淺析地表基質(zhì)的本質(zhì)內(nèi)涵及研究方向

董天鈺 ，劉曉煌 ，常銘 ，邢莉圓 ，王然

（1.中國地質(zhì)大學（北京） 土地科學技術(shù)學院，北京 100083；2.中國地質(zhì)調(diào)查局自然資源綜合調(diào)查指揮中心，北京 100055）

“綠水青山就是金山銀山”的發(fā)展理念已逐步落實于人們的生產(chǎn)、生活之中，生態(tài)文明建設(shè)和生態(tài)環(huán)境保護具有極其重要意義。自然資源部為履行“兩統(tǒng)一”職責（統(tǒng)一行使全民所有自然資源資產(chǎn)所有者職責；統(tǒng)一行使所有國土空間用途管制和生態(tài)保護修復(fù)職責），構(gòu)建起完整的調(diào)查與監(jiān)測體系，進而查清中國各類自然資源的數(shù)量、質(zhì)量情況，于2020 年1月18 日印發(fā)《自然資源調(diào)查監(jiān)測體系構(gòu)建總體方案》。為構(gòu)建自然資源分層分類模型，方案中首次提出了地表基質(zhì)的概念，明確其作為地球表層孕育和支撐各類自然資源的基礎(chǔ)物質(zhì)的重要地位（自然資源部官網(wǎng)，2020a）。2020 年12 月22 日，自然資源部辦公廳印發(fā)《地表基質(zhì)分類方案（試行）》（自然資源部官網(wǎng)，2020b），對地表基質(zhì)的研究進一步細化加深，同時也引發(fā)眾學者的思考與討論。

1 地表基質(zhì)及與之相關(guān)的名詞定義

1.1 地表基質(zhì)

自然資源部印發(fā)的《自然資源調(diào)查監(jiān)測體系構(gòu)建總體方案》中將地表基質(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)（自然資源部官網(wǎng)，2020a）。《地表基質(zhì)分類方案（試行）》明確，地表基質(zhì)是指當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)（自然資源部官網(wǎng)，2020b；賈磊等，2022）。作為自然資源分層分類模型中的第一層，地表基質(zhì)是地上、地下資源物質(zhì)的連接紐帶，更是地球關(guān)鍵帶的重要組成部分（侯紅星等，2021；袁國禮等，2023）。

1.2 土地

土地是指地表的一個區(qū)域，其特點為該區(qū)域垂直向上、向下的生物圈中全部合理穩(wěn)定的或可預(yù)測的周期性屬性，包括大氣、土壤和下伏地質(zhì)、生物圈、植物界和動物界的屬性，以及過去和現(xiàn)在的人類活動的結(jié)果。考慮這些屬性和結(jié)果的原則是，它們對于人類對土地目前和未來利用施加重要的影響（王秋兵，2003）。從土地管理的角度分析，土地是地球表面上由土壤、巖石、氣候、水文、地貌、植被等組成的自然綜合體，包括人類過去和現(xiàn)在的活動結(jié)果（國家土地管理局，1993）。

1.3 土地資源

《地學辭典》將土地資源定義為“能為人類提供生產(chǎn)和生活所需物質(zhì)與能量的被利用的土地。如耕地、林地、牧地、捕撈養(yǎng)殖水面等，是自然地理諸要素與人類活動綜合作用的產(chǎn)物”（鄧綬林等，1992）。土地資源是既具有自然屬性又包含經(jīng)濟屬性的土地；土地資源不能簡單地理解為具有可被人利用的土地；土地資源分類來看是除去地表大氣圈、地表植被露出地面部分如林木、草、作物、動物，但包括捕撈養(yǎng)殖水面，是指可被人開發(fā)利用的地球表面。

1.4 森林立地

立地泛指一定范圍內(nèi)植被與周圍環(huán)境的總和，是自然環(huán)境因子的綜合作用所形成的不同條件的宜林地段（唐思嘉，2017），森林立地是指某一森林地段上的植被與其環(huán)境的總和，包括地理位置、地形地貌、陽光水氣及土壤植被等（孟憲宇，2006）。

1.5 風化殼

風化殼是指地球表生帶風化形成的疏松層，是巖石圈、生物圈、水圈和大氣圈相互作用的產(chǎn)物。風化殼的研究對找礦、研究自然環(huán)境變遷、土壤發(fā)生和演化，以及土地利用等均有一定意義。其中巖石的風化程度是因深度而不同的，表層風化程度較深，深處風化程度較淺，以致逐漸過渡到未風化的母巖，構(gòu)成了土壤層、殘積層、半風化層垂向分層。它由土地中土壤圈和風化的巖石組成，是土地的組成部分。風化殼中的土壤層主要控制和影響著森林、草地、濕地、耕地等陸表自然資源，殘積層、半風化層主要控制和影響著地下水、風化礦產(chǎn)和油氣等礦產(chǎn)資源（伍友佳，2004）。

1.6 土壤

土壤是在地球表面生物、氣候、母質(zhì)、地形、時間等因素綜合作用下所形成的能夠生長植物、具有生態(tài)環(huán)境調(diào)控功能、處于永恒變化中的礦物質(zhì)與有機質(zhì)的疏松混合物。簡單地說，土壤就是地球表面能夠生長植物的疏松表層（呂貽忠等，2006）。在中華人民共和國土壤污染防治法（草案）第九十二條第一款中對土壤給出了科學的定義，即“土壤是指位于陸地表層能夠生長植物的疏松多孔物質(zhì)層及其相關(guān)自然地理要素的綜合體”（李求軼，2017）。

2 地表基質(zhì)定義及其分類的思考辨析

2.1 關(guān)于地表基質(zhì)定義的思考

地表基質(zhì)在《自然資源調(diào)查監(jiān)測體系構(gòu)建總體方案》和《地表基質(zhì)分類方案（試行）》2 個文件中存在較大差異：①在限定范圍上，總體方案中為“地球表層”，分類方案中為“指當前地球陸域地表淺部或水域水體底部”。前者范圍模糊，后者指向“出露于陸域地表淺部”，其與“出露地表”“淺地表”是什么關(guān)系？與之相反的“不出露于陸域地表淺部”或“出露于陸域地表深部”具體含義是什么？如何界定“出露”“淺部”的概念范圍，存在著范圍模糊以及一定的歧義問題，需要進一步在概念中詳細闡明。②在內(nèi)容界定上，后者增加了“由天然物質(zhì)經(jīng)自然作用形成”定語，導(dǎo)致將人類活動改造的部分排除，如退耕還林、退耕還草、植樹造林等人為活動改變，進而造成土地性質(zhì)的改變，必然導(dǎo)致地表基質(zhì)改變的這種情況并未充分考慮在內(nèi)。

為進一步了解地表基質(zhì)的本質(zhì)，筆者將其與土地、土地資源、森林立地、風化殼及土壤進行比較辨析。與地表基質(zhì)的內(nèi)涵相比，土地的概念范圍更廣，屬于一個垂直系統(tǒng)，具有立體的三維空間實體（馮廣京，2015）。森林立地的范圍既局限、又廣泛，局限之處是指在林地這一特定地類的限定下，而廣泛之處是指其不僅包含表層的基礎(chǔ)物質(zhì)，還包括地表之上覆蓋的植被等其他物質(zhì)，是層次分明的立體范圍。地表基質(zhì)屬于土地資源表層的基礎(chǔ)物質(zhì)，與土壤的本質(zhì)更為接近，且二者的剖面構(gòu)造基本相同，而風化殼應(yīng)屬于地表基質(zhì)的一個重要組成部分（表1）。

表1 相關(guān)概念包含的范圍及功能特征的對比表Tab.1 Comparison of the scope and functional characteristics of related concepts

2.2 關(guān)于地表基質(zhì)的分類思考

《地表基質(zhì)分類方案（試行）》中提出4 類3 級分級體系，一級類將地表基質(zhì)分為巖石、礫質(zhì)、土質(zhì)、泥質(zhì)4 類不同類型，并根據(jù)成因、粒級、質(zhì)地、組成等將其細分到二級、三級類（自然資源部官網(wǎng)，2020b）。雖然該分類方案針對構(gòu)成地表基質(zhì)主體物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和顆粒特征進行分類，強調(diào)了主要的物理特性，但仍存在不足之處。①應(yīng)用實踐性不強，只有進行大量采樣測量得到準確的顆粒粒徑后，才能確定地表基質(zhì)的分類歸屬，并且還可能存在礫質(zhì)、土質(zhì)等各類型混雜的情況。②對地表基質(zhì)內(nèi)涵的挖掘深度較為欠缺，只停留在物理特征層面，而沒有深入到物質(zhì)之間關(guān)系的層面，沒有體現(xiàn)出形成的原因。就像相同成因的沉積物可能存在粒徑大小的差異，但其本質(zhì)成分基本相似，便無需劃分為兩類（殷志強等，2020）。

3 地表基質(zhì)定義、分類的重新闡述

3.1 地表基質(zhì)定義的重新闡述

根據(jù)前文對比分析，并結(jié)合現(xiàn)有定義存在的問題，筆者認為地表基質(zhì)是土地內(nèi)涵中除去大氣、地表覆蓋的植物、動物以及生物圈的部分，主要由自然作用或人類活動形成的可以支撐各類自然資源的基礎(chǔ)物質(zhì)，位于地下資源層與地表覆蓋層之間。從本質(zhì)上講，地表基質(zhì)就是陸地風化殼、出露地表巖石和水域水體底部覆蓋物至基巖部分。風化殼控制和影響自然資源；出露地表基巖主要控制和影響地下水和露頭的礦產(chǎn)資源。

3.2 地表基質(zhì)分類的重新闡述

3.2.1 地表基質(zhì)的分類原則

分類原則主要包括以下3 個方面。①參考相關(guān)概念、相關(guān)領(lǐng)域的分類標準，充分體現(xiàn)分類的科學性、邏輯性，同時也要考慮落實過程中的實際性、合理性與可操作性，符合自然資源調(diào)查監(jiān)測工作的需求。②確保分類方案清晰易懂，避免出現(xiàn)不同學科之間的交叉重復(fù)現(xiàn)象。③在已有分類標準的基礎(chǔ)上，進行適當創(chuàng)新，體現(xiàn)地表基質(zhì)的本質(zhì)內(nèi)涵及演化的邏輯關(guān)系。

3.2.2 地表基質(zhì)的分類方案

由于地表基質(zhì)與土壤的本質(zhì)內(nèi)涵較為接近，參照土壤、風化殼等相關(guān)分類，將地表基質(zhì)分為水底的泥質(zhì)、出露地表的巖石和風化殼3 部分。其中，水底的泥質(zhì)又細化為湖底、海底、河底3 類。風化殼部分根據(jù)其垂直剖面的構(gòu)造可細分為土壤層、殘積層和半風化殼（圖1）。河底的泥質(zhì)可以用作砂礦資源開采（李國敏，2014），海底的泥質(zhì)可以孕育可燃冰（陳冰，2016）以及孕育礦產(chǎn)，湖底的泥質(zhì)可以產(chǎn)生礦藏資源。出露地表的巖石部分的主要用途是作為礦產(chǎn)資源等；土壤層主要孕育植物資源，殘積層主要形成風化礦產(chǎn)資源及地下水，半風化層主要是水資源的累積。該分類主要考慮了地表基質(zhì)的用途方向，并有助于提高地表基質(zhì)在未來實踐中的應(yīng)用性，為下一步自然資源的保護與高效利用提供便利。

圖1 地表基質(zhì)分類方案Fig.1 Surface substrate classification scheme

4 地表基質(zhì)研究的應(yīng)用方向

通過以上對地表基質(zhì)的內(nèi)涵剖析，筆者也更加明確了地表基質(zhì)相關(guān)的應(yīng)用方向。地表基質(zhì)在山區(qū)土地抗蝕性研究方面具有應(yīng)用性。調(diào)查清楚山區(qū)的地表基質(zhì)，可以為計算徑流和泥沙含量提供參數(shù)基礎(chǔ)，對于下游防洪安全評估以及地表水供給評價具有重要實踐意義（湯懷志等，2020）。例如，當?shù)乇砘|(zhì)屬于出露地表的塊狀堅硬巖石時，其可以抵抗很強的流水沖刷力，阻止溝壑擴張、溝頭前進和溝床下切，并間接地延緩溝頭以上坡面的侵蝕作用。地面為疏松多孔透水性強的土壤類型時，往往不易形成較大的地表徑流。沒有土壤結(jié)構(gòu)以單粒存在的沙質(zhì)土壤，其抗風蝕的能力比有土壤結(jié)構(gòu)的壤土和黏土差很多，很容易產(chǎn)生風沙流；但因為其透水性好，如果降雨強度不是很大，便不會有水蝕發(fā)生（張鳳榮，2021）。因此，可以根據(jù)確定地表基質(zhì)的類型來分析部分地區(qū)侵蝕活動形成的原因等。

地表基質(zhì)的研究應(yīng)與地表覆蓋物質(zhì)的關(guān)系緊密結(jié)合。通過對地表基質(zhì)特征的挖掘分析，確定適合該區(qū)域發(fā)展的土地利用類型，如森林、草原、濕地等，進而對各區(qū)域宜林、宜草、宜耕等生態(tài)功能進行準確評價與合理規(guī)劃。此外，也可以根據(jù)土地利用類型的要求與規(guī)劃限制，從地表覆蓋物質(zhì)的類型入手，對地表基質(zhì)進行整治與開發(fā)，以達到在用地總量不改變的前提下，符合各類型用地的數(shù)量要求。進而為當前國土空間治理體系的重要組成部分——生態(tài)修復(fù)和土地整治（王堯等，2019）相關(guān)工作提供有力支撐，實現(xiàn)自然資源的有效利用。

5 結(jié)語

筆者在理解領(lǐng)會當前自然資源部提出的地表基質(zhì)概念的基礎(chǔ)上，結(jié)合土地資源學、土壤學、地質(zhì)學等相關(guān)專業(yè)知識，研究地表基質(zhì)的本質(zhì)內(nèi)涵，并初步提出較為科學合理的分類方案，以期對未來地表基質(zhì)的相關(guān)研究提供借鑒。相信隨著地表基質(zhì)調(diào)查研究工作的開展，進一步完善自然資源調(diào)查監(jiān)測體系，盡快解決中國生態(tài)環(huán)境治理修復(fù)等相關(guān)重要問題，為生態(tài)文明建設(shè)的實現(xiàn)提供有力的基礎(chǔ)保障。