CN111635278A - 一种提高绿茶品质的养分肥料及高效养分管理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种提高绿茶品质的养分肥料，包括基肥和追肥，所述基肥由以下原料按重量份制备而成：硝化抑制剂0.05～0.2份、氮肥58～60份、磷肥11～12份、钾肥23～24份、镁肥5～6份、防结块剂1～2份；所述追肥为添加了0.2～0.5wt%权利要求1所述硝化抑制剂的氮肥。本发明给出确定的适于绿茶品质形成的氮素形态和比例，提高红茶产量，改善绿茶理化和感官，优化绿茶养分管理，提高绿茶产量及养分利用效率，降低成本，节约人工，降低养分向环境排放造成的影响。

Description

一种提高绿茶品质的养分肥料及高效养分管理方法
技术领域
本发明涉及茶树种植技术领域，具体涉及一种提高绿茶品质的养分肥料及高效养分管理方法。
背景技术
养分是茶树生长的物质基础，也是茶叶品质形成的决定性因数。当前茶叶生产中，不合适的养分比例严重制约了茶叶品质的提升和绿水青山的生态需求。
当前我国茶叶生产实际中，关于养分配方和养分管理具有如下问题：1）当前我国茶园肥料比例严重不符合茶树生长特性：40%茶农使用的复合肥为15:15:15的玉米、水稻等籽粒（生殖生长产物）为收获对象的大田作物肥料，与茶叶这种叶用植物的养分需求差异巨大。当前茶园养分管理技术没有充分考虑茶叶的品质需求：比如当前技术也有文献提出氮磷钾养分比例2:1:1和3:1:1等，这些技术方案或是基于产量（没有基于品质）；主要原因在于肥料养分配比与品质的关系不清楚、缺乏针对改善茶叶品质的肥料配方和产品；2）当前茶园养分管理技术完全忽视了不同茶类（比如红茶、绿茶、乌龙茶）的品质特征；3）不同茶类的生产具有特殊的养分吸收特性。因此不同养分释放速率（养分供应的时间特性）对于茶树养分吸收和品质形成至关重要；4）当前茶园肥料中中微量营养元素被忽视，而镁等中微量元素没有考虑，尤其是基于品质的中微量养分配方比例没有确定；5）在养分管理环节，当前茶园肥料用量不合理的问题尤为突出，相关研究报道，我国现有茶园中，30%茶园养分用量超过茶树的养分需求，环境污染带来巨大的生态压力。
总之，合适的养分比例的确定不仅需要通过大量的组合实验，寻求产量和品质的最佳平衡点。还要综合比较各养分配方对于茶树碳氮代谢平衡、生殖生长与营养生长的最优效率。因此养分配方的确立不是简单多元函数的求解，更不是简单的经验总结和文献类比。
肥料产品中养分比例微小的差异却会在生产实践中带来不仅巨大的资源浪费、环境污染和产品品质变化。这一方面是由于肥料有效成分和投入总量放大了养分比例。另外一方面是由于茶树作为叶用植物，其碳氮代谢平衡对于养分比例的变化较为敏感。比如，当前常用施肥配方中用到的氮磷钾2:1:1和3:1:1的肥料配方，在比例上较为接近，但是每公顷茶园的化肥用量上却会相差400公斤（以总养分600公斤/公顷计算的尿素用量差异），而氮素营养如此巨大的差异对于茶叶品质（尤其是含氮的氨基酸成分）的形成必然造成显著的影响。此外，过剩的养分不仅造成环境污染，更重要的是严重改变了茶树生长的碳氮平衡和生殖/营养生长平衡，从而破坏了适宜茶叶品质形成的代谢流，而大量的开花等生殖生长严重影响茶叶品质。因此合适的养分配方比例对茶叶的品质形成具有至关重要的作用。
绿茶采收嫩度较高，收获指数小，对产量的要求较低，采茶主要集中在早春，收获时间短，所以要求茶树树体在秋冬的储藏养分充足但是绿茶的品质要求具有较高的氨基酸含量和较低的茶多酚含量。
基于当前技术中没有涉及氮、磷、钾、镁养分比例的合理配方，尤其是在考虑中微量元素以后，各个组合的技术效果是需要经过严格的实验才能得到，不可能通过简单的数量相加。本发明所公布的养分配方具有原创性。
发明内容
本发明的目的在于提出一种提高绿茶品质的养分肥料及高效养分管理方法，解决了传统硝化抑制剂时效短、效果差、易污染等问题，能提高绿茶产量，改善绿茶理化和感官，优化绿茶养分管理，提高绿茶产量及养分利用效率，降低成本，节约人工，降低养分向环境排放造成的影响。
本发明的技术方案是这样实现的：
本发明提供一种硝化抑制剂，包括以下原料：丙烯酸/衣康酸制得共聚物和儿茶酚。
本发明进一步保护一种上述一种硝化抑制剂的制备方法，包括以下步骤：
S1. 丙烯酸/衣康酸共聚物的制备：将丙烯酸、衣康酸溶于水中，加热升温至70～95℃，同时滴加双氧水和次亚磷酸钠水溶液，控制滴加速度，在30～50min内滴完，滴加溶液过程中，控制反应温度相差不高于1℃，滴加完毕后，继续升高反应温度至回流状态，反应2～5h后，冷却至室温，制得丙烯酸/衣康酸共聚物；
S2. 硝化抑制剂的制备：将丙烯酸/衣康酸共聚物和儿茶酚加入水中，升温至75～90℃，搅拌均匀后，降至室温，得到硝化抑制剂。
本发明进一步保护一种提高绿茶品质的养分肥料，包括基肥和追肥，所述基肥由以下原料按重量份制备而成：硝化抑制剂0.05～0.2份、氮肥58～60份、磷肥11～12份、钾肥23～24份、镁肥5～6份、防结块剂1～2份；所述追肥为添加了0.2～0.5wt%上述硝化抑制剂的氮肥。
作为本发明的进一步改进，所述防结块剂选自亚铁氰化钾、硅铝酸钠、二氧化硅中的一种或几种混合。
作为本发明的进一步改进，所述氮肥选自硝酸钠、硝酸钙、硝酸铵、硝酸铵、硝酸铵钙、硫硝酸铵、尿素、硫酸铵中的一种或几种混合，有效养分以纯氮计算。
作为本发明的进一步改进，所述磷肥选自海鸟粪、兽骨粉、鱼骨粉、过磷酸钙、重过磷酸钙、钙镁磷肥、磷矿粉、磷酸一铵、磷酸二铵中的一种或几种混合，有效养分以五氧化二磷氧化钾计算。
作为本发明的进一步改进，所述钾肥选自氯化钾、硫酸钾、草木灰、钾泻盐、磷酸一钾、磷酸二氢钾、光卤石、硝酸钾、窑灰钾肥中的一种或几种混合，有效养分以氧化钾计算。
作为本发明的进一步改进，所述镁肥选自硫酸镁、氯化镁、硫镁矾、泻盐、硫酸钾镁、钾盐镁矾中的一种或几种混合，有效养分以氧化钾计算。
本发明进一步保护一种绿茶高效养分管理方法，包括：
1)茶季结束后茶行间开沟10-20cm施用上述的提高绿茶品质的养分肥料中的基肥后覆土；
2)在春季茶芽萌发前30天施用上述的提高绿茶品质的养分肥料中的追肥。
作为本发明的进一步改进，所述基肥和追肥的施用量为500～650kg/hm2。
本发明具有如下有益效果：本发明制得的硝化抑制剂能在低剂量下高效抑制亚硝化微生物的活性，减少农田土壤硝化过程造成的氮素损失和环境问题，且化学结构稳定，在土壤和水体中不易流失，能保证应用的稳定性和高效性；本发明新型硝化抑制剂时效长、效果好、不易污染，其中，丙烯酸/衣康酸制得共聚物和儿茶酚之间具有协同增效的作用，为构建高效抑制农田生态系统硝化过程、提高氮素利用率的生物生态技术提供新的方法和思路；
由于养分元素之间存在严重的拮抗和协同等相互作用，所以配方养分对于作物在产量和品质方面的作用无法通过单个养分的生理功能进行叠加推导，而必须设置组合实验实际观测验证。本发明添加的氮磷钾镁配比合理，微量元素与大量元素之间具有协同作用；
氮磷钾镁各养分都有不同的化肥形式，比如氮素具有酰胺态的尿素、胺态的硫酸铵，硝态的硝酸钾等，本发明铵态氮和镁营养之间具有协同互作效果；
不同形态的养分对于茶树的品质形成的影响差异巨大，比如在相同氮养分供应的水平下，茶树优先吸收胺态氮养分且硝态氮和铵态氮的比例对于茶叶品质成分的形成具有重要影响。
本发明引入镁营养元素，通过优化配方养分的氮磷钾镁营养比例、形态，确立，和与之对应的养分管理方法，解决当前技术中忽视茶叶品质需求、养分供给与需求不平衡等问题，最终提高养分利用效率，针对性的改善绿茶品质；
本发明给出确定的适于绿茶品质形成的氮素形态和比例，提高红茶产量，改善绿茶理化和感官，优化绿茶养分管理，提高绿茶产量及养分利用效率，降低成本，节约人工，降低养分向环境排放造成的影响。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明测试例1中各组土壤中硝态氮含量随时间变化图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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。
实施例1 硝化抑制剂的制备
S1. 丙烯酸/衣康酸共聚物的制备
合成路线：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
合成方法：将2mol丙烯酸、1mol衣康酸溶于100mL水中，加热升温至70℃，同时滴加5wt%双氧水10mL和6wt%次亚磷酸钠水溶液20mL，控制滴加速度，在30min内滴完，滴加溶液过程中，控制反应温度相差不高于1℃，滴加完毕后，继续升高反应温度至回流状态，反应2h后，冷却至室温，制得丙烯酸/衣康酸共聚物；
S2. 硝化抑制剂的制备：将100g丙烯酸/衣康酸共聚物和12g儿茶酚加入100mL水中，升温至75℃，搅拌均匀后，降至室温，得到硝化抑制剂。
实施例2 硝化抑制剂的制备
S1. 丙烯酸/衣康酸共聚物的制备
合成路线：
Figure DEST_PATH_IMAGE002A
合成方法：将1mol丙烯酸、2mol衣康酸溶于100mL水中，加热升温至95℃，同时滴加10wt%双氧水10mL和10wt%次亚磷酸钠水溶液20mL，控制滴加速度，在50min内滴完，滴加溶液过程中，控制反应温度相差不高于1℃，滴加完毕后，继续升高反应温度至回流状态，反应5h后，冷却至室温，制得丙烯酸/衣康酸共聚物；
S2. 硝化抑制剂的制备：将100g丙烯酸/衣康酸共聚物和15g儿茶酚加入100mL水中，升温至90℃，搅拌均匀后，降至室温，得到硝化抑制剂。
实施例3 硝化抑制剂的制备
S1. 丙烯酸/衣康酸共聚物的制备
合成路线：
Figure DEST_PATH_IMAGE002AA
合成方法：将1mol丙烯酸、1mol衣康酸溶于100mL水中，加热升温至85℃，同时滴加7wt%双氧水10mL和8wt%次亚磷酸钠水溶液20mL，控制滴加速度，在40min内滴完，滴加溶液过程中，控制反应温度相差不高于1℃，滴加完毕后，继续升高反应温度至回流状态，反应3h后，冷却至室温，制得丙烯酸/衣康酸共聚物；
S2. 硝化抑制剂的制备：将100g丙烯酸/衣康酸共聚物和14g儿茶酚加入100mL水中，升温至85℃，搅拌均匀后，降至室温，得到硝化抑制剂。
对比例1
与实施例3相比，未添加儿茶素，其他条件均不改变。
丙烯酸/衣康酸共聚物的制备
合成路线：
Figure DEST_PATH_IMAGE002AAA
合成方法：将1mol丙烯酸、1mol衣康酸溶于100mL水中，加热升温至85℃，同时滴加7wt%双氧水10mL和8wt%次亚磷酸钠水溶液20mL，控制滴加速度，在40min内滴完，滴加溶液过程中，控制反应温度相差不高于1℃，滴加完毕后，继续升高反应温度至回流状态，反应3h后，冷却至室温，制得丙烯酸/衣康酸共聚物。
测试例1
测试实施例1-3制得的新型硝化抑制剂综合性能，结果见表1和图1。
1. 热稳定性的测定
采用 TG209F1 型热重分析仪对干燥后的 DMP 衍生物样品进行热稳定性分析。将 5mg 左右待测样品置于铝盘中， 通氮气，气体流速设定为 20 mL /min， 将样品在 50～300℃ 范围内缓慢匀速升温，升温幅度为 10℃/min，记录热失重变化曲线。
2. 硝化抑制率的测定
采用紫外分光光度计，测定一系列硝态氮标准溶液吸光度为标准曲线，参照 HG /T4135-2010 进行处理，记录不同样品的吸光度， 经与标准曲线对照得出不同样品的硝态氮含量。
表1
实施例1 实施例2 实施例3 对比例1 双氰胺(DCD)
分解温度（℃） 172 175 179 171 77
本发明实施例1-3以衣康酸、丙烯酸为主要单体原料，合成出一种稳定的丙烯酸/衣康酸共聚物，与儿茶素协同，具有耐高温的特性，能够表现出良好的硝化抑制率，可以用于肥料内添加。
对比例1中未添加儿茶素，其耐高温性能和硝化抑制率显著下降，可见，儿茶素和丙烯酸/衣康酸共聚物之间具有协同增效的作用。
实施例4 提高绿茶品质的养分肥料
原料组成（重量份）：实施例3制得的硝化抑制剂0.05份、硫酸铵47份、磷酸一铵4份、硫酸钾8份、硫酸镁3份、二氧化硅1份。
制备方法：按比例将各组分混合均匀，加入球磨机中研细至100目以下，制得。
实施例5 提高绿茶品质的养分肥料
原料组成（重量份）：实施例3制得的硝化抑制剂0.2份、尿素22份、重过磷酸钙3份、氯化钾7份、氯化镁2份、硅铝酸钠2份。
制备方法：按比例将各组分混合均匀，加入球磨机中研细至100目以下，制得。
实施例6 绿茶高效养分管理方法
1)茶季结束后茶行间开沟10-20cm施用实施例4制得提高绿茶品质的养分肥料后覆土，施加量为400kg/hm2；
2)在春季茶芽萌发前30天施用实施例4制得的提高绿茶品质的养分肥料，施加量为200kg/hm2。
结果见表2。
组别 鲜叶产量（kg/hm<sup>2</sup>） 新梢数（枝/m<sup>2</sup>） 茶多酚（%） 咖啡碱（%） 氨基酸（%） 蛋白质（%） 品质系数值
实施例1 6452.4 311.2 33.57 6.34 5.92 30.24 5.59
实施例7 绿茶高效养分管理方法
1)茶季结束后茶行间开沟10-20cm施用实施例4制得提高绿茶品质的养分肥料后覆土，施加量为450kg/hm2；
2)在春季茶芽萌发前30天施用实施例4制得的提高绿茶品质的养分肥料，施加量为200kg/hm2。
结果见表3。
组别 鲜叶产量（kg/hm<sup>2</sup>） 新梢数（枝/m<sup>2</sup>） 茶多酚（%） 咖啡碱（%） 氨基酸（%） 蛋白质（%） 品质系数值
实施例2 6572.5 322.5 34.13 6.78 6.02 31.24 5.81
测试例2
将现有技术与本发明的实施效果进行对比，结果见表 4：
现有技术 1：不施有机肥，仅施化肥，施肥量为尿素 300kg/hm2，P2O5 70kg/hm2，K2O200kg/hm2。
现有技术 2：不施有机肥，仅施用茶树配方化肥（N：P2O5：K2O =1:0.33:0.33）。施肥量为全年 350kg/hm2，施肥方法：每年 4、8、10 月中下旬按等质量分 3 次进行施肥。灌溉方式采用喷灌，在茶园中固定安装 360 度旋转喷头，目测土壤干燥程度以实施灌水。
表 4 现有技术与本发明的实施效果对比
组别 鲜叶产量（kg/hm<sup>2</sup>） 新梢数（枝/m<sup>2</sup>） 茶多酚（%） 咖啡碱（%） 氨基酸（%） 蛋白质（%） 品质系数值
实施例1 6452.4 311.2 33.57 6.34 5.92 30.24 5.59
实施例2 6572.5 322.5 34.13 6.78 6.02 31.24 5.81
现有技术1 4815.7 197.2 31.07 4.75 4.62 26.57 4.74
现有技术2 4597.5 180.1 32.75 4.31 4.07 24.35 4.52
CK 3115.6 144.7 26.69 4.07 3.80 20.12 4.00
与现有技术相比，本发明制得的硝化抑制剂能在低剂量下高效抑制亚硝化微生物的活性，减少农田土壤硝化过程造成的氮素损失和环境问题，且化学结构稳定，在土壤和水体中不易流失，能保证应用的稳定性和高效性；本发明新型硝化抑制剂时效长、效果好、不易污染，其中，丙烯酸/衣康酸制得共聚物和儿茶酚之间具有协同增效的作用，为构建高效抑制农田生态系统硝化过程、提高氮素利用率的生物生态技术提供新的方法和思路；
由于养分元素之间存在严重的拮抗和协同等相互作用，所以配方养分对于作物在产量和品质方面的作用无法通过单个养分的生理功能进行叠加推导，而必须设置组合实验实际观测验证。本发明添加的氮磷钾镁配比合理，微量元素与大量元素之间具有协同作用；
氮磷钾镁各养分都有不同的化肥形式，比如氮素具有酰胺态的尿素、胺态的硫酸铵，硝态的硝酸钾等，本发明铵态氮和镁营养之间具有协同互作效果；
不同形态的养分对于茶树的品质形成的影响差异巨大，比如在相同氮养分供应的水平下，茶树优先吸收胺态氮养分且硝态氮和铵态氮的比例对于茶叶品质成分的形成具有重要影响。
本发明引入镁营养元素，通过优化配方养分的氮磷钾镁营养比例、形态，确立，和与之对应的养分管理方法，解决当前技术中忽视茶叶品质需求、养分供给与需求不平衡等问题，最终提高养分利用效率，针对性的改善绿茶品质；
本发明给出确定的适于绿茶品质形成的氮素形态和比例，提高红茶产量，改善绿茶理化和感官，优化绿茶养分管理，提高绿茶产量及养分利用效率，降低成本，节约人工，降低养分向环境排放造成的影响。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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。

Claims (10)

1.一种提高绿茶品质的养分肥料，其特征在于，包括基肥和追肥，所述基肥由以下原料按重量份制备而成：硝化抑制剂0.05～0.2份、氮肥58～60份、磷肥11～12份、钾肥23～24份、镁肥5～6份、防结块剂1～2份；所述追肥为添加了0.2～0.5wt%硝化抑制剂的氮肥。
2.权利要求1所述一种硝化抑制剂，其特征在于，包括以下原料：丙烯酸/衣康酸制得共聚物和儿茶酚。
3.一种如权利要求2所述一种硝化抑制剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1. 丙烯酸/衣康酸共聚物的制备：将丙烯酸、衣康酸溶于水中，加热升温至70～95℃，同时滴加双氧水和次亚磷酸钠水溶液，控制滴加速度，在30～50min内滴完，滴加溶液过程中，控制反应温度相差不高于1℃，滴加完毕后，继续升高反应温度至回流状态，反应2～5h后，冷却至室温，制得丙烯酸/衣康酸共聚物；
S2. 硝化抑制剂的制备：将丙烯酸/衣康酸共聚物和儿茶酚加入水中，升温至75～90℃，搅拌均匀后，降至室温，得到硝化抑制剂。
4.根据权利要求1所述一种提高绿茶品质的养分肥料，其特征在于，所述防结块剂选自亚铁氰化钾、硅铝酸钠、二氧化硅中的一种或几种混合。
5.根据权利要求1所述一种提高绿茶品质的养分肥料，其特征在于，所述氮肥选自硝酸钠、硝酸钙、硝酸铵、硝酸铵、硝酸铵钙、硫硝酸铵、尿素、硫酸铵中的一种或几种混合，有效养分以纯氮计算。
6.根据权利要求1所述一种提高绿茶品质的养分肥料，其特征在于，所述磷肥选自海鸟粪、兽骨粉、鱼骨粉、过磷酸钙、重过磷酸钙、钙镁磷肥、磷矿粉、磷酸一铵、磷酸二铵中的一种或几种混合，有效养分以五氧化二磷氧化钾计算。
7.根据权利要求1所述一种提高绿茶品质的养分肥料，其特征在于，所述钾肥选自氯化钾、硫酸钾、草木灰、钾泻盐、磷酸一钾、磷酸二氢钾、光卤石、硝酸钾、窑灰钾肥中的一种或几种混合，有效养分以氧化钾计算。
8.根据权利要求1所述一种提高绿茶品质的养分肥料，其特征在于，所述镁肥选自硫酸镁、氯化镁、硫镁矾、泻盐、硫酸钾镁、钾盐镁矾中的一种或几种混合，有效养分以氧化镁计算。
9.一种绿茶高效养分管理方法，其特征在于，包括：
茶季结束后茶行间开沟10-20cm施用权利要求1所述的提高绿茶品质的养分肥料中的基肥后覆土；
2)在春季茶芽萌发前30天施用权利要求1所述的提高绿茶品质的养分肥料中的追肥。
10.根据权利要求9所述一种绿茶高效养分管理方法，其特征在于，所述基肥和追肥的施用量为500～650kg/hm2。
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