一种用于复合重金属污染修复的树种筛选方法技术

本发明专利技术提出一种用于复合重金属污染修复的树种筛选方法，解决了当前污染修复树种筛选方法在树种选择过程中指标体系单一、不适用于复合污染土壤的问题，首先确定好树种筛选前的准备工作，明确影响每一品种供试树木修复效率的若干指标数据，通过层次分析法建立层次分析筛选模型，并借助柳树各指标的客观数据量化衡量不同树种对于复合重金属污染的修复潜力，弥补了现有技术中评价指标单一且不适合复合重金属污染的不足，计算过程简便，易操作，并能够充分考虑影响植物修复效率的指标，更为全面和客观地进行综合评价，方便管理者快速筛选出适合多金属污染的修复树种，从而高效治理污染场区。

【技术实现步骤摘要】
一种用于复合重金属污染修复的树种筛选方法
本专利技术涉及重金属污染生态治理的
，更具体地，涉及一种用于复合重金属污染修复的树种筛选方法。
技术介绍
重金属在土壤中具有隐蔽性、滞后性、长期性、累积性以及不可降解性等特点，因此，重金属污染可导致土壤肥力下降，还可通过食物链在植物、动物和人体内积累，对生态安全和人体健康造成极大危害。目前，国内外已开展大范围的土壤重金属污染防治与修复工作。传统的修复技术(如物理、化学和物理化学方法)虽然在一定程度上能够减少重金属对土壤环境的危害，但因投资成本高、能耗大及造成二次污染等不足限制了这些技术的应用，在此背景下，植物修复技术发挥了很大的优势。植物修复技术是一种环境友好的绿色生态技术，通过绿色植物的吸收和代谢将存在于土壤中的有毒污染物进行分解、富集使其无害化，从而提高土壤的安全性。近年来，速生树木，柳树(Salix)以其特有的植物学特性和优势在重金属污染修复中展现巨大潜力，成为重金属污染树木修复的重点研究对象和可应用的潜力树种。柳树为杨柳科木本植物，其适应性强，相对生物量大，生长快速，耐水湿、盐碱和干旱等环境，且易繁殖。超短轮伐期栽培的柳树可通过周期性收获的方式来不断降低土壤中的重金属含量，达到修复和净化土壤的目的。柳树作为多用途造林绿化树种之一，与目前研究较广泛的超积累草本植物相比，虽然重金属的相对积累量低于超积累植物，但其生长快速和生物量高的特点弥补了积累量低的不足，其对于Cd、As、Pb和Zn等污染土壤的修复效果不低于超积累草本植物。鉴于柳树在重金属污染修复中展现的巨大潜力，在推广种植/应用于污染场区前，需要对多种柳树品种进行科学评价，精确筛选出适应性强、生长良好、耐重金属毒害和积累量高的柳树品种。目前，植物修复研究中常用生物富集系数(BCF)和转运系数(TF)作为评价指标，它们反映了植物从土壤中吸收和积累重金属的能力。BCF和TF的值能够直接反应植物对重金属的积累能力，适用于单一重金属污染，能够有效筛选出优势植物。然而，实际污染场区多为多种重金属共存，即复合污染，选用这2种指标在复合重金属污染条件下进行植物筛选则具有一定的局限性。近年来，有很多学者采用基于隶属函数(模糊评价)的综合生物浓度指数(CBCI)法来评价植物对多种重金属的综合积累能力，如2014年，ZhaoX,LiuJ,XiaX等人在“EnvironmentalScienceandPollutionResearch”上发表的“Theevaluationofheavymetalaccumulationandapplicationofacomprehensivebio-concentrationindexforwoodyspeciesoncontaminatedsitesinHunan,China(21(7):5076-5085)”的文章中即是采用了该种方法，在一定程度上完善了单一污染的不足。然而，CBCI指数仅重点关注植物对重金属的积累量并没有充分考虑植物的生长和光合能力特性，也没有凭借管理者的经验进行判断，导致评价结果不够全面。因此，从植物生长状况、耐性及对重金属的积累能力等多角度综合评估树木对重金属的积累能力和修复潜力，是重金属污染场区生态治理中亟待解决的问题。
技术实现思路
为解决当前污染修复树种筛选方法在树种选择过程中指标体系单一、不适用于复合污染土壤的问题，本专利技术提出一种用于复合重金属污染修复的树种筛选方法，能够综合评价柳树树种对复合重金属污染的抗性和修复潜力，具有广泛的适用性。为了达到上述技术效果，本专利技术的技术方案如下：一种用于复合重金属污染修复的树种筛选方法，所述方法至少包括：S1.确定供试树木参照对象、试验土壤、若干个供试树木的品种及供试树木种植条件；S2.测定影响每一品种供试树木修复效率的若干指标数据；S3.结合步骤S1，构建树种筛选时的层次筛选模型，所述层次筛选模型包括目标层、准则层、分级指标层及研究对象层，所述目标层为“选择复合重金属污染修复能力强的树种”，所述准则层包括若干个准则指标，所述分级指标层包括影响每一品种供试树木修复效率的若干指标，所述研究对象层为若干个供试树木的品种；S4.利用层次分析法得出准则层中每一个准则指标相对目标层的权重w’；S5.将步骤S2所得的若干指标数据进行预处理，根据预处理后的若干指标数据，利用熵权法得到研究对象层中每一个供试树木品种的高效修复权重wi”；S6.将每一个供试树木品种的高效修复权重wi”分别与准则层中每一个准则指标相对目标层的权重w’综合，得到每一个供试树木品种的综合权重w；S7.设置权重阈值e，将不同供试树木品种的综合权重w分别与权重阈值e比较，筛选出综合权重w大于权重阈值e的供试树木品种，作为用于复合重金属污染修复的树种。优选地，步骤S1所述供试树木参照对象为速生柳树，试验土壤为复合重金属污染的土壤，污染的重金属种类至少2种，且其中至少一种重金属浓度超过《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准GB15618-2018》中的风险管控值；所述供试树木的品种至少3种，能在重金属污染土壤中正常生长且耐性强；所述供试树木的种植条件为：自然光照，每天按照f频率浇水，田间持水量为65％-70％。优选地，步骤S2中所述的若干指标数据包括树木的总生物量、叶面积、叶片长宽比、株高、茎粗、光合速率、蒸腾速率、地上部Cu含量、地上部Zn含量、地上部Cd含量、地上部Pb含量、根部Cu含量、根部Zn含量、根部Cd含量、根部Pb含量、Cu单株积累量、Zn单株积累量、Cd单株积累量及Pb单株积累量。优选地，步骤S3中，构建层次筛选模型目标层为选择复合重金属污染修复能力强的树种，准则层包括植物生长指标、光合能力指标及重金属积累能力指标，分级指标层包括总生物量指标、叶面积指标、叶片长宽比指标、株高指标、茎粗指标、光合速率指标、蒸腾速率指标、地上部Cu含量指标、地上部Zn含量指标、地上部Cd含量指标、地上部Pb含量指标、根部Cu含量指标、根部Zn含量指标、根部Cd含量指标、根部Pb含量指标、Cu单株积累量指标、Zn单株积累量指标、Cd单株积累量指标及Pb单株积累量指标，其中，总生物量指标、叶面积指标、叶片长宽比指标、株高指标、茎粗指标均隶属于植物生长指标分支，光合速率指标、蒸腾速率指标均隶属于光合能力指标分支，地上部Cu含量指标、地上部Zn含量指标、地上部Cd含量指标、地上部Pb含量指标、根部Cu含量指标、根部Zn含量指标、根部Cd含量指标、根部Pb含量指标、Cu单株积累量指标、Zn单株积累量指标、Cd单株积累量指标及Pb单株积累量指标均隶属于重金属积累能力指标分支；所述研究对象层为若干个供试树木的品种。优选地，步骤S4中，步骤S4中，利用层次分析法得出利用层次分析法得出准则层中每一个准则指标相对目标层的权重w’的过程为：S41.逐一比较准则层的每一个指标相对目标层“选择复合重金属污染修复能力强的树种”的影响相对重要性，准则层的每一个指标相对目标层“选择复合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于复合重金属污染修复的树种筛选方法，其特征在于，所述方法至少包括：/nS1.确定供试树木参照对象、试验土壤、若干个供试树木的品种及供试树木种植条件；/nS2.测定影响每一品种供试树木修复效率的若干指标数据；/nS3.结合步骤S1，构建树种筛选时的层次筛选模型，所述层次筛选模型包括目标层、准则层、分级指标层及研究对象层，所述目标层为“选择复合重金属污染修复能力强的树种”，所述准则层包括若干个准则指标，所述分级指标层包括影响每一品种供试树木修复效率的若干指标，所述研究对象层为若干个供试树木的品种；/nS4.利用层次分析法得出准则层中每一个准则指标相对目标层的权重w’；/nS5.将步骤S2所得的若干指标数据进行预处理，根据预处理后的若干指标数据，利用熵权法得到研究对象层中每一个供试树木品种的高效修复权重w

【技术特征摘要】
1.一种用于复合重金属污染修复的树种筛选方法，其特征在于，所述方法至少包括：
S1.确定供试树木参照对象、试验土壤、若干个供试树木的品种及供试树木种植条件；
S2.测定影响每一品种供试树木修复效率的若干指标数据；
S3.结合步骤S1，构建树种筛选时的层次筛选模型，所述层次筛选模型包括目标层、准则层、分级指标层及研究对象层，所述目标层为“选择复合重金属污染修复能力强的树种”，所述准则层包括若干个准则指标，所述分级指标层包括影响每一品种供试树木修复效率的若干指标，所述研究对象层为若干个供试树木的品种；
S4.利用层次分析法得出准则层中每一个准则指标相对目标层的权重w’；
S5.将步骤S2所得的若干指标数据进行预处理，根据预处理后的若干指标数据，利用熵权法得到研究对象层中每一个供试树木品种的高效修复权重wi”；
S6.将每一个供试树木品种的高效修复权重wi”分别与准则层中每一个准则指标相对目标层的权重w’综合，得到每一个供试树木品种的综合权重w；
S7.设置权重阈值e，将不同供试树木品种的综合权重w分别与权重阈值e比较，筛选出综合权重w大于权重阈值e的供试树木品种，作为用于复合重金属污染修复的树种。


2.根据权利要求1所述的用于复合重金属污染修复的树种筛选方法，其特征在于，步骤S1所述供试树木参照对象为速生柳树，试验土壤为复合重金属污染的土壤，污染的重金属种类至少2种，且其中至少一种重金属浓度超过《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准GB15618-2018》中的风险管控值；所述供试树木的品种至少3种，能在重金属污染土壤中正常生长且耐性强；所述供试树木的种植条件为：自然光照，每天按照f频率浇水，田间持水量为65％-70％。


3.根据权利要求2所述的用于复合重金属污染修复的树种筛选方法，其特征在于，步骤S2中所述的若干指标数据包括树木的总生物量、叶面积、叶片长宽比、株高、茎粗、光合速率、蒸腾速率、地上部Cu含量、地上部Zn含量、地上部Cd含量、地上部Pb含量、根部Cu含量、根部Zn含量、根部Cd含量、根部Pb含量、Cu单株积累量、Zn单株积累量、Cd单株积累量及Pb单株积累量。


4.根据权利要求3所述的用于复合重金属污染修复的树种筛选方法，其特征在于，步骤S3中，构建层次筛选模型目标层为选择复合重金属污染修复能力强的树种，准则层包括植物生长指标、光合能力指标及重金属积累能力指标，分级指标层包括总生物量指标、叶面积指标、叶片长宽比指标、株高指标、茎粗指标、光合速率指标、蒸腾速率指标、地上部Cu含量指标、地上部Zn含量指标、地上部Cd含量指标、地上部Pb含量指标、根部Cu含量指标、根部Zn含量指标、根部Cd含量指标、根部Pb含量指标、Cu单株积累量指标、Zn单株积累量指标、Cd单株积累量指标及Pb单株积累量指标，其中，总生物量指标、叶面积指标、叶片长宽比指标、株高指标、茎粗指标均隶属于植物生长指标分支，光合速率指标、蒸腾速率指标均隶属于光合能力指标分支，地...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹旖旎，谭倩，马传鑫，莫思琪，蔡宴朋，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44