自然資源地表基質(zhì)層調(diào)查技術(shù)方法新經(jīng)驗(yàn)
——以保定地區(qū)地表基質(zhì)層調(diào)查為例

侯紅星，張蜀冀，魯敏，張中躍，孫肖，秦天，王獻(xiàn)，張金龍，邵興坤，王偉

(中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局廊坊自然資源綜合調(diào)查中心，河北 廊坊 065000)

地表基質(zhì)屬于自然資源。地表基質(zhì)層是自然資源分層分類模型中的一個(gè)重要圈層，是耕地、森林、草原、濕地、水等資源產(chǎn)生、發(fā)育、演化和利用的物質(zhì)基礎(chǔ)。按照黨的十九屆四中全會(huì)明確的“加快建立自然資源統(tǒng)一調(diào)查、評(píng)價(jià)、監(jiān)測(cè)制度”的總體要求，為履行 “統(tǒng)一行使全民所有自然資源資產(chǎn)所有者職責(zé)、統(tǒng)一行使有國(guó)土空間用途管制和生態(tài)保護(hù)修復(fù)職責(zé)”的核心職責(zé)和主要工作，2020年1月18日，自然資源部發(fā)布了《自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)體系構(gòu)建總體方案》(以下簡(jiǎn)稱《總體方案》)(自然資源部，2020)。

目前，前人對(duì)于地表基質(zhì)的研究還比較少?！犊傮w方案》中首次提出“地表基質(zhì)層”一詞，將地表基質(zhì)層定義為“地球表層孕育和支撐森林、草原、水、濕地等各類自然資源的基礎(chǔ)物質(zhì)”。葛良勝等(2020)基于自然資源基本概念、分類及不同自然資源學(xué)科體系、地球關(guān)鍵帶等與“地表基質(zhì)層”劃分聯(lián)系緊密的內(nèi)容，將地表基質(zhì)層定義為“當(dāng)前出露于地球陸地地表淺部或水體底部，由天然物質(zhì)經(jīng)自然作用所形成，孕育和支撐森林、草原、水、耕地、海洋等各類自然資源(但不一定或不限于)的基礎(chǔ)物質(zhì)層，這些基礎(chǔ)物質(zhì)就是地表基質(zhì)”。2020年12月22日，自然資源部辦公廳發(fā)布了《地表基質(zhì)分類方案(試行)》(自然資源部，2020)，將地表基質(zhì)概念定義為“當(dāng)前出露于地球陸域地表淺部或水域水體底部，主要由天然物質(zhì)經(jīng)自然作用形成，正在或可以孕育和支撐森林、草原、水等各類自然資源的基礎(chǔ)物質(zhì)”。

《總體方案》從目標(biāo)任務(wù)、概念模型、工作內(nèi)容、體系建設(shè)、組織實(shí)施和保障措施等6個(gè)方面，系統(tǒng)規(guī)劃了新時(shí)期中國(guó)自然資源“1+8”調(diào)查評(píng)價(jià)和監(jiān)測(cè)工作，即“自然資源基礎(chǔ)調(diào)查+土地、森林、草原、濕地、水、海洋、地下資源、地表基質(zhì)等8個(gè)自然資源專項(xiàng)調(diào)查”，形成了自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)體系構(gòu)建的頂層設(shè)計(jì)。將地表基質(zhì)調(diào)查與耕地、森林、草原、濕地、水資源、海洋等一并劃為自然資源專項(xiàng)調(diào)查內(nèi)容；提出要在條件成熟時(shí)組織系統(tǒng)開展地表基質(zhì)層調(diào)查。葛良勝等(2020)根據(jù)《總體方案》就自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)體系中地表基質(zhì)調(diào)查若干問題進(jìn)行了探析，認(rèn)為地表基質(zhì)層調(diào)查是帶有強(qiáng)烈基礎(chǔ)調(diào)查色彩的專項(xiàng)調(diào)查工作，具有基礎(chǔ)性、公益性和戰(zhàn)略性地位。

地表基質(zhì)層雖然是一個(gè)跨越多門類自然資源業(yè)務(wù)體系和學(xué)科體系的新概念，調(diào)查內(nèi)容(地表基質(zhì)的類型、理化性質(zhì)及地質(zhì)景觀屬性等)比較廣泛，如何正確認(rèn)識(shí)實(shí)施自然資源地表基質(zhì)層調(diào)查的意義，如何按照《總體方案》要求部署地表基質(zhì)層調(diào)查工作，如何利用以往基礎(chǔ)調(diào)查、海洋調(diào)查、土壤調(diào)查等綜合調(diào)查資料進(jìn)一步開展地表基質(zhì)層野外調(diào)查工作，如何進(jìn)一步詳細(xì)劃分地表基質(zhì)類型，厘定地表基質(zhì)層調(diào)查指標(biāo)和內(nèi)容，采取什么樣的方法手段等都需要系統(tǒng)地理清。

2020年，根據(jù)自然資源部中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局統(tǒng)一規(guī)劃，自然資源綜合調(diào)查指揮中心在廊坊自然資源綜合調(diào)查中心率先部署自然資源地表基質(zhì)調(diào)查工程(侯紅星，2020)。工程在保定地區(qū)開展自然資源地表基質(zhì)層試點(diǎn)調(diào)查(魯敏，2020)。以試點(diǎn)工作實(shí)踐為基礎(chǔ)，對(duì)地表基質(zhì)的分類進(jìn)行了探討，對(duì)地表基質(zhì)層調(diào)查的指標(biāo)、內(nèi)容和方法等進(jìn)行了厘定，對(duì)地表基質(zhì)層調(diào)查工作部署提出了意見建議，旨在為組織和部署自然資源地表基質(zhì)層調(diào)查相關(guān)工作提供借鑒，為探索建立自然資源地表基質(zhì)層調(diào)查技術(shù)要求、方法體系和質(zhì)量規(guī)范等提供參考。

1 地表基質(zhì)層調(diào)查的重要意義

地表基質(zhì)層是自然資源分層分類模型中的第一層，是聯(lián)接地下和地上資源(物質(zhì))的紐帶，是地球關(guān)鍵帶的重要組成部分(安培浚等，2016)。地表基質(zhì)的自然資源屬性及其在自然資源分層分類模型中的位置，決定了地表基質(zhì)調(diào)查是自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)體系中不可或缺的重要內(nèi)容(葛良勝等，2020)。構(gòu)建完整、統(tǒng)一、系統(tǒng)、全新的自然資源立體綜合調(diào)查監(jiān)測(cè)體系，需要對(duì)地表基質(zhì)(層)開展系統(tǒng)調(diào)查。自然資源生長(zhǎng)、生態(tài)環(huán)境變化、國(guó)土空間利用等均與地表基質(zhì)層密切相關(guān)。地表基質(zhì)調(diào)查的數(shù)據(jù)與成果在自然資源統(tǒng)一管理和科學(xué)研究、國(guó)土空間綜合利用和科學(xué)規(guī)劃、生態(tài)環(huán)境保護(hù)修復(fù)和綜合治理等方面的支撐服務(wù)領(lǐng)域十分寬廣，作用明顯，意義重大。

實(shí)施自然資源地表基質(zhì)層調(diào)查，是踐行習(xí)近平生態(tài)文明思想的實(shí)際行動(dòng)(殷志強(qiáng)等，2020)。自然資源為人類提供生存、發(fā)展的物質(zhì)與空間。隨著社會(huì)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，越來(lái)越多的自然資源需要被開發(fā)和利用，同時(shí)也產(chǎn)生了自然資源超常規(guī)利用、生態(tài)環(huán)境惡化等一系列問題。黨的十八大以來(lái)，習(xí)近平總書記多次從生態(tài)文明建設(shè)的宏闊視野提出“山水林田湖是一個(gè)生命共同體”的論斷，強(qiáng)調(diào)“人的命脈在田，田的命脈在水，水的命脈在山，山的命脈在土，土的命脈在樹，空間用途管制和生態(tài)修復(fù)必須遵循自然規(guī)律”。這一重要論述，為推進(jìn)綠色發(fā)展、保護(hù)生態(tài)環(huán)境和建設(shè)美麗中國(guó)提供了行動(dòng)指南。地表基質(zhì)層作為孕育自然資源的物質(zhì)基礎(chǔ)，在“山水林田湖草”生命共同體中占有十分重要的地位。查明“巖石、礫石、砂質(zhì)、土質(zhì)、泥質(zhì)”等地表基質(zhì)層的種類、分布、理化性質(zhì)以及景觀、地質(zhì)屬性等，全面了解掌握人類活動(dòng)影響、開發(fā)利用和破壞情況，是整體規(guī)劃生態(tài)環(huán)境保護(hù)和國(guó)土空間生態(tài)修復(fù)、國(guó)土空間用途管制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

實(shí)施自然資源地表基質(zhì)層調(diào)查是有效保障支撐自然資源部履行“兩統(tǒng)一”職責(zé)的必然要求。自然資源部掛牌成立后統(tǒng)籌自然資源綜合調(diào)查監(jiān)測(cè)任務(wù)。《總體方案》提出要擇機(jī)開展系統(tǒng)的地表基質(zhì)層調(diào)查工作，條件成熟時(shí)，結(jié)合已有的基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查等工作，組織開展全國(guó)地表基質(zhì)調(diào)查。著眼國(guó)家需求和自然資源部、中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局職責(zé)使命，積極主動(dòng)地承擔(dān)自然資源地表基質(zhì)層調(diào)查相關(guān)工作任務(wù)，實(shí)施保定地區(qū)地表基質(zhì)層試點(diǎn)調(diào)查，通過(guò)試點(diǎn)先行、典型引路，總結(jié)推廣經(jīng)驗(yàn)，為系統(tǒng)部署開展此項(xiàng)工作進(jìn)一步積累經(jīng)驗(yàn)，以準(zhǔn)確摸清全國(guó)地表基質(zhì)層底數(shù)與現(xiàn)狀，提交相應(yīng)的調(diào)查成果，形成地表基質(zhì)層全國(guó)一張圖，為自然資源綜合管理評(píng)價(jià)監(jiān)測(cè)提供基礎(chǔ)信息資料支撐。

實(shí)施自然資源地表基質(zhì)層調(diào)查是構(gòu)建完善自然資源調(diào)查評(píng)價(jià)監(jiān)測(cè)體系的重要環(huán)節(jié)。自然資源地表基質(zhì)層系自然資源部成立后履行新的職能使命，對(duì)自然資源進(jìn)行分類、調(diào)查、評(píng)價(jià)、監(jiān)測(cè)工作進(jìn)行系統(tǒng)謀劃中首次提出這一概念。在以往基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查、礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查、生態(tài)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查以及自然資源綜合調(diào)查等工作中，均沒有系統(tǒng)地對(duì)地表基質(zhì)層進(jìn)行調(diào)查和評(píng)價(jià)，自然資源調(diào)查評(píng)價(jià)監(jiān)測(cè)體系也沒有對(duì)地表基質(zhì)層進(jìn)行系統(tǒng)規(guī)劃。開展系統(tǒng)的自然資源調(diào)查、評(píng)價(jià)、監(jiān)測(cè)等，建成自然資源日常管理所需的“一張底版、一套數(shù)據(jù)和一個(gè)平臺(tái)”，需要及時(shí)對(duì)地表基質(zhì)層進(jìn)行系統(tǒng)分類調(diào)查和評(píng)價(jià)，同時(shí)完善地表基質(zhì)層調(diào)查工作流程、技術(shù)規(guī)范、方法體系、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)以及制度規(guī)定等，與其他多門類自然資源要素調(diào)查進(jìn)行整體評(píng)價(jià)，不斷完善自然資源綜合調(diào)查評(píng)價(jià)監(jiān)測(cè)體系。

實(shí)施地表基質(zhì)層調(diào)查為推進(jìn)國(guó)家戰(zhàn)略的實(shí)施提供基礎(chǔ)支撐。京津冀協(xié)同發(fā)展、長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展、黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展等國(guó)家戰(zhàn)略需要統(tǒng)籌地表覆蓋層和地表基質(zhì)層整體調(diào)查。黨的十九屆五中全會(huì)提出的“要提升生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量和穩(wěn)定性，推動(dòng)綠色發(fā)展，促進(jìn)人與自然和諧共生，確保糧食安全，保障能源和戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源安全”等新要求，地表基質(zhì)層作為支撐自然資源覆蓋層、管理層和孕育自然資源的基礎(chǔ)物質(zhì)，其類型、分布、性質(zhì)和現(xiàn)狀等直接影響生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量和穩(wěn)定性。實(shí)施地表基質(zhì)層系統(tǒng)調(diào)查，盡快掌握其底數(shù)，形成一套地表基質(zhì)層現(xiàn)狀數(shù)據(jù)，對(duì)自然資源(如黑土地)的保護(hù)利用，對(duì)實(shí)施荒漠化、石漠化、水土流失等生態(tài)環(huán)境問題的綜合治理起直接作用。

實(shí)施自然資源地表基質(zhì)層調(diào)查是進(jìn)一步豐富地球系統(tǒng)科學(xué)理論的有益探索。目前正處在一個(gè)以地球系統(tǒng)科學(xué)為旗幟的新的地學(xué)革命時(shí)代(莫宣學(xué)，2019)，地球系統(tǒng)科學(xué)的研究主題由最初的“全球環(huán)境變化”發(fā)展成為“對(duì)整個(gè)地球行為及所有層圈間相互作用的探索”。同時(shí)，以地球系統(tǒng)科學(xué)理論為指導(dǎo)的地球關(guān)鍵帶(地表巖石-土壤-生物-水-大氣相互作用帶被稱為地球關(guān)鍵帶，傳統(tǒng)的風(fēng)化殼是其主要組成部分。在這一關(guān)鍵帶中，巖石和礦物的風(fēng)化與成土過(guò)程是大氣圈、生物圈、巖石圈和水圈相互作用的主要形式，是控制地表環(huán)境、改變地球表面形貌和維持生命資源的重要物理、化學(xué)和生物過(guò)程)研究將成為新的熱點(diǎn)。自然資源地表基質(zhì)層作為與地球關(guān)鍵帶有密切關(guān)聯(lián)的重要層位，是地球系統(tǒng)科學(xué)理論研究的重要內(nèi)容。因此，開展自然資源地表基質(zhì)層調(diào)查研究，利用地球系統(tǒng)科學(xué)理論指導(dǎo)自然資源調(diào)查、評(píng)價(jià)和監(jiān)測(cè)，進(jìn)行自然資源的合理開發(fā)利用顯得尤為重要和緊迫。加強(qiáng)對(duì)自然資源分層分類的三維立體時(shí)空模型，地表基質(zhì)層概念與科學(xué)內(nèi)涵、地表基質(zhì)層各要素、自然資源各圈層間的相互作用關(guān)系、成因聯(lián)系(如何形成，如何轉(zhuǎn)換，在未來(lái)又將如何變化等)的研究和深化等能為不斷豐富地球系統(tǒng)科學(xué)理論提供重要依據(jù)。

2 地表基質(zhì)層調(diào)查內(nèi)容

2.1 地表基質(zhì)的分類及命名

地表基質(zhì)的分類及命名是實(shí)施地表基質(zhì)層調(diào)查的基礎(chǔ)和前提。學(xué)術(shù)界目前對(duì)于地表基質(zhì)還沒有形成統(tǒng)一的分類命名方案?！犊傮w方案》對(duì)自然資源地表基質(zhì)類型僅進(jìn)行了初步劃分，將陸域地區(qū)(包括各類海島)劃分為巖石、礫石、沙和土壤等，并指出海域地區(qū)按照海底基質(zhì)進(jìn)行細(xì)分。吳克寧等(2019)對(duì)土壤質(zhì)地分類及其在中國(guó)的應(yīng)用進(jìn)行了探討。殷志強(qiáng)等(2020)根據(jù)第四紀(jì)地質(zhì)學(xué)特征，將地表基質(zhì)一級(jí)分類劃分為基巖和第四紀(jì)松散堆積物，二、三級(jí)分類按成因類型和地貌形態(tài)進(jìn)一步詳細(xì)劃分。自然資源部調(diào)查監(jiān)測(cè)司針對(duì)地表基質(zhì)分類命名先后多次研究分類方案并下發(fā)征求意見，項(xiàng)目組結(jié)合野外調(diào)查實(shí)際也多次提出了建設(shè)性建議。《地表基質(zhì)分類方案(試行)》(自然資源部，2020)初步形成了地表基質(zhì)4類3級(jí)分類命名方案體系。按照易于管理、便于調(diào)查、利于應(yīng)用、全域覆蓋的自然資源管理工作需要，項(xiàng)目組結(jié)合野外工作實(shí)踐，先后推出“巖、礫、砂、土、泥”、“巖質(zhì)、砂礫質(zhì)、土質(zhì)、泥質(zhì)”、“巖石、砂礫、土質(zhì)、泥質(zhì)、特殊基質(zhì)”等多種方案。為使地表基質(zhì)分類命名更具代表性、實(shí)用性和可調(diào)查性，在自然資源部印發(fā)的分類命名方案基礎(chǔ)上，提出自然資源地表基質(zhì)“五類三級(jí)”分類建議方案(侯紅星，2020；魯敏，2020)，具體分類情況見表1。

表1 自然資源地表基質(zhì)層分類表(據(jù)自然資源部《地表基質(zhì)分類方案(試行)》修改)Tab.1 Classification of the ground substrate survey of natural resources

本方案根據(jù)野外調(diào)查實(shí)踐，認(rèn)為單純的“礫質(zhì)”基質(zhì)在地表分布并不多，且按礫級(jí)進(jìn)一步分類，在野外調(diào)查、最終成圖的可操作性和應(yīng)用性不夠強(qiáng)。而野外調(diào)查中發(fā)現(xiàn)“砂”與“礫”通常發(fā)育在一起，因此將“砂礫”作為地表基質(zhì)一級(jí)分類中的一種，對(duì)應(yīng)于部方案中的礫質(zhì)。同時(shí)一級(jí)分類中增加了一類“特殊基質(zhì)”，即目前地表實(shí)際存在的但無(wú)法將其歸入“巖石、砂礫、土質(zhì)、泥質(zhì)”類的一些特殊地質(zhì)體。地表基質(zhì)二級(jí)分類按照便于識(shí)別利用的原則進(jìn)行分類，巖石基質(zhì)按照成因進(jìn)一步劃分為巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖。砂礫基質(zhì)按照礫石的含量進(jìn)一步劃分為礫石、含砂礫、含礫砂、砂等4類；土質(zhì)基質(zhì)按照巖屑與細(xì)土顆粒組成進(jìn)一步劃分為粗骨土、砂土、壤土、黏土等4類。泥質(zhì)基質(zhì)按照成因進(jìn)一步劃分為淤泥、軟泥和深海黏土3類。特殊基質(zhì)作為地球表面實(shí)際存在的，但目前還不能調(diào)查利用或難以調(diào)查的特殊類型基質(zhì)，在調(diào)查工作中根據(jù)實(shí)際情況予以劃分。

另外，積極營(yíng)造良好旅游環(huán)境氛圍，堅(jiān)持以人為本，這就需要一定的資金支持。部分地區(qū)發(fā)展水平一般，政府資金扶持力度不大，在與金融業(yè)高度融合的同時(shí)，拓寬融資渠道成為關(guān)鍵。

地表基質(zhì)三級(jí)分類根據(jù)不同調(diào)查精度和需求、不同工作區(qū)的實(shí)際情況進(jìn)行進(jìn)一步分類，本次沒有進(jìn)一步細(xì)分。

2.2 地表基質(zhì)層調(diào)查內(nèi)容

《總體方案》將地表基質(zhì)調(diào)查納入8類自然資源專項(xiàng)調(diào)查范疇，并指出要“查清巖石、礫石、沙、土壤等地表基質(zhì)類型、理化性質(zhì)及地質(zhì)景觀屬性等”，但沒有詳細(xì)列出地表基質(zhì)層調(diào)查的主要內(nèi)容。在具體實(shí)踐中認(rèn)識(shí)到不同的地表基質(zhì)類型支撐孕育的自然資源不同，承載的生態(tài)環(huán)境屬性和生物多樣性環(huán)境也完全不同。因此，實(shí)際調(diào)查工作中，在調(diào)查不同類型地表基質(zhì)的普適性屬性指標(biāo)的基礎(chǔ)上，還要根據(jù)其承載的自然資源、生態(tài)環(huán)境、物質(zhì)交換空間等特殊性有針對(duì)性地確定地表基質(zhì)調(diào)查的具體指標(biāo)和內(nèi)容。結(jié)合保定地區(qū)試點(diǎn)調(diào)查成果研究，提出了地表基質(zhì)層調(diào)查的指標(biāo)和內(nèi)容(圖1、表2)。

表2 自然資源地表基質(zhì)調(diào)查要素與指標(biāo)體系表Tab.2 Survey elements and index system of the ground substrate survey of natural resources

續(xù)表2

圖1 地表基質(zhì)層調(diào)查指標(biāo)框架圖Fig.1 Framework of the ground substrate survey

根據(jù)不同類型地表基質(zhì)調(diào)查需要，進(jìn)一步將調(diào)查指標(biāo)進(jìn)行了詳細(xì)厘定，劃分了10項(xiàng)調(diào)查指標(biāo)，其中空間分布特征、物理特征、化學(xué)特征、成分特征、生物特征等5項(xiàng)為地表基質(zhì)基本屬性特征指標(biāo)；含水特征、景觀屬性、氣候或氣象特征、生態(tài)屬性、變化趨勢(shì)等5項(xiàng)指標(biāo)為自然資源和生態(tài)環(huán)境特征評(píng)價(jià)指標(biāo)。通過(guò)對(duì)10個(gè)指標(biāo)的調(diào)查，在查明地表基質(zhì)基本屬性特征的同時(shí)，調(diào)查研究地表基質(zhì)對(duì)地表覆蓋層，即各類自然資源和生態(tài)環(huán)境的支撐、孕育作用，掌握人類活動(dòng)、自然環(huán)境變化等對(duì)地表基質(zhì)層、地表覆蓋層的影響制約因素等可以使地表基質(zhì)層調(diào)查成果更好地應(yīng)用于自然資源管理、生態(tài)環(huán)境保護(hù)修復(fù)、國(guó)土空間“雙評(píng)價(jià)”、農(nóng)林牧業(yè)高質(zhì)量發(fā)展等領(lǐng)域，更好地體現(xiàn)地表基質(zhì)層的基礎(chǔ)支撐孕育作用。

2.3 地表基質(zhì)層調(diào)查深度

地表基質(zhì)層調(diào)查深度應(yīng)綜合考慮地表基質(zhì)層支撐孕育的自然資源和人類活動(dòng)能夠影響或發(fā)生相互作用的最大范圍深度。在保定地區(qū)實(shí)際工作中，基于以下考慮：與人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)和自然資源相互作用最直接、最顯著的地球表層部分(人類能夠影響以及生活所需要；支撐森、草、園、林、耕等的基礎(chǔ)物質(zhì))；水、氣、能量交換作用最顯著的地球表層部分；土壤耕作層和土壤中微生物活動(dòng)范圍不超過(guò)5 m；植物根系能達(dá)到的最大深度約20 m以淺；非飽和的包氣帶一般以30 m為主；大多數(shù)建筑需探測(cè)的深度為50 m等因素，建議不同區(qū)域的地表基質(zhì)層調(diào)查深度應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況確定，不能簡(jiǎn)單設(shè)定統(tǒng)一的深度范圍(圖2)。

圖2 地表基質(zhì)層調(diào)查深度范圍及研究?jī)?nèi)容示意圖Fig.2 Schematic diagram of the depth range and research content of the ground substrate survey

覆蓋層是地表基質(zhì)層支撐孕育的層位，首先要對(duì)地表覆被情況開展調(diào)查，主要包括地形地貌特征、土地利用類型、植物、水體等的特征。保定地區(qū)屬于山地平原過(guò)渡帶，西高東低，生長(zhǎng)槐樹、杏樹、楊樹、荊條等喬灌木，農(nóng)作物主要為玉米、小麥、小米、花生等；園地種植柿子樹、核桃樹等。城鎮(zhèn)建設(shè)居民區(qū)多為硬化地面。根據(jù)覆蓋層特征對(duì)地表基質(zhì)層調(diào)查深度進(jìn)行調(diào)整。

支撐植物生長(zhǎng)帶(根系層)的地表基質(zhì)層調(diào)查深度為0～5 m。保定地區(qū)灌木、草本植物、主要農(nóng)作物根系深度約3 m以淺，果樹、喬木等植物根系深度多在5 m以內(nèi)。該層為土壤耕作層和微生物活動(dòng)主要部位，作為地表基質(zhì)層與地表覆蓋層之間相互耦合關(guān)系研究范圍，主要研究探討不同地表基質(zhì)類型與其所支撐孕育地表資源之間相互關(guān)系，及對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)。該深度范圍的地表基質(zhì)調(diào)查可為農(nóng)林牧業(yè)發(fā)展質(zhì)量研究提供依據(jù)(陶春軍等，2020)。

支撐物質(zhì)交換帶的地表基質(zhì)層調(diào)查深度為0～30 m。該深度范圍內(nèi)的地表基質(zhì)調(diào)查是支撐生態(tài)涵養(yǎng)區(qū)研究的基礎(chǔ)。該層為水循環(huán)、物質(zhì)循環(huán)最活躍區(qū)域，與人類活動(dòng)直接相互影響，作為地表基質(zhì)過(guò)程監(jiān)測(cè)研究范圍，主要探討研究地表基質(zhì)層-生態(tài)環(huán)境響應(yīng)機(jī)制，支撐生態(tài)環(huán)境保護(hù)與治理。

支撐地下空間利用帶的地表基質(zhì)層調(diào)查深度為0～50 m。該層具有特殊的空間資源屬性，作為地表基質(zhì)形成演化研究范圍，查明其年代格架，構(gòu)建三維立體模型。具體調(diào)查中此深度范圍不作為重點(diǎn)，但可以通過(guò)收集已有資料(鉆孔，物探等資料)，與地表基質(zhì)調(diào)查其他綜合資料一并整理，形成一張底版的地表基質(zhì)立體圖，為城鎮(zhèn)建設(shè)區(qū)域，支撐地下空間開發(fā)與利用提供支撐(吳文忠等，2020)。

3 地表基質(zhì)層調(diào)查方法

自然資源地表基質(zhì)調(diào)查以地球系統(tǒng)科學(xué)和自然資源空間分層分類模型為指導(dǎo)(圖3)，堅(jiān)持需求導(dǎo)向、目標(biāo)導(dǎo)向和問題導(dǎo)向原則，以已取得的基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查、專項(xiàng)地質(zhì)調(diào)查、海洋地質(zhì)調(diào)查、自然資源綜合調(diào)查、國(guó)土空間“雙評(píng)價(jià)”以及規(guī)劃利用等領(lǐng)域取得的成果資料為基礎(chǔ)，對(duì)已有資料進(jìn)行認(rèn)真梳理、總結(jié)、分析、利用，并按照地表基質(zhì)調(diào)查要求進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、矢量化改造，同時(shí)結(jié)合多時(shí)相、多手段遙感解譯成果，形成基于地表基質(zhì)調(diào)查的基礎(chǔ)性圖件，作為開展進(jìn)一步野外調(diào)查和建庫(kù)模擬的基礎(chǔ)。

圖3 地表基質(zhì)層調(diào)查技術(shù)方法體系圖Fig.3 Technology and methods system of the ground substrate survey

通過(guò)在保定地區(qū)的實(shí)踐來(lái)看，地表基質(zhì)調(diào)查應(yīng)按照“室內(nèi)研究、綜合編圖、野外調(diào)查、建庫(kù)模擬、平臺(tái)應(yīng)用”的過(guò)程進(jìn)行，采用遙感解譯、綜合編圖、剖面測(cè)量、地球物理調(diào)查、地球化學(xué)調(diào)查、工程施工(鉆探、槽探、井探等)、采樣測(cè)試及綜合研究等方法手段(圖4)，研究地表基質(zhì)類型和分布特征、理化性質(zhì)、景觀屬性、形成過(guò)程和變化趨勢(shì)，探討人類活動(dòng)、自然環(huán)境變化等對(duì)地表基質(zhì)的影響，以及自然資源不同圈層間的物質(zhì)變換及相互作用等科學(xué)問題，推出一系列調(diào)查成果，支撐自然資源管理、生態(tài)環(huán)境保護(hù)修復(fù)、農(nóng)林牧業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，以及國(guó)土空間規(guī)劃和“雙評(píng)價(jià)”工作。

圖4 地表基質(zhì)層調(diào)查過(guò)程及方法圖Fig.4 Investigation process and methods of the ground substrate survey

遙感解譯主要利用能夠識(shí)別不同類型地表基質(zhì)、不同種類自然資源要素的影像數(shù)據(jù)，對(duì)任務(wù)區(qū)地表基質(zhì)層、地表覆蓋層各要素進(jìn)行解譯，并結(jié)合前人資料收集整理情況，編制任務(wù)區(qū)系列基礎(chǔ)圖件，作為進(jìn)一步工作的基礎(chǔ)和工作部署圖。

野外調(diào)查主要對(duì)已有資料不能滿足地表基質(zhì)層調(diào)查工作需要的內(nèi)容進(jìn)行補(bǔ)充調(diào)查和研究。工作中可以參照傳統(tǒng)基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查野外工作方法，根據(jù)任務(wù)區(qū)實(shí)際情況，采用穿越法或追索法部署野外調(diào)查點(diǎn)和調(diào)查路線。調(diào)查點(diǎn)和調(diào)查路線需要收集記錄的內(nèi)容參照地表基質(zhì)層調(diào)查要素與指標(biāo)體系(表2)，結(jié)合實(shí)際工作需要進(jìn)行。

剖面測(cè)量主要調(diào)查研究不同類型地表基質(zhì)層厚度、空間接觸關(guān)系或上下疊置關(guān)系，為研究探討不同地表基質(zhì)形成演化提供野外一手信息資料。

地球物理調(diào)查在了解不同類型地表基質(zhì)的地球物理參數(shù)的同時(shí)，主要調(diào)查研究地表基質(zhì)層垂向結(jié)構(gòu)特征、反演地表基質(zhì)層深部變化情況。如調(diào)查殘坡積成因的粗骨質(zhì)土(風(fēng)化殼)的厚度，調(diào)查地表基質(zhì)層垂向結(jié)構(gòu)分層情況，調(diào)查被覆蓋的巖石基質(zhì)的深度(基底覆蓋情況)等。通過(guò)地球物理調(diào)查可以為進(jìn)一步部署鉆探等工程進(jìn)行驗(yàn)證提供依據(jù)。

地球化學(xué)調(diào)查是按照一定的比例尺和網(wǎng)度對(duì)不同類型的地表基質(zhì)采取地球化學(xué)分析測(cè)試樣品，研究不同類型地表基質(zhì)的元素含量特征，形成不同地表基質(zhì)的不同元素地球化學(xué)圖。不同類型地表基質(zhì)的地球化學(xué)樣品的布設(shè)網(wǎng)度、采樣介質(zhì)、采樣深度、樣品加工、分析測(cè)試參數(shù)等要求需要進(jìn)一步研究，形成適合于自然資源地表基質(zhì)化學(xué)性質(zhì)評(píng)價(jià)的一套地球化學(xué)調(diào)查技術(shù)方法體系。

工程施工主要包括地質(zhì)淺鉆、槽探或井探等，主要目的是直接揭露砂礫、土質(zhì)、泥質(zhì)或由不同類型地表基質(zhì)疊合形成的復(fù)雜地表基質(zhì)層的垂向空間疊置規(guī)律。槽井鉆探工程主要與地球物理調(diào)查工作配合一起使用，相互印證。同時(shí)，可根據(jù)研究需要采取垂向分布的地球化學(xué)分析測(cè)試樣品，查明復(fù)雜類型地表基質(zhì)層垂向空間疊置規(guī)律和形成演化特征。

采樣測(cè)試是根據(jù)調(diào)查需要采集不同類型地表基質(zhì)的薄片鑒定樣品、地球物理性質(zhì)測(cè)試樣品、地球化學(xué)分析測(cè)試樣品、年齡同位素樣品等。分析測(cè)試參數(shù)和要求要根據(jù)不同基質(zhì)的調(diào)查內(nèi)容和指標(biāo)具體確定。

開展綜合研究或?qū)ｎ}研究主要對(duì)地表基質(zhì)的形成演化、相互作用、物質(zhì)交換、綜合利用等進(jìn)行深入研究探索，解決重大資源環(huán)境等科學(xué)問題，為建立地表基質(zhì)三維時(shí)空模型提供依據(jù)。

建庫(kù)模擬即建立統(tǒng)一的地表基質(zhì)層數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)所獲取的全部地表基質(zhì)層調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化處理，建立地表基質(zhì)層立體模型，構(gòu)建可以融入自然資源三維立體空間模型數(shù)據(jù)庫(kù)的地表基質(zhì)數(shù)據(jù)層，建設(shè)地表基質(zhì)數(shù)據(jù)信息數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)。

4 結(jié)論與展望

地表基質(zhì)層調(diào)查是一項(xiàng)全新的自然資源綜合調(diào)查工作，是具有強(qiáng)烈的基礎(chǔ)調(diào)查性質(zhì)的自然資源專項(xiàng)調(diào)查工作(葛良勝等，2020)。2020年，僅在保定地區(qū)開展了試點(diǎn)調(diào)查和初步研究探索，對(duì)地表基質(zhì)調(diào)查的基本內(nèi)容與指標(biāo)要素，對(duì)調(diào)查的方法手段、技術(shù)要求、成果表達(dá)、應(yīng)用服務(wù)等取得了一定的認(rèn)識(shí)與總結(jié)?；谧匀毁Y源綜合調(diào)查監(jiān)測(cè)體系構(gòu)建需要，對(duì)下一步地表基質(zhì)層調(diào)查的具體工作部署進(jìn)行了思考，提出如下建議。

(1)試點(diǎn)先行，推出經(jīng)驗(yàn)。在河北省保定地區(qū)開展地表基質(zhì)層試點(diǎn)調(diào)查的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步統(tǒng)籌推進(jìn)地上與地下，陸域與海域，丘陵與平原、沙漠與戈壁、漂流與湖泊、高原與山地等典型地形地貌單元的地表基質(zhì)層調(diào)查工作，形成陸域不同景觀區(qū)、近海及海岸帶、重大戰(zhàn)略區(qū)、重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)地表基質(zhì)層調(diào)查成果經(jīng)驗(yàn)、工作模式和技術(shù)方法體系。

(2)專項(xiàng)跟進(jìn)，成果示范。開展重點(diǎn)地區(qū)地表基質(zhì)層調(diào)查，形成示范成果。重點(diǎn)開展東北黑土地、青藏高原凍土區(qū)、華北黃土區(qū)、華南紅土層、西北鹽堿土地區(qū)、巖溶區(qū)、石漠化區(qū)等特殊重點(diǎn)地區(qū)地表基質(zhì)層調(diào)查工作，結(jié)合典型地形地貌區(qū)地表基質(zhì)層調(diào)查成果，形成統(tǒng)一的具有代表性的地表基質(zhì)層調(diào)查示范性成果。

(3)形成標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)推進(jìn)。建立自然資源地表基質(zhì)層調(diào)查技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，系統(tǒng)推進(jìn)全國(guó)地表基質(zhì)層調(diào)查工作。在開展試點(diǎn)調(diào)查、推出示范性成果的基礎(chǔ)上，形成不同比例尺、不同行政區(qū)域自然資源地表基質(zhì)層調(diào)查技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，統(tǒng)一指導(dǎo)推進(jìn)國(guó)家戰(zhàn)略規(guī)劃區(qū)、重要生態(tài)功能區(qū)、重大工程建設(shè)區(qū)地表基質(zhì)層調(diào)查，助推形成全國(guó)自然資源地表基質(zhì)層和地表覆蓋層的“一張圖版、一套數(shù)據(jù)、一個(gè)平臺(tái)”。