为了更好地支撑粮食生产、植物生长和人民日常生活，需要对地球表面的自然资源进行三维立体统一管理。自然资源部2020年提出将地球表层从下到上分为三层，分别是地表基质层（如岩石和松散沉积物）、地表覆盖层（如森林和草原）和管理层（如城市开发边界），其中地表基质是指支撑和孕育森林、草原、水、湿地等各类自然资源的基础物质，这一概念充分融合了水文地质、土壤、第四纪地质、生态地质、地球关键带等现有学科知识，是地球系统科学和自然资源科学等跨学科领域由中国人提出的创新概念。
地表基质的物质成分主要由第四纪松散沉积物和基岩风化残积物组成，是地球关键带的地下部分和土壤形成和发育的母质，是除气候、微地形和地下水以外影响植物群落组合的主要地质因素。基岩和风化层的结构差异（如沉积结构、裂隙、节理、孔隙、层理等）、类型、矿物元素组成（如盐、营养物质、有机质、重金属元素）和地球化学性状（如酸碱性、胶体、氧化还原等），即地表基质通过调节持水能力和植物根系生长深刻影响着植被的类型、覆盖密度和生长状态，我们称之为地表基质对植物生长的物理胁迫和化学胁迫。
地表基质调查可以揭示比土壤更深的地球表层信息，所获得的数据不仅可以填补目前地球关键带研究的空白，而且可以促进生态地质学科的发展。同时，由于地表基质调查更加强调的是岩土体的生态服务功能，可以为科学合理布局生态系统空间格局、浅山区土地整理、高标准农田建设、后备耕地资源潜力评价等提供支撑。因此，对于支持国家粮食安全和生态修复也具有现实意义。
考虑到地下变温带的深度、作物和植被根系的深度、地表岩石节理裂隙的深度、岩石风化壳的厚度和地下水位埋深等因素，在正常情况下，我们初步将地表基质的调查深度定义从距地表20 m以浅，按不同支撑服务对象又可分为浅层（0-2米）、中深层（2-10米）和深层（10-20米），在某些特殊情况下，深度可以非常深（>20m）。在过去的五年里，我们在京津冀北部的坝上高原和燕山山地已积累了大量关于地表基质与植物生长耦合的典型案例，揭示了塞罕坝的“造绿密码”，基于地表基质提出的“适地适树”科学绿化建议得到了国家有关部门的重视。

地表基质，物性结构，元素构成，植物生长，约束机理