提升茶叶游离氨基酸含量的方法、系统及其使用方法

本发明涉及茶树栽培和茶叶品质提升，特别是指一种提升茶叶游离氨基酸含量的方法、系统及其使用方法。

背景技术：

1、游离氨基酸是决定茶叶鲜爽度和滋味协调性的重要品质成分。其中茶氨酸约占茶树游离氨基酸总量的40%-70%，主要在茶树根部由乙胺和谷氨酸经茶氨酸合成酶催化合成，再向地上部转运。提高鲜叶中游离氨基酸含量常采用遮阴覆盖、优化氮肥供应、增施有机肥及叶面营养剂等措施。

2、现有遮阴覆盖技术主要通过降低光照强度影响茶树代谢，传统黑网、银灰网或普通遮阳网难以精准优化茶树冠层光质结构，过度遮阴还可能导致光合速率下降、芽叶瘦弱、病害风险增加及产量波动；普通农膜或覆盖网也难以将紫外光、绿光等光谱成分定向转换为更有利于茶树氮代谢的蓝光、红光。

3、此外，现有遮阴覆盖与菌剂施用多依赖人工经验，通常不能根据覆盖网下方实时的蓝红光光子通量比例、根际土壤相对含水量、冠层温湿度、天气预报及采摘前剩余天数，对覆盖网布设高度、覆盖持续时间、补水量与紫色非硫光合细菌制剂的施用时间及施用量进行动态、处方化的匹配调整；亦缺乏将上述环境与物候数据同采摘期实测品质指标（游离氨基酸总量、茶氨酸、酚氨比）相关联、并据以闭环校准的调控手段，导致同一覆盖材料或同一菌剂配方在不同季节、不同茶园中的品质提升效果存在波动。

技术实现思路

1、为了解决现有技术存在的技术问题，本发明实施例提供了一种提升茶叶游离氨基酸含量的方法、系统及其使用方法。所述技术方案如下：

2、一种提升茶叶游离氨基酸含量的方法，所述方法包括：

3、s1、于茶树冠层上方布设光频转换覆盖网，所述光频转换覆盖网包括网状基材和负载于网状基材上的转光功能层，所述转光功能层包括紫外-蓝光转光通路和/或绿光-红光转光通路，其中紫外-蓝光转光通路用于吸收280-400 nm紫外光并发射430-470 nm蓝光，绿光-红光转光通路用于吸收紫外光、蓝光和/或500-570 nm绿光并发射620-680 nm红光；

4、s2、在布设所述光频转换覆盖网之前1-15天或布设之后1-15天的时间窗口内，将紫色非硫光合细菌制剂施入茶树根际土壤；所述紫色非硫光合细菌选自红假单胞菌属（

rhodopseudomonas）和/或红细菌属（

rhodobacter）。

5、可选地，在s1中，所述网状基材选自聚乙烯、聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚烯烃弹性体、聚乳酸、生物基聚酯中的一种或几种；

6、和/或，所述网状基材的单位面积质量为20-180 g/m2；

7、和/或，所述转光功能层通过转光母粒共混拉丝、表面涂覆、层压复合或浸渍固化方式负载于所述网状基材上；

8、和/或，所述紫外-蓝光转光通路与所述绿光-红光转光通路同时存在于同一转光功能层中或分别存在于复合膜层的不同层中；

9、和/或，所述紫外-蓝光转光通路包括紫外-蓝光转光组分，所述紫外-蓝光转光组分选自稀土铕（eu3+、eu2+）掺杂铝酸盐荧光粉、稀土铕掺杂硅酸盐荧光粉、稀土铕有机配合物中的一种或几种；

10、和/或，所述绿光-红光转光通路包括绿光-红光转光组分，所述绿光-红光转光组分选自掺氮碳点、锰（mn4+）掺杂氟化物荧光粉、稀土镨（pr3+）有机配合物中的一种或几种。

11、可选地，所述转光组分不含镉、铅、汞及六价铬，和/或在25℃水中溶解度小于0.1g/l；

12、和/或，所述转光组分在所述光频转换覆盖网中的质量分数为0.05%-8.00%；

13、和/或，所述光频转换覆盖网的遮光率为15%-55%；

14、和/或，所述光频转换覆盖网的400-700 nm可见光透过率为45%-85%；

15、和/或，所述光频转换覆盖网的网孔孔径为0.5-8.0 mm；

16、和/或，所述光频转换覆盖网与茶树冠层顶面之间形成通风间隙，所述通风间隙的高度为10-80 cm；

17、和/或，所述光频转换覆盖网布设到位后，在冠层水平面上测得400-500 nm蓝光光子通量与600-700 nm红光光子通量之和占400-700 nm可见光光子通量的55%-85%；

18、和/或，在茶树新梢采摘前7-35天于冠层上方10-80 cm处布设所述光频转换覆盖网。

19、可选地，在s2中，所述紫色非硫光合细菌选自沼泽红假单胞菌（

rhodopseudomonas

palustris）、荚膜红细菌（

rhodobacter capsulatus）、球形红细菌（

rhodobacter

sphaeroides）中的一种或几种；

20、和/或，所述紫色非硫光合细菌制剂选自液体菌剂、固体菌剂或颗粒菌剂；

21、和/或，所述紫色非硫光合细菌制剂的有效活菌数：液体菌剂不低于1.0×108cfu/ml，固体菌剂或颗粒菌剂不低于1.0×108 cfu/g；

22、和/或，当为液体菌剂时，菌剂原液施用量为30-450 l/hm2，施用前稀释50-500倍后施入；

23、和/或，当为固体菌剂或颗粒菌剂时，施用量为15-300 kg/hm2；

24、和/或，所述紫色非硫光合细菌制剂采用环状沟施、条沟施、滴灌随水施入或根际穴施方式施入茶树根际土壤，施入深度为5-15 cm；

25、和/或，所述紫色非硫光合细菌制剂还包括保护载体和根际定殖促进组分；所述保护载体选自腐殖酸、黄腐酸、海藻酸盐、膨润土、凹凸棒土、草炭、生物炭、淀粉、麦饭石粉中的一种或几种；所述根际定殖促进组分选自糖蜜、海藻寡糖、壳寡糖、磷酸盐、硫酸镁中的一种或几种；

26、和/或，自施入所述紫色非硫光合细菌制剂之日的之前3天与之后3天内，不向施用区域施用氮素含量大于46%的尿素、含硝态氮的氮肥、农用杀菌剂、过氧化氢和/或次氯酸钠。

27、可选地，所述方法还包括：

28、s3、在覆盖期间维持茶树根际土壤相对含水量为田间持水量的50%-85%；

29、和/或，所述方法用于提升茶叶中的茶氨酸含量和/或降低酚氨比；

30、和/或，所述方法用于提升绿茶、白茶、黄茶或名优茶原料中游离氨基酸总量或茶氨酸含量。

31、一种提升茶叶游离氨基酸含量的系统，所述系统包括：

32、（1）光频转换覆盖网，其包括网状基材和负载于网状基材上的转光功能层，所述转光功能层包括紫外-蓝光转光通路和/或绿光-红光转光通路，其中紫外-蓝光转光通路用于吸收280-400 nm紫外光并发射430-470 nm蓝光，绿光-红光转光通路用于吸收紫外光、蓝光和/或500-570nm绿光并发射620-680 nm红光；

33、（2）支撑固定组件，其用于将所述光频转换覆盖网布设于茶树冠层上方，所述支撑固定组件包括支撑杆、横向拉绳、压膜绳、地锚和可调高度连接件中的至少两种；

34、（3）紫色非硫光合细菌制剂，所述紫色非硫光合细菌选自红假单胞菌属（

rhodopseudomonas）和/或红细菌属（

rhodobacter）。

35、可选地，所述光频转换覆盖网为可回收卷收式覆盖网；

36、和/或，所述光频转换覆盖网的边缘设置有抗撕裂加强带、透气排湿区和定位固定孔中的至少一种；

37、和/或，所述支撑固定组件使所述光频转换覆盖网与茶树冠层顶面之间形成10-80cm的通风间隙；

38、和/或，所述紫色非硫光合细菌制剂与所述光频转换覆盖网配套包装；

39、和/或，所述紫色非硫光合细菌选自沼泽红假单胞菌（

rhodopseudomonas

palustris）、荚膜红细菌（

rhodobacter capsulatus）、球形红细菌（

rhodobacter

sphaeroides）中的一种或几种；

40、和/或，所述紫色非硫光合细菌制剂选自液体菌剂、固体菌剂或颗粒菌剂；

41、和/或，所述紫色非硫光合细菌制剂的有效活菌数：液体菌剂不低于1.0×108cfu/ml，固体菌剂或颗粒菌剂不低于1.0×108 cfu/g；

42、和/或，所述系统用于提升茶叶中的茶氨酸含量和/或降低酚氨比。

43、可选地，所述系统还包括：

44、（4）智能监测调控模块，所述智能监测调控模块包括：

45、（i）数据采集单元，其包括：设于所述光频转换覆盖网下方的光谱传感器、设于根际土层的土壤水分传感器、设于通风间隙内的冠层温湿度传感器、以及气象数据接口；

46、（ii）数据处理单元；和

47、（iii）处方输出单元；

48、其中，所述数据处理单元按下述规则生成调控处方：

49、(a)当所述光频转换覆盖网下方400-500nm蓝光与600-700 nm红光光子通量之和占400-700 nm可见光光子通量的比例低于55%时，输出降低所述光频转换覆盖网高度或更换为转光效率更高的光频转换覆盖网的处方；

50、(b)当所述比例高于85%，或通风间隙内冠层温度高于预设上限时，输出提高所述光频转换覆盖网高度、缩短覆盖时长或增大通风间隙的处方；

51、(c)当根际土壤相对含水量低于田间持水量的50%时，输出先补水使其达到田间持水量的50%-85%后再施入紫色非硫光合细菌制剂的处方；

52、(d)当根际土壤相对含水量高于田间持水量的85%，或未来24 h降雨量预报高于预设阈值时，输出推迟施菌或降低随水施用量的处方；

53、其中，所述处方输出单元输出光频转换覆盖网布设高度、覆盖持续时间、补水量和紫色非硫光合细菌制剂施用时间中的至少一项。

54、可选地，所述光谱传感器的检测波段为350-800 nm，至少输出400-500 nm蓝光光子通量、600-700 nm红光光子通量、400-700 nm可见光总光子通量中的至少一种；

55、和/或，所述土壤水分传感器设于5-20 cm根际土层；

56、和/或，所述气象数据接口接收降雨量、最高气温、最低气温和太阳辐射预报中的至少一种；

57、和/或，所述数据处理单元还包括处方预测模型，所述处方预测模型为有监督回归模型；

58、和/或，所述处方预测模型选自梯度提升回归树、随机森林回归、支持向量回归和单隐层人工神经网络中的一种；

59、和/或，所述处方预测模型的输入为特征向量，所述特征向量包括：光频转换覆盖网下方蓝光与红光光子通量之和占可见光光子通量的比例、日均冠层温度、日均冠层相对湿度、根际土壤相对含水量、茶树品种编码、物候期编码、已覆盖天数、采摘前剩余天数、紫色非硫光合细菌制剂施用量、以及未来3天的降雨量、最高气温和太阳辐射预报中的至少一种；

60、和/或，所述处方预测模型的输出为采摘期鲜叶茶氨酸含量、游离氨基酸总量与酚氨比的预测值；

61、和/或，所述处方预测模型以历史覆盖季的所述特征向量与对应采摘期实测的茶氨酸含量、游离氨基酸总量、酚氨比作为训练样本，经交叉验证训练得到；

62、和/或，所述数据处理单元在由光频转换覆盖网布设高度、覆盖开始日期、覆盖结束日期、紫色非硫光合细菌制剂施用量与根际水分目标值构成的可行调控动作集合上，将各候选调控动作映射为所述特征向量中的对应分量，其中光频转换覆盖网布设高度对应覆盖网下方蓝光与红光光子通量之和占可见光光子通量的比例，覆盖开始日期与覆盖结束日期对应已覆盖天数与采摘前剩余天数，紫色非硫光合细菌制剂施用量与根际水分目标值分别对应特征向量中的紫色非硫光合细菌制剂施用量分量与根际土壤相对含水量分量，再以所述处方预测模型预测的茶氨酸含量为目标、在酚氨比不高于预设上限且冠层温度与根际相对含水量满足预设约束的条件下取最优，将对应的调控动作组合作为处方输出；

63、和/或，所述数据处理单元于每个采茶季结束后，以该季实测的茶氨酸含量、游离氨基酸总量与酚氨比更新所述处方预测模型；

64、和/或，当所述处方预测模型在最近采茶季的预测误差超过预设阈值时，所述数据处理单元回退至所述规则生成调控处方。

65、所述的系统的使用方法，先按s2步骤施入紫色非硫光合细菌制剂，再按s1步骤布设光频转换覆盖网，并在覆盖期间维持茶树根际土壤相对含水量为田间持水量的50%-85%。

66、本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

67、本发明公开了一种光频转换覆盖网与光合细菌协同提升茶叶游离氨基酸含量的方法及系统。所述方法在茶树冠层上方布设光频转换覆盖网，所述覆盖网包括网状基材和负载于其上的转光功能层，转光功能层具有紫外-蓝光转光通路和/或绿光-红光转光通路，分别用于将280-400 nm紫外光转换为430-470 nm蓝光、将紫外光、蓝光和/或500-570 nm绿光转换为620-680 nm红光；与此同时，于覆盖前1-15 d或覆盖后1-15 d在茶树根际施入有效活菌数不低于1.0×108 cfu/ml（液体）或1.0×108 cfu/g（固体、颗粒）的紫色非硫光合细菌制剂，并在覆盖期间维持根际相对含水量为田间持水量的50%-85%，使冠层光质调控与根际微生物促氮代谢协同发生，从而提升茶叶新梢游离氨基酸总量与茶氨酸含量。本方法适用于绿茶、白茶、黄茶及名优茶原料的鲜爽度品质提升。

68、第一，本发明并非单纯遮光，而是通过光频转换对冠层受光光谱进行定向调控，在适度降低强光胁迫的同时维持光合能力；

69、第二，本发明构建了冠层光质调控-根际促氮代谢-新梢氨基酸积累的技术链条；

70、第三，本发明明确了覆盖高度、覆盖时间、转光波段、遮光率、活菌数、施用量、水分管理与农事限制等关键参数，具有较强可实施性；

71、第四，本发明可通过智能监测调控模块，依规则与处方预测模型对覆盖、补水与施菌环节进行处方化、闭环化调节，降低人工经验差异造成的品质波动；

72、第五，本发明适用于高端绿茶、白茶及名优茶生产，有助于减少对高氮施肥及重度遮阴的依赖。