順應自然、保護自然,做好生態系統整體保護、系統修復與綜合整治,離不開生態賦存地質背景條件的調查——生態地質調查。它是將地質作用過程和生態空間分布、變化規律作為整體進行系統性調查研究,完整地獲取地上、地下一體化信息,全面認識生態系統演變及趨勢,尋求生態系統管理、保護與修復的地球系統科學解決方案。
解讀生態地質調查內涵 不斷追溯本源核心價值
「南山有臺,北山有萊……南山有桑,北山有楊……南山有杞,北山有李」, 《詩經·小雅·南山有臺》表明人們很早就從生產實踐活動中懂得了不同地質條件影響地表植被與生態的分布。
生態地質調查就是要回歸基礎、追溯本源,調查生態賦存的基礎地質環境條件,主要是調查研究各種生態問題或生態過程的地學機理、地質作用過程及環境條件,形成巖石-風化殼-土壤-水-生態完整的地表與地下一體化數據,為生態系統整體保護、系統修復,國土空間用途管制等工作提供地球系統科學解決方案。
我們認為,生態地質調查應該重點關注風化殼、包氣帶的結構、物理化學特徵與演化,因為這部分是地球表層系統中最活躍、最富有活力的部分,是大氣圈、生物圈、巖石圈和水圈相互作用最關鍵的地帶,它決定了生態系統的運行與演化。因此,圍繞當今生態環境及其問題,從整體性、系統性出發,搭建生態與地質條件之間的橋梁,促進地學與生態學的滲透與融合,突出兩者的協同效應,具有十分重要的意義。
生態地質調查的問題意識與追問之思
在當今全面推進生態文明建設的背景下,通過總結以往相關工作成果,我們認為還存在以下4方面問題：
第一,已有森林、草原、溼地等自然資源調查以類型、面積、生長狀況和立地條件為主,而對地層巖性、地質構造、水文地質這些常常在不同程度上影響或制約著生態空間格局的地質條件研究不夠充分。
第二,對生態與地質之間（地球關鍵帶多圈層）相互作用過程與機理的調查研究不夠深入,比如：包氣帶、風化殼與生態之間的相互作用關係。
第三,生態功能區劃考慮生態地質條件的制約與影響不夠,缺乏科學的生態地質單元指導和精細生態地質作用過程調查成果的支撐。
第四,以往所形成的各類調查資料庫缺少地上地下一體化的多門類全要素數據組織管理平臺和多專業要素的大數據分析,不能滿足目前不同尺度國土空間規劃、生態保護與系統修復的切實需求。
生態地質調查三方面：
一、全國尺度宏觀把握
全國尺度的生態地質調查,要在充分收集已有小比例尺相關調查成果基礎上,整理彙編區域地質背景、地形地貌、土壤類型等資料,開展生態地質條件補充調查,形成全國生態地質綜合研究的基礎數據集。同時利用多源多時相的遙感地質解譯、生態信息提取和動態變化綜合分析等技術方法開展生態系統空間分布格局、演變規律的調查研究。在此基礎上,參考重點地區、典型地段的調查研究成果,系統建立成土母巖、生態地質單元分類分級指標體系,劃分出全國生態地質單元,進行生態地質分區評價,分析全國地質條件與生態空間格局動態變化的內在關係,關注全國生態安全等戰略研究,提出生態系統整體保護與修復地學對策建議。
全國尺度生態地質調查基礎類成果,主要包括全國1∶50萬成土母巖分布圖、地貌形態類型圖,全國森林、草地、溼地分布及其重要歷史節點變化圖,以及中國生態地質問題分布圖、全國生態地質單元圖、全國生態分區評價結果,等等。
二、重點地區精細調查
重點地區生態地質調查,一是查明區域（流域/二級或三級生態地質單元）生態變化和生態地質條件（1∶25萬）,分析生態地質特徵、生態資源優勢,進行生態地質分區評價;二是查明生態地質問題類型、分布、程度、控制與影響因素,以及與生態問題相關的地質要素分布（1:5萬）,進行生態地質脆弱性評價。不同的生態地質單元,生態地質調查內容有所差異：在西南巖溶石山地區,主要調查巖溶關鍵帶巖、土、水、生的作用過程與發育特徵,以及其對植被生態的相互作用關係研究;在北方乾旱半乾旱地區,調查著重於成土母質結構、地下水位與土壤鹽分的動態變化與植被生態的關係;在黃土高原區,調查內容主要是水土流失的自然成生條件,以及土地利用、植被破壞等人為影響因素;在青藏高原,著重調查構造隆升條件下的植被垂直分帶,凍融性荒漠化分布、現狀、演化;在濱海溼地,則主要調查濱海溼地類型、分布、現狀、演化及其與水文地質條件、海岸帶變遷關係。
三、典型地段的機理探究
全國和重點地區的調查研究都離不開第三個層面即典型地段（反映生態地質狀況或生態地質問題的代表性樣區）的重點剖析,主要目標是揭示大氣圈、生物圈、巖石圈、水圈等多圈層各相關要素間的相互作用過程,分析生態系統演化的地質學機理,尤其是各圈層交互帶水分、鹽分、碳氮元素等的循環過程和演化機制;探究風化殼、包氣帶結構與垂直分帶特徵,元素遷移富集特徵,生態問題地學響應機理及生態修復技術等等,建立生態地質圖譜。
採取的調查方法：一是生態地質剖面測量,採用人工剖面或淺井、淺鑽等形式予以揭露,觀察、測量生態地質現象,進行巖石-風化殼-土壤-水體-植被系統採樣;二是測試分析,包括巖礦分析、成土母質分析、土壤分析、水測試分析、植被測試分析等;三是動態監測,包括地下水監測、土壤和成土母質監測、植物監測、氣象監測,等等。
多維度：生態地質調查技術支撐
生態地質調查以地球系統科學為指導,涵蓋了系統性的多學科調查,包括生態、環境、地質等諸多內容,需要綜合應用遙感技術、地球化學、地球物理、大數據分析等諸多技術。
遙感技術
它不僅能夠獲取宏觀尺度上生態要素的類型、分布、面積、質量及動態變化信息,還可以獲取地層巖性、斷裂構造、水文地質要素等地質環境背景信息。遙感地質技術應用貫穿於整個生態地質調查全過程,需要創新發展遙感地質新技術新方法及其應用深度,為生態地質調查提供技術保障。不同尺度的調查,採用的遙感數據源、遙感解譯方法和生態信息提取等各有側重。
地球化學分析測試技術
生態地質調查要加強關鍵帶多圈層交互作用研究和特色生態產品生態地質條件剖析,需要開展常量元素、微量元素在巖石、土壤和植物中的遷移規律研究。這就需要地球化學分析測試技術的支撐。地球化學分析測試技術是指在規範的巖石、土壤、水、沉積物和植物樣品採樣、記錄及其加工處理基礎上,選擇達到相關標準要求的實驗分析測試方法,對元素及化合物含量特徵及空間分布規律和遷移規律進行系統調查技術方法的統稱。不同取樣對象和測試分析目的,測試的指標差異較大。例如,對地表基巖開展巖礦化學全分析,不同地區可根據實際情況增加鈾、釷放射性指標與鉈、銻、鉍、錫分析指標及礦物鑑定;對成土母質與土壤除了巖礦分析指標,還要測試粒度、有機質pH值等;對植物則需要測試葉綠素、水分、營養元素、微量與重金屬元素等指標。
生態地質剖面測量技術
在巖石、土壤和植被生態特徵發育典型,能夠反映巖石、土壤與植被生態相互作用的部位,開展生態地質剖面調查,利用定性觀察、描述和定量測量不同地質、地形地貌、土壤、生態等生態地質相關信息。選擇已有人類工程活動切坡剖面或採用淺井、淺鑽等形式揭露剖面,觀察記錄巖石類型、結構、構造與顏色和礦物成分等,測量巖層產狀和巖石節理裂隙特徵;觀察記錄風化殼、成土母質、土壤類型、顏色、結構、成分,測量厚度、分層結構和水分;觀察記錄地表植被的類型、生長狀況、結構層次等,測量根係數量、深度及其空間分布,典型植被可採用樣方調查的方式測量植被生態參數。在上述觀察記錄基礎上,系統進行巖石-風化殼-土壤-水-植被的採樣,並繪製生態地質剖面圖。在需要時可採用適當的地球物理方法和鑽探方法。
大數據分析評價技術
生態地質涉及到地球關鍵帶的巖石圈、水圈、大氣圈、生物圈多個圈層要素數據,對上述多圈層數據的集成管理和綜合分析對生態地質調查有著重要意義。因此,生態地質調查必須要建立數量+質量+生態「三位一體」,地上地下一體化的大數據綜合管理與分析評價平臺。以生態地質多圈層調查成果資料為數據源,建立模型庫（信息提取模型、數據挖掘模型、分析評價模型和三維展示模型）、方法庫（集成神經網絡、遺傳算法、機器學習等技術方法）和知識庫,研發生態地質單元評價、生態地質脆弱性評價、荒漠化及石漠化修復分區評價等子系統平臺,實現對不同層級生態地質單元的生態地質系統功能性評價以及國土空間開發適宜性評價。另一方面,充分利用「地質雲」已有軟、硬體資源與平臺功能,與「地質雲」深度融合對接,實現數據集成管理、信息共享、數據分析評價及成果社會發布等,打造「數據聚合—集成管理—分析評價—應用服務」的全鏈條、一站式生態地質調查工作流,客觀高效地為政府決策、科學研究和社會公眾提供不同層次需求的信息資料服務。
生態地質調查工作展望
黨的十九大報告指出,「生態文明建設是中華民族永續發展的千年大計」,建設生態文明體現了為子孫後代留下良好生存環境的情懷。全面貫徹落實生態文明思想,持續開展生態地質調查,以地球系統科學為指導,廣泛吸收和借鑑地質學、地理學、生態學、水文學、土壤學等多學科基礎理論,綜合運用遙感、地面調查、物化探、鑽探、大數據分析及人工智慧等新技術方法,逐步建立集基礎理論、技術方法、成果應用為一體的生態地質學學科體系,通過對全國、重點地區、典型地段多維度生態地質調查工作的逐步推進,建立完整的星—空—地—網相協同的生態地質調查技術體系,形成全國與重點地區科學、系統、權威的地上地下一體化的生態地質整裝性數據與成果,從而為全面服務於全國、地方不同尺度山水林田湖草整體保護與系統修復、國土空間規劃與用途管制,以及生態優良產品發展,提供基礎數據和決策支撐。
生態地質調查前景廣闊！