茶樹栽培是以研究茶樹的生長發(fā)育規(guī)律與環(huán)境條件的關(guān)系、有關(guān)的調(diào)節(jié)控制技術(shù)及其原理為主要任務(wù)的一門綜合性的技術(shù)科學。它的研究和應(yīng)用，對于提高茶葉的產(chǎn)量和品質(zhì)、降低生產(chǎn)成本、提高勞動效率和經(jīng)濟效益具有重要意義。
一、“十三五”期間茶樹栽培研究進展
“十三五”期間，茶樹栽培方向主要圍繞茶樹營養(yǎng)與養(yǎng)分管理、茶園土壤、非生物逆境(干旱、凍害)響應(yīng)、全球氣候變化和茶樹生長，以及環(huán)境信息感知技術(shù)與裝備等展開研究，取得了較大進展。
1. 茶樹營養(yǎng)生物學與養(yǎng)分管理技術(shù)
(1)茶樹養(yǎng)分吸收利用生物學機制
“十三五”期間，對茶樹養(yǎng)分吸收利用的生物學機制展開了深入研究。介導養(yǎng)分吸收的轉(zhuǎn)運蛋白在相關(guān)離子跨膜運輸及養(yǎng)分穩(wěn)態(tài)調(diào)控中發(fā)揮了重要作用，通過克隆鑒定了多種轉(zhuǎn)運蛋白，分析比較了不同鉀效率品種根系和基因表達對低鉀的響應(yīng)。研究明確了CsTSI茶氨酸合成酶基因，主要在茶樹根系中表達。對茶樹不同形態(tài)氮素吸收利用的分子機制進行了研究，深入解析了茶樹對銨的偏好利用特性及其分子機理。研究解析了春茶期間儲藏氮素再利用的分子機制，分析了蛋白質(zhì)降解自噬基因、氨基酸轉(zhuǎn)運和代謝等基因表達及其與成熟葉氮素運出和新梢氮積累之間的關(guān)系。茶樹開花消耗大量的養(yǎng)分，主要來源于當季根系吸收和成熟葉轉(zhuǎn)運。有關(guān)研究解析了開花過程中成熟葉氮素向花的轉(zhuǎn)運及相關(guān)基因表達情況。此外，還對養(yǎng)分供應(yīng)水平影響茶葉品質(zhì)成分代謝的分子機制進行了大量研究。
(2)茶樹養(yǎng)分管理技術(shù)研究與應(yīng)用
研究總結(jié)提出了茶園養(yǎng)分綜合管理 5個方面的技術(shù)策略，即精準養(yǎng)分用量、有機肥替代部分化肥、調(diào)整肥料結(jié)構(gòu)、改進施肥方法和配套土壤改良。研究揭示了茶樹品質(zhì)成分代謝對氮素用量的響應(yīng) ，明確了氮肥用量對土壤酸化、生物性狀和溫室氣體排放的影響，建立了不同茶類和生產(chǎn)方式的茶園氮素總量定額。研究比較了不同有機肥替代比例對茶葉產(chǎn)量、品質(zhì)、土壤生物性質(zhì)的影響，提出了有機肥替代化肥的適宜比例為30%左右(按氮計)。研究揭示了冬季-早春期間根系氮素吸收動態(tài)，明確了氮素吸收與土壤活動積溫的關(guān)系，據(jù)此提出優(yōu)化追肥時期。在肥料創(chuàng)制方面，研制了茶樹專用肥基礎(chǔ)配方，研究比較了不同氮素形態(tài)吸收、代謝特征和土壤氮素轉(zhuǎn)化(硝化)特性，篩選硝化抑制劑，有望應(yīng)用于穩(wěn)銨緩釋功能性肥料，提升施肥效果。
在高效施肥技術(shù)方面，提出了滴灌施肥水肥一體化技術(shù)參數(shù)和葉面施肥技術(shù)，茶樹養(yǎng)分吸收量明顯增加，養(yǎng)分淋溶損失顯著減少。化肥減施增效是一項綜合技術(shù)，需要多方面的技術(shù)集成，為此，各地提出了多項化肥減施增效技術(shù)模式，在實際生產(chǎn)中發(fā)揮了十分重要的作用。例如，馬立鋒等提出的6套化肥減施增效技術(shù)模式與平均施肥模式(或當?shù)亓晳T施肥模式)相比，茶園化肥減量23%～88%，增產(chǎn)3.3%～19.5%，新梢養(yǎng)分利用率明顯增加，同時每公頃節(jié)本增效1.17萬～2.25萬元。伊曉云等報道茶樹專用肥及其施用技術(shù)相較農(nóng)民習慣施肥明顯增產(chǎn)和增收。
中國茶科所專家講授茶園化肥農(nóng)藥減施增效技術(shù)要領(lǐng)
2. 茶園土壤生物特性
“十三五”期間，對茶園土壤微生物群落結(jié)構(gòu)與功能開展了大量研究。有研究比較了茶園土壤微生物群落組成和森林、其他農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)之間的差異，明確了茶園土壤微生物組成和空間分布(如根際與非根際)特性、微生物群落結(jié)構(gòu)與土壤pH、有機質(zhì)含量密切相關(guān)，海拔、植茶年份等深刻影響細菌、放線菌和真菌組成和庫量。
茶園土壤微生物在茶園土壤元素轉(zhuǎn)化和循環(huán)中發(fā)揮重要作用，“十三五”期間，對茶園土壤氮循環(huán)的微生物機制特別是土壤硝化與反硝化作用開展了眾多研究。研究表明，茶園土壤中氨氧化古菌(AOA)amoA基因豐度與硝化速率呈顯著正相關(guān)，且在不施氮肥的情況下，AOA主導酸性茶園土壤的硝化過程，但隨著氮肥施用量增加，氨氧化細菌(AOB)逐漸取代AOA，主導土壤的硝化過程。氮肥施用量增加引起的自養(yǎng)硝化和異養(yǎng)硝化作用進一步促進 N2O 的排放，嗜酸反硝化細菌和對酸性耐受性較強的真菌在高酸性茶園土壤N2O排放中起重要作用，茶園土壤pH在茶園N2O 排放過程中發(fā)揮著重要的調(diào)節(jié)作用。
3. 茶樹對全球氣候變化和逆境的響應(yīng)
在全球氣候變化的形勢下，茶樹生長、鮮葉產(chǎn)量和品質(zhì)受到很大的環(huán)境挑戰(zhàn)。近年來，由于干旱和凍害等極端氣候的發(fā)生，導致了茶葉產(chǎn)量的大量損失和茶葉品質(zhì)的大幅下降?！笆濉逼陂g，利用蛋白質(zhì)組學、基因組學、轉(zhuǎn)錄組學和代謝組學等組學技術(shù)，從信號感知、信號轉(zhuǎn)導、基因表達、代謝調(diào)控等方面研究了茶樹對 CO2濃度、氣溫升高、逆境(干旱、凍害)響應(yīng)及其生物學機制。
研究發(fā)現(xiàn)，CO2濃度升高顯著影響茶樹光合作用和產(chǎn)物代謝。CO2濃度升高，增加Rubisco活性，促進茶樹生長;較高的 CO2濃度抑制光呼吸，增加可溶性糖和淀粉的含量，降低了茶葉中天冬氨酸、絲氨酸等游離氨基酸含量。有研究表明，CO2升高顯著誘導茶氨酸合成酶基因 CsTSI 和 CsAAPs 的表達，增加茶氨酸濃度。
“十三五”期間還有少量全球氣候變化對茶葉產(chǎn)量影響的預(yù)測研究。對我國茶葉產(chǎn)量波動回溯研究發(fā)現(xiàn)，極端寒冷影響了中國一半以上的茶葉產(chǎn)量，年產(chǎn)量最多減少 56.3%。在假設(shè)全球升溫1.5 oC和2.0 oC條件下，極端寒冷的負面影響降低到14%，長江流域(北緯30o附近)和南方(北緯25o以南)茶區(qū)極端高溫帶來的減產(chǎn)率達 14%～26%，預(yù)測氣候變化對所有研究區(qū)域的茶葉產(chǎn)量產(chǎn)生積極的凈影響。根據(jù) 2008—2016 年肯尼亞茶葉產(chǎn)量對水和熱脅迫的反應(yīng)，研究預(yù)測2040—2070年間，如單純考慮溫度上升影響，產(chǎn)量將下降10%(以1990—2020年為基準)，但如考慮降水和土壤含水量增加，總體氣候變暖后產(chǎn)量僅下降5%左右。
4. 茶樹生長和環(huán)境信息感知技術(shù)與裝備
“十三五”期間，茶樹生長和環(huán)境信息感知技術(shù)與裝備取得了階段性的成果。茶園智能化裝備平臺主要包括衛(wèi)星、無人機、便攜式裝備、固定式基站以及信息集成系統(tǒng)等。目前可以實時獲取茶園溫度、濕度、光照、土壤水肥以及大氣等信息，有關(guān)裝備已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，通過安裝于固定式基站在茶園中廣泛應(yīng)用。利用近紅外光譜設(shè)備快速測量茶園土壤有機質(zhì)和總氮含量，判別準確率達到84.5%。無人機作為平臺搭載成像儀或光譜反射儀，對茶樹品種進行分類，最高識別精度達到 95%;對茶樹葉片葉綠素和氮含量進行反演可以實現(xiàn)對茶樹養(yǎng)分的智能化監(jiān)測。利用圖像識別區(qū)分茶樹嫩芽，為開發(fā)采茶機器人奠定了基礎(chǔ)。總體來看，方便、有效、快捷、準確獲取茶樹生長狀況的技術(shù)和裝備還處于研發(fā)階段，離產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用尚有一段距離。
二、茶樹栽培研究“十四五”發(fā)展方向
整體而言，“十三五”期間茶樹栽培研究取得了重要的進展，但隨著研究的細化和深入，各個研究方向?qū)W科交叉更加緊密，產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也對栽培技術(shù)提出了新的更高要求，需要在“十四五”期間加強研究，主要包括以下6個方面。
1. 肥水資源高效利用生物學潛力的挖掘利用
茶樹不同品種或種質(zhì)資源對養(yǎng)分和水分等的利用效率存在巨大差異，如何進一步解析養(yǎng)分水分高效吸收利用的生物學機制，挖掘并利用高效基因資源，對于提高資源利用效率，促進農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展具有重要意義。
2. 茶園健康土壤理論與定向培育技術(shù)
土壤是茶樹生長的介質(zhì)，健康優(yōu)質(zhì)的土壤是維持茶園生產(chǎn)能力和提供優(yōu)質(zhì)茶葉的重要基礎(chǔ)，為此需要進一步研究健康土壤理論和指標，研發(fā)茶園健康土壤的定向培育技術(shù)。
3. 茶樹綠色肥料(有機肥、化肥、菌肥)創(chuàng)制與高效應(yīng)用
傳統(tǒng)化肥養(yǎng)分易損失、持續(xù)供肥能力差，普通有機肥肥效低，微生物(菌肥)發(fā)展遲緩，需要加強適合茶樹養(yǎng)分需求特征、茶園土壤特點和生產(chǎn)要求的綠色高效肥料創(chuàng)制，實現(xiàn)對肥料—土壤—茶樹—品質(zhì)—環(huán)境綜合調(diào)控，為推動我國茶園減施增效提供產(chǎn)品支撐。
4. 茶樹抗逆(抗凍、抗旱、抗高溫)減災(zāi)栽培技術(shù)
近年來，干旱和凍害等極端氣候頻繁發(fā)生，導致了茶葉產(chǎn)量的大量損失和茶葉品質(zhì)的大幅下降。對茶樹抗逆(抗凍、抗旱、抗高溫)減災(zāi)栽培技術(shù)研究還存在較大不足，對便捷高效的抗逆栽培技術(shù)需求十分迫切。
5. 生態(tài)茶園理論、技術(shù)與系統(tǒng)碳匯管理
運用生態(tài)學原理，促進茶園生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)物質(zhì)和能量循環(huán)利用效率，降低茶葉生產(chǎn)的碳排放，同時充分發(fā)揮茶園碳匯功能，讓茶葉產(chǎn)業(yè)助力我國實現(xiàn)碳中和。
6. 茶園智慧型精準化管理技術(shù)與裝備
茶樹生長和環(huán)境快速感知、智能決策和實施是實現(xiàn)茶園智慧型精準化管理的重要前提，目前在基于物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)的茶樹生長狀況感知技術(shù)、精準變量施肥、智能采摘技術(shù)和裝備等方面存在較大短板，需要在“十四五”期間加大研發(fā)力度并力爭取得突破。
本文有刪節(jié)，具體內(nèi)容詳見《中國茶葉》2021年第9期，P58-65，《茶樹栽培研究“十三五”進展及“十四五”發(fā)展方向》，作者：阮建云，季凌飛，申瑞寒，楊豪宇，程俊杰，馬立鋒。
來源：中國茶葉
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