茶树大豆间作在提高茶叶品质及土壤养分中的应用

摘要

本发明公开了茶树大豆间作在提高茶叶品质及土壤养分中的应用。属于种植技术领域。间作为在种植盆中种植，每盆2株茶苗间作大豆2棵，且种植过程中施用氮肥，全年施用量为0.25～1g/kg；所述氮肥分别在10月底、2月中旬、5月初及8月初施用，依次占全年施用量的30％、30％、20％和20％。与现有技术相比本发明取得的有益效果为：能明显提高茶叶中游离氨基酸、咖啡碱与可溶性糖含量，降低苦涩物质茶多酚的含量；茶树大豆间作土壤全氮、碱解氮有效磷、速效钾及有机质含量均显著高于单作茶树，显著改善了土壤的生态环境；茶树大豆间作种植在减氮的情况下具有提高茶叶产量及品质，改善土壤肥力与生态的潜力。

说明书

技术领域

本发明涉及种植技术领域，更具体的说是涉及茶树大豆间作在提高茶叶品质及土壤养分中的应用。

背景技术

茶树作为喜氮的叶用经济作物，氮素是其需求量最大的矿质元素，不仅参与其生长发育、生理生化代谢等一系列过程，而且是茶叶中氨基酸和蛋白质的主要组成元素，更是其茶叶产量和品质形成的首要因素。研究证实，缺氮胁迫下，茶树的干物质积累发生下降，抑制氨基酸的形成；适宜的施氮量能提高茶叶中的茶叶中游离氨基酸、咖啡碱、水浸出物和可溶性糖的含量，增加了茶叶香气物质的种类，降低茶多酚的含量；反之过量施氮则不利于产量、品质的形成。与此同时，长期氮素过量施用则会造成茶园土壤酸化和板结，氮素淋失损失严重，病虫害加剧等一系列问题，造成巨大的氮资源浪费和环境污染，间接影响了茶叶的产量和品质。

土壤是茶树赖以生存的物质基础，土壤中氮磷钾含量及其他营养成分对茶叶有着重大的作用，不仅能够影响茶树生长发育，还影响着茶叶中氨基酸、茶多酚和咖啡碱等诸多内含物质的形成，决定着其产量与品质。可见，茶园土壤中适宜的养分含量是茶叶优质高产的重要保障之一。目前，我国茶园氮肥用量已大大超过了茶树健康营养和正常产出的需求，氮肥利用率不断下降，严重影响了茶叶的产量与品质。

综上，在保障茶叶增产提质的前提下，如何最大化发挥茶园间作栽培的生产优势，提高茶树的氮素利用率，减少氮肥投入、实现茶园可持续发展是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了茶树大豆间作在提高茶叶品质及土壤养分中的应用。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

茶树大豆间作在提高茶叶品质及土壤养分中的应用，所述茶树大豆间作为：在种植盆中种植，每盆2株茶苗间作大豆2棵，并且种植过程中施用氮肥，全年施用量为0.25～1g/kg(即每kg种植土中施氮肥0.25～1g)；

所述氮肥分别在10月底、2月中旬、5月初及8月初施用，依次占全年施用量的30％、30％、20％和20％。

优选的，所述种植盆内径为35cm，高度为30cm，所述种植盆中装填种植土18kg。

优选的，所述10月底还一同施入磷肥和钾肥。

优选的，所述氮肥为尿素，所述磷肥为过磷酸钙，所述钾肥为硫酸钾。

优选的，所述茶叶品种为乌牛早。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明取得的有益效果为：(1)茶树大豆间作能明显提高茶叶中与色、香、味形成有关的游离氨基酸、咖啡碱与可溶性糖含量，降低苦涩物质茶多酚的含量；(2)茶树大豆间作土壤全氮、碱解氮有效磷、速效钾及有机质含量均显著高于单作茶树，显著改善了土壤的生态环境；(3)茶树大豆间作种植在减氮的情况下具有提高茶叶产量及品质，改善土壤肥力与生态的潜力。

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的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明实验2茶叶品质实验结果，其中a为茶多酚含量结果，b为氨基酸含量结果，c咖啡碱含量结果，d可溶性糖含量结果；

图2附图为本发明实验4茶叶品质成分与土壤养分参数的典范对应分析结果。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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。

本发明实施例中所需药剂为常规实验药剂，采购自市售渠道；实施例中未提及的实验方法为常规实验方法，在此不再一一赘述。

实施例1(间作，施氮量为N1)

种植地位于广西南亚热带农业科学研究所温室大棚，该区属典型的南亚热带季风气候，海拔125m左右，年平均温度及降雨量在22℃和1273.6mm以上。土壤为典型的红壤土，碱解氮82.5mg·kg

供试品种：茶苗为2年生的‘乌牛早’标准扦插苗，大豆品种为桂春-15。

在种植盆中种植，种植盆内径为35cm，高度为30cm，种植盆中装填种植土18kg。单作处理每盆2株茶苗(不间作大豆)，间作每盆2株茶苗间作大豆2棵(在茶行间种植大豆)，并且种植过程中施用尿素，全年施用量为0.25g/kg。尿素分别在10月底、2月中旬、5月初及8月初施用，依次占全年施用量的30％、30％、20％和20％。10月底还一同施入过磷酸钙(0.5gP

实施例2(间作，施氮量为N2)

尿素全年施用量为0.5g/kg，其余操作同实施例1。

实施例3(间作，施氮量为N3)

尿素全年施用量为1g/kg，其余操作同实施例1。

对比例1(间作，施氮量为N0)

不施用尿素，其余操作同实施例1。

对比例2(单作，施氮量为N1)

每个种植盆仅种植2株茶苗，其余操作同实施例1。

对比例3(单作，施氮量为N2)

每个种植盆仅种植2株茶苗，其余操作同实施例2。

对比例4(单作，施氮量为N3)

每个种植盆仅种植2株茶苗，其余操作同实施例3。

对比例5(单作，施氮量为N0)

每个种植盆仅种植2株茶苗，其余操作同对比例1。

实验1产量

2019年4月中旬(夏茶期)采集茶树一芽二叶新梢，蒸汽杀青后，烘干，制成蒸青样，称重。结果如表1所示。

表1茶叶质量 单位：g·plant

注：MT代表单作，IT代表间作。不同小写字母表示不同处理间的差异显著性(P＜0.05)。

由表1可以看出，茶叶的产量受种植模式和氮肥施用量的影响。间作茶叶产量在N1、N2、N3水平下均显著高于单作茶叶50.08％、22.35％和23.98％，而N0处理的间作效应不显著。在茶树/大豆间作模式中，茶叶产量随着氮素用量的增加呈现先增加后降低的趋势，其中N2-间作茶叶产量最高，其次是N1-间作茶叶产量，分别比N2-单作茶叶产量显著提高了22.35％和12.60％，且N1-间作与N2-间作茶叶产量无明显差异。由此说明，茶树间作栽培模式在减氮情况下具有维持茶叶产量的潜力。

实施例2茶叶品质

2018年10月底开始种植标准茶苗，2019年2月初播种大豆，于2019年4月中旬(夏茶期)采集茶树一芽二叶新梢，蒸汽杀青后，烘干，制成蒸青样，待分析品质成分。

茶多酚含量采用酒石酸铁比色法(GB/T 8313-2008)测定；游离氨基酸含量采用茚三酮比色法(GB/T 8314-2002)测定；咖啡碱含量采用醋酸铅沉淀比色法(GB/T 8312-2002)测定；可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定。

结果如图1所示。用SPSS 20.0做单因素方差分析ANOVA(LSD法，α＝0.05)，结果如表2所示。

表2方差分析

注：MT代表单作，IT代表间作。不同小写字母表示同一列各处理的差异显著性(P＜0.05)，ns代表不显著。

从表2中可以看出，间作显著提高了茶叶中氨基酸、咖啡碱及可溶性糖的含量，而略降低了茶叶茶多酚的含量。如图1所示，在N1、N2水平下，间作茶叶氨基酸含量显著高于单作茶叶27.34％和26.73％，N0、N3水平间作效应不明显；而在N0、N1、N2、N3水平下，间作对茶叶咖啡碱、可溶性糖及茶多酚含量均没有显著的影响。

在茶树/大豆间作栽培中，氮肥施用对茶叶品质成分具有显著的影响。随着施氮量的增加，茶叶氨基酸、咖啡碱及可溶性糖含量呈先增加后降低的趋势，其中氨基酸在N2水平含量最高且比N0水平显著增高了32.84％，咖啡碱与可溶性糖在N1水平含量最高且比N0水平分别显著增高了23.41％和15.23％；而茶多酚表现出先降后升的趋势，在N1水平含量最低且比N0显著降低了11.57％。此外，N1-间作茶叶可溶性糖含量最高，比N2-单作茶叶略高9.63％，但没有显著差异；N1-间作茶叶氨基酸和咖啡碱含量均略低于N2-间作茶叶，没有明显差异，而氨基酸含量显著高于N2-单作茶叶15.72％，咖啡碱含量亦高于N2-单作茶叶7.39％但影响不显著；N1-间作茶叶茶多酚含量最低，比N2-单作茶叶显著降低了16.33％。可见，在茶与大豆间作系统中，减少氮肥施入并不影响茶叶品质成分物质含量的减少。

实施例3土壤养分分析

全氮的测定采用凯氏定氮法；碱解氮的测定采用1mol/L NaOH溶液碱解扩散法；有效磷的测定采用0.5mol/L NaHCO

结果如表3所示。

表3茶树/大豆间作系统氮素对土壤养分的影响

注：MT代表单作，IT代表间作。不同小写字母表示同一列各处理的差异显著性(P＜0.05)。*和**表示在5％和1％水平上差异显著。

由表3可以看出，在N1、N2水平下，间作茶树土壤全氮含量分别显著高于单作茶树13.25％和27.85％，而N0与N3水平下间作没有优势；N0～N3水平下间作对茶树土壤碱解氮含量均与显著的影响，分别比单作增加20.26％、38.28％、34.67％和16.87％；土壤有效磷与有机质含量在N0～N2处理下均具有显著的间作优势，分别较于单作增加16.38％、17.30％、10.57％和11.71％、42.25％、14.55％；N1～N3水平的间作茶树土壤速效钾含量亦显著高于单作处理52％、8.98％和28.87％，而在N0处理无明显的间作效应。可见，茶树与大豆间作种植可以有效提高土壤养分的含量，改善了土壤的肥力状况。

在茶树/大豆间作系统中，氮肥用量对茶树土壤养分指标的影响趋势是先增加后减弱。其中，土壤全氮与碱解氮在N2水平含量最高，分别比N0水平显著增加25.95％和48.81％；土壤有效磷、速效钾和有机质在N1水平含量最高，亦分别比N0水平显著提高47.25％、33.41％和40.55％。此外，N1-间作茶树土壤有效磷、速效钾和有机质的含量最高，分别较N2-单作茶树在提高48.40％、39.99％和82.42％；而N1-间作茶树土壤全氮和碱解氮含量略低于N2-间作茶树但没有明显差异，且比N2-单作茶树分别显著增加18.99％和12.57％。可见，在茶与大豆间作系统中，减施氮肥有利于改善土壤肥力状况。

实验4茶树/大豆间作系统茶叶品质成分与土壤养分指标的相关性分析

茶叶品质成分与土壤养分指标的一元线性分析结果见表4。茶叶氨基酸、咖啡碱及可溶性糖分别与土壤全氮、碱解氮、有效磷、速效钾以及有机质呈极显著的正相关关系，而茶多酚含量与土壤全氮、碱解氮、有效磷、速效钾以及有机质均呈极显著的负相关关系，说明土壤全氮、碱解氮、有效磷、速效钾以及有机质是影响茶叶品质成分(茶叶中的氨基酸、咖啡碱、可溶性糖及茶多酚)的重要因子。

进一步对茶叶茶多酚(Y

表4茶叶各品质成分与土壤养分指标的相关性

注：*和**表示在5％和1％水平上差异显著。

通过线性相关分析发现茶叶茶多酚、氨基酸、咖啡碱及可溶性糖与土壤养分各参数之间存在一定的相关性，故使用Canoco5.0软件(Microcomputer Power)进行非线性的典范对应分析来揭示茶叶茶多酚、氨基酸、咖啡碱及可溶性糖与土壤养分各参数之间的关系。如图2中所示，第一排序轴(Axis1)解释了样本中59.08％的变异，第二排序轴(Axis2)解释了样本中0.93％的变异，两个排序轴合并解释了样本60.01％的总变异。图2中第一排序轴主要由氨基酸、咖啡碱、可溶性糖与全氮、碱解氮、有效磷、速效钾、有机质(正相关)，以及茶多酚(负相关)组成；低氮(N1)处理主要分布在第一排序轴的正方向，N0和N3处理主要分布在第一排序轴的负方向，N2处理则在第一排序轴的正、负方向均有分布。蒙特卡罗排列检验结果表示，有效磷(贡献率86.2％)与对茶叶品质成分的变异有显著影响(p＝0.002)。另外，全氮、碱解氮、速效钾及有机质虽未达到显著水平但也对茶叶品质成分产生了较大影响。

通过以上实验可知：

茶叶中的茶多酚、氨基酸、咖啡碱及可溶性糖等共同作用于其色、香、味的形成，其中茶叶滋味、香气主要来自于氨基酸，茶多酚与茶叶苦涩味密切相关，咖啡碱利于茶汤滋味的形成。本发明表明，茶叶品质同时受施氮水平和种植模式的影响。茶树/大豆间作种植显著提高了茶叶氨基酸、咖啡碱含量，而降低了茶多酚含量。此外，本发明亦发现，茶树间作种植亦显著提高了作为茶汤甜味主要成分的可溶性糖含量。可见，间作能明显提高茶叶中与色、香、味形成有关的游离氨基酸、咖啡碱与可溶性糖含量，降低苦涩物质茶多酚的含量，这可能是由于间作改善了光、温和湿等条件，使得茶树氮代谢加强，氨基酸、咖啡碱等含氮化合物大量积累，从而抑制一部分糖类物质向多酚类化合物的转化，直接影响了茶叶的产量和品质。

土壤中各类营养元素是茶树赖以生长的物质基础，茶园良好的土壤肥力是保障茶叶产量和品质的重要因素之一。在本发明中发现，间作茶树土壤全氮、碱解氮有效磷、速效钾及有机质含量均显著高于单作茶树，显著改善了土壤的生态环境。

在我们的线性分析中亦发现，土壤养分与茶叶品质成分之间具有显著的相关性。土壤全氮、碱解氮、速效磷、速效钾以及有机质的含量与茶叶氨基酸、咖啡碱和可溶性糖呈显著的正相关关系，而与茶多酚呈现显著的负相关关系。非线性的典范对应分析亦表明，土壤全氮、碱解氮、速效磷、速效钾以及有机质与茶叶氨基酸、咖啡碱和可溶性糖之间存在正相关性，而与茶多酚之间存在的负相关性；且以有效磷对茶叶品质成分的影响最大，贡献率达到86.2％。可见，间作茶树土壤中各养分的显著提高是影响茶叶品质成分形成的原因之一。

本发明还发现，茶树-大豆间作条件下，减氮1/2(N1)与常规施氮(N2)水平相比，间作可以维持茶叶产量及品质不下降，还能显著提高速效磷、速效钾及有机质含量，维持全氮和碱解氮含量稳定。可见，茶/豆间作种植在减氮的情况下具有提高茶叶产量及品质，改善土壤肥力与生态的潜力，这为深入探究茶园间作生态系统氮肥减施、提高氮肥利用效率提供了有力的证据。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。