本发明涉及污染土壤修复技术领域，尤其涉及镉污染农田的多功能生物修复药剂以及修复方法。
背景技术：
随着现代农业的发展，农田重金属污染越来越严重。据2014年《全国污染状况调查报告》显示，我国土壤环境状况总体不容乐观，部分地区土壤污染较重，耕地土壤环境质量堪忧。其中，镉污染物点位超标率达到7％，是我国农产品主要关注的重金属污染物。镉是众所周知的重金属“五毒”元素之一，具有分解周期长(半衰期超过20a)、毒性高、难降解等特点，在生产活动中容易被作物吸收富集，不仅严重影响作物的产量和品质，而且可以通过食物链在人体的积累危害人体健康。
镉在土壤中的活性受到许多环境因子的影响，土壤类型、土壤的理化性质以及土壤中各种离子的存在，多种因素综合影响的结果是促进或者抑制在土壤中的镉活化。现阶段，农田镉污染治理治理主要通过添加药剂，改变环境条件以改变镉在土壤中形态，从而减少镉的迁移及生物可移动性，实现污染治理及土地持续利用的目的；但由于化学药剂的大量添加导致土壤盐渍化严重，造成修复后土壤生态功能的丧失。
技术实现要素：
针对上述问题中存在的不足之处，本发明提供镉污染农田的多功能生物修复药剂以及修复方法。
为实现上述目的，本发明提供一种镉污染农田的多功能生物修复药剂，按重量份计，包括：
磷基化合物：30-60份；
硅基化合物：10-30份；
钙基化合物：5-10份；
生物材料：1-5份。
作为本发明的进一步改进，所述磷基化合物、硅基化合物、钙基化合物和生物材料的粒度均小于200目。
作为本发明的进一步改进，所述磷基化合物为磷酸氢钙、磷酸三钙、磷酸氢二钙、磷酸、磷酸氢二铵、磷酸铵、磷酸钠、钙镁磷肥、磷矿石磷骨粉、磷酸钾和磷酸氢二钾中的一种或多种。
作为本发明的进一步改进，所述硅基化合物为高岭土、蒙脱石、凹凸棒土、膨润土、硅藻土、火山灰、沸石和粉煤灰中的一种或多种。
作为本发明的进一步改进，所述钙基化合物为石灰石、白垩、白云石、石灰、氢氧化钙和硅酸盐水泥中的一种或多种。
作为本发明的进一步改进，所述生物材料为壳聚糖。
本发明还提供一种镉污染农田的多功能生物修复方法，包括：
步骤1、检测分析元素镉在土壤中的全量以及生物有效态含量，得到土壤中镉的污染指标；
步骤2、根据土壤中镉的污染指标，配制修复药剂；
步骤3、将配制的修复药剂均匀的撒施在所需治理的土壤表层，翻耕使修复药剂土壤混合均匀，养护；
步骤4、养护完后，进行农田正常耕作；
步骤5、农作物耕作收获后，对农作物及耕作土壤进行镉污染指标分析及土壤理化性质分析；如果检测合格，则完成对农田土壤的修复，如果检测不合格，则返回重新进行修复。
作为本发明的进一步改进，在步骤3中，修复药剂的添加量为400-1000千克/亩。
作为本发明的进一步改进，在步骤3中，养护过程中土壤的含水率为40％，养护时间为一周。
作为本发明的进一步改进，在步骤3中，翻耕深度为10-30cm。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明的修复药剂在钝化土壤中重金属的活性外，还可以调理土壤性质，改善土壤中微生物的环境，促进微生物的生长，进而保证粮食产量同时，控制粮食作物中镉的含量，达到国家粮食作物镉的标准限值。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面对本发明做进一步的详细描述：
本发明提供一种镉污染农田的多功能生物修复药剂，按重量份计，包括：
磷基化合物：30-60份；
硅基化合物：10-30份；
钙基化合物：5-10份；
生物材料：1-5份。
其中：
本发明的磷基化合物、硅基化合物、钙基化合物和生物材料的粒度均小于200目。
本发明的磷基化合物为磷酸氢钙、磷酸三钙、磷酸氢二钙、磷酸、磷酸氢二铵、磷酸铵、磷酸钠、钙镁磷肥、磷矿石磷骨粉、磷酸钾和磷酸氢二钾的任意一种、或任意多种按任意比例混合；同时，本发明也可选用其它磷基化合物；磷基化合物在本发明中起到固定作用，与镉相互作用生成溶解度很小的磷酸镉沉淀，控制土壤中镉的有效态浓度。
本发明的硅基化合物为高岭土、蒙脱石、凹凸棒土、膨润土、硅藻土、火山灰、沸石和粉煤灰的任意一种、或任意多种按任意比例混合；同时，本发明也可选用其它硅基化合物；硅基化合物为结构性物质，在本发明起到吸附固结功能，能够通过硅基化合物本身的结构特点，捕获土壤中镉，而固定在结构中，从而限定镉在土壤中的迁移和有效性。
本发明的钙基化合物为石灰石、白垩、白云石、石灰、氢氧化钙和硅酸盐水泥的任意一种、或任意多种按任意比例混合；同时，本发明也可选用其它钙基化合物；钙基化合物在本发明中起到调节土壤环境的ph性质，促进促进胶体对镉离子的吸附，从而降低镉的生物毒性。
本发明的生物材料为壳聚糖及其衍生物；壳聚糖是动物壳经一系列工艺过程而制得，是一种环境友好型材料，易生物降解；壳聚糖是含有丰富的氨基及氢氧基的高分子化合物，在络合重金属镉的同时，还能够为土壤提供丰富的影响元素，促进微生物的生长；生物材料-壳聚糖及其衍生物是高效的螯合物介质，其分子中的氨基和与氨基相邻的羟基与许多金属离子能形成稳定的螯合物，加入壳聚糖络合土壤中的镉离子，与植物根系对镉离子的吸附形成竞争，从而降低了土壤中镉的生物毒性，同时，壳聚糖能够促进土壤中微生物的生长，改善植物根际微生物生长环境，间接降低植物吸收镉的可能性。
本发明一种镉污染农田的多功能生物修复药剂的制备方法为：
将上述磷基化合物、硅基化合物、钙基化合物及生物材料分别磨制成粒度小于200目的物料(如粒度为250目的物料)；然后按上述比例(磷基化合物30-60重量份，硅基化合物10-30重量份，钙基化合物5-10重量份，生物材料1-5重量份)混合均匀，即得镉污染农田的多功能生物修复药剂。
实施例1：
本发明提供一种镉污染农田的多功能生物修复药剂，按重量份计，包括：
磷基化合物：30份；
硅基化合物：20份；
钙基化合物：10份；
生物材料：5份；
将上述磷基化合物、硅基化合物、钙基化合物及生物材料分别磨制成粒度小于200目的物料，然后按上述比例混合均匀，即得镉污染农田的多功能生物修复药剂。
实施例2：
本发明提供一种镉污染农田的多功能生物修复药剂，按重量份计，包括：
磷基化合物：50份；
硅基化合物：10份；
钙基化合物：8份；
生物材料：3份；
将上述磷基化合物、硅基化合物、钙基化合物及生物材料分别磨制成粒度小于200目的物料，然后按上述比例混合均匀，即得镉污染农田的多功能生物修复药剂。
实施例3：
本发明提供一种镉污染农田的多功能生物修复药剂，按重量份计，包括：
磷基化合物：60份；
硅基化合物：30份；
钙基化合物：5份；
生物材料：5份；
将上述磷基化合物、硅基化合物、钙基化合物及生物材料分别磨制成粒度小于200目的物料，然后按上述比例混合均匀，即得镉污染农田的多功能生物修复药剂。
实施例4：
本发明提供一种镉污染农田的多功能生物修复药剂，按重量份计，包括：
磷基化合物：40份；
硅基化合物：10份；
钙基化合物：6份；
生物材料：1份；
将上述磷基化合物、硅基化合物、钙基化合物及生物材料分别磨制成粒度小于200目的物料，然后按上述比例混合均匀，即得镉污染农田的多功能生物修复药剂。
实施例5：
本发明提供一种镉污染农田的多功能生物修复药剂，按重量份计，包括：
磷基化合物：30份；
硅基化合物：30份；
钙基化合物：10份；
生物材料：1份；
将上述磷基化合物、硅基化合物、钙基化合物及生物材料分别磨制成粒度小于200目的物料，然后按上述比例混合均匀，即得镉污染农田的多功能生物修复药剂。
本发明还提供一种镉污染农田的多功能生物修复方法，包括：
步骤1、检测分析元素镉在土壤中的全量以及生物有效态含量，得到土壤中镉的污染指标；
步骤2、根据土壤中镉的污染指标，将磷基化合物、硅基化合物、钙基化合物及生物材料按照不同配比配制修复药剂，上述原料的配比选择应在磷基化合物30-60重量份，硅基化合物10-30重量份，钙基化合物5-10重量份，生物材料1-5重量份的范围内；
步骤3、将配制的修复药剂均匀的撒施在所需治理的土壤表层，利用翻耕机翻耕，将修复药剂土壤混合均匀，保持一定的含水率，养护一周；其中，修复药剂的添加量为400-1000千克/亩，翻耕深度为10-30cm，含水率为40％。
步骤4、养护完后，进行农田正常耕作；
步骤5、农作物耕作收获后，对农作物及耕作土壤进行镉污染指标分析及土壤理化性质分析；如果检测合格，则完成对农田土壤的修复，如果检测不合格，则返回重新进行修复。
实施例：
本实施依托于一项目，其具体情况是某一农田，其农田中镉污染浓度超过了国家土壤环境质量标准三级标准，土壤中镉含量超标率为89.9％；根据土壤中镉污染指标，配制修复药剂，其配比为磷基化合物：30重量份；硅基化合物：30重量份；钙基化合物：10重量份；生物材料：1重量份。按照每亩添加500kg撒施配制的修复药剂于土壤表层，并使用翻耕机翻耕，与土壤混合均匀，保持40％的含水率，养护一周时间；
养护后，施用基肥，种植水稻；
在水稻生长期，土地进行淹水养护管理；
水稻收货后，检测稻谷中镉的含量测定，并对修复的土壤进行检测分析镉污染指标及土壤理化性质分析；根据结果显示，由于本药剂的实施，稻谷中镉的含量及土壤中镉的有效态含量均得到很好的抑制，达到了农田镉污染修复的目标。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。