地表基質(zhì)是中國科學(xué)家提出的自然資源領(lǐng)域新概念。本書闡明了地表基質(zhì)和地表基質(zhì)層的科學(xué)內(nèi)涵，并從支撐植被生態(tài)科學(xué)綠化和耕地保護(hù)等方面進(jìn)行了應(yīng)用示范。全書共11章，內(nèi)容涉及地表基質(zhì)分類與編圖、地表基質(zhì)層構(gòu)型及深度劃分、地表基質(zhì)的理化與微生物性質(zhì)、地表基質(zhì)異質(zhì)性對植被生態(tài)約束過程研究、地表基質(zhì)調(diào)查成果支撐耕地保護(hù)與生態(tài)修復(fù)等方面。

欣聞殷志強(qiáng)博士等撰寫的《地表基質(zhì)的概念內(nèi)涵及示范應(yīng)用研究》一書即將付梓，我深感欣慰并樂于為之作序。作為地球表層支撐自然資源賦存、生態(tài)系統(tǒng)演替和人類活動的基礎(chǔ)物質(zhì)載體，地表基質(zhì)（層）這一創(chuàng)新概念于2020年由我國研究人員首次提出并闡釋，其系統(tǒng)性的理論框架構(gòu)建與實(shí)踐探索標(biāo)志著我國在深化認(rèn)識地球表層系統(tǒng)、服務(wù)生態(tài)文明建設(shè)和農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展方面邁出了堅(jiān)實(shí)而重要的一步。

殷志強(qiáng)博士以高度的學(xué)術(shù)敏銳性和強(qiáng)烈的實(shí)踐導(dǎo)向，牽頭開展此項(xiàng)具有開創(chuàng)意義的研究，實(shí)屬難能可貴。書中數(shù)據(jù)翔實(shí)、分析嚴(yán)謹(jǐn)、建議務(wù)實(shí)，是我國地表基質(zhì)基礎(chǔ)理論研究與應(yīng)用示范方面的一項(xiàng)重要成果，不僅填補(bǔ)了地表基質(zhì)理論框架研究空白，還精心選取了北方關(guān)鍵生態(tài)功能區(qū)、東北黑土區(qū)、南方高沙土區(qū)等六大典型區(qū)域，開展了深入細(xì)致的示范應(yīng)用研究，為國土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)和耕地保護(hù)等提供了精準(zhǔn)的“地質(zhì)處方”，彰顯了地表基質(zhì)調(diào)查的巨大應(yīng)用潛力。

相信本書出版，必將有力推動地表基質(zhì)這一中國原創(chuàng)概念的廣泛認(rèn)知與應(yīng)用，為構(gòu)建統(tǒng)一的自然資源調(diào)查監(jiān)測體系、服務(wù)國家糧食安全和生態(tài)安全等提供重要的科學(xué)支撐。期待未來有更多專家學(xué)者和管理人員關(guān)注地表基質(zhì)調(diào)查研究，不斷深化理論認(rèn)知，拓展應(yīng)用場景，共同書寫服務(wù)美麗中國建設(shè)的新篇章。

中國科學(xué)院院士

2025年8月

研究背景

自然資源部組建后，為了落實(shí)“統(tǒng)一行使全民所有自然資源資產(chǎn)所有者職責(zé)，統(tǒng)一行使所有國土空間用途管制和生態(tài)保護(hù)修復(fù)”職責(zé)，經(jīng)過地質(zhì)、水文、土壤、林草、測繪、海洋等領(lǐng)域的科學(xué)家深入研討，綜合考慮土壤層、立地條件（立地層）、包氣帶、地球關(guān)鍵帶等相關(guān)學(xué)科術(shù)語，提出了地表基質(zhì)（ground substrate）和地表基質(zhì)層（layer of ground substrate）的概念，構(gòu)建了由管理層、地表覆蓋層、地表基質(zhì)層和地下資源層組成的自然資源立體時(shí)空模型框架，為各類自然資源數(shù)據(jù)的空間組織提供了基本遵循，但對地表基質(zhì)和地表基質(zhì)層的科學(xué)內(nèi)涵和基本屬性特征并沒有進(jìn)行深入闡釋。

近年來，關(guān)于地表基質(zhì)的概念內(nèi)涵、類型劃分、調(diào)查監(jiān)測指標(biāo)體系及支撐服務(wù)植被生態(tài)和耕地保護(hù)案例等，進(jìn)行了許多有益探索。多數(shù)研究者認(rèn)為應(yīng)將表層地球與上覆植被生態(tài)和下伏地下水等傳統(tǒng)上相對獨(dú)立的研究領(lǐng)域聯(lián)系起來開展研究。一些研究者發(fā)現(xiàn)，表層巖土物質(zhì)（即地表基質(zhì)層）是聯(lián)系上層植被和下層地下水補(bǔ)給的關(guān)鍵區(qū)域，不同類型巖土物質(zhì)的粒度組分、持水性、元素成分、孔隙結(jié)構(gòu)、分層結(jié)構(gòu)、厚度變化相差懸殊，導(dǎo)致適宜生長的植被類型、蓋度及生長狀況等存在明顯差異；同一地區(qū)相似微地貌環(huán)境下植物群落的差異，主要因地表基質(zhì)異質(zhì)性所造成，即不同的地表基質(zhì)類型可以具有不同的生態(tài)服務(wù)功能；喬木林在干旱環(huán)境下，僅僅依靠大氣降水和土壤水是無法支撐其生長的，還需要利用風(fēng)化殼、巖石的裂隙水和地下水。過去由于對表層巖土體（地表基質(zhì)層）的物質(zhì)結(jié)構(gòu)、礦物元素成分、成因等性質(zhì)的差異性未能很好地定量刻畫，生態(tài)重建過程中常常出現(xiàn)人工林與地表基質(zhì)不匹配的錯(cuò)位問題，山區(qū)土地整治和高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)也出現(xiàn)過典型失敗案例。

在地表基質(zhì)調(diào)查方面，中國地質(zhì)調(diào)查局組織完成了東北地區(qū)83個(gè)黑土保護(hù)重點(diǎn)縣的1︰25萬地表基質(zhì)調(diào)查，同時(shí)在燕山-壩上高原過渡帶、西北黃土區(qū)、南方丘陵風(fēng)化殼區(qū)和高沙土區(qū)等地開展了1︰25萬～1︰5萬調(diào)查試點(diǎn)，探索了地表基質(zhì)調(diào)查支撐服務(wù)耕地保護(hù)和生態(tài)重建的技術(shù)方法，取得了初步階段成果；河北、江蘇、廣東等省也在積極推進(jìn)典型地區(qū)的試點(diǎn)工作。

總體來說，由于地表基質(zhì)概念提出時(shí)間短，有關(guān)術(shù)語定義、屬性特征指標(biāo)及其分類分級、調(diào)查研究的目的和主要內(nèi)容等尚未達(dá)成共識，目前處于百家爭鳴狀態(tài)。本專著是在中國地質(zhì)調(diào)查局地表基質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金委重點(diǎn)項(xiàng)目以及科技部新疆第三次科學(xué)考察項(xiàng)目等支持下，通過實(shí)踐基礎(chǔ)上的深入思考，借鑒地學(xué)領(lǐng)域相關(guān)學(xué)科理論的構(gòu)建模式，對地表基質(zhì)和地表基質(zhì)層的科學(xué)內(nèi)涵及其與相關(guān)學(xué)科術(shù)語的關(guān)系、地表基質(zhì)分類、地表基質(zhì)層構(gòu)型、地表基質(zhì)的物理、化學(xué)（理化）性質(zhì)等進(jìn)行了較為系統(tǒng)的總結(jié)提升，同時(shí)將多個(gè)項(xiàng)目的實(shí)踐成果作為支撐服務(wù)生態(tài)修復(fù)和耕地保護(hù)的典型案例進(jìn)行詳細(xì)剖析。

主要研究內(nèi)容

本書研究內(nèi)容主要分為兩大部分。

第一部分為理論研究部分，包含第1～4章。重點(diǎn)闡述了地表基質(zhì)與地表基質(zhì)層的概念、科學(xué)內(nèi)涵和調(diào)查評價(jià)總體思路，具體包括地表基質(zhì)分類與地表基質(zhì)層構(gòu)型研究、地表基質(zhì)編圖、地表基質(zhì)的理化和微生物性質(zhì)研究、地表基質(zhì)調(diào)查評價(jià)總體思路等內(nèi)容。

第二部分為地表基質(zhì)調(diào)查研究成果示范應(yīng)用部分，包含第5～11章。其中，第5～7章為支撐服務(wù)國土空間科學(xué)綠化部分，包括河北承德燕山山地-壩上高原、陜北黃土沙漠過渡區(qū)地表基質(zhì)異質(zhì)性對植被生態(tài)約束過程研究，壩上高原如意河流域林水關(guān)系和碳分布特征研究，黃土高原南緣韓城地區(qū)地表基質(zhì)與植被耦合關(guān)系研究等。第8～10章為地表基質(zhì)支撐耕地保護(hù)部分，包括支撐服務(wù)東北地區(qū)海倫黑土地保護(hù)、江蘇泰興高沙土區(qū)耕地保護(hù)與國土空間優(yōu)化、云南干熱河谷區(qū)特色農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展等。第11章為地表基質(zhì)調(diào)查和探測技術(shù)方法示范應(yīng)用部分。

創(chuàng)新點(diǎn)

（1）本書豐富和完善了地表基質(zhì)術(shù)語定義及其科學(xué)內(nèi)涵，厘定了地表基質(zhì)層與土壤層、立地條件、包氣帶和地球關(guān)鍵帶等相關(guān)學(xué)科術(shù)語的關(guān)系。依據(jù)地表基質(zhì)的生態(tài)服務(wù)功能和物質(zhì)類型、成因類型、特征理化性質(zhì)，提出了地表基質(zhì)的5類3級分類方案。

（2）基于地下變溫帶下限深度，農(nóng)作物、植被根系最大深度，表生巖溶發(fā)育帶深度，風(fēng)化殼厚度，潛水埋深和元素地球化學(xué)循環(huán)等特征因素，將地表基質(zhì)深度自上而下分為淺層、中深層、深層和超深層4層；并根據(jù)地表基質(zhì)層的功能作用和特點(diǎn)，將地表基質(zhì)層構(gòu)型分為單一結(jié)構(gòu)型、雙層結(jié)構(gòu)型、多層結(jié)構(gòu)型和風(fēng)化殼型4種類型。

（3）提出地表基質(zhì)調(diào)查是一項(xiàng)新的基礎(chǔ)性國情國力調(diào)查，調(diào)查數(shù)據(jù)可為耕地保護(hù)、高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)、國土整治、生態(tài)保護(hù)與修復(fù)、積極應(yīng)對全球氣候變化等提供多方位科學(xué)支撐，具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值，并從支撐生態(tài)修復(fù)和耕地保護(hù)等方面提供了典型案例。

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本書可供從事地表基質(zhì)調(diào)查研究的專業(yè)技術(shù)人員使用，也可為從事地球關(guān)鍵帶、生態(tài)地質(zhì)學(xué)、環(huán)境地質(zhì)學(xué)、土壤學(xué)等相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜覍W(xué)者提供借鑒，同時(shí)還是自然資源、生態(tài)環(huán)境、農(nóng)業(yè)農(nóng)村和林草等領(lǐng)域管理人員有價(jià)值的參考資料。

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本文摘自科學(xué)出版社2025年6月出版《地表基質(zhì)的概念內(nèi)涵及示范應(yīng)用研究》一書，內(nèi)容有刪節(jié)。標(biāo)題為編者所加。

（本文編輯：韋沁weiqin@cspm.com.cn)

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