黑龍江省牡丹江市自然資源稟賦特征及開發(fā)潛力分析

佟智強，楊洪祥，宋立東，劉 浩，王建偉，高 博

中國地質調查局牡丹江自然資源綜合調查中心，黑龍江牡丹江 157021

0 引言

自然資源指人類可以直接從自然界獲得，并用于生產(chǎn)和生活的物質和能量.根據(jù)聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署的定義，自然資源就是指一定時間條件下，能夠產(chǎn)生經(jīng)濟價值以提高人類當前和未來福利的自然環(huán)境因素的總稱［1］.它既是自然環(huán)境的重要組成部分，又是自然環(huán)境和人類活動的聯(lián)系紐帶.隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人口的增長，自然資源的消耗急劇上升，引發(fā)了大量的資源環(huán)境和生態(tài)地質問題［2-5］，越來越多的專家學者致力于自然資源科學領域的研究工作，為實現(xiàn)人與自然和諧共生，協(xié)調可持續(xù)發(fā)展建言獻策［6-11］.

牡丹江市地處中俄邊境，是“中蒙俄經(jīng)濟走廊”“龍江絲路帶”的重要戰(zhàn)略支點，是中國對俄沿邊開放的橋頭堡和樞紐站，地質遺跡、特色土壤、礦產(chǎn)資源豐富，是我國典型的中小型邊境旅游經(jīng)濟城市.21 世紀以來，新型城鎮(zhèn)化進程也不斷影響和改變著自然資源環(huán)境和生態(tài)地質條件［12］，城鎮(zhèn)化建設與資源環(huán)境承載力之間的耦合關系日趨緊密［13］.2017 年，國務院辦公廳批準的牡丹江市城市總體規(guī)劃（國辦函［2017］86 號）中強調，要建設資源節(jié)約型和環(huán)境友好型城市，要促進生產(chǎn)空間集約高效、生活空間宜居適度、生態(tài)空間山清水秀.因此為助力打造牡丹江市獨特的“山、水、林、田、湖、俗、邊、雪”旅游文化，查清支撐旅游經(jīng)濟城市發(fā)展的自然資源數(shù)量和質量特征意義重大.

本文在梳理前人已有地質成果資料基礎上，系統(tǒng)研究牡丹江市自然資源稟賦特征，同時分析自然資源的開發(fā)潛力，為牡丹江市實現(xiàn)協(xié)調持續(xù)發(fā)展、提質擴容升級、特色品牌打造等提供地質數(shù)據(jù)支撐.

1 研究區(qū)概況

牡丹江市位于黑龍江省的東南部，北鄰哈爾濱市的依蘭縣和七臺河市的勃利縣，西鄰哈爾濱市的五常市、尚志市、方正縣，南鄰吉林省的汪清縣、敦化市，東鄰雞西市、雞東縣，并與俄羅斯接壤，行政區(qū)面積38 827 km2.牡丹江市區(qū)位優(yōu)勢明顯，交通便捷通暢，生態(tài)環(huán)境優(yōu)良，開發(fā)程度較低，發(fā)展空間充裕.

牡丹江市地形總趨勢為西北、東南高，中間較低并向西北傾斜.地貌類型按成因主要分為構造地貌、火山地貌、流水地貌3 類，形態(tài)表現(xiàn)有低山、丘陵、河谷平原，地貌格局主要受大地構造控制.

牡丹江市地處北溫帶中部，屬大陸性濕潤季風氣候，特點是四季分明，春季多風干旱，夏季濕熱多雨，秋季溫涼早霜，冬季寒冷漫長，多年平均氣溫為2.7 ℃.降水量在時空上分布很不均勻，年際間降水量變化很大，歷年最大降水量736.5 mm，最小降水量334.8 mm，多年平均降水量547.9 mm.牡丹江市水資源豐富，牡丹江、穆棱河、綏芬河3 個水系共有大小河流6 677條，湖泊823 處.

2 自然資源稟賦特征

2.1 土地資源

2.1.1 土地利用類型

根據(jù)2019 年Landsat8 OLI 遙感數(shù)據(jù)，牡丹江市土地利用類型以林地和耕地為主（圖1），二者合計占市域面積的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東南部山區(qū)；耕地9 177.20 km2，占比23.64%，主要分布于河谷平原區(qū)；草地301.92 km2，占比0.78%，主要分布于河谷平原及山間溝谷地區(qū)；濕地275.04 km2，占比0.71%，主要分布于河湖周邊區(qū)域；建設用地728.33 km2，占比1.88%，主要由住宅用地、交通運輸用地等組成；水域及水利設施用地553.91 km2，占比1.43%，主要由鏡泊湖、蓮花湖、牡丹江等水域組成.各類土地利用面積見表1.

表1 牡丹江市域土地利用面積統(tǒng)計表Table 1 Land use areas in Mudanjiang City

圖1 牡丹江市2019 年土地利用類型遙感解譯圖Fig.1 Remote sensing interpretation map of land use types in Mudanjiang City in 2019

對比1990 年、2000 年、2010 年、2019 年4期數(shù)據(jù)，土地利用類型變化主要體現(xiàn)在林地、耕地、建設用地面積的增減上.1990—2019 年林地面積分別 為30 124.59 km2、27 021.20 km2、26 853.80 km2、27 616.86 km2，林地變化趨勢表現(xiàn)為先減后增；耕地面積分別為7 281.03 km2、10 627.83 km2、10 647.76 km2、9 176.80 km2，耕地變化趨勢表現(xiàn)為先增后減；建設用地面積分別為447.42 km2、487.27 km2、572.30 km2、728.43 km2，建設用地變化趨勢表現(xiàn)為持續(xù)增加.市域土地利用變化整體體現(xiàn)了毀林開荒—管理保護—退耕還林的時代發(fā)展歷程.退耕還林后土壤侵蝕敏感性有所改善，生態(tài)環(huán)境質量得到改善［14-17］.

2.1.2 土地地球化學質量

東北地區(qū)黑土地土壤基本無重金屬污染，土壤質量優(yōu)越［18］.據(jù)“興凱湖平原及松遼平原西部土地質量地球化學調查”項目成果，牡丹江市耕地區(qū)土壤養(yǎng)分綜合等級以二等和三等為主，為較豐富—中等.一等主要集中分布于牡丹江市東部及寧安地區(qū)，四等在穆棱市南部及其他零星地區(qū)分布.土壤環(huán)境綜合等級總體良好，以一等（無風險）為主，二等（風險可控）及三等（風險較高）在區(qū)內(nèi)零星分布.土地質量綜合等級（圖2）總體良好，以一等（優(yōu)質）和二等（良好）為主，占區(qū)域的絕大多數(shù)面積，三等（中等）在區(qū)域內(nèi)零星分布，四等（差等）和五等（劣等）個別分布于區(qū)域內(nèi).

圖2 牡丹江市土地質量綜合等級圖Fig.2 Comprehensive grading map of land quality in Mudanjiang City

2.2 水資源

2.2.1 水資源量

牡丹江市多年平均降水288 mm，水資源總量137.9×108m3，其中地表水資源量133.7×108m3，地下水資源量32.1×108m3，重復計算量27.9×108m3.牡丹江市地下水類型主要為基巖裂隙水、玄武巖孔洞裂隙水、碎屑巖裂隙孔隙水、第四系松散巖類孔隙水［19-21］.松散巖類孔隙水含水系統(tǒng)可進一步劃分為潛水含水層組、潛水-微承壓水含水層組、湖積高平原承壓水含水層組.潛水含水層組含水層厚度變化較大，地下水埋藏極不穩(wěn)定，水位一般在0.5～2.0 m，最低處可達5 m左右，單井涌水量一般小于100 m3/d，局部流域與地表水連通性較好，水量豐富，可超過300 m3/d.潛水-微承壓水含水層組含水層厚度4～11 m，水位埋深1.5～7 m，單井涌水量為100～1 500 m3/d.湖積高平原承壓水含水層組含水層厚度較薄，單井涌水量不足100 m3/d.

2.2.2 水環(huán)境

1）地表水環(huán)境：地表水是牡丹江市重要的飲用水源和工農(nóng)業(yè)供水水源.牡丹江市地表水共有19 個監(jiān)測斷面，選擇有污染代表性的斷面采集了30 組水質分析樣品，分析測試了pH、COD、BOD、總氮、總磷等28項常規(guī)指標以及鹵代烴33 項有機指標.測試數(shù)據(jù)顯示主要污染指標有總氮、氨氮、BOD、COD，污染點分布與城鎮(zhèn)展布空間基本一致，表明地表水污染與人類活動密切相關.

2）地下水環(huán)境：研究了采集的252 組地下水全分析樣品，并參考《GB/T14848—2017 地下水質量評價標準》進行了評價.結果表明，牡丹江市地下水總體質量較好，其中I 級點5 處，II 級點65 處，III 級點46 處，IV級點70 處，V 級點32 處.IV 級點及V 級點多分布于松散巖類孔隙水及碎屑巖孔隙裂隙水中.影響水質的主要指標有Fe、Mn、Al、COD、F、pH、TDS、氨氮、硝氮、硬度等，其中Fe、Mn 分布范圍最廣，多分布于牡丹江主城區(qū)等人口密集的淺水區(qū).

2.3 地質遺跡資源

地質遺跡是在地球演化的漫長地質歷史時期，由于各種內(nèi)外地質作用形成、發(fā)展并遺留下來的珍貴的、不可再生的地質現(xiàn)象［22-25］.牡丹江市共有40 處地質遺跡資源，其中巖土體地貌13 處，火山地貌9 處，水體地貌5 處，巖石剖面5 處，構造地貌3 處，重要化石產(chǎn)地2 處，地層剖面1 處，地質災害遺跡1 處，構造剖面1 處.根據(jù)《DZ/T0303—2017 地質遺跡調查規(guī)范》中的評價標準，其中世界級4 處，國家級2 處，省級34 處（圖3，表2）.

表2 牡丹江市地質遺跡點基本信息表Table 2 Basic information of geological relic sites in Mudanjiang City

圖3 牡丹江市地質遺跡資源分布圖Fig.3 Distribution map of geological relic resources in Mudanjiang City

2.4 冰雪資源

研究定義的冰雪資源指標，即滑雪場建設所需要的冰雪資源條件，包括冰雪覆蓋和積雪厚度2 個因子［26］.冰雪覆蓋方面，利用2020 年1 月至2 月共6 景Landsat8 遙感影像，選擇652 波段合成，進行了大氣校正、鑲嵌、裁剪等預處理.考慮到牡丹江市植被覆蓋率較高，采用歸一化差值林地積雪指數(shù)（NDFSI）對牡丹江市域范圍內(nèi)積雪、積冰等進行遙感信息提取.經(jīng)反復驗證，分類閾值確定為0.3，解譯了牡丹江市積雪覆蓋范圍.積雪厚度方面，通過收集2015—2019 年氣象站點數(shù)據(jù)，結合實測調查獲取.通過疊加冰雪覆蓋和積厚度2 個因子，得到冰雪資源指標評價結果（圖4）.結果表明牡丹江市冰雪資源絕大多數(shù)適宜滑雪場建設的物質基礎需求.

圖4 牡丹江市冰雪資源評價圖Fig.4 Evaluation map of ice and snow resources in Mudanjiang City

3 開發(fā)潛力分析

3.1 土地資源潛力

為了更好地開發(fā)利用土地資源，在國家地理標志產(chǎn)品響水大米的核心產(chǎn)區(qū)外圍開展了1∶5 萬土地質量調查，完成調查面積250 km2，采集土壤樣品1 622 件，灌溉水樣品30 件，大宗農(nóng)作物樣品130 件，根系土樣品130 件，大氣干濕沉降樣品9 件.經(jīng)測試分析，土地綜合質量優(yōu)質面積98.77 km2，占比39.51%；良好面積50.75 km2，占比20.30%；中等面積99.35 km2，占比39.74%；差等面積1.13 km2，占比0.45%.以鋅元素含量、土壤養(yǎng)分等級、土壤環(huán)境等級、土地質量綜合等級4 個指標進行綜合分析，在東京城鎮(zhèn)至渤海鎮(zhèn)周邊圈定富鋅土地1 425 hm2（圖5）.總體來看特色農(nóng)業(yè)區(qū)土壤養(yǎng)分豐富、環(huán)境清潔，富含鋅有益元素，有助于提高農(nóng)產(chǎn)品附加值，打造高效農(nóng)業(yè)示范區(qū)［27］，具有很好的開發(fā)潛力.

圖5 東京城地區(qū)富鋅土地分布圖Fig.5 Distribution map of zinc-rich lands in Dongjingcheng area

3.2 水資源潛力

水資源的開發(fā)利用關鍵是協(xié)調水資源總量與社會經(jīng)濟關系［28-29］.根據(jù)牡丹江市城市總體規(guī)劃，水資源開發(fā)主要體現(xiàn)在助力礦泉水產(chǎn)業(yè)高質量發(fā)展方面.參考《GB8537—2018 飲用天然礦泉水標準》，通過水質調查分析，發(fā)現(xiàn)牡丹江地區(qū)地下水Sr 和H2SiO3普遍偏高.采集的252 件樣品中有87 件Sr 或H2SiO3達到天然礦泉水的界限指標，有28 組樣品Sr 與H2SiO3同時超過界限指標.通過相關性分析研究，富Sr、H2SiO3主要是受水-巖相互作用影響.制約牡丹江礦泉水開發(fā)的主要因素是地下水整體貧乏，尤其是基巖區(qū)地下水水量不均，多為貧水，因此尋找構造裂隙水就成為牡丹江礦泉水開發(fā)的主要途徑之一.在橋頭村和東新村，運用地面調查、物探、水文鉆孔施工等綜合技術方法手段，成功尋找到構造裂隙水.經(jīng)測試，此兩處水源為富鍶偏硅酸型礦泉水，可以作為礦泉水開發(fā)靶區(qū)來打造特色.

3.3 地質遺跡資源潛力

通過調查，牡丹江市的40 處地質遺跡資源中，已開發(fā)利用18 處，未被開發(fā)利用13 處，正在受到破壞9處.已開發(fā)利用的18 處重要地質遺跡資源分別納入鏡泊湖世界地質公園、海林蓮花湖地質公園、東寧洞庭峽谷地質公園、牡丹峰國家森林公園、三道關國家森林公園和小黃山風景區(qū)進行了有效保護.正在遭受破壞的9 處地質遺跡資源以巖石剖面為主，均由當?shù)鼐用耖_發(fā)利用石材而破壞地質遺跡資源.未被開發(fā)利用13處地質遺跡資源中，海浪鎮(zhèn)紅砂丹霞地貌和玄武巖柱狀節(jié)理剖面，具有極佳的觀賞價值和科考價值（圖6）.

圖6 未被開發(fā)利用的重要地質遺跡資源Fig.6 Unexploited significant geological relic resources

牡丹江市旅游資源和旅游經(jīng)濟水平之間存在著錯位現(xiàn)象，需要做好旅游發(fā)展規(guī)劃，培育精品旅游線路［30］.充分考慮到地質、地理、行政區(qū)劃、交通等多種因素［31］，將牡丹江地質遺跡劃分為蓮花湖遺跡區(qū)、中心城市遺跡區(qū)、鏡泊湖遺跡區(qū)和東部邊陲遺跡區(qū)（圖3）.這些寶貴的地質遺跡資源可以與牡丹江市人文旅游資源和社會旅游資源相結合，打造牡丹江市獨特的“山、水、林、田、湖、俗、邊、雪”旅游文化.

3.4 冰雪資源潛力

牡丹江市的冰雪資源開發(fā)利用形式以建設滑雪場為主.綜合考慮牡丹江市生態(tài)環(huán)境、地形地貌、冰雪資源和區(qū)位條件4 個指標10 個因子，確定影響滑雪場選址的要素指標體系，詳見表3.通過多因子疊加分析，計算出牡丹江市滑雪場選址適宜性范圍，總面積1 757.05 km2，主要分布于市區(qū)東部陽明區(qū)、海林市城區(qū)西北部、寧安市城區(qū)東南部、林口縣城區(qū)周邊大部分區(qū)域、穆棱市城區(qū)西南部、東寧市西部和綏芬河市大部分區(qū)域.圈定了3 處冰雪資源開發(fā)適宜區(qū)（圖7）.

表3 滑雪場選址的要素指標體系Table 3 Factor indexes for ski resort selection

圖7 牡丹江市冰雪資源開發(fā)適宜區(qū)分布圖Fig.7 Distribution map of suitable areas for ice and snow resources development in Mudanjiang City

4 結論

1）牡丹江市以林地、耕地為主，在維護保障國家生態(tài)安全和糧食安全方面發(fā)揮了重要作用.對比4 期監(jiān)測數(shù)據(jù)，林地先減后增，耕地先增后減，建設用地持續(xù)增加，體現(xiàn)了“毀林開荒→管理治理→退耕還林”的時代發(fā)展歷程.

2）牡丹江市自然資源稟賦特征：土地綜合質量總體良好，以一等（優(yōu)質）和二等（良好）為主；水資源總量137.9×108m3，水質總體良好，地表水的局部污染與人類活動密切相關，地下水IV 級點及V 級點多分布于牡丹江市主城區(qū)等人口密集的淺水區(qū)；共有40 處地質遺跡資源，其中世界級4 處，國家級2 處，省級34 處；冰雪資源豐厚，絕大多數(shù)區(qū)域適宜冰雪開發(fā)建設的物質基礎需求.

3）自然資源開發(fā)潛力：為助力打造打造牡丹江市獨特的“山、水、林、田、湖、俗、邊、雪”旅游文化，在特色農(nóng)業(yè)區(qū)圈定了富鋅土地1 425 hm2；優(yōu)選了橋頭村和新興村兩處礦泉水開發(fā)靶區(qū)；整合了40 處地質遺跡資源，劃分了4 個規(guī)劃區(qū)；圈定了3 處冰雪資源開發(fā)適宜區(qū)，助力領跑冰雪新優(yōu)勢.