一种垃圾填埋场植物筛选体系构建的方法与流程

1.本发明涉及植物种植筛选领域，尤其是涉及一种垃圾填埋场植物筛选体系构建的方法。


背景技术：

2.生活垃圾填埋场在使用过程中及封场后会产生渗滤液和填埋气体，他们对环境存在很大的即时和潜在危害，且污染将持续几十年甚至上百年，会对周边的大气、水体、土壤、植被和居民造成严重危害，包括恶臭扰民、瓦斯爆炸事故和火灾、污染地下水、场地温度升高导致植物窒息等。国内填埋场的占地一般在十到几十公顷，这些土地在填埋垃圾后一般会作为废弃土地，而且周边土地受填埋场影响，用途也受到限制，这样就造成土地资源的浪费。为了解决该类填埋场污染问题，同时解决垃圾场景观问题，会在垃圾场上方区域种植各种植物，但是干旱环境、空气，土壤中的污染物给植物生长恢复带来了严重危害，同时恶劣的生长环境造成垃圾填埋场植生生长态势不良，长不大上不好。对那种植物能够种植在垃圾场上长时间生存还有待研究，并且生存下来的植物能否净化垃圾场周围环境、能否作为功能性植物优化垃圾场生态环境还有待研究。因此，有必要提供一种垃圾填埋场植物筛选体系构建的方法，建立评价方法和标准，形成植物筛选利于环境、适于环境的双向循环体系，用以筛选自然更新良好的地带性树种、耐旱抗风植物、高抗性和高吸污植物、低维护芳香植物等功能性植物应用于垃圾填埋场植被景观营建。同时为植物恶劣环境下生长提供研究依据。
3.中国专利文献cn 112496028 a记载了一种去除煤矿区重金属的超富集植物的筛
4.选方法，首先根据矿区的环境特点，选取能够适应矿区环境生存的种子，筛选出均匀饱满无病虫害的供试植物种子；将供试植物种子进行常规大田育苗，严格控制水肥管理，待幼苗生长至12cm左右，选择健康、长势一致且大小均匀的供试苗木备用；本发明提供一种去除煤矿区重金属的超富集植物的筛选方法，通过在矿区直接选择试验田的方式，将传统的温室试验直接搬到田间地头，使在自然环境下获取最符合该重金属矿区的超富集植物，进而解决现有温室试验所存在的试验不准确的技术问题，同时，本发明试验效果准确且能够保证超富集植物的正常存活，为煤矿区的土壤修复提高可靠保证。但是该专利指标不能直接量化，不能对筛选结果进行直观分析，同时对合适种植的植物没有起到前期有效筛选，不能综合归纳各种植物不同的生存率。该专利不能看到各植物对环境中不同因素指标的影响，如各植物旱害指数、叶片滞尘量和风害指数在种植区的对应的指标影响，该专利也不能对筛选出来的植物做出有效果的综合性评价，使用存在缺陷，需要改进。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种垃圾填埋场植物筛选体系构建的方法，能够筛选出在干旱环境、空气和土壤中的含有污染物的环境下长期生长，能够优化垃圾场附近环境体系，营造垃圾场优美的植被景观的植物。
6.本发明提供了一种垃圾填埋场植物筛选体系构建的方法，能够建立明确的指标关系，并通过赋予指标量化来研究并建立评价方法和标准，筛选自然更新良好的地带性树种、耐旱抗风植物、高抗性和高吸污植物、低维护芳香植物等功能性植物。
7.为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：1.一种垃圾填埋场植物筛选和评价体系的构建方法，包括以下步骤：
8.s1、针对垃圾填埋场生境特点和景观现状，筛选耐旱、抗风、耐吸污、芳香型和生物量大、繁殖能力强的多种植物，确定初选植物名单，把初选植物名单上的植物籽播苗种植在垃圾填埋场，待幼苗长至要求高度；
9.初选植物名单种植结果按照一级指标测定，根据一级指标测定结果，筛选初选植物名单，确定二选植物的名单；
10.s2、在垃圾填埋场已种植的初选植物名单的植物中挑选出二选植物名单植物；
11.根据二级指标测定，对二选植物的名单内的植物种植结果进行综合评价；
12.s3、综合一、二级指标测定结果，采用模糊数学隶属函数法确定终选植物名单，筛选出功能型植物；
13.s4、在二选植物的名单选取多种植物种子分别种植在垃圾填埋场区内和垃圾填埋场区外；
14.根据三级指标测定，对选取的多种植物种植结果按照三级指标测定；
15.s5、采用模糊数学隶属函数法对s4中测定结果进行处理和植物排序，按照处理结果对选取的几种植物做功能性评价。
16.优选方案中，在步骤s1中，一级指标为：植物的籽播苗播种年后2周后调查出苗率，草本植物在盛花期调查存活率、木本植物在一年后调查存活率所的出数据指标；
17.优选方案中，在步骤s2中，二级指标为：在生长指标为：植物高、冠生长率和叶绿素相对含量，在耐旱指标为：叶片失水速率和脯氨酸、丙二醛含量，在吸污指标为：叶片含s量。
18.优选方案中，在种植的二选植物随机选取一定数量的植株，定期多次采集不同物种植物的二级指标的生长指标、耐旱指标和吸污指标的数据。
19.优选方案中，步骤s3中、采用模糊数学隶属函数法确定终选植物名单的方法为：
20.a1：综合一级指标的生长指标和一级指标中涉及适生、耐旱、吸污的三个指标共8项指标进行数据处理，得到二选植物各指标分别计算8项指标隶属函数值，并计算其平均值a(i)；
21.a2：根据a(i)大小进行排序，分别得出排名前几位的乔木种类、灌木草本植物种类；
22.a3：根据垃圾填埋场生境特点和需求，按照一定比例分别选取乔木种类和灌木草本排名靠前的植物终选植物名单。
23.优选方案中，在步骤s4中，三级指标为：生长指标为：根幅增长率和净光合速率；繁殖指标为：结实量；耐旱指标为：旱害指数；抗风指标为：风害指数；滞尘指标为：叶片滞尘量。
24.优选方案中，在步骤s4中，测定选定多种植物三级指标的方法为：
25.b1：在垃圾厂封场区内选取多个种植区，在封场区以外选择不同典型环境下的多个种植区；
26.b2：在垃圾厂封场区内、外多个种植区均种植相同物种、数量的植物，各种植区的植物采用相同的种植条件种植；
27.b3：定期多次采集垃圾厂封场区内、外多个种植区植物三级指标的6项指标数据，
28.b4：以三级指标的6项指标为目标，对垃圾厂封场区内、外种植区同种植物的数据进行对照，进行数据处理。
29.优选方案中，步骤s5中功能性评价，根据三级指标的测定出的隶属函数平均值a(i)数据，结合一、二级指标测定结果，开展封场区内外对比研究，把垃圾场内的植物与垃圾厂封场区外的数据对照，按照适应性、抗逆吸污性、对比结果做出选定植物的功能性评价。
30.优选方案中，模糊数学隶属函数法对数据处理：定性的各项不同指标量化，并对不同数据量纲的量化指标归一化，设置各指标所代表因子的权重；
31.模糊数学隶属函数法对植物排序：以模糊数学隶属函数法确定每种植物指标归一化的隶属函数值，以该数值的大小进行排序。
32.优选方案中，模糊数学隶属函数方法为：
33.c1：根据不同物种采集的数据，按照下列公式计算函数值：
[0034][0035]
式中a(x)为函数值，a是调查指标最大值，b是调查指标最小值，x为调查指标；
[0036]
c2：通过公式计算出不同树种对应的存活率、高生长率、冠生长率、叶绿素相对含量、根幅增长率、净光合速率、结实量、叶片失水速率、脯氨酸含量、丙二醛含量、旱害指数、风害指数、叶片含s量、叶片滞尘量的各种的隶属函数值a(x)；
[0037]
c3：计算各植物所有评价指标隶属函数值a(x)的平均值为a(i)，以a(i)代表改植物因子的权重，并按照大小进行排序。
[0038]
本发明的有益效果为：通过安装在钢管两端的第一封头和第二封头，第一封头的一侧设有保压装置，第一封头上设有测压点，第一封头上还设有第二管道；驱动低压水充入钢管，保压装置自动开启，钢管内冲水完毕后，保压装置在重力作用下自动闭合，通过第二管道向钢管加入高压水，保压装置密封。保压装置在钢管充水过程中，阀门自动开启，管内充水完成后，阀门在重力的作用下关闭，加压过程中阀门被高压水压紧，实现密封。高压给水管路通过一个单向阀，然后连接到封头上，高压给水装置泄压后，钢管内的水在单向阀的密封下，不会回流泄漏。高压水测压点从封头上引出，直接测量钢管内水压值，管路上阀门的动作造成的压力波动能够有效降低，确保记录的曲线平直。通过上述措施，减少了钢管静态保压时可能的泄漏点，实现了长期静水压试验的可能，并记录合格水压曲线，同时确保了测压点压力数值的准确性。整个水压试验系统操作简单，安全可靠，保压装置能在水压变化下自动开合，不需要人工操作在，装置结构简单，实用性强，投入少，加工件的选材、加工精度、装配精度等要求不高，具有较大的推广价值。
附图说明
[0039]
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0040]
图1是本发明的评价方法路线图；
[0041]
图2是本发明植物筛选评价内容指标图；
[0042]
图3是本发明模糊数学隶属函数法半梯形函数图；
[0043]
图4是本发明30种植物叶绿素相对含量；
[0044]
图5是本发明30种植物叶片失水速率；
[0045]
图6是本发明30种植物脯氨酸含量；
[0046]
图7是本发明30种植物叶片丙二醛含量；
[0047]
图8是本发明30种供试植物叶片含硫量；
[0048]
图中：a为调查指标最大值；b为调查指标最小值；x为调查指标。
具体实施方式
[0049]
实施例1：
[0050]
一种垃圾填埋场植物筛选体系构建的方法，包括以下步骤：
[0051]
s1、针对垃圾填埋场生境特点和景观现状，筛选耐旱、抗风、耐吸污、芳香型和生物量大、繁殖能力强的多种植物，确定初选植物名单，把初选植物名单上的植物籽播苗种植在垃圾填埋场，待幼苗长至要求高度；
[0052]
初选植物名单种植结果按照一级指标测定，根据一级指标测定结果，筛选初选植物名单，确定二选植物的名单；
[0053]
s2、在垃圾填埋场已种植的初选植物名单的植物中挑选出二选植物名单植物；
[0054]
根据二级指标测定，对二选植物的名单内的植物种植结果进行综合评价；
[0055]
s3、综合一、二级指标测定结果，采用模糊数学隶属函数法确定终选植物名单，筛选出功能型植物；
[0056]
s4、在二选植物的名单选取多种植物种子分别种植在垃圾填埋场区内和垃圾填埋场区外；
[0057]
根据三级指标测定，对选取的多种植物种植结果按照三级指标测定；
[0058]
s5、采用模糊数学隶属函数法对s4中测定结果进行处理和植物排序，按照处理结果对选取的几种植物做功能性评价。
[0059]
优选方案中，在步骤s1中，一级指标为：植物的籽播苗播种年后2周后调查出苗率，草本植物在盛花期调查存活率、木本植物在一年后调查存活率所的出数据指标；
[0060]
优选方案中，在步骤s2中，二级指标为：在生长指标为：植物高、冠生长率和叶绿素相对含量，在耐旱指标为：叶片失水速率和脯氨酸、丙二醛含量，在吸污指标为：叶片含s量。
[0061]
优选方案中，在种植的二选植物随机选取一定数量的植株，定期多次采集不同物种植物的二级指标的生长指标、耐旱指标和吸污指标的数据。
[0062]
优选方案中，步骤s3中、采用模糊数学隶属函数法确定终选植物名单的方法为：
[0063]
a1：综合一级指标的生长指标和一级指标中涉及适生、耐旱、吸污的三个指标共8项指标进行数据处理，得到二选植物各指标分别计算8项指标隶属函数值，并计算其平均值a(i)；
[0064]
a2：根据a(i)大小进行排序，分别得出排名前几位的乔木种类、灌木草本植物种类；
[0065]
a3：根据垃圾填埋场生境特点和需求，按照一定比例分别选取乔木种类和灌木草本排名靠前的植物终选植物名单。
[0066]
优选方案中，在步骤s4中，三级指标为：生长指标为：根幅增长率和净光合速率；繁殖指标为：结实量；耐旱指标为：旱害指数；抗风指标为：风害指数；滞尘指标为：叶片滞尘量。
[0067]
优选方案中，在步骤s4中，测定选定多种植物三级指标的方法为：
[0068]
b1：在垃圾厂封场区内选取多个种植区，在封场区以外选择不同典型环境下的多个种植区；
[0069]
b2：在垃圾厂封场区内、外多个种植区均种植相同物种、数量的植物，各种植区的植物采用相同的种植条件种植；
[0070]
b3：定期多次采集垃圾厂封场区内、外多个种植区植物三级指标的6项指标数据，
[0071]
b4：以三级指标的6项指标为目标，对垃圾厂封场区内、外种植区同种植物的数据进行对照，进行数据处理。
[0072]
优选方案中，步骤s5中功能性评价，根据三级指标的测定出的隶属函数平均值a(i)数据，结合一、二级指标测定结果，开展封场区内外对比研究，把垃圾场内的植物与垃圾厂封场区外的数据对照，按照适应性、抗逆吸污性、对比结果做出选定植物的功能性评价。
[0073]
优选方案中，模糊数学隶属函数法对数据处理：定性的各项不同指标量化，并对不同数据量纲的量化指标归一化，设置各指标所代表因子的权重；
[0074]
模糊数学隶属函数法对植物排序：以模糊数学隶属函数法确定每种植物指标归一化的隶属函数值，以该数值的大小进行排序。
[0075]
优选方案中，模糊数学隶属函数方法为：
[0076]
c1：根据不同物种采集的数据，按照下列公式计算函数值：
[0077][0078]
式中a(x)为函数值，a是调查指标最大值，b是调查指标最小值，x为调查指标；
[0079]
c2：通过公式计算出不同树种对应的存活率、高生长率、冠生长率、叶绿素相对含量、根幅增长率、净光合速率、结实量、叶片失水速率、脯氨酸含量、丙二醛含量、旱害指数、风害指数、叶片含s量、叶片滞尘量的各种的隶属函数值a(x)；
[0080]
c3：计算各植物所有评价指标隶属函数值a(x)的平均值为a(i)，以a(i)代表改植物因子的权重，并按照大小进行排序。
[0081]
实施例2：
[0082]
一、确定初选植物名单：集成应用研究成果，选择耐旱、抗风、耐吸污、芳香型和生物量大、繁殖能力强且在长三角地区适生的80种植物，种植在老港和黎明垃圾填埋场区。
[0083]
表1试验用功能性植物初选名单
[0084][0085]
二、植物筛选方法和步骤
[0086]
(1)确定二选植物名单：根据一级指标，确定进入二选植物的名单。
[0087]
一级指标调查时间：2013年7月中下旬、12月中旬、2014年7月中下旬。
[0088]
(2)二选植物的二级指标测定：定株定期观测记录二级指标值；
[0089]
时间：2013年和2014年7月中下旬，栽植当年12月中旬；
[0090]
初植记录：栽植时，每种乔灌木记录5株初植苗木的部分二级指标，如高、径、冠幅、根幅等。
[0091]
(3)确定终选植物名单
[0092]
对二选植物，综合一、二级指标测定值，采用模糊数学隶属函数法确定各种植物的隶属函数值并按大小排序，乔灌木分别排名前十位的植物初步作为终选植物；
[0093]
时间：2013年7月中下旬初定，2013年12月修正、2014年7月确定；
[0094]
功能性植物深入研究
[0095]
(4)优选植物2
‑
3种，开展三级指标测定；
[0096]
时间：2013、2014年7月中下旬
[0097]
对照：在封场区以外选择长三角滨海区典型环境下(老港西侧防护林、试验基地)同种植物作为对照，开展三级指标测定。
[0098]
数据处理和植物排序：定性指标量化，设置各指标所代表因子的权重，以模糊数学隶属函数法确定每种供试植物的隶属函数值，以该数值的大小进行排序。得到2
‑
3种植物分别在封场区和对照区适应性和功能性的综合排名。得到同一植物在封场区和对照区的对比结果，以验证其在封场区适应性和功能性变化。
[0099]
三、供试植物存活率(出苗率)调查
[0100]
2013年7月和12月对栽植乔灌木存活率进行调查；播种植物在播后2周调查出苗率，其中草本植物在盛花期调查存活率、木本植物在12月调查存活率调查。
[0101]
表2初选名单植物存活率(出苗率)调查表
[0102][0103]
*乔灌木栽植后7月/12月调查存活率；播种苗播后2周调查出苗率，草本植物盛花期调查存活率，木本植物12月调查存活率。
[0104]
确定二选植物名单
[0105]
表3二选植物名单
[0106][0107]
四、二选植物调查
[0108]
二选植物生长调查
[0109]
表4二选植物生长调查表
[0110][0111]
30种植物高生长率存在较大差异，变动范围在7.7
‑
36.4％之间。高生长率不低于20％的有红花绣线菊、夹竹桃、紫花苜蓿、金银木、紫藤、百日草、金森女贞、扶芳藤、丰花月季、洒金柏、波斯菊、伞房决明、大花秋葵、香桃木14种植物，占二选植物种类的46.7％。
[0112]
30种植物冠幅(篷径)生长结果见表5。30种植物冠(篷)径生长率存在较大差异，变动范围在18.6
‑
53.3％之间，冠(篷)生长率不低于40％的有紫藤、悬铃木、乌桕、墨杉、海滨木槿、女贞、香桃木、竹柳、伞房决明、龙柏、紫薇、栾树12种植物，占二选植物种类的40.0％。
[0113]
表5二选植物冠(篷)生长调查表
[0114][0115]
30种植物叶绿素相对含量结果见图4。30种植物叶片叶绿素相对含量存在差异，变
动范围在21.4
‑
46.7％之间；叶片叶绿素含量高于35.0％的有龙柏、墨杉、栾树、竹柳、女贞、棕榈、乌桕、金森女贞、紫薇、紫藤、海滨木槿、金银木、丰花月季、伞房决明、绣线菊、夹竹桃、锦带、大花秋葵18种植物，占二选植物种类的60.0％。
[0116]
表6二选植物耐旱保水能力测定表
[0117][0118]
从表6和图5可以看出，30种植物叶片失水速率存在较大差异，变动范围在0.002
‑
0.070g/h.g之间，叶片失水速率低于0.020g/h.g的有龙柏、柽柳、洒金柏、金森女贞、女贞、棕榈、墨杉、乌桕、蚊母、香桃木、夹竹桃11种植物，占二选植物种类的36.7％。
[0119]
从表7和图6可以看出，30种植物叶片失水速率存在较大差异，变动范围在0.002
‑
0.070g/h.g之间，叶片失水速率低于0.020g/h的有龙柏、柽柳、洒金柏、金森女贞、女贞、棕榈、墨杉、乌桕、蚊母、香桃木、夹竹桃11种植物，占二选植物种类的36.7％。
[0120]
从表7和图7可以看出30种植物叶片丙二醛含量存在较大差异，变动范围在0.247
‑
2.354％之间，叶片丙二醛含量低于1.00％的有龙柏、洒金柏、柽柳、竹柳、女贞、构树、乌桕、金森女贞、紫薇、丰花月季、香桃木、伞房决明、绣线菊、夹竹桃、波斯菊、百日草、紫花苜蓿17种植物，占二选植物种类的56.7％。
[0121]
二选植物叶片含硫量测定：对30种植物叶片含硫量进行测定，结果见图8。
[0122]
从图8可以看出，30种植物叶片含硫量存在较大差异，变动范围在0.175
‑
0.608％之间，叶片含硫量高于0.30％的有龙柏、洒金柏、墨杉、栾树、竹柳、女贞、棕榈、构树、悬铃木、乌桕、紫藤、丰花月季、香桃木、伞房决明、醉鱼草、夹竹桃、大花秋葵17种植物，占二选植物种类的56.7％。
[0123]
五、二选植物适生、耐旱、吸污综合评价
[0124]
适合垃圾填埋场种植的植物必须既具备高存活、生长能力，又具备较强的耐旱和吸收异味气体能力。本研究采用模糊数学隶属函数法对涉及适生、耐旱、吸污的8项指标进行数据处理，得到30种植物各指标的隶属函数值并计算其平均值a(i)(表7)。根据a(i)大小进行排序，分别得出排名前10位的乔木种类、灌木草本植物种类。
[0125]
根据a(i)值大小进行排序，初步判断排名前10位的乔木：女贞、墨杉、乌桕、竹柳、
龙柏、悬铃木、构树、紫薇、棕榈、栾树；排名前10位的灌、藤植物：伞房决明、金森女贞、香桃木、紫藤、洒金柏、绣线菊、夹竹桃、海滨木槿、丰花月季、柽柳为垃圾填埋场适宜种植的20种植物。
[0126]
表7二选植物适生耐旱吸污指标综合评价
[0127][0128]
*注：r(1)、r(2)、r(3)、r(4)、r(5)、r(6)、r(7)、r(8)分别代表存活率、高生长率、冠(篷)径生长率、叶绿素相对含量、失水速率、脯氨酸含量、丙二醛含量、含硫量的隶属函数值；a(i)为各指标隶属函数值的平均值。
[0129]
六、优选植物的对比研究
[0130]
根据30种植物综合评价结果，优选伞房决明、女贞、乌桕3种常绿、落叶乔灌木，测定其三级指标，结合一二级指标，开展封场区内外对比研究，综合评价适应性、抗逆吸污性变化。
[0131]
利用3种优选植物一至三级指标测定值(表7)，采用模糊数学隶属函数法对每种植物的各指标按适应性、抗逆吸污性分别计算隶属函数值，结果见表8，表9。据此对3种植物之间在封场区内外的适应性、抗逆吸污性进行比较。
[0132]
从表8可以看出，3种植物存活生长繁殖能力为，封场区：乌桕＞伞房决明＞女贞；对照区为：伞房决明＞乌桕＞女贞。
[0133]
与对照区相比，女贞、乌桕封场区a(i)较高，适生性较强，伞房决明稍弱；综合比较，封场区a(i)高于对照区，适生性较强。
[0134]
表8优选植物适生耐旱吸污指标调查测定表
[0135][0136]
表9封场区内外植物适生性变化
[0137][0138]
*a(i)为植物适生性各指标(存活率、生长率、叶绿素含量、光合速率、结实量)隶属函数值的平均值。
[0139]
表9封场区内外植物抗逆、吸污性变化
[0140][0141]
*a(i)为植物抗逆吸污性各指标(失水速率、脯氨酸含量、丙二醛含量、含硫量、滞尘量、旱害指数、风害指数)隶属函数值的平均值。
[0142]
上述的实施案例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征
的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。