（差等）和五等（劣等）个别分布于区域内.

图2 牡丹江市土地质量综合等级图Fig.2 Comprehensive grading map of land quality in Mudanjiang City

2.2 水资源

2.2.1 水资源量

牡丹江市多年平均降水288 mm，水资源总量137.9×108m3，其中地表水资源量133.7×108m3，地下水资源量32.1×108m3，重复计算量27.9×108m3.牡丹江市地下水类型主要为基岩裂隙水、玄武岩孔洞裂隙水、碎屑岩裂隙孔隙水、第四系松散岩类孔隙水［19-21］.松散岩类孔隙水含水系统可进一步划分为潜水含水层组、潜水-微承压水含水层组、湖积高平原承压水含水层组.潜水含水层组含水层厚度变化较大，地下水埋藏极不稳定，水位一般在0.5～2.0 m，最低处可达5 m左右，单井涌水量一般小于100 m3/d，局部流域与地表水连通性较好，水量丰富，可超过300 m3/d.潜水-微承压水含水层组含水层厚度4～11 m，水位埋深1.5～7 m，单井涌水量为100～1 500 m3/d.湖积高平原承压水含水层组含水层厚度较薄，单井涌水量不足100 m3/d.

2.2.2 水环境

1）地表水环境：地表水是牡丹江市重要的饮用水源和工农业供水水源.牡丹江市地表水共有19 个监测断面，选择有污染代表性的断面采集了30 组水质分析样品，分析测试了pH、COD、BOD、总氮、总磷等28项常规指标以及卤代烃33 项有机指标.测试数据显示主要污染指标有总氮、氨氮、BOD、COD，污染点分布与城镇展布空间基本一致，表明地表水污染与人类活动密切相关.

2）地下水环境：研究了采集的252 组地下水全分析样品，并参考《GB/T14848—2017 地下水质量评价标准》进行了评价.结果表明，牡丹江市地下水总体质量较好，其中I 级点5 处，II 级点65 处，III 级点46 处，IV级点70 处，V 级点32 处.IV 级点及V 级点多分布于松散岩类孔隙水及碎屑岩孔隙裂隙水中.影响水质的主要指标有Fe、Mn、Al、COD、F、pH、TDS、氨氮、硝氮、硬度等，其中Fe、Mn 分布范围最广，多分布于牡丹江主城区等人口密集的浅水区.

2.3 地质遗迹资源

地质遗迹是在地球演化的漫长地质历史时期，由于各种内外地质作用形成、发展并遗留下来的珍贵的、不可再生的地质现象［22-25］.牡丹江市共有40 处地质遗迹资源，其中岩土体地貌13 处，火山地貌9 处，水体地貌5 处，岩石剖面5 处，构造地貌3 处，重要化石产地2 处，地层剖面1 处，地质灾害遗迹1 处，构造剖面1 处.根据《DZ/T0303—2017 地质遗迹调查规范》中的评价标准，其中世界级4 处，国家级2 处，省级34 处（图3，表2）.

表2 牡丹江市地质遗迹点基本信息表Table 2 Basic information of geological relic sites in Mudanjiang City

图3 牡丹江市地质遗迹资源分布图Fig.3 Distribution map of geological relic resources in Mudanjiang City

2.4 冰雪资源

研究定义的冰雪资源指标，即滑雪场建设所需要的冰雪资源条件，包括冰雪覆盖和积雪厚度2 个因子［26］.冰雪覆盖方面，利用2020 年1 月至2 月共6 景Landsat8 遥感影像，选择652 波段合成，进行了大气校正、镶嵌、裁剪等预处理.考虑到牡丹江市植被覆盖率较高，采用归一化差值林地积雪指数（NDFSI）对牡丹江市域范围内积雪、积冰等进行遥感信息提取.经反复验证，分类阈值确定为0.3，解译了牡丹江市积雪覆盖范围.积雪厚度方面，通过收集2015—2019 年气象站点数据，结合实测调查获取.通过叠加冰雪覆盖和积厚度2 个因子，得到冰雪资源指标评价结果（图4）.结果表明牡丹江市冰雪资源绝大多数适宜滑雪场建设的物质基础需求.

图4 牡丹江市冰雪资源评价图Fig.4 Evaluation map of ice and snow resources in Mudanjiang City

3 开发潜力分析

3.1 土地资源潜力

为了更好地开发利用土地资源，在国家地理标志产品响水大米的核心产区外围开展了1∶5 万土地质量调查，完成调查面积250 km2，采集土壤样品1 622 件，灌溉水样品30 件，大宗农作物样品130 件，根系土样品130 件，大气干湿沉降样品9 件.经测试分析，土地综合质量优质面积98.77 km2，占比39.51%；良好面积50.75 km2，占比20.30%；中等面积99.35 km2，占比39.74%；差等面积1.13 km2，占比0.45%.以锌元素含量、土壤养分等级、土壤环境等级、土地质量综合等级4 个指标进行综合分析，在东京城镇至渤海镇周边圈定富锌土地1 425 hm2（图5）.总体来看特色农业区土壤养分丰富、环境清洁，富含锌有益元素，有助于提高农产品附加值，打造高效农业示范区［27］，具有很好的开发潜力.

图5 东京城地区富锌土地分布图Fig.5 Distribution map of zinc-rich lands in Dongjingcheng area

3.2 水资源潜力

水资源的开发利用关键是协调水资源总量与社会经济关系［28-29］.根据牡丹江市城市总体规划，水资源开发主要体现在助力矿泉水产业高质量发展方面.参考《GB8537—2018 饮用天然矿泉水标准》，通过水质调查分析，发现牡丹江地区地下水Sr 和H2SiO3普遍偏高.采集的252 件样品中有87 件Sr 或H2SiO3达到天然矿泉水的界限指标，有28 组样品Sr 与H2SiO3同时超过界限指标.通过相关性分析研究，富Sr、H2SiO3主要是受水-岩相互作用影响.制约牡丹江矿泉水开发的主要因素是地下水整体贫乏，尤其是基岩区地下水水量不均，多为贫水，因此寻找构造裂隙水就成为牡丹江矿泉水开发的主要途径之一.在桥头村和东新村，运用地面调查、物探、水文钻孔施工等综合技术方法手段，成功寻找到构造裂隙水.经测试，此两处水源为富锶偏硅酸型矿泉水，可以作为矿泉水开发靶区来打造特色.

3.3 地质遗迹资源潜力

通过调查，牡丹江市的40 处地质遗迹资源中，已开发利用18 处，未被开发利用13 处，正在受到破坏9处.已开发利用的18 处重要地质遗迹资源分别纳入镜泊湖世界地质公园、海林莲花湖地质公园、东宁洞庭峡谷地质公园、牡丹峰国家森林公园、三道关国家森林公园和小黄山风景区进行了有效保护.正在遭受破坏的9 处地质遗迹资源以岩石剖面为主，均由当地居民开发利用石材而破坏地质遗迹资源.未被开发利用13处地质遗迹资源中，海浪镇红砂丹霞地貌和玄武岩柱状节理剖面，具有极佳的观赏价值和科考价值（图6）.

图6 未被开发利用的重要地质遗迹资源Fig.6 Unexploited significant geological relic resources

牡丹江市旅游资源和旅游经济水平之间存在着错位现象，需要做好旅游发展规划，培育精品旅游线路［30］.充分考虑到地质、地理、行政区划、交通等多种因素［31］，将牡丹江地质遗迹划分为莲花湖遗迹区、中心城市遗迹区、镜泊湖遗迹区和东部边陲遗迹区（图3）.这些宝贵的地质遗迹资源可以与牡丹江市人文旅游资源和社会旅游资源相结合，打造牡丹江市独特的“山、水、林、田、湖、俗、边、雪”旅游文化.

3.4 冰雪资源潜力

牡丹江市的冰雪资源开发利用形式以建设滑雪场为主.综合考虑牡丹江市生态环境、地形地貌、冰雪资源和区位条件4 个指标10 个因子，确定影响滑雪场选址的要素指标体系，详见表3.通过多因子叠加分析，计算出牡丹江市滑雪场选址适宜性范围，总面积1 757.05 km2，主要分布于市区东部阳明区、海林市城区西北部、宁安市城区东南部、林口县城区周边大部分区域、穆棱市城区西南部、东宁市西部和绥芬河市大部分区域.圈定了3 处冰雪资源开发适宜区（图7）.

表3 滑雪场选址的要素指标体系Table 3 Factor indexes for ski resort selection

图7 牡丹江市冰雪资源开发适宜区分布图Fig.7 Distribution map of suitable areas for ice and snow resources development in Mudanjiang City

4 结论

1）牡丹江市以林地、耕地为主，在维护保障国家生态安全和粮食安全方面发挥了重要作用.对比4 期监测数据，林地先减后增，耕地先增后减，建设用地持续增加，体现了“毁林开荒→管理治理→退耕还林”的时代发展历程.

2）牡丹江市自然资源禀赋特征：土地综合质量总体良好，以一等（优质）和二等（良好）为主；水资源总量137.9×108m3，水质总体良好，地表水的局部污染与人类活动密切相关，地下水IV 级点及V 级点多分布于牡丹江市主城区等人口密集的浅水区；共有40 处地质遗迹资源，其中世界级4 处，国家级2 处，省级34 处；冰雪资源丰厚，绝大多数区域适宜冰雪开发建设的物质基础需求.

3）自然资源开发潜力：为助力打造打造牡丹江市独特的“山、水、林、田、湖、俗、边、雪”旅游文化，在特色农业区圈定了富锌土地1 425 hm2；优选了桥头村和新兴村两处矿泉水开发靶区；整合了40 处地质遗迹资源，划分了4 个规划区；圈定了3 处冰雪资源开发适宜区，助力领跑冰雪新优势.