茶樹栽培是以研究茶樹的生長發(fā)育規(guī)律與環(huán)境條件的關系、有關的調節(jié)控制技術及其原理為主要任務的一門綜合性的技術科學。它的研究和應用，對于提高茶葉的產量和品質、降低生產成本、提高勞動效率和經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、全球氣候變化和茶樹生長，以及環(huán)境信息感知技術與裝備等展開研究，取得了較大進展。
1. 茶樹營養(yǎng)生物學與養(yǎng)分管理技術
(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)分吸收的轉運蛋白在相關離子跨膜運輸及養(yǎng)分穩(wěn)態(tài)調控中發(fā)揮了重要作用，通過克隆鑒定了多種轉運蛋白，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。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，分析了蛋白質降解自噬基因、氨基酸轉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運。有關研究解析了開花過程中成熟葉氮素向花的轉運及相關基因表達情況。此外，還對養(yǎng)分供應水平影響茶葉品質成分代謝的分子機制進行了大量研究。
(2)茶樹養(yǎng)分管理技術研究與應用
研究總結提出了茶園養(yǎng)分綜合管理 5個方面的技術策略，即精準養(yǎng)分用量、有機肥替代部分化肥、調整肥料結構、改進施肥方法和配套土壤改良。研究揭示了茶樹品質成分代謝對氮素用量的響應 ，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量、品質、土壤生物性質的影響，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系，據此提出優(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化(硝化)特性，篩選硝化抑制劑，有望應用于穩(wěn)銨緩釋功能性肥料，提升施肥效果。
在高效施肥技術方面，提出了滴灌施肥水肥一體化技術參數和葉面施肥技術，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，需要多方面的技術集成，為此，各地提出了多項化肥減施增效技術模式，在實際生產中發(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模式與平均施肥模式(或當地習慣施肥模式)相比，茶園化肥減量23%～88%，增產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相較農民習慣施肥明顯增產和增收。
中國茶科所專家講授茶園化肥農藥減施增效技術要領
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構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、微生物群落結構與土壤pH、有機質含量密切相關，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，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)揮著重要的調節(jié)作用。
3. 茶樹對全球氣候變化和逆境的響應
在全球氣候變化的形勢下，茶樹生長、鮮葉產量和品質受到很大的環(huán)境挑戰(zhàn)。近年來，由于干旱和凍害等極端氣候的發(fā)生，導致了茶葉產量的大量損失和茶葉品質的大幅下降。“十三五”期間，利用蛋白質組學、基因組學、轉錄組學和代謝組學等組學技術，從信號感知、信號轉導、基因表達、代謝調控等方面研究了茶樹對 CO2濃度、氣溫升高、逆境(干旱、凍害)響應及其生物學機制。
研究發(fā)現，CO2濃度升高顯著影響茶樹光合作用和產物代謝。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量影響的預測研究。對我國茶葉產量波動回溯研究發(fā)現，極端寒冷影響了中國一半以上的茶葉產量，年產量最多減少 56.3%。在假設全球升溫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率達 14%～26%，預測氣候變化對所有研究區(qū)域的茶葉產量產生積極的凈影響。根據 2008—2016 年肯尼亞茶葉產量對水和熱脅迫的反應，研究預測2040—2070年間，如單純考慮溫度上升影響，產量將下降10%(以1990—2020年為基準)，但如考慮降水和土壤含水量增加，總體氣候變暖后產量僅下降5%左右。
4. 茶樹生長和環(huán)境信息感知技術與裝備
“十三五”期間，茶樹生長和環(huán)境信息感知技術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，有關裝備已經產業(yè)化生產，通過安裝于固定式基站在茶園中廣泛應用。利用近紅外光譜設備快速測量茶園土壤有機質和總氮含量，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?？傮w來看，方便、有效、快捷、準確獲取茶樹生長狀況的技術和裝備還處于研發(fā)階段，離產業(yè)化應用尚有一段距離。
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，各個研究方向學科交叉更加緊密，產業(yè)的發(fā)展也對栽培技術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
土壤是茶樹生長的介質，健康優(yōu)質的土壤是維持茶園生產能力和提供優(yōu)質茶葉的重要基礎，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。
3. 茶樹綠色肥料(有機肥、化肥、菌肥)創(chuàng)制與高效應用
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要求的綠色高效肥料創(chuàng)制，實現對肥料—土壤—茶樹—品質—環(huán)境綜合調控，為推動我國茶園減施增效提供產品支撐。
4. 茶樹抗逆(抗凍、抗旱、抗高溫)減災栽培技術
近年來，干旱和凍害等極端氣候頻繁發(fā)生，導致了茶葉產量的大量損失和茶葉品質的大幅下降。對茶樹抗逆(抗凍、抗旱、抗高溫)減災栽培技術研究還存在較大不足，對便捷高效的抗逆栽培技術需求十分迫切。
5. 生態(tài)茶園理論、技術與系統(tǒng)碳匯管理
運用生態(tài)學原理，促進茶園生態(tài)系統(tǒng)內物質和能量循環(huán)利用效率，降低茶葉生產的碳排放，同時充分發(fā)揮茶園碳匯功能，讓茶葉產業(yè)助力我國實現碳中和。
6. 茶園智慧型精準化管理技術與裝備
茶樹生長和環(huán)境快速感知、智能決策和實施是實現茶園智慧型精準化管理的重要前提，目前在基于物聯(lián)網和大數據的茶樹生長狀況感知技術、精準變量施肥、智能采摘技術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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