本发明涉及农业生产技术领域，特别是涉及一种应用于治理和修复土壤重金属污染的降镉富硒有机肥及其制备方法。
背景技术：
土壤污染被称作为“看不见的污染”和潜伏时间最长的污染，目前我国土壤污染日趋严重，耕地、城市土壤、工业基地周边土壤、工矿区土壤均受到不同程度的污染，而其中的重金属污染尤为严峻，已对生态环境、食品安全和农业的可持续发展构成威胁。镉是土壤重金属污染中生物毒性最强的元素之一，其在土壤中的化学活性强、毒性持久，容易通过食物链的富集作用危害人类健康。从公布的2014年全国土壤污染状况调查公报显示，镉的点位超标率最高，正式被确定为中国土壤的首要治理污染物，因而，迫切需要有效的土壤镉污染治理和修复技术。
目前，对如何降低土壤环境中镉的含量，减少其对农作物产品污染的研究主要集中在下列几个方面。一是通过碱性物质例如石灰石提高土壤的pH值，降低Cd2+的活性和移动性起到钝化的作用，但强碱性物质会破坏土壤的酸碱平衡和生态环境。二是利用活性吸附材料的物理吸附能力将水中的镉固定下来，例如活性炭，但这些材料的造价很高，难以大面积应用，同时物理吸附作用是一种比较弱的作用力，吸附的镉稳固性比较差。三是植物修复，通过某些植物对镉有特殊的富集能力来排除土壤中的镉污染，但此类植物并不是适合在所有的土壤中种植，同时植物修复的周期很长。
硒，是世界公认具有提高人体免疫力和抗肿瘤功能的一种元素，是人体不可缺少的一种微量元素，而硒无法在人体内合成，人体补充硒元素主要靠摄入富硒食品。因此，施用硒肥利用植物的富集作用来提高农作物中的含硒量，在此基础上开发系列富硒食品是解决缺硒问题的有效途径。
技术实现要素：
针对上述技术问题，本发明旨在提供一种能够抑制镉元素在土壤中的移动，阻止镉元素从土壤向植物迁移并在其体内富集，降低镉元素对农作物的污染，同时提高土壤中硒元素的含量，增强土壤肥力的降镉富硒有机肥及其制备方法。
本发明的上述目的是通过如下技术方案实现的：
一种降镉富硒有机肥，是将油茶籽粕、油脂废白土、植物残体以40～60：5～10：12～28的重量比组成的混合物经堆肥发酵后所得的有机腐熟料与腐殖酸、草木灰、麦饭石粉混合配制而成。
进一步优选的，一种降镉富硒有机肥，是由有机腐熟料、腐殖酸、草木灰、麦饭石粉是以70～85：6～10：8～15：10～18的重量比混合配制而成。
一种降镉富硒有机肥的制备方法包括以下步骤：
（1） 备料、混料过程
在发酵槽内将油茶籽粕、油脂废白土、植物残体以40～60：5～10：12～28的重量比混合均匀而制得混合物；
向混合物喷洒亚硒酸钠水溶液，搅拌均匀后使得混合物的含水量在50～60%；
（2） 发酵过程
将混合物堆置成1.5～2米高、2～3米宽的条垛形进行堆肥发酵，当温度升至60～65℃时用翻抛设备进行首次翻堆处理；
待翻堆的混合物温度降至室温后重新堆置，待温度升至60～65℃时再次翻堆处理，同时喷洒亚硒酸钠水溶液保证混合物的含水量在50～60%，如此反复5～10次，直至堆体温度降至室温且不再上升，发酵过程结束；
(3)后熟过程
将经发酵过程后的混合物堆置成垛，并用塑料薄膜覆盖密封，堆放15～30天至混合物无异味，即可得有机腐熟料；
（4）配制过程
将有机腐熟料与腐殖酸、草木灰、麦饭石粉按照一定比例搅拌混合均匀，干燥，挤压造粒后制得降镉富硒有机肥。
其中，所述的植物残体为山茶科植物残体，进一步优化为油茶果壳、油茶叶、油茶花、茶叶树、茶叶渣中的一种或多种。
其中，所述的亚硒酸钠水溶液中亚硒酸钠的含量为2～10克/千克。
进一步优选方案中，所述的腐殖酸和麦饭石粉的颗粒粒度为200目以上。
一种降镉富硒有机肥的硒含量为10克/100千克以上。
本技术方案中所述的油脂废白土为用于油脂精炼过程的脱色工艺中吸附了一定量油脂的含油活性白土，是一种油脂加工过程中产生的固体废弃物。在本方案中，油脂废白土中的油脂为微生物繁殖和生长提供了能量和养分从而被消耗，而随着油脂的消耗，活性白土的多孔隙结构重新呈现出来，较大的比表面积和孔容使其具有较强的吸附能力。
本技术方案中所述的腐殖酸是动植物遗骸，尤其是植物遗骸，通过微生物分解与转化，以及地球化学一系列过程中形成的一类有机物质。腐殖酸含有大量的官能团，而官能团能与金属离子形成配位络合物，达到对金属离子的吸附和吸收的作用。
本技术方案中所述的麦饭石是一种天然的硅铝酸盐矿物质，含有镁、铁、锌、铜等微量元素，疏松多孔的内部结构使其具有较好的吸附作用。
本技术方案中所述的植物残体为山茶科植物残体，进一步优化为油茶果壳、油茶叶、油茶花、茶叶树、茶叶渣中的一种或多种。油茶籽粕和山茶科植物体内都含有丰富的茶多酚和茶皂素等活性成分，而茶多酚能与金属离子发生络合反应，茶多酚的配位行为螯合金属离子使其沉淀下来。茶皂素是一种非离子表面活性剂和天然抗菌剂，良好的表面活性能力使其具有携带和迁移物质的能力，优异的抗菌能力能抵御病虫害的侵蚀。
上述本发明技术方案的技术原理主要体现为：
1、通过加入草木灰等物质保持降镉富硒有机肥的碱性状态，提高土壤的pH值，促使活泼的镉离子向氢氧化镉转变，降低镉元素的活性，同时在弱碱性环境能激活茶多酚和腐殖酸上官能团的生物活性，茶多酚和腐殖酸上官能团与镉离子形成配位络合物，使得可交换态镉向有机结合态镉转化，达到化学吸附镉元素的目的。
2、利用降镉富硒有机肥中存在的表面活性剂茶皂素的表面活性能力，牵引镉元素和结合态镉向具有多孔结构的油脂废白土和麦饭石表面聚集。油脂废白土和麦饭石具有巨大的表面积，发达的微孔结构，通过物理吸附和离子交换吸附的方式将镉元素固定在油脂废白土和麦饭石的微孔结构内。
3、利用降镉富硒有机肥生产中微生物在发酵过程的繁殖和生长将无机硒（亚硒酸钠）转化为有机硒如硒化蛋白等含硒化合物，而在土壤中含硒化合物尤其是硒化蛋白能与镉元素形成镉—硒—蛋白质复合物，降低土壤中有效态镉含量。同时，硒具有拮抗作用，能竞争性抑制植物对镉元素的吸收，阻止镉元素向植物迁移和富集。
与现有技术相比，本发明所具有的优点是：
1、本发明独特的采用油茶籽粕和山茶科植物残体内含有的茶多酚和腐殖酸上官能团对镉的化学吸附作用和油脂废白土和麦饭石对镉的物理吸附作用相结合的方式大大降低了土壤中有效态镉的含量，以及采用含硒化合物尤其是硒化蛋白能与镉元素形成镉—硒—蛋白质复合物等手段，达到降镉作用效果明显；同时利用硒对镉具有竞争性拮抗作用，通过提供大量的硒元素抑制植物对镉的吸收，制止镉元素向植物迁移和富集。
2、本发明提供的硒源为更容易被植物所吸收和利用的有机硒，并克服了无机硒的毒副作用。
3、本发明提供的有机肥有效提高土壤有机质含量，改善土壤板结和酸化状况，增强土壤肥力。
4、本发明提供的有机肥适合各种农作物，能提高农作物抗病能力和农作物品质。
5、本发明原料来源广泛，成本低廉，利用生产加工废弃物变废为宝，同时制备方法简单，环境友好，易于工业化规模化生产。
具体实施方式：
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。
实施例1：
在发酵槽内将油茶籽粕、油脂废白土、油茶籽壳和茶叶渣组成的植物残渣以50： 8：20的重量比混合均匀而制得混合物，向混合物喷洒亚硒酸钠含量为5克/千克的水溶液，搅拌均匀后测得混合物的含水量在55%；将混合物堆置成1.5～2米高、2～3米宽的条垛形进行堆肥发酵，当温度升至60～65℃时用翻抛设备进行首次翻堆处理；待翻堆的混合物温度降至室温后重新堆置，待温度升至60～65℃时再次翻堆处理，同时喷洒亚硒酸钠水溶液保证混合物的含水量在50～60%，如此反复6次后堆体温度降至室温且不再上升，发酵过程结束；将经发酵过程后的混合物堆置成垛，并用塑料薄膜覆盖密封，堆放24天后发现混合物无异味，即可得有机腐熟料；将有机腐熟料与腐殖酸、草木灰、麦饭石粉按照80：8：12：10的重量比搅拌混合均匀，干燥，挤压造粒后制得降镉富硒有机肥。
实施例2：
在发酵槽内将油茶籽粕、油脂废白土、油茶叶和油茶花组成的植物残渣以48：7：18的重量比混合均匀而制得混合物，向混合物喷洒亚硒酸钠含量为8克/千克的水溶液，搅拌均匀后测得混合物的含水量在58%；将混合物堆置成1.5～2米高、2～3米宽的条垛形进行堆肥发酵，当温度升至60～65℃时用翻抛设备进行首次翻堆处理；待翻堆的混合物温度降至室温后重新堆置，待温度升至60～65℃时再次翻堆处理，同时喷洒亚硒酸钠水溶液保证混合物的含水量在50～60%，如此反复7次后堆体温度降至室温且不再上升，发酵过程结束；将经发酵过程后的混合物堆置成垛，并用塑料薄膜覆盖密封，堆放20天后发现混合物无异味，即可得有机腐熟料；将有机腐熟料与腐殖酸、草木灰、麦饭石粉按照78：6：10：14的重量比搅拌混合均匀，干燥，挤压造粒后制得降镉富硒有机肥。
实施例3：
在发酵槽内将油茶籽粕、油脂废白土、茶叶树和茶叶渣组成的植物残渣以55：8：25的重量比混合均匀而制得混合物，向混合物喷洒亚硒酸钠含量为6克/千克的水溶液，搅拌均匀后测得混合物的含水量在60%；将混合物堆置成1.5～2米高、2～3米宽的条垛形进行堆肥发酵，当温度升至60～65℃时用翻抛设备进行首次翻堆处理；待翻堆的混合物温度降至室温后重新堆置，待温度升至60～65℃时再次翻堆处理，同时喷洒亚硒酸钠水溶液保证混合物的含水量在50～60%，如此反复10次后堆体温度降至室温且不再上升，发酵过程结束；将经发酵过程后的混合物堆置成垛，并用塑料薄膜覆盖密封，堆放27天后发现混合物无异味，即可得有机腐熟料；将有机腐熟料与腐殖酸、草木灰、麦饭石粉按照82：8：8：12的重量比搅拌混合均匀，干燥，挤压造粒后制得降镉富硒有机肥。
实施例4：
分别取样实施例1、2、3所制得的降镉富硒有机肥，并分别表示为供试样品1、2、3。称取供试样品鲜重后放入鼓风干燥器内干燥至恒重，再称取定量干重放入粉碎机内粉碎至60目以上。精确称取供试样品0.5g按照设定好的微波消解程序进行消解，然后准确吸取消解供试样品溶液，采用氢化物发生原子荧光法，根据消解供试样品溶液的荧光值测定供试样品中硒的含量。实验结果如下表1：
实施例5：
本实施例实验所用土壤取自浏阳市永安镇镉污染的亚热带红壤，过20目筛。按照20%的比重向土壤中添加实施例1、2、3所制得的降镉富硒有机肥，同时设立空白对比组(即不添加任何有机肥)。待土壤平衡老化2个月后装钵进行盆栽实验。
本实验所选植物为辣椒和玉米，选取长势良好的辣椒和玉米的幼苗移栽至盆钵里，每种植物的实验组分别为20株，每个盆钵里载入2株同类植物，植物的生长期间的日常管理都为常规管理，待植株生长至成熟期后，收获可食部分作为实验样品。
取实验样品用去离子水洗净，干燥后用植物粉碎机粉碎过40目筛，精密称取5g样品至锥形瓶内，加入混酸浸泡过夜，用电热板低温消解至消化完全，加热驱酸，冷却，转移定容。采用原子吸收光谱法测定样品中镉、硒两种元素的含量。实验结果如下表2：
从上表2可以看出，本发明制备的降镉富硒有机肥生产的植物果实的硒含量为1.472～3.015 mg/kg，富硒效果明显；同时对镉的消减能力为48.8～55.3%，消减能力突出。