本发明属于农业肥料的技术领域，尤其涉及一种能修复土壤重金属的功能性肥料。
背景技术：
随着现代社会和工业的快速而又大规模发展，随之产生大量废水、废气、固体废弃物等现代工业化污染物，对人类社会及全球生态造成严重影响。而这其中尤以土壤污染最为突出，因为土壤承载着人类的同时也养育着人类。土壤重金属污染是现代工业社会的一大恶果，首先污染土壤，进而污染水源；其次通过生物链，在植物、动物及人类中富集。植物，特别农作物，是动物和人的最主要食物来源，因此植物是土壤重金属污染的最初受害者，由于生物富集作用的存在，也是土壤重金属污染为害的主要承担者。土壤重金属污染为害植物的原理是，植物根系吸收了土壤中的重金属后会对自身的正常新陈代谢产生毒害作用，比如影响代谢酶的活性、干扰其它矿质元素的转运以及影响必须元素的吸收等。由于植物正常新陈代谢受到干扰，并且从土壤中不能得到必须营养元素，直接导致根系受损，产量和质量受到影响，植物生命周期缩短，甚至过早死亡。由于自然界中存在生物链，土壤中的重金属会随着食物链转移富集到动物和人体内，进而造成为害。如果土壤中的重金属不能够有效而又及时地去除，最终会严重危害人类社会的发展。鉴于此，土壤重金属污染正日益受到人们的关注，成为全社会面临的重大生态环境问题，相关修复与治理领域的研究也是现代科学工作者关注的重点。为了现代农业的可持续发展，保障食品安全，土壤重金属污染修复与治理是现代社会不可回避的现实。
当前应用于土壤重金属修复与治理的措施，从性质上分为三种：物理方法、化学方法和生物方法。物理方法，主要是通过电磁的方式、淋洗的方式、换土的方式。电磁转移去除重金属是利用电磁环境使重金属离子定向移动或者是利用电热环境使重金属快速挥发，这对应用规模有一定制约，并且对土壤有一定损伤。淋洗的方式是将重金属从固相中转移至液相中，再回收液相中的重金属，相对比较成熟，但是工程量大耗费多。换土的方式主要是将污染土层深翻或者换掉，但是工程量大且治标不治本。化学方法，主要是在土壤中加入一些能够改变其中重金属理化性质的物质，使得重金属发生沉淀、吸附、氧化还原等反应或者作用，这样来降低土壤中重金属的移动性、被吸收率以及为害程度。化学方法也是不能彻底的解决重金属污染问题，因为该方法没有将重金属从土壤中分离排除，仅是改变了重金属在土壤中的存在状态，如果措施不当还有可能造成二次污染。生物方法，主要利用植物吸收富集重金属的特性。该方法相对而言修复成本较低，适合大规模应用，会产生良好的生态效应，但是该方法耗时较长、效率偏低、具体作用机制不甚明了、有用植物的开发亟待解决。上述几种方法方式均在一定程度上能够修复和改善土壤重金属污染的状况，但是缺点也是明显的。故而，成本低廉、修复高效、措施简单、有着良好生态环境效益的方法是土壤重金属污染修复与治理的追求目标。
土壤受到重金属污染后，不再适宜耕种，除非其中的重金属污染物被清除，否则即使有所收获，也会是重金属超标的农产品，不能够进入人们的餐桌之上。而至于修复重金属，单独进行土壤修复固然可行的，但是如果能够在收获健康食品的同时修复土壤会收到生态效益和经济效益双丰收，这就是值得研究的课题。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种修复土壤重金属的功能肥料。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种修复土壤重金属的功能肥料，主要由肥料与重金属吸附剂混合制备而成，所述重金属吸附剂为多孔陶瓷材料，所述多孔陶瓷材料的孔径为5-35nm，比表面积240-300m2/g。将本身呈碱性的多孔陶瓷材料，与通常显酸性的肥料结合后，使得多孔陶瓷材料对重金属的吸能力大幅提高，土壤有效镉降低率是单独使用修复材料时的1.5倍以上。
本发明所采用的重金属吸附剂为多孔陶瓷材料，由格丰科技材料有限公司研发和生产，是一种新型高自组装、密集功能单分子、有序可控多孔、纳米复合材料，该材料具有高选择性、大吸附量、极低能耗、长寿命、低成本的优势；由改性多孔陶瓷纳米复合材料为核心组装的“三废”处理装备具有模块化、智能化、集成化、系列化的特点，具有去除重金属的特定功能。该多孔陶瓷材料，主要具有六大特性：
(1)物理和机械稳定性：不易破碎，吸附重金属后不随水漂流；
(2)化学稳定性：不会因酸雨或土壤酸碱度变化而重新释放污染物；
(3)生物稳定性：5-35nm的纳米孔结构，使微生物无法进入纳米小孔来将重金属转化为毒性和流动性更大的有机重金属(如甲基汞)；
(4)地质稳定性：吸附重金属后的多孔陶瓷材料随着耕作时间的推移(1-3季作物的种植)，在重力作用下逐渐向下迁移并最后离开耕作层，这样植物的根不再有可能吸收到这些被固化的重金属，而该多孔陶瓷材料固化的重金属-纳米陶瓷重金属载体在耕作层之下变成为重金属矿物质类物质，重金属不再迁移进入生物链，不再给环境造成重金属污染，达到就地钝化的最终目的；
(5)土壤特性和结构的保护性：多孔陶瓷材料不吸收碱土金属、钾、磷及营养成分，不引入化学品，具有能改善土壤的透气性的功能。
因此，本发明将其应用在肥料中，在提供作物生长养分供应的同时还能改善土壤的物理、化学和生物性状，从而达到修复土壤胶体、土壤酶系统和土壤团粒结构，为植物根系生长发育创造良好的生态环境。
更重要的是，由于多孔陶瓷材料本身呈碱性，而肥料通常显酸性，以肥料为载体使得多孔陶瓷材料局部环境显酸性和弱酸性，而酸性状态下有利于重金属转化为游离态，从而便于多孔陶瓷材料对重金属的吸收，因此，本发明将多孔陶瓷材料与化肥进行结合，使得多孔陶瓷材料对重金属的吸附能力成倍提高。
上述的功能肥料，优选的，以重量份计，所述功能肥料主要由90-99.7份肥料与0.3-10份重金属吸附剂混合制备而成。
上述的功能肥料，优选的，所述肥料选自有机-无机复混肥料、无机复混(合)肥料、有机肥料、掺混肥料中的一种或多种。
上述的功能肥料，优选的，按质量百分含量，所述有机-无机复混肥料的总养分为25％～35％，有机质15～25％，氯离子≤3.0％，水分≤12％，细度为40～60目，ph为5.5～7.0。
上述的功能肥料，优选的，按质量百分含量，所述有机肥料的总养分6％～10％，有机质含量45～80％，水分≤30％，ph为4.5～7.0；所述有机肥中的有效活菌数为0.2亿/g～1亿/g。
上述的功能肥料，优选的，所述有机质是以菜粕、烟梗、烟末、畜禽粪便中的一种或几种为原料，添加占原料重量0.25％-1％的发酵菌剂后发酵制备得到的。
上述的功能肥料，优选的，所述无机复混(合)肥料由尿素、硝铵磷、磷酸一铵、氯化铵、硫铵、氯化钾和硫酸钾中的几种经过复合造粒工艺制作而成。
上述的功能肥料，优选的，所述掺混肥料以树脂包衣尿素为主要原料，并掺混有颗粒尿素、颗粒磷酸一铵、颗粒氯化铵、颗粒硫铵、颗粒氯化钾、颗粒硫酸钾、颗粒微量元素的一种或多种。
上述的功能肥料，优选的，按质量百分含量，所述掺混肥料的总养分≥35％，氯离子≤3.0％，水分≤2％，颗粒度(粒径1mm-4.75mm或3.35mm-5.60mm)≥90％，中量元素含量≥2％，微量元素含量≥0.02％。
上述的功能肥料，优选的，在施肥过程中，以每亩50-120kg用量均匀撒施在土壤表面，然后耕地即可。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明将重金属吸附剂与肥料结合，二者相互协同，使重金属吸附剂对重金属的吸附能力成倍提高，取得了预料不到的技术效果。
(2)本发明的修复土壤重金属的功能性肥料，含有作物生长发育所需的大量、中量以及微量元素，提供不同种植产品或作物充足的养分，同时施用该修复土壤重金属的产品，能够在收获农作物的同时，起到修复污染土壤的功效。
(3)本发明的修复土壤重金属的功能性肥料可以同时获得生态效益和经济效益。
(4)本发明的修复土壤重金属的功能性肥料，安全无毒不会产生二次污染，施用方便，无需单独做修复土壤重金属的操作，具有吸附重金属的效率极高、量极大，并且具有极好的选择性。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合较佳的实施例对本文发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
实施例1：
一种本发明的修复土壤重金属的功能肥料，主要由95kg的24-10-12无机复混(合)肥料(由尿素、硝铵磷、磷酸一铵、氯化铵、硫铵、氯化钾和硫酸钾经过复合造粒工艺制作而成)和5kg的多孔陶瓷材料混合制备而成，该多孔陶瓷材料的孔径为5-35nm，比表面积为240-300m2/g。
1、试验地点：贵州铜仁。
2、试验材料：
肥料品种：本实施例的修复土壤重金属的功能肥料、无机复混(合)肥料、无机复混(合)肥料+多孔陶瓷材料分开处理；
作物品种：早稻，株两优1号。
3、试验设计：
处理1：施用本实施例的修复土壤重金属的功能肥料，亩施75kg；
处理2：施用不含多孔陶瓷材料的等养分含量配比的无机肥料，亩施75kg；
处理3：先施用不含多孔陶瓷材料的等养分含量配比的无机肥料，然后在施用多孔陶瓷材料，二者总用量和处理1相同。
水稻采用统一育苗，统一移栽，统一生产措施。每个处理设置3个重复，每个小区面积为133.3m2。单收单晒并称干重，收获前收集水稻株高、穂长、分蘖数、千粒重和结实率等数据。除此之外，对水稻籽粒、植株，以及土壤进行重金属含量测定分析。
4、结果与分析：
一般而言，受到重金属污染的土壤，如果没有达到一定污染程度，水稻仍然可以生长收获，甚至不会对产量产生影响。只不过是这种情况下得到的稻米是重金属超标的，人食用后会对身体产生危害。而如果污染更严重的话，水稻生长发育受到影响，产量也相应受到影响。试验数据表明，试验各个小区在处理前土壤污染均未达到影响试验水稻品种产量的程度，表1之中，处理1、处理2和处理3之间对比均可说明这一点。
表1不同处理与水稻产量
表2为不同处理的水稻经济情况，由表2中的试验数据表明，试验地区土壤重金属污染影响到的水稻正常生长发育，但是程度较轻。重金属污染物进入土壤后，首先影响的是土壤环境和结构，比如土壤酶系统、土壤ph、土壤团粒结构等。进入植物体后，开始干扰植物正常的生理生化代谢过程。其结果是，植物从外界吸收营养元素受到影响，因此有效的分蘖、株高、籽粒饱满程度等受到不同程度的影响。
表2不同处理与水稻经济性状
一般情况下，土壤适宜耕作的土壤层是0-20cm的范围，也是大多数须根系作物的根系主要存在的土壤层。更深层的土壤会有作物根系或者其他农田生物存在，但是相对较少。试验数据表明(见表3)，在施用了本发明的修复土壤重金属的功能肥料后，土壤中重金属含量大幅度下降，作物产品中重金属含量不再超标。
表3不同处理对土壤重金属含量影响
实施例2：
一种本发明的修复土壤重金属的功能肥料，主要由95kg的掺混肥料(26-10-12，总养分≥48％，氯离子≤3.0％，水分≤2％，颗粒度(粒径1mm-4.75mm)≥90％，中量元素含量≥2％，微量元素含量≥0.02％)和5kg的多孔陶瓷材料混合制备而成，该多孔陶瓷材料的孔径为5-35nm，比表面积240-300m2/g。
1、试验地点：湖南长沙、株洲、湘潭
2、试验材料：
肥料品种：本实施例的修复土壤重金属的功能肥料、缓释掺混肥料、缓释掺混肥料+多孔陶瓷材料分开处理
作物品种：晚稻，株两优1号
3、试验设计：
处理1：施用本实施例的修复土壤重金属的功能肥料，亩施65kg；
处理2：施用不含多孔陶瓷材料的等养分含量配比的缓释掺混肥料，亩施65kg；
处理3：先施用不含多孔陶瓷材料的等养分含量配比的缓释掺混肥料，然后再施用多孔陶瓷材料，二者总用量和处理1相同。
水稻采用统一育苗，统一移栽，统一生产措施。每个处理设置3个重复，每个小区面积为133.3m2。单收单晒并称干重，收获前收集水稻株高、穂长、分蘖数、千粒重和结实率等数据。除此之外，对水稻籽粒、植株，以及土壤进行重金属含量测定分析。
4、结果与分析：
试验数据表明，试验各个小区在处理前土壤污染均未达到影响试验水稻品种产量的程度，表4之中，处理1、处理2、处理3之间对比均可说明这一点。这样就是说试验地没有达到一定污染程度，水稻仍然可以生长收获，没有对产量产生严重影响。但是，施用功能肥料在一定程度上提高了产量。
表4不同处理与水稻产量
表5不同处理与水稻稻米镉含量
如表5试验数据，在施修复土壤重金属功能肥料的情况下，如果土壤中重金属含量低，可以快速将稻米中重金属降低到安全水平。
表6不同处理与土壤镉含量(耕作层)
由表6可知，土壤中重金属含量降低水平与土壤中重金属含量有很大关系，如果含量高则降低的绝对量也高，含量低降低的绝对量也低。
实施例3：
一种本发明的修复土壤重金属的功能肥料，主要由95kg的有机-无机复混肥料(13-5-8)和5kg的多孔陶瓷材料混合制备而成，该多孔陶瓷材料的孔径为5-35nm，比表面积240-300m2/g；该有机-无机复混肥料的总养分≥26％，有机质≥20％，氯离子≤3.0％，水分≤12％，细度为40～60目，ph为5.5～7.0。
1、试验地点：湖南常宁
2、试验材料
肥料品种：修复土壤重金属的功能肥料，有机无机复混肥型肥料，有机无机复混肥型肥料+多孔陶瓷材料
作物品种：晚稻，株两优1号
3、试验设计
处理1：施用本实施例的修复土壤重金属的功能肥料，亩施70kg
处理2：施用不含多孔陶瓷材料的等养分含量配比的肥料，亩施70kg
处理3：先施用不含多孔陶瓷材料的等养分含量配比的有机无机复混肥型肥料，然后在施用多孔陶瓷材料，二者总用量和处理1相同。
水稻采用统一育苗，统一移栽，统一生产措施。每个处理设置3个重复，每个小区面积为133.3m2。单收单晒并称干重，收获前收集水稻株高、穂长、分蘖数、千粒重和结实率等数据。除此之外，对水稻籽粒、植株，以及土壤进行重金属含量测定分析。
4、结果与分析
试验数据表明，试验各个小区在处理前土壤污染均未达到影响试验水稻品种产量的程度，表7之中，处理1三个试验点和处理2之间分别对比均可说明这一点。即试验地没有达到一定污染程度，水稻仍然可以生长收获，没有对产量产生严重影响。多点试验也说明，施用本发明的修复土壤重金属的功能肥料在一定程度上提高了产量。
表7不同处理与水稻产量
表8不同处理与水稻稻米镉含量
如表8所示，施用本发明的修复土壤重金属的功能肥料，水稻中的镉含量减少了80％～90％，使“镉大米”变成了达到国家标准要求的“安全大米”。由处理1和处理3对比表明，本发明的修复土壤重金属功能性肥料对水稻的降镉效果明显优于分开使用肥料与重金属吸附剂。
表9不同处理与土壤镉含量(耕作层)
如表9所示，多点试验显示施用本发明的修复土壤重金属的功能肥料可以有效降低土壤中重金属(镉)含量。由处理1和处理3对比表明，本发明的修复土壤重金属功能性肥料对土壤的降镉效果明显优于分开使用肥料与重金属吸附剂。
实施例4：
一种本发明的修复土壤重金属的功能肥料，主要由95kg的有机-无机复混肥料(13-5-8)和5kg的多孔陶瓷材料混合制备而成，该多孔陶瓷材料的孔径为5-35nm，比表面积240-300m2/g；该有机-无机复混肥料的总养分≥26％，有机质≥20％，氯离子≤3.0％，水分≤12％，细度为40～60目，ph为5.5～7.0。
1、试验地点：湖南株洲。
2、试验材料：
肥料品种：修复土壤重金属的功能肥料，有机-无机复混肥料(13-5-8)，多孔陶瓷材料；
作物品种：晚稻，株两优1号。
3：试验设计：
处理1：施用本实施例的修复土壤重金属的功能肥料，亩施70kg
处理2：施用不含多孔陶瓷材料的与处理1等养分含量配比的肥料，亩施70kg，另外单独施用与处理1等量多孔陶瓷材料(不与肥料结合施用)；
处理3：施用不含多孔陶瓷材料的与处理1等养分含量配比的肥料，亩施70kg。
水稻采用统一育苗，统一移栽，统一生产措施。每个处理设置3个重复，每个小区面积为133.3m2。单收单晒并称干重，收获前收集水稻株高、穂长、分蘖数、千粒重和结实率等数据。除此之外，对水稻籽粒、植株，以及土壤进行重金属含量测定分析。
4、结果与分析
表10不同处理与水稻产量
表11不同处理与水稻稻米镉含量
表12不同处理与土壤镉含量(耕作层)
试验数据表明，试验各个小区在处理前土壤污染均未达到影响试验水稻品种产量的程度，由表10的处理1、处理2分别与处理3对比均可说明这一点。即试验地没有达到一定污染程度，水稻仍然可以生长收获，没有对产量产生严重影响。多点试验也说明，在污染未达到影响水稻生长的程度时，施用本发明的修复土壤重金属的功能肥料能在一定程度上提高了水稻的产量。
从表11和表12的试验结果中可以得到证实，本发明将肥料与多孔材料混合使用可以对重金属的吸附能力成倍提高。