CN109266355A - 一种含镉茶园土壤改良剂及其用途和茶园土壤改良方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种含镉茶园土壤改良剂及其用途和茶园土壤改良方法，所述含镉茶园土壤改良剂包括生物质炭和含镉离子的物质，其中含镉离子的物质中的镉离子占所述含镉茶园土壤改良剂总重的0.025‰‑0.4‰。将所述含镉茶园土壤改良剂与土壤混合后回田，可以抑制土壤酸化，使土壤中的有机质含量和氮含量升高、土壤中的有效农药残留降低，且收获的茶叶中的茶多酚含量提高。本发明提供的含镉茶园土壤改良剂适合茶园种植大面积使用，其见效快，明显提升茶叶品质，具有较好的环保意义和市场价值。

Description

一种含镉茶园土壤改良剂及其用途和茶园土壤改良方法

技术领域

本发明涉及茶叶种植土壤的改良技术，尤其是一种含镉茶园土壤改良剂及其用途和茶园土壤改良方法。

背景技术

茶叶从中国走向世界，在已成为世界饮料市场三分天下有其一的重要品种。世界茶市场竞争也日益尖锐，20世纪90年代以来各主要茶叶生产消费国都不断出现新的经营方式。中国是茶叶的故乡，有绿茶、红茶等六大茶类，而是各产茶省，八千万茶农，是名副其实的产茶大国。而茶叶的功效也就不言而喻了，茶叶具有椅子心脑血管疾病、美容养颜、抗癌防癌等对人体有重大帮助的工效。而茶叶中蛋白质、茶多酚、咖啡碱、重金属是决定茶叶品质的几项硬性指标。而决定茶叶品质的好坏，当然离不开与它息息相关的土壤。进而对种植茶树的土壤进行一种科学环保法人改良方法也是势在必得。

现如今福建省漳州市华安县华山村茶树种植存在土壤酸化严重、土壤中可检出的农药残留量偏高，茶叶的品质不好。针对茶树种植中出现的问题，研究者开展了多项课题进行研究和改善。例如：专利申请CN104177203A公开了一种茶叶作物专用土壤改良剂，包含如下组分，各组分的质量百分为：硅质石化粉0.2％-0.5％；氨基酸粉13.3％-16.6％；磷酸盐类17.8％-26.5％；米糠9.6％-13.8％；鱼粉2.7％-5.2％；硫酸钾12.6％-19.2％；尿素8.2％-10.2％；泥炭2.1％-4.6％；含碳酸钙的壳粉类1.9％-5.6％；豆粕12.6％-16.8％。该茶叶作物专用土壤改良剂的使用步骤如下：①采收春茶前45-75天将本茶叶作物专用土壤改良剂均施于茶叶根群附近的土壤表面；②用水将茶叶作物专用土壤改良剂表面浇湿浇透即可；③每次采收茶叶前一周，将稀释好的茶叶作物专用土壤改良剂，淋撒茶树；由叶面上淋下至整株茶树浇湿浇透即可。由于茶树种植的面积较广，所需土壤改良剂使用量大，而福建茶树种植地多为山村，人们的经济实力有限，因此配方复杂、组分单价高的改良剂并不适合。土壤改良剂施加到土壤表面，要借助水分进入茶叶根部，需要经过漫长的路程和时间，其见效慢，改良效率低。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有的茶园土壤酸化、农药残留，茶叶品质差的问题提供一种含镉茶园土壤改良剂及其用途，该改良剂制造成本低，适合山村地区自行制备的推广使用；本发明还提供一种茶园土壤改良的方法，采用本发明的含镉茶园土壤改良剂，抑制土壤酸化，使用见效快，可提升茶叶中茶多酚的含量，改善茶叶的品质。

具体方案如下：

一种含镉茶园土壤改良剂，包括生物质炭和含镉离子的物质，其中含镉离子的物质中的镉离子占所述含镉茶园土壤改良剂总重的0.025‰-0.4‰。

进一步的，所述含镉茶园土壤改良剂由生物质炭和含镉离子的物质组成，其中含镉离子的物质中的镉离子占所述含镉茶园土壤改良剂总重的0.05‰-0.2‰。

进一步的，所述生物质炭为粪便、木材、秸秆或果壳中至少一种有机固体废物在无氧或缺氧条件下通过加热炭化后形成的固体产物。

进一步的，所述含镉离子的物质为可溶于水的镉盐，优选为氯化镉。

一种所述的含镉茶园土壤改良剂的用途，即添加所述含镉茶园土壤改良剂到茶园，使土壤中的有机质含量和氮含量升高、土壤中的有效农药残留降低，且收获的茶叶中的茶多酚含量提高。

进一步的，所述含镉茶园土壤改良剂的添加量：待改良土壤的重量＝5-20g/kg。

一种茶园土壤改良的方法，包括以下步骤：

步骤1：采集待改良茶园土壤，与所述的含镉茶园土壤改良剂混合均匀，得到混合料；

步骤2：将步骤1得到的混合料回填至采集处，熟化1-4个月后完成土壤改良，熟化期间茶园的施肥、撒药作业正常进行。

进一步的，步骤1中所述待改良茶园土壤为取自于茶树行间15-20cm深处的土壤。

进一步的，步骤1中所述含镉茶园土壤改良剂的添加量：待改良土壤的重量＝5-20g/kg。

有益效果：

本发明中，采用生物质炭作为含镉茶园土壤改良剂的主要原料，利用废弃有机物质制备的生物质炭不仅解决了固体废物处理问题，而且将含镉茶园土壤改良剂的制造成本降低到市售产品的约1/10，按照100亩茶园种植面积计算，一年约节省1万元土壤改良成本。

再则，本发明利用镉离子与生物质炭的协同作用，将含镉离子的物质中的镉占所述含镉茶园土壤改良剂总重控制在0.03‰-0.3‰，既保证了不超过国家土壤环境安全界限，又取得了改良土壤、提升茶叶品质的效果。

进一步地，采用茶树行间15-20cm深处的土壤与本发明中的含镉茶园土壤改良剂混合后进行回田，具有生物质炭熟化速度快，有利于茶树吸收改良剂养分，受外界自然因素影响小的优势。

总之，本发明提供的含镉茶园土壤改良剂适合茶园种植大面积使用，其见效快，明显提升茶叶品质，具有较好的环保意义和市场价值。

具体实施方式

下面给出本发明中使用的部分术语的定义，其他未述及的术语具有本领域所公知的定义和含义：

生物质炭：由富含碳的生物质在无氧或缺氧条件下经过高温裂解生成的一种具有高度芳香化、富含碳素的多孔固体颗粒物质。生物质指通过光合作用而形成的各种有机体。本发明中生物质优选为粪便、木材、秸秆或果壳中至少一种有机固体废物，为粉状，上述材料在茶园种植区域来源广泛，不仅解决了当地固体废物堆积、占地面积大、污染环境的问题，而且符合变废为宝的原则，满足资源循环利用的倡导，更重要的是大幅降低土壤改良剂的制造成本，相对于市售的常规茶园土壤改良剂，将成本降低到约1/10。

含镉离子的物质：可以是化合物，也可以是混合物，优选为无机类物质，如无机镉盐，例如氯化镉。

熟化：通过各种技术措施，使土壤的耕性不断改善，肥力不断提高的过程，即生土变熟土的过程。熟化的土壤土层深厚，有机质含量高，土壤结构良好，水、肥、气、热诸肥力因素协调，微生物活动旺盛，供给作物水分养分的能力强。

镉是一种重金属元素，通常是被认为会造成土壤重金属污染，国家土壤环境安全界限中规定：土壤中镉含量必须小于等于1mg/kg。茶叶中镉含量必须小于等于1mg/kg。因而，学者普遍认为，土壤中的镉存在会形成多种负面影响，改良土壤时应基于降低或消除土壤中镉的含量为出发点，例如顾国平等在《重金属污染农地土壤治理的改良剂选择》(现代农业科技，2008年第1期)中指出，重金属不会降解，应设法降低土壤中重金属的释放、淋洗进入地下水或地表水，减少植物对土壤中重金属的吸收。

然而，申请人在研究改良茶园土壤的过程中，对茶园种植试验田的原始数据进行分析，发现生物质炭可以增加土壤肥力、抑制土壤酸化、降低营养元素的流失、降低土壤呼吸强度、对大气中的二氧化碳进行增汇和炭储，通过提高土壤养分有效性，进而提高茶树对养分的吸收率和茶叶的品质；同时还意外地发现，含镉离子的物质在一定的范围内，与生物质炭具有协同作用，可以对茶园土壤及茶叶的品质产生积极的影响。

基于上述原因，本发明提供一种含镉茶园土壤改良剂，基于112㎡面积茶园的重复试验田数据验证，克服现有技术偏见，含镉茶园土壤改良剂包括生物质炭和含镉离子的物质，其中含镉离子的物质中的镉离子(简称有效镉)占所述含镉茶园土壤改良剂总重的0.03‰-0.3‰，需要说明的是，含镉离子的物质中的镉离子计算时按照镉的摩尔质量计算。优选地，所述含镉茶园土壤改良剂由生物质炭和含镉离子的物质组成，其中含镉离子的物质中的镉占所述含镉茶园土壤改良剂总重的0.05‰-0.2‰，例如每1kg待改良土壤施加5g生物质炭和1mg的有效镉混合，或者每1kg待改良土壤施加20g生物质炭和1mg的有效镉混合。

本发明中，土壤改良剂与待改良土壤混合后回田，优选取自于茶树行间15-20cm深处的土壤，与洒在表层相比，更有利于生物质炭的熟化和茶树对营养元素的吸收。

本发明实施例中，进行试验的茶园田地为普通茶园，茶农的一些施肥撒药作业可正常进行。为了对改良效果进行评估，改良结束后需采集茶树根际土和茶叶进行分析，需要说明的是，每次土壤采样我们利用四分法采取茶树根际土，以保证实验准确性，茶叶为改良结束时茶树上的新芽，也是随机均匀采取。土壤样品筛分前应挑去石粒以及残留的杂草根茎，茶叶样品在烘干之前，进行多次冲洗，排除由大气沉降对样品测量结果的影响。

下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。在下面的实施例中，如未明确说明，“％”均指重量百分比。

实施例中测定土壤指标均按国标中测定方法，土壤指标为N、P、K、有机质、pH、重金属等。测定茶叶的指标为的茶多酚含量、重金属含量、农药残留等，以衡量茶叶品质。

具体地，在表层土壤下10-15cm处采集1kg土样，对采回土样处理方法：进行自然风干然后过10目筛和100目筛，取三组平行做如下测定：(1)用无二氧化碳水和pH计测pH；(2)用国标重铬酸钾氧化法检测有机质含量；(3)用国标法检测土样中N、P、K含量；(4)用ICP-MS检测土壤中Cd含量。

对采回的茶叶样品处理：对根茎叶首先进行冲洗，然后在105℃下烘至恒重，磨碎过100目晒，取三组平行做如下试验：(1)用紫外分光光度法检测茶叶中茶多酚质量含量；(2)用色谱仪检测茶叶农残含量；(3)用ICP-MS检测茶叶中Cd含量。

实施例1：

取长为200cm，深为20cm，宽为80cm的茶树行间土，土壤容重为1.30g/cm³，则所取土壤为416kg，镉离子按1mg/kg配比，生物质炭按5g/kg配比，取680mg氯化镉和2.08kg生物质炭混合，获得含镉茶园土壤改良剂，将其与所取土壤均匀混合，然后重新填回所取土壤处，待熟化4个月之后进行一次采样。

土壤和茶叶检测结果见表1，从表1可以看出，本实施例施加5g/kg的生物质木炭与1mg/kg的有效镉组成的含镉茶园土壤改良剂到土壤中，相对于对比例1，对酸性土壤的调节、土壤中有机质含量、土壤中含N量都产生了积极的影响，同时茶叶中的茶多酚含升高，镉含量下降，表明含镉茶园土壤改良剂对茶叶的品质也有了很大的提升。

另一方面，本实施例中与对比例2、3中数据进行对比可以发现，氯化镉与生物质炭具有协同作用，可以对茶园土壤及茶叶的品质产生积极的影响。

实施例2：

取长为200cm，深为20cm，宽为80cm的茶树行间土，土壤容重为1.30g/cm³，则所取土壤为416kg，镉离子按1mg/kg配比，生物质炭按10g/kg配比，取680mg氯化镉和4.16kg生物质炭混合，获得含镉茶园土壤改良剂，将其与土壤进行混合，混合均匀的土壤重新填回所取土壤处，待熟化4个月之后进行一次采样。

土壤和茶叶检测结果见表1，从表1可以看出，本实施例施加10g/kg的生物质木炭与1mg/kg的有效镉组成的含镉茶园土壤改良剂到土壤中，相对于对比例1，对酸性土壤的调节、土壤中有机质含量、土壤中N的含量都产生了积极的影响。同时茶叶中的茶多酚含升高，镉含量未检出，表明含镉茶园土壤改良剂对茶叶的品质也有了很大的提升。

另一方面，本实施例中与对比例2、3中数据进行对比可以发现，氯化镉与生物质炭具有协同作用，可以对茶园土壤及茶叶的品质产生积极的影响。

实施例3：

取长为200cm，深为20cm，宽为80cm的茶树行间土，土壤容重为1.30g/cm³，则所取土壤为416kg，镉离子按1mg/kg配比，生物质炭按20g/kg配比，取680mg氯化镉与8.32kg生物质炭混合，获得含镉茶园土壤改良剂，将其与土壤进行混合，均匀混合后重新填回所取土壤处，待熟化4个月之后进行一次采样。

土壤和茶叶检测结果见表1，从表1可以看出，本实施例施加20g/kg的生物质木炭与1mg/kg的有效镉组成的含镉茶园土壤改良剂到土壤中，相对于对比例1，土壤的pH、有机质、以及土壤中N的含量都有所升高。茶叶中茶多酚的含量有明显的升高，茶叶中的镉含量也有所降低，表面对茶叶的品质有所提高。

另一方面，本实施例中与对比例2、3中数据进行对比可以发现，氯化镉与生物质炭具有协同作用，可以对茶园土壤及茶叶的品质产生积极的影响。

对比例1：

取长为200cm，深为20cm，宽为80cm的茶树行间土，土壤容重为1.30g/cm³，与实施例中同样进行施肥、撒药等管理，只是不添加含镉茶园土壤改良剂，4个月之后进行一次采样。

土壤和茶叶检测结果见表1，从表1可以看出，未添加含镉茶园土壤改良剂的土壤pH＝3.31，土壤有机质含量低，N、P、K等有效元素含量低，所产出的茶叶中茶多酚含量仅为5.75％，且检出农药残留，镉含量较高，茶叶品质不佳，茶园中茶叶检测出镉，可能是来源于施肥、撒药灭虫等日常管理过程。

对比例2：

取长为200cm，深为20cm，宽为80cm的茶树行间土，土壤容重为1.30g/cm³，则所取土壤为416kg，将取出的土壤和生物质炭按10g/kg配比进行施加，则取生物质炭4.16kg，与土壤均匀混合，然后重新填回所取土壤处，待熟化4个月之后进行一次采样。

土壤和茶叶检测结果见表1，从表1可以看出，施加10g/kg的生物质木炭，对土壤的pH、土壤中有机质的含量以及土壤中的镉离子的含量产生了积极的影响。土壤中的N和K含量有下降趋势，但P含量升高，对茶叶中的茶多酚有所提升。

对比例3

取长为200cm，深为20cm，宽为80cm的茶树行间土，土壤容重为1.30g/cm³，则所取土壤为416kg，以镉离子计按1mg/kg配比，加入680mg氯化镉，与土壤进行混合，将混合均匀的土壤重新填回所取土壤处，待熟化4个月之后进行一次采样。

土壤和茶叶检测结果见表1，从表1可以看出，单独施加1mg/kg的有效镉，对抑制土壤酸化不明显，也不能对土壤中有机质含量产生积极影响，土壤中有效元素N、P、K的含量都会出现不同程度的下降，同时也不利于茶叶品质的提升。

表1土壤和茶叶检测结果表

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (9)

1.一种含镉茶园土壤改良剂，包括生物质炭和含镉离子的物质，其中含镉离子的物质中的镉离子占所述含镉茶园土壤改良剂总重的0.025‰-0.4‰。

2.根据权利要求1所述的含镉茶园土壤改良剂，其特征在于：所述含镉茶园土壤改良剂由生物质炭和含镉离子的物质组成，其中含镉离子的物质中的镉离子占所述含镉茶园土壤改良剂总重的0.05‰-0.2‰。

3.根据权利要求1或2所述的含镉茶园土壤改良剂，其特征在于：所述生物质炭为粪便、木材、秸秆或果壳中至少一种有机固体废物在无氧或缺氧条件下通过加热炭化后形成的固体产物。

4.根据权利要求1或2所述的含镉茶园土壤改良剂，其特征在于：所述含镉离子的物质为可溶于水的镉盐，优选为氯化镉。

5.权利要求1-4中任一项所述的含镉茶园土壤改良剂的用途，其特征在于：添加所述含镉茶园土壤改良剂到茶园，使土壤中的有机质含量和氮含量升高、土壤中的有效农药残留降低，且收获的茶叶中的茶多酚含量提高。

6.根据权利要求5中所述的含镉茶园土壤改良剂的用途，其特征在于：所述含镉茶园土壤改良剂的添加量：待改良土壤的重量＝5-20g/kg。

7.一种茶园土壤改良的方法，包括以下步骤：

步骤1：采集待改良茶园土壤，与权利要求1-4中任一项所述的含镉茶园土壤改良剂混合均匀，得到混合料；

步骤2：将步骤1得到的混合料回填至采集处，熟化1-4个月后完成土壤改良，熟化期间茶园的施肥、撒药作业正常进行。

8.根据权利要求7所述的茶园土壤改良的方法，其特征在于：步骤1中所述待改良茶园土壤为取自于茶树行间15-20cm深处的土壤。

9.根据权利要求7所述的茶园土壤改良的方法，其特征在于：步骤1中所述含镉茶园土壤改良剂的添加量：待改良土壤的重量＝5-20g/kg。