《地表基质调查总则》编制说明

《地表基质调查总则》（征求意见稿）

编制说明

起草单位：中国地质调查局自然资源综合调查指挥中心

二〇二四年十一月

目次

一、工作简况..........................................................................................................................1

（一）任务来源..............................................................................................................1

（二）主要编制过程......................................................................................................1

（三）起草单位..............................................................................................................5

（四）主要起草人..........................................................................................................6

二、标准编制原则和确定主要内容的论据..........................................................................8

（一）标准编制原则......................................................................................................8

（二）标准的主要内容..................................................................................................8

（三）确定标准主要内容的论据................................................................................19

三、试验验证的分析、综述报告、技术经济论证，预期的经济效益、社会效益和生态

效益........................................................................................................................................22

（一）验证分析............................................................................................................22

（二）综述报告............................................................................................................42

（三）效果分析............................................................................................................43

四、与国际、国外同类标准技术内容的对比情况............................................................44

五、以国际标准为基础的起草情况，以及是否何不引用或者采用国际国外标准，并说

明未采用国际标准的原因....................................................................................................44

六、与有关法律、行政法规及相关标准的关系................................................................45

七、重大分歧意见的处理经过和依据................................................................................45

八、涉及专利的有关说明....................................................................................................45

九、实施标准的要求及组织措施、技术措施、过渡期和实施日期的建议...................45

十、其它应予说明的事项....................................................................................................46

一、工作简况

（一）任务来源

地表基质调查是一项开创性的基础性、公益性国情国力调查，是

区别于其他自然资源调查监测工作的专项调查，也是自然资源治理体

系和治理能力现代化水平提升的重要支撑。2020年以来，我国先后

完成了东北地区83个黑土保护重点县1：25万地表基质调查，同时

在河北、江苏、广东、深圳等省市和燕山-坝上高原过渡带、西北黄

土区、南方丘陵风化壳区及高沙土区等典型地区开展了1：5~1：25

万调查试点，积累了丰富的实践经验，在支撑服务自然资源管理方面

发挥了重要作用。

但是由于缺乏统一的技术标准，导致工作方法和成果参差不齐，

难以满足当前自然资源两统一管理工作的需求，为规范和指导全国地

表基质调查工作，中国地质调查局自然资源综合调查指挥中心提出编

制《地表基质调查总则》，并于2024年在自然资源标准制修订系统在

线提交《地表基质调查总则》立项建议书。2024年7月，自然资源

部印发2024年度自然资源标准制修订工作计划的通知（自然资办发

〔2024〕36号），通过审核并予以立项《地表基质调查总则》（计划

号：202416001）。

（二）主要编制过程

1.工作程序

在系统总结地表基质调查试点经验的基础上，项目依据GB/T

1

1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规

则》的规定起草，参照已有的区域地质、生态地质、环境地质、工程

地质、覆盖区区域地质等方面的标准、技术规范和规程，按照问题导

向、需求导向和目标导向，由长期从事地表基质调查工作的一线技术

人员和专家组成编制组，经过多次认真讨论，研究确定了标准的主要

内容和编制要求，形成《地表基质调查总则》编制提纲。

在对国内外地表基质调查评价、监测等工作现状进行系统总结的

基础上，结合地表基质调查的特点和长期从事该项工作的经验，编制

形成《地表基质调查总则》（初稿）；随后，多次组织开展研讨会，在

深入调研、广泛研讨和征求专家意见的基础上，对《地表基质调查总

则》（初稿）集中讨论并修改完善，形成《地表基质调查总则》（征求

意见稿）。工作程序见图1。

2

图1工作程序图

2.编写过程

本文件的研制过程主要经历预研究阶段（2020.01-2024.06）、立

项编制阶段（2024.07-2024.08）、讨论修改阶段（2024.09-2024.11），

目前形成征求意见稿。

（1）预研究阶段（2020.01-2024.06）

2020年以来，中国地质调查局持续开展地表基质调查相关技术

预研究。系统搜集国内外各类地表基质调查、监测、评价、区划等相

3

关文献、研究成果和技术标准等资料，分析总结国内外相关工作进展

与发展趋势，确定了《地表基质调查总则》的编制思路和原则。

（2）立项编制阶段（2024.07-2024.08）

2024年7月，自然资源部印发2024年度自然资源标准制修订工

作计划的通知（自然资办发〔2024〕36号），通过审核并予以立项《地

表基质调查总则》（计划号：202416001）。

2024年7月，启动标准研制工作。标准起草组通过网络、图书

馆等系统搜集国内外地表基质调查相关文献、资料和标准等100余份，

期间召开研讨会议1次，拟定《地表基质调查总则》编写提纲，确定

了主要内容、编制实施计划和人员分工等。

2024年8月，标准起草组开展标准讨论稿编制。标准起草组组

织召开了总则编制研讨会，进一步讨论明确了《地表基质调查总则》

编写内容，重点讨论确定了规范性术语定义、目的任务、基本要求、

工作量定额、资料准备与工作部署、地表基质调查监测评价区划的一

般要求、工作内容和技术要求等，形成了《地表基质调查总则》初稿。

（3）讨论修改阶段（2024.09-2024.11）

2024年9月，编制组基于《全国地表基质评价区划与应用服务》、

《黑龙江海伦地区地表基质调查》、《黑龙江宝清地区地表基质调查》、

《吉林梨树地区地表基质调查》、《南平市典型红壤区地表基质调查》、

《黄土地区地表基质调查试点》、《成渝经济圈广安市地表基质调查》、

《塔河下游荒漠河岸林区地表基质调查试点》、《秦岭北坡浅山-平原

过渡区地表基质调查试点》、《海南典型海岸带地表基质调查试点》、

4

《珠江源黑色岩系风化区地表基质调查试点》、《河套平原中段盐渍化

区地表基质调查试点》等项目实施，进行实地调研，并与各项目负责

人进行交流研讨，详细讨论标准的适用性，根据相关意见建议进行修

改完善。

2024年9月19-21日，在指挥中心组织召开的“2024年地表基质

调查评价交流研讨会”上，编制组向前来参会的54家单位的123名代

表发放《地表基质调查总则》（初稿）和专家意见表，收集归类整理

各类意见55条。标准起草组针对收集的意见和编制过程中遇到的难

点问题，进行讨论交流，修改完善初稿内容，重点讨论了地表基质调

查工作量定额和技术方法。

2024年10月23日，编制组在指挥中心组织召开“地表基质调查

总则”专家审查会，重点对术语和定义、总体要求、调查内容、调查

技术方法与要求等章节内容进行了深入讨论，形成审查意见。会后，

编制组根据专家审查意见，逐条仔细修改完善，形成了《地表基质调

查总则》（征求意见稿）。

（三）起草单位

本文件共有10家起草单位：中国地质调查局自然资源综合调查

指挥中心、中国地质调查局廊坊自然资源综合调查中心、中国地质调

查局哈尔滨自然资源综合调查中心、中国地质调查局牡丹江自然资源

综合调查中心、中国地质调查局乌鲁木齐自然资源综合调查中心、中

国地质调查局呼和浩特自然资源综合调查中心、中国地质调查局地球

物理调查中心、中国地质调查局长沙自然资源综合调查中心、海南省

5

地质调查院、河北省地质矿产勘查开发局地质勘查技术中心。

（四）主要起草人

主要起草人：郝爱兵、殷志强、邵海、彭令、李明、侯红星、

杨柯、刘玖芬、何玉生、王鹏、鲁敏、孔繁鹏、庞菊梅、鲁青原、

和泽康、刘靖宇、陈彭、陈占生、邰苏日嘎拉、江奇达、冯默扬、

金爱芳、万利勤、黄国锐、郜洪强、郭海全、聂小力、付扬。上述

起草人在标准制定工作中做了大量的调研、分析、编写和修改工作。

具体分工见表1。

表1主要编写人员及分工

序号姓名工作单位任务分工

中国地质调查局自然资源

1郝爱兵总体思路谋划、提供技术指导

综合调查指挥中心

标准研制负责人，负责标准的起

草、修改与定稿，并向组织审查

中国地质调查局自然资源

2殷志强单位及主管部门汇报各阶段成

综合调查指挥中心

果，组织全国地表基质区划与调

查示范工作

负责标准文本编制与修改，撰写

中国地质调查局自然资源

邵海意见处理汇总表和编制说明，填

3综合调查指挥中心

报自然资源标准化信息服务平台

中国地质调查局自然资源

4彭令负责编制数据库建设内容

综合调查指挥中心

中国地质调查局自然资源

5李明参与地表基质调查研讨

综合调查指挥中心

中国地质调查局廊坊自然组织开展黑土区和黄淮海地区地

6侯红星

资源综合调查中心表基质调查研究

中国地质调查局哈尔滨自

7杨柯组织开展黑土区表基质调查研究

然资源综合调查中心

6

中国地质调查局自然资源

刘玖芬负责编制样品测试内容

8综合调查指挥中心

9何玉生海南省地质调查院参与地表基质调查研讨

10王鹏海南省地质调查院参与地表基质调查研讨

中国地质调查局廊坊自然

鲁敏参与编制工作量定额内容

11资源综合调查中心

中国地质调查局牡丹江自负责编制调查技术方法与要求内

12孔繁鹏

然资源综合调查中心容

中国地质调查局自然资源

庞菊梅参与编制评价区划内容

13综合调查指挥中心

中国地质调查局自然资源负责编制地表基质三级分类方案

14鲁青原

综合调查指挥中心表

中国地质调查局自然资源

15和泽康负责编制简易监测内容

综合调查指挥中心

中国地质调查局乌鲁木齐组织开展典型试点区地表基质调

16刘靖宇

自然资源综合调查中心查研究

中国地质调查局廊坊自然负责编制调查技术方法与要求内

陈彭

17资源综合调查中心容

中国地质调查局地球物理

陈占生参与编制评价区划内容

18调查中心

邰苏日中国地质调查局呼和浩特组织开展典型试点区地表基质调

19嘎拉自然资源综合调查中心查研究

中国地质调查局自然资源

20江奇达参与地表基质调查研讨

综合调查指挥中心

中国地质调查局自然资源参与典型试点区地表基质调查研

21冯默扬

综合调查指挥中心究

中国地质调查局自然资源参与典型试点区地表基质调查研

22金爱芳

综合调查指挥中心究

中国地质调查局自然资源

万利勤参与地表基质调查研讨

23综合调查指挥中心

24黄国锐中国地质调查局提供地表基质调查技术指导

河北省地质矿产勘查开发

郜洪强参与地表基质调查研究

25局地质勘查技术中心

7

河北省地质矿产勘查开发

郭海全参与地表基质调查研讨

26局地质勘查技术中心

中国地质调查局长沙自然组织开展典型试点区地表基质调

27聂小力

资源综合调查中心查研究

中国地质调查局自然资源参与典型试点区地表基质调查研

28付扬

综合调查指挥中心究

二、标准编制原则和确定主要内容的论据

（一）标准编制原则

本文件编制按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准

化文件的结构和起草规则》的要求和规定，坚持科学性、适用性、先

进性、统一性和规范性的基本原则，兼顾注意标准的经济性和社会效

益，在充分收集资料和实际调研的基础上，立足当前技术发展的普遍

水平，倡导使用新技术、新方法，注重与其他相关标准的协调统一，

填补我国地表基质调查技术标准空白。

（二）标准的主要内容

本文件主要内容包括：术语和定义、总体要求、设计书编制、调

查内容、调查技术方法与要求、简易监测、评价区划、数据库建设、

成果编制和资料汇交等方面，简述如下。

（1）术语和定义

对地表基质、地表基质类型、地表基质层、地表基质层构型、地

表基质分区、地表基质适宜性区划和地表基质关键约束层7个术语进

行了定义。主要考虑如下：界定了本文件中地表基质是地球表层孕育

和支撑土壤、森林、草原、水、湿地等各类自然资源的基础物质；地

8

表基质类型为按照一定原则对地表基质进行的分类和命名，其中地表

基质一级类按物质类型划分为岩质、砾质、沙质、土质、泥质等五种，

二级类按成因类型和物质类型划分，三级类按特征理化性质、成因类

型和物质类型进行划分；地表基质层是地表及以下一定深度范围内的

地表基质综合体，按深度分为浅层（0-2m）、中深层（2-10m）、深

层（10-20m）、超深层（˃20m）四个区间；地表基质层构型为地表

基质层结构类型的简称，指不同类型的地表基质层位单元的垂向组合

形式，按地表基质类型的二级分类将地表基质层构型概化为单一结构

型、双层结构型、多层结构型、风化壳型；地表基质分区是基于地貌

类型、地表基质类型和地表基质层构型做出的地域空间分区，作为不

同精度地表基质调查工作的控制单元；地表基质适宜性区划是按照特

定目的或需求，依据服务功能的适宜性评价结果对地表基质类型和

（或）地表基质层构型做出的分区；地表基质关键约束层为地表基质

层内较为连续稳定分布，对植被和农作物生长、水盐储存和运移等具

有重要控制和影响作用的岩土层。

（2）总体要求

包括四个方面的内容：本文件的目的、任务、基本要求、调查区

划分和工作量定额。首先，明确地表基质调查的目的：通过调查和简

易监测，掌握地表基质层构型和地表基质的类型、分布、理化性质及

其动态变化特征，查明地表基质层对地表覆盖层的支撑孕育作用及其

对地下资源层的控制和影响，评价地表基质的土地利用和植被生态等

9

的适宜性，为国土空间规划和用途管制、耕地保护、生态修复等提供

基础数据和科学支撑。

任务：充分搜集整理相关资料，开展地表基质调查预研究；利用

遥感、地面调查、钻探、物探、实验测试等技术方法，查清地表基质

类型、地表基质层构型、地表基质关键约束层等分布特征，掌握地表

基质的特征理化性质；进行地表基质简易监测，掌握典型地段地表基

质层年内变化的理化性质指标的动态特征；基于地表基质调查和监测

成果，结合其他因素，进行土地利用和植被生态的适宜性评价；建立

地表基质数据库，构建地表基质层三维立体模型；编制地表基质调查

评价成果报告和图件，按要求汇交地质资料。

基本要求：地表基质一级和二级分区主要面向全国范围，利用已

有资料完成。三级及以下分区通过地表基质调查划分；区域上地表基

质调查控制深度应不小于20m，黄土区、多年冻土区等特殊地区应

不小于30m；重点调查深度应基于地表基质层的支撑与服务功能，

考虑地下变温带深度、农作物和植被根系深度、表生节理裂隙或岩溶

发育带深度、风化壳厚度、地下水位埋深等因素，按上述因素下界+3

m确定；浅层地表基质调查应充分收集利用土壤普查和土地质量地球

化学调查数据，土壤普查和土地质量地球化学调查空白区和调查精度

较低地区开展补充调查；尽可能利用天然剖面开展地表基质调查，减

少钻探工作量，在没有天然剖面的区域采用探槽和地质钻探进行揭露；

地表基质调查工作部署宜按行政区和自然地理单元相结合的形式进

行部署；调查底图采用公开发行的地形图，也可采用符合精度要求的

10

航空、卫星等影像图。地表基质调查坐标系统采用2000国家大地坐

标系，高程基准采用1985国家高程基准，投影方式采用高斯-克吕格

投影；地表基质调查流程主要包括：资料搜集与整理分析、设计书编

制、地表基质调查、地表基质监测、地表基质评价与区划、数据库建

设、成果编制与资料汇交。

调查区划分和工作量定额：依据调查区地表基质层构型和地形地

貌等的复杂程度可划分简单、中等和复杂三类地区，同一地区有不同

级别时，采用就高原则。调查区划分为平原盆地区、低山丘陵区、特

殊地貌区。1∶250000地表基质调查为区域性调查，主要通过控制性

剖面掌握从山区到平原（盆地）等大的自然地形地貌单元内地表基质

类型、构型及理化性质等，控制住地表基质的二级类及构型和关键约

束层。1∶50000地表基质调查为详细调查，平面上控制地表基质填

图单元和土地利用类型，垂向上控制住地表基质的三级类及构型和关

键约束层。设计具体工作量时，应考虑下列因素：a)符合质量要求

的已有工作量可纳入技术定额，搜集的钻孔资料内容齐全、精度满足

调查工作要求的已有工作量，可作为钻探定额的核定依据，根据工作

需要补充部署相关工作；b)调查点露头不清楚时，应采用探槽、地

质钻探等予以揭露；c)根据场地适宜程度，地球物理勘探宜采用高

密度电法、微动探测和地质雷达予以探测；d)根据不同地区地质条

件复杂程度及不同服务对象需求，当综合分析判断不能满足评价要求

时，可进行适当调整。

（3）设计书编制

11

资料收集分析：收集分析已有的地质、地理、自然资源专项调查

成果与数据、经济社会发展资料，具体包括：a)地质资料：区域地

质、第四纪地质、生态地质、水文地质、环境地质、农业地质、物化

遥等成果和数据；b)地理资料：地形图、地貌图、植被类型图、高

分辨率遥感影像、水文气象以及相关的人文地理、经济地理资料；c)

自然资源专项调查成果与数据：国土调查和最新年度变更调查数据，

土壤普查数据，森林、草原、湿地、水等自然资源的调查评价成果数

据，区域地球关键带观测站研究成果；d)经济社会发展资料：经济

社会发展规划、国土空间规划、生态保护修复规划及重大工程实施情

况。

预研究：对前期收集的各种数据资料进行预研究，掌握地表基质

调查评价相关工作程度和研究现状：a)系统梳理生态保护修复、国

土空间规划、耕地保护利用等对地表基质调查的重大需求，提出调查

的重点区域和拟解决的关键问题；b)分析地表基质调查相关工作精

度和工作程度，确定开展调查的工作重点和技术方法；c)以地质图

和第四纪地质图为基础，结合地貌图、土壤类型图、土地利用类型图、

植被类型图等，划分地表基质调查分区，制作地表基质调查底图。

野外踏勘应根据调查区地表基质调查工作程度、交通地理情况，

结合地表基质类型和构型草图等，制定踏勘工作计划；踏勘应选择典

型路线，穿越主要的地表基质类型、构型和主要的土地利用类型，观

察天然剖面，必要时进行探槽揭露；重点对已有资料的掌握和调查区

拟解决的关键问题进行初步验证，了解各项工作部署的针对性和可行

12

性；了解调查区不同地表基质成因及地表基质层的分布发育特征，细

化地表基质调查内容和方法，优化调查工作量及工作部署思路。

设计书应在预研究和野外踏勘的基础上，针对调查区地质地理、

自然资源、生态环境、土地利用、空间规划等情况编制；设计书应目

标任务明确，采用的技术方法适当，工作部署合理，质量、组织和安

全保障措施有力，经费预算合理，具有针对性和可操作性；设计书主

要附图应包括符合精度要求的工作程度图、工作部署图、地表基质类

型草图以及土地利用类型图等。

（4）调查内容

基础性调查内容包括：调查地表基质的三级类类型。调查地表基

质层构型、成因、深度、空间分布等，分析不同地表基质层构型对植

被生态的影响。调查地表基质的物理性质、化学性质、微生物性质：

a）物理性质主要包括土层厚度、土质含量、水分含量、孔隙、粒度、

容重、温度、硬度、分选性、渗透性等；b）化学性质主要包括碳含

量、含盐量、碳酸钙含量、有机质含量、矿物成分、胶体、氧化还原

电位（Eh）、盐分、阳离子交换量、酸碱性（pH）等；c）微生物性

质主要包含酶活性特征、微生物多样性等。调查地表覆盖层植被类型

分布及生长状况，分析地表基质对地表植被控制的关键因素。

平原盆地区地表基质调查内容除基础性调查内容外，还应包括：

a)农作物的类型、覆盖度及生长状况等；b)土地退化、荒漠化、沙化、

盐渍化等生态问题的类型、程度、空间分布及变化特征；c)地下水

13

位埋深、流场、水质、毛细水上升高度及动态变化，地表基质层凝结

水等。

低山丘陵区地表基质调查内容除基础性调查内容外，还应包括：

a)植被根系发育特征等；b)林草退化、水土流失等生态问题的类型、

程度、空间分布及变化特征；c)岩石的风化程度和成土能力等。

特殊地貌区地表基质调查内容除基础性调查内容外，还应包括：

a)高寒和高纬冻土区的多年冻土类型分布、冻土活动层厚度、温度

变化及退化特征；b)黄土区的黄土节理密度及水分含量；c)岩溶区

表层岩溶带发育特征及成土能力；d)石漠化、水土流失、林草退化

等生态问题的类型、程度、空间分布及变化特征；e)地表基质关键

约束层的深度、厚度及空间分布等。

（5）调查技术方法与要求

遥感调查内容为：根据调查内容和需要解决的实际问题，确定遥

感解译和信息提取内容，主要包括：a)地貌类型、地层岩性、地质

构造、地表水系分布等；b)地表基质类型、空间分布及水分特征；c)

地表覆盖类型、空间分布及其历史变化情况；d)植被类型分布、覆

盖度、叶面积指数、净初级生产力等生长状况。根据调查区位置和调

查精度确定数据源，1∶250000地表基质调查采用空间分辨率优于

15m的遥感数据，1∶50000地表基质调查采用空间分辨率应优于2.5m

的遥感数据。遥感调查应全覆盖调查工作区，遥感解译工作应贯穿于

野外踏勘、设计书编写和地面调查等全过程。

地面调查内容为：充分利用天然剖面开展地表基质调查测量和样

14

品采集，在天然剖面未出露区开展探槽和地质钻探，绘制地表基质剖

面图和素描图。地表基质调查点应覆盖所有的地表基质填图单元，兼

顾土地利用类型，不平均使用工作量。调查地表基质的类型、构型及

组合关系，岩石风化程度和成土能力、地表基质关键约束因子的分布

及厚度等。统测地下水浅埋区的地下水位及动态变化，分析地下水及

毛细上升水对地表基质层水分含量的影响。开展不同地表基质填图单

元林草植被样方调查，获取植被的类型、结构、数量、质量等，分析

地表基质对地表植被的约束关系。

剖面测量内容为：地表基质剖面测量包括横向剖面和垂向剖面，

应选取地表基质与土地利用类型代表性剖面开展测量工作。横向剖面

应穿过调查区主要的地貌类型、地表基质填图单元、地表基质类型、

地表基质构型和典型地表覆盖类型，通过天然剖面、地球物理勘探和

地质钻探等手段获取数据，建立调查区地表基质宏观格架。垂向剖面

包括天然剖面和探槽、地质钻孔：a)天然剖面测量前应对剖面开展

清理工作，确保揭露出新鲜面后再进行调查编录；b)在天然剖面较

少的平原盆地区，通过开展少量的探槽揭露地表基质层构型特征，详

细记录调查点地形地貌，探槽揭示的岩性分层及厚度，地表基质的类

型及构型、颜色、粒度、分选性、磨圆度、风化程度、节理、裂隙、

关键约束因子，植被根系特征等；c)采用便携式设备原位测试地表

基质垂向剖面的体积含水率、酸碱性（pH）、盐分、温度、容重、孔

隙度等指标；d)地质钻孔应系统采集测试样品和开展综合测井，测

井内容包括视电阻率、自然电位、自然伽马、声波、横波测井等。

15

地球物理勘探内容为：地球物理勘探主要用于查清地表基质层的

构型及厚度，如松散层与基岩分界面、风化壳厚度、盐碱地分层等。

应综合采用高密度电阻率法、微动探测、地质雷达等方法，开展控制

性物探剖面测量，结合地质钻孔编录和测井资料进行定性和定量解释，

查明调查区地表基质层的分布、厚度及变化。根据剖面测量获取的地

表基质层特征，选择适用的地球物理勘探方法，综合判定地表基质层

的构型、厚度及分布特征等，编制物探推断的地表基质构型及分布图

件。结合其它地质调查和勘察成果，综合开展地球物理调查结果解译

工作。

地质钻探内容为：遵循绿色勘查理念，优先采用无水钻进，空气

钻进等钻探技术，尽量不使用泥浆钻进。根据地表基质类型、厚度及

施工条件等合理选择背包钻或车载轻型钻机。一般松散堆积层厚度小

于2m地区，选择背包钻进行揭露；松散堆积层厚度大于2m地区，

选择使用车载轻型钻机或其他钻机。分层采集地表基质理化及微生物

性质样品。地质钻孔土质基质采取率不低于90%，沙质基质不低于

70%，砾质基质不低于60%。

样品测试内容为：地表基质样品按照调查深度分层取样，在中深

层、地表基质关键约束层和地表基质构型过渡带等重点层位加密取样。

地表基质测试指标包括物理、化学、微生物指标，分为必测指标和选

测指标。a)必测指标：对农作物和林草植被孕育及生长起重要作用

和影响的指标，包括粒度、含水率、电导率、硬度、密度、孔隙度、

容重、酸碱性（pH）、温度、地球化学元素、碳和有机质等；b)选测

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指标：主要测试与地表基质的形成演化、本底特征及特殊性状等有关

的指标。在盐渍化地区、黑色岩系区、元素异常区等特殊地区，根据

调查研究目标，适当增加相应的测试指标。。

（6）简易监测

简易监测一般要求为：在地表基质调查研究项目开展期间，根据

揭示地表基质层与地表覆盖层约束关系工作需要，开展地表基质层分

层多参数监测，监测站点数量和频次等根据实际情况确定，监测周期

至少为1年。以地表以下20m以浅为重点，采用单通道或多通道传

感器和光纤监测技术等，动态掌握地表基质的物理和化学性质变化特

征。

监测内容包括：地表基质层的含水率、温度、盐分、酸碱性（pH）、

氧化还原电位（Eh）等理化参数；地下水水位、水温、水质、毛细水

上升高度等水文参数；降雨量、大气温度、湿度、风速、风向等气象

参数。

（7）评价与区划

评价区划一般要求为：从地表基质的数量、质量、构型及生态服

务功能等角度，结合耕地保护、生态保护修复、国土整治等自然资源

管理实际需求，开展地表基质适宜性评价。借鉴地貌区划、土地利用

区划、地球关键带区划等已有成果，在地表基质评价基础上开展地表

基质区划，为全国地表基质调查工作部署、地表基质监测站点布设、

自然资源保护和生态修复等提供支撑。

评价与区划内容包括：基于地表基质的类型、空间分布、结构、

17

理化性质等属性，开展地表基质禀赋评价。面向地表基质的生态服务

功能，从支撑耕地保护、生态修复及地质安全等角度，开展地表基质

适宜性评价。基于地表基质一级、二级和三级分类方案，结合地形地

貌特征，开展地表基质的自然区划，反映地表基质的宏观展布特征。

在地表基质自然区划基础上，借助大数据、云计算和人工智能等新技

术，构建地表基质功能区划模型，开展以耕地保护、生态修复等为主

要服务对象的地表基质功能区划。

（8）数据库建设

数据库建设一般要求为：数据库建设应贯穿地表基质调查全过程，

数据库建库流程与具体业务流程一致。以县域为单元进行数据库建设

和管理，数据库格式为ArcGISFileGeodatabase，矢量数据为shapefile

数据格式，栅格数据为TIFF、GeoTIFF数据格式。数据库建设包括

数据获取、数据清洗、数据入库、数据存储、数据管理、数据质检。

数据库内容包括：地表基质数据内容应包括调查、监测所产生的

各类原始数据，以及评价区划所产生的成果数据。数据类型包括空间

与属性结构化数据，以及文档、图片、音视频及其他非结构化数据。

空间数据采用要素数据集、要素类的方式进行组织管理，各要素类的

几何特征分为点、线、面、体。属性数据采用关系型数据库进行储存

管理，并与空间数据进行关联。非结构化数据采用文件系统进行组织

管理，并在关系数据库中记录文件索引信息。

（9）成果编制和资料汇交

图件编制包括：地表基质图包括基础图件和应用服务图件；基础

18

图件主要包括地表基质调查实际材料图、地表基质类型图、地表基质

层构型图，同时根据调查区特点，可编制地表基质关键约束层空间分

布图，重点调查深度下界地表基质类型图、20m深度地表基质类型图

等；应用服务图件主要根据自然资源管理应用服务需求结合调查区特

点，基于地表基质的类型、分布、构型、理化和微生物性质等编制的

地表基质评价区划图和趋利避害对策建议图等，如耕地后备资源潜力

图、宜林宜草区划图等。图件应简洁明了，通俗易懂。

地表基质调查成果报告应客观反映调查区地表基质类型、成因、

物质组成、空间分布、理化及微生物性质等主要内容，并对地表覆盖

层的支撑孕育作用进行适宜性评价，提出支撑服务耕地保护和生态修

复等自然资源管理的具体措施建议。

资料汇交包括遥感解译类、野外调查类、地球物理勘探类、样品

实验测试类、技术文件类、电子文件类以及其他应归档的原始资料等。

（10）附录

附录包括：地表基质调查条件复杂程度分类表、地表基质三级分

类方案表2个规范性附录，地表基质调查设计书提纲、地表基质调查

成果报告提纲2个资料性附录。附录内容依据已有相关规范、各地表

基质调查项目多年的工作经验结合实际情况确定。

（三）确定标准主要内容的论据

1.政策文件

《自然资源调查监测体系构建总体方案》（自然资发〔2020〕15

号）

19

《自然资源调查监测技术体系总体设计方案（试行）》（自然资调

查函〔2022〕2号）

《地质调查支撑自然资源综合调查总体设计（2021-2030年）》（中

地调发〔2021〕63号）

2.业务标准

GB/T958区域地质图图例

DZ/T0179地质图用色标准及用色原则

DZ/T0190区域环境地质调查遥感技术规定（1∶50000）

DZ/T0258多目标区域地球化学调查规范

DZ/T0374绿色地质勘查工作规范

DZ/T0485微动探测技术规程

3.项目工作基础

2020年以来，先后在海南、福建、承德及西北黄土区等地开展

了地表基质调查试点，初步厘定了地表基质的概念内涵与分层依据，

提出了基岩区和松散堆积区地表基质三级分类方案及填图方法。查清

了河北坝上高原农牧交错带林地退化的地质影响因素，揭示了黄土地

形差异对土壤水分和植被生长的约束机制，为北方防沙带国土科学绿

化和水土流失深层治理提供了地质依据，地表基质调查技术方法体系

不断完善，为研制地表基质调查总则积累了经验和基础。

（1）典型区地表基质调查试点

2020年以来，中国地质调查局自然资源综合调查指挥中心组织

实施了京津冀保定山前-平原过渡地区、长三角宁波陆海过渡地区、

20

河套平原巴彦淖尔农牧交错地区、东北典型黑土区、福建南平低山丘

陵区和四川广安红壤区等典型特殊地区的地表基质调查试点工作，累

计投入中央财政4891万元，完成调查面积65903平方千米。在南方

红壤区总结了红壤型地表基质成因和结构模型，在海陆过渡区探索了

泥质岸滩区地表基质层特征。提出地表基质的第四纪成因类型是导致

地表基质异质性的首要因素和重要基础信息，沉积分选形成的质地、

堆积方式、密实程度、层理结构差异是地表基质异质性的主要结构性

状表现，母岩岩性则是地表基质异质性的化学性状基础。

（2）东北黑土区地表基质调查

2022年，自然资源部印发《黑土地地表基质调查总体方案》，启

动东北黑土区83个黑土地保护重点县（市、区、旗）地表基质调查

工作。调查以第三次全国国土调查成果为底图，采用“天空地网钻”一

体化手段，分两年完成东北典型黑土区41.10万平方千米1:25万地表

基质调查面积，初步形成了孕育支撑不同地类“图斑”的地表基质“一

张底版”和“一套数据”，圈出了黑土相对稳定区域和水土流失区、退

化及潜在退化区等生态脆弱区域，从地表基质本底、构造发育状况、

地形地貌特征等角度审视了黑土退化问题，并初步提出分类施策的保

护修复建议，为黑土资源保护利用提供了新的思路。

（3）省级自然资源主管部门开展的地表基质调查试点

2021年以来，河北、湖北、江苏、重庆、安徽、广东等11个省

市的自然资源主管部门相继部署启动了省级地表基质调查试点，先后

完成武汉长江新城区、江夏区和恩施市三岔镇，江苏省天目湖区和泰

21

兴市，安徽省重要流域，广东省以台山-新会地区，吉林省大安市，

山东省济南市等地地表基质调查试点，有的省市还编制了地表基质调

查技术规范，为下一步开展全国地表基质调查积累了经验，奠定了基

础。

三、试验验证的分析、综述报告、技术经济论证，预期

的经济效益、社会效益和生态效益

（一）验证分析

编制单位先后承担了全国地表基质区划与调查示范、全国地表基

质评价区划与应用服务、黑龙江海伦地区地表基质调查、黑龙江宝清

地区地表基质调查、吉林梨树地区地表基质调查、南平市典型红壤区

地表基质调查、黄土地区地表基质调查试点、成渝经济圈广安市地表

基质调查、塔河下游荒漠河岸林区地表基质调查试点、秦岭北坡浅山

-平原过渡区地表基质调查试点、海南典型海岸带地表基质调查试点、

珠江源黑色岩系风化区地表基质调查试点、河套平原中段盐渍化区地

表基质调查试点等项目，在全国典型地表基质类型区开展地表基质调

查验证分析。根据验证分析结果，编制组对地表基质调查区划分和工

作量定额、调查内容、调查技术方法与要求、评价区划等内容进行了

修改完善。同时，编制组多次组织召开专家咨询、专题研讨会议，征

求第四纪地质、水文地质和地球关键带相关领域专家意见，不断修改

完善文件内容。

地表基质是中国科学家提出的自然资源领域新概念。从理论层面

22

加以阐释和规范，是迫切需要解决的重大课题。基于多个地表基质调

查和研究项目实践，在深入研究思考的基础上，阐明了地表基质和地

表基质层的科学内涵及其与相关学科术语的区别与联系，综合考虑地

下变温带深度、农作物和植被根系深度、表生岩溶发育带深度、风化

壳厚度、潜水位埋深等5方面因素界定了地表基质层的底部边界；基

于物质类型、成因类型和特征理化性质，提出了5类三级的地表基质

分类方案和4种基本类型的地表基质层构型划分方案；系统总结梳理

了与植被和农作物生长密切相关的3大类20项地表基质理化性质和

微生物性质指标。这些内容构成地表基质理论的基本框架，可作为地

表基质调查研究的基本参考和遵循。

1.地表基质的科学内涵及其与相关学科术语的关系

正确理解地表基质和地表基质层的科学内涵，阐明它们与相关学

科术语的区别与联系，是建立独具特色的话语体系、指导地表基质调

查研究的前提和基础。

1.1地表基质的科学内涵

《自然资源调查监测体系构建总体方案》（自然资源部,2020a）

中把地表基质定义为“地球表层孕育和支撑森林、草原、水、湿地等

各类自然资源的基础物质”，并将陆域地表基质分为岩石、砾石、沙

和土壤等。这个定义体现了部门行政管理的职责边界。但从学理上讲，

土壤也是重要的自然资源，是由地表基质长期孕育形成的。因此，将

地表基质的定义完善为“地球表层孕育和支撑土壤、森林、草原、水、

湿地等各类自然资源的基础物质”。

23

新的定义中虽然仅增加了“土壤”二字，但却大大丰富了它的科学

内涵，主要有以下几点：表示土壤既是重要的自然资源，也是地表基

质的一种特殊类型，二者是包含和孕育关系；地表基质对土壤的形成

和变化起着决定性支撑作用，可以形象的比喻为皮肤（土壤）与皮下

组织（地表基质）的关系，如中国东北地区黑土地出现“变薄、变瘦、

变硬”等问题，如果不从地表基质去分析，就很难说清原因，讲清“病

根”；地表基质调查研究要在充分吸收利用土壤层和立地层相关调查

研究成果的基础上，更加侧重土壤层和立地层之下岩土体的调查研究。

地表基质概念的提出，强调了地球表层各类岩土物质与土壤、森

林、草原、水、湿地等各类自然资源的相互作用关系，突破了传统地

质工作主要注重地质体自身形成演化的调查研究范式，丰富拓展了地

质工作的调查研究内容和服务方向，将支撑服务植被生长和农业生产

的科学研究从土壤小循环拓展地质大循环，不仅具有重要的科学意义，

也具有广泛的应用价值。

1.2地表基质层的科学内涵及深度界定

1.2.1地表基质层的科学内涵

《自然资源调查监测体系构建总体方案》（自然资源部,2020a）

提出了地表基质层的概念，但没有给出地表基质层的定义，对其底部

边界如何确定、需要考虑哪些要素等也没有做出说明。从地表基质的

科学内涵及其支撑服务功能出发，给出地表基质层的定义为：地表以

下一定深度范围内的地表基质综合体。

地表基质层是联系地表覆盖层和地下资源层的桥梁纽带，是地球

24

表层水、碳和能量等物理、化学和生物要素交换过程最活跃的区域。

因此，地表基质层是地表圈层界面过程研究（张甘霖等,2021）需要

重点聚焦的地质空间，也是生态地质调查研究的核心对象。

1.2.2地表基质层的深度界定

基于地表基质的科学内涵和地表基质层的功能作用，地表基质层

的深度范围界定可重点考虑以下特征因素：地下变温带深度、农作物

和植被根系深度、表生岩溶发育带深度、风化壳厚度、潜水位埋深。

表2给出了这些因素的一般深度范围。

表2确定地表基质层深度的特征因素及其深度范围

东部季风区西北干旱区青藏高原区

特征因素数据来源

深度范围深度范围深度范围

地下变温带8.0~30.019.0~20.020.0~24.0王婉丽等,2017；王贵玲等,2019

作物根系0.2~1.80.5~0.8-Fanetal.,2016;刘蕾,2016

木本植物根系0.3~4.70.9~22.2-Tumber-Dávilaetal.,2022

黄土区人工林最

7.0~25.8--Lietal.,2019;Maetal.,2021

大根系

风化壳厚度4.1~190.35.0~183.13.3~165.8Yanetal.,2020

表生岩溶发育带3.0~10.0--Luoetal.,2024

潜水位埋深4.4~32.72.7~93.82.6~32.42022年国家地下水监测报告

（1）地下变温带深度。地下岩土体温度是地下热力状况的重要

参量，影响地下水分相变与碳呼吸过程（Baoetal.,2023），对植被生

长和农业生产具有重要控制作用。高寒区地温的变化影响土壤冻融循

环过程，改变水分迁移过程与土壤强度，削弱冻土区工程的地基稳定

（朱元涛等,2024）。地温自地表向下分为变温带、恒温带与增温带，

其中变温带的厚度与当地气候密切相关。根据14个城市典型地质钻

孔随深度变化曲线资料（王婉丽等,2017；王贵玲等,2019），随纬度

和海拔的增加，变温带厚度逐步增大：如哈尔滨市超过30m，拉萨

25

市约25m，呼和浩特市和兰州市约20m，石家庄市约14m，长沙市

不到10m，广州市仅约8m（图2）。变温带深度超过10m的哈尔滨、

拉萨、呼和浩特和兰州，10m以浅是温度季节性变化最显著的深度，

20m以下温度变幅很小；变温带深度小于10m长沙和广州，温度季

节性变化幅度较大。

（2）农作物和植被根系深度。玉米、小麦等深根农作物在东部

季风区、西北干旱区平均最大根深为0.9m和0.7m（Fanetal.,2016;

刘蕾,2016）；在华北平原农耕区，玉米等深根作物的最大根深可超过

2.0m(廖荣伟等,2014)。木本植物（灌木、乔木）根系在东部季风区、

西北干旱区平均最大根深为1.8和7.1m（Canadelletal.,1996;Fanet

al.,2017;Tumber‐Dávilaetal.,2022）。在黄土堆积较厚的黄土高原，

人工乔木林的根系可达25m（Lietal.,2019;Maetal.,2021）。

（3）表生岩溶发育带深度。表生岩溶发育带为岩溶水的快速入

渗和溶质、颗粒的运移提供了通道（吴泽燕等,2019;周长松等,2022），

其厚度是控制岩溶地区水循环的重要因素，也是最为重要的生态支撑

层。中国南方典型岩溶区岩/土界面深度一般只有0.5~1.5m（Luoetal.,

2024），但表生岩溶发育带厚度要大得多，湿热多雨的桂林地区厚度

可达10m以上（张君等,2021）。

（4）风化壳厚度。风化壳是山区土壤与地球表层新鲜基岩面的

过渡带，对土壤水分再分配、地下水循环补给、植物有效水分利用率

等有重要作用（骆占斌等,2022）。根据全国重要地质钻孔数据库数据，

受控于地质构造和地层时代，不同地区风化壳厚度变化非常大，不发

26

育的地区厚度只有3-4m，大厚度地区超过100m（Yanetal.,2020）。

（5）潜水位埋深。地下水是水循环系统的重要组成部分，可以

直接或间接地作用于地表生态，影响到地表生态系统的形成与演变

（刘强等,2020）。旱区绿洲植被正常生长所需要的水分主要依靠浅层

地下水，比如，西北旱区河岸适宜植被生长的最佳地下水埋深为2～

4m，水位埋深大于6m时则对植被生长无明显影响（张经天等,2020;

雍正等,2020;艾尔肯等,2022）。根据《2022年国家地下水监测报告》，

受控于地下水赋存条件和所处位置，不同地区潜水位埋深变化都很大。

此外，从元素地球化学循环的角度，不同元素在垂向上的变化特

征也可为地表基质层深度界定提供参考。根据吉林和辽宁等地地表基

质钻孔资料（图3），有机碳、TFe2O3、Na2O、K2O、Cd和Cr在垂向

上表现出一定的分层变化特征。如有机碳在0~2m含量较高，2~10m

含量逐渐降低，10~20m变化幅度减小并趋于稳定，20m后整体趋于

稳定；TFe2O3和Cd在0~2m含量整体较高，2~10m含量降低；Cr

在0~4m含量相对稳定，而在>4m后变化幅度较大。Na2O和K2O

在不同地区表层中（0~2m）含量接近，而在>2m后不同地区含量差

异变大。

综合考虑上述因素认为地表基质层的深度一般不超过20m，在

垂直节理发育的厚层黄土区和高寒冻土区等特殊地区，深度会大一些。

27

图2典型城市地下温度随深度变化图

（a.广州，b.石家庄，c.哈尔滨，d.长沙，e兰州，f.拉萨）

图3吉林-辽宁地区典型钻孔地球化学元素（组分）含量随深度变化特征曲线

1.2.3地表基质层的分层特征

28

根据地表基质层的功能作用和特点，可自上而下划分为四层：

浅层（0~2m）：是地表能量与物质交换最活跃的层位，也化学元

素和微生物活动变化显著的浅层空间，极易受人类活动影响。浅层地

表基质是土地质量、土壤和林草立地层调查研究的主要对象，地表基

质调查要在充分收集利用这些成果资料的基础上，根据实际需要开展

补充调查。

中深层（2~10m）：是浅层地表基质（土壤层）的重要支撑，其

岩土物质类型与结构对水盐运移传输和地下温度变化等起着决定性

控制作用，对农业生产和植被生长具有重要影响。中深层地表基质是

土地科学利用和生态保护修复需要高度重视的地质要素，也是大多数

地区地表基质调查研究的主要目标层和这项工作的特色所在。

深层（10~20m）：是长周期气候波动的响应层，对深根植被、多

年冻土层的变化等有重要影响。深层地表基质是多年冻土区和垂直节

理较发育的厚层黄土区地表基质调查研究应达到的深度。

超深层（＞20m）：是全球气候变化的响应层，尤其在变温带深

度超过20m的寒冷地区，超深层地表基质温度的变化会对地下生态

系统产生重要影响。超深层地表基质也是城镇和重大工程区地下空间

开发利用需要关注的重要层位。

地表基质层的调查研究深度与地表基质的物质组成类型、基岩风

化程度、沉积相特征、水文地质条件、元素垂向变化及支撑服务目标

等有密切联系（张甘霖等,2023;张凤荣,2023）。因此，实际工作中，

地表基质层的调查研究厚度需要根据解决的科学问题和支撑服务目

29

标来厘定。

1.2.4地表基质关键层

地表基质层内较为连续稳定分布，对植被和农作物生长、水盐储

存和运移等具有重要控制和影响作用的岩土层，称之为地表基质关键

层。如坝上高原张北县安固里淖流域的钙积层限制了杨树根系向下生

长吸收地下水分（图4A）、南疆塔里木河下游的根系在松散沙层中延

展的胡杨林因缺水枯死（图4B）等。关键层是地表基质调查研究中

应予以重点关注的特殊层位。

图4坝上高原张北县（A）和南疆塔河下游（B）地表基质关键层特征

1.3地表基质层与相关学科术语的关系

地表基质层与地表覆盖层、土壤层、立地层、包气带、地球关键

带等学科术语的空间关系大致如图5所示，它们之间既有联系又有区

别。

与土壤层和立地层一般不超过2米的调查研究深度相比，地表基

质层的调查研究深度要大得多，不仅包括土壤层和立地层，而且更侧

重于岩石-母质-土壤间成土过程演化、物质转换及对地表覆盖层（作

物、植被）的约束（张甘霖等,2021;袁国礼等,2023）。

水文地质学中的包气带是指从地表到地下潜水面的厚度，受控于

30

地下水赋存条件和补给径流排泄特征，空间变化非常大，据《中国水

文地质图》（程彦培等,2018），西北内陆盆地戈壁带包气带厚度可达

数百m，而在黄淮海平原东部和长江中下游平原区，包气带的厚度仅

有数米，甚至地下水直接出露地表，不存在包气带；在调查研究内容

上，传统包气带水文地质调查研究主要是了解掌握包气带中水分、盐

分以及污染物等的传输过程和能力，而对岩土层的物质类型、结构、

温度、水分、盐分、pH值、Eh值等理化性质指标与上覆植被生态的

作用关系等关注很少。

地球关键带的范围从覆盖层顶部到含水层底部，空间范围很大

（NationalResearchCouncil,2001;李小雁等,2016），研究的重点是地

表圈层的界面过程（张甘霖等,2021），不同学科领域研究者的侧重点

不同，系统化的研究很少，特别是与植被生态密切相关的地表基质层

研究是更地球关键带研究的短板。

图5地表基质层与相关学科术语的关系示意图（据Choroveretal.,2007修改）

31

2.地表基质分类

地表基质分类是指按照一定原则对地表基质进行的分类和命名。

原则和标准不同，分类结果可以有很多种方式。自然资源部已经发布

的地表基质分类方案（试行）（自然资源部,2020b）将地表基质划分

为四类三级。由于分类标准不统一，特别是三级分类又回归到不同学

科体系且过于复杂，在野外填图实践中难以应用，没有得到广泛认可。

近年来，不少研究者对地表基质分类进行了有益探索（殷志强等,2020;

侯红星等,2021;姚晓峰等,2022）。基于不同地区的试点调查实践经

验，重点从地表基质的岩土类型、成因和生态服务功能角度出发，提

出地表基质的五类三级分类方案，如表3和图6所示。

2.1分类原则

地表基质分类遵循以下基本原则：

（1）分类依据一致。根据地表基质形成、发育、演化的逻辑关

系，以表征地表基质的物质类型、成因类型和特征理化性质为主线，

同一级的分类依据一致，从一级分类到三级分类逐级扩展细化。

（2）分类结果简洁实用。一级和二级分类尽可能简单明了，类

型数量不宜多，便于野外识别和填图；多数地区可以借助已有区域地

质、第四纪地质和水文地质等基础地质调查研究成果，通过“资料改

化”方式获得。三级分类体现地表基质孕育支撑各类自然资源的特质

属性，需要通过野外实地调查和室内试验手段获取。

2.2分类方案

根据上述原则，遵循地表基质的“基础物质”内涵，笔者将地表基

32

质的一级类型划分为五种，即岩质、砾质、沙质、土质、泥质等五种。

五种类型地表基质的简要特征如下：

岩质：指天然形成的，具有一定结构、构造和稳定形状的矿物集

合体。岩质主要由粒径大于200mm的块体构成。

砾质：指岩石经物理、化学或生物风化作用破碎而形成的块状砾

级碎屑物，主要成分颗粒粒径≥2mm。

沙质：指未固结成岩的沙，主要成分颗粒粒径为0.06~2mm。

土质：指能够生长植物、发育成土壤的疏松物质层，主要成分颗

粒粒径为0.002~0.06mm。

泥质：指长期处于水体覆盖下（深度通常在浪基面以下）的特殊

沉积类型，以粘粒级沉积物为主，含沙粒很少、有黏性，主要成分颗

粒粒径≤0.002mm，具有较好的可塑性。

第二级分类和第三级分类是第一级分类的向下细化延伸。

二级分类的依据增加了成因类型，因为成因是决定岩土性质的根

本因素，不同成因的地表基质理化性质差别明显。二级分类体现简洁

明了、宜粗不宜细的原则。除岩质分类与自然资源部已经发布的地表

基质分类方案（试行）（自然资源部,2020b）相同外，其它四种地表

基质类型，按成因类型进行了简化归并，如将残积物和坡积物进行归

并，统称为残坡积物；对冲积物和洪积物进行归并，统称为冲洪积物。

三级分类依据进一步增加了特征理化性质，这些特征理化性质面

向地表基质调查研究成果的应用和表达。如富含某种化学组分或元素

的地表基质对增加土地价值和利用效益具有重要意义，岩石的硬度和