第十四个五年计划的主题5 茶树栽培研究在第十三个五年计划中的进展和发展方向

茶树栽培学是一门综合性的技术科学，其主要任务是研究茶树生长发育与环境条件的关系，以及相关的调控技术及其原理。它的研究和应用对提高茶叶产量和质量，降低生产成本，提高劳动效率和经济效益具有重要意义。一、“十三五”期间茶树栽培研究进展。“十三五”期间，茶树栽培方向主要集中在茶树营养与养分管理、茶园土壤、非生物胁迫(干旱和冻害)响应、全球气候变化与茶树生长、环境信息感知技术与装备等方面，取得了较大进展。1.茶树营养生物学与养分管理技术(一)茶树养分吸收利用的生物学机制“十三五”期间，深入研究了茶树养分吸收利用的生物学机制。介导营养吸收的转运蛋白在相关离子的跨膜转运和营养的稳态调节中起着重要作用。通过克隆鉴定了多种转运蛋白，分析比较了不同钾效率品种根系和基因表达对低钾的响应。CsTSI茶氨酸合成酶基因已被鉴定，它主要在茶树根部表达。研究了茶树对不同形态氮素吸收利用的分子机制，深入分析了茶树偏好铵利用的特点和分子机制。分析了春茶贮藏过程中氮素再利用的分子机制，分析了蛋白质降解自噬基因的表达、氨基酸转运和代谢及其与成熟叶片氮素转运和新梢氮素积累的关系。茶树开花消耗大量养分，主要来自根系吸收和当季成熟叶片的运输。分析了氮从成熟叶片向花的运输以及开花期间相关基因的表达。此外，还研究了养分供应水平影响茶叶品质成分代谢的分子机理。(2)茶树养分管理技术的研究与应用总结并提出了茶园养分综合管理的五大技术策略，即精准养分消耗、有机肥替代部分化肥、调整肥料结构、改进施肥方式和配套土壤改良。揭示了茶叶品质成分代谢对施氮量的响应，阐明了施氮量对土壤酸化、生物学特性和温室气体排放的影响，建立了不同茶类和生产方式茶园的总氮定额。比较了不同有机肥替代比例对茶叶产量、品质和土壤生物学性状的影响，有机肥替代化肥的适宜比例为30%左右(以氮素计)。揭示了从冬季到早春根系氮素吸收的动态，阐明了氮素吸收与土壤活动积温的关系。在此基础上，提出了最佳追肥时期。在肥料创制方面，开发了茶树专用肥的基础配方，研究比较了不同氮素形态吸收、代谢和土壤氮素转化(硝化)的特性，筛选出硝化抑制剂，有望应用于铵稳缓释功能肥料，提高施肥效果。在高效施肥技术方面，提出了滴灌施肥、水肥一体化和叶面施肥技术的技术参数。茶树养分吸收量显著增加，养分淋失量显著减少。减肥增效是一项综合技术，需要多种技术的集成。因此，各地提出了各种减肥增效的技术模式，在实际生产中发挥了非常重要的作用。例如，与平均施肥模式(或当地习惯施肥模式)相比，这六套施肥模式的减肥增效效果显著
茶园土壤微生物在茶园土壤元素的转化和循环中起着重要作用。“十三五”期间，针对茶园土壤氮素循环的微生物机制，尤其是土壤硝化和反硝化作用开展了大量研究。结果表明，AOA AOA(amoA)基因在茶园土壤中的丰度与硝化速率呈正相关，不施氮肥时AOA主导酸性茶园土壤的硝化过程，但随着氮肥施用量的增加，AOB逐渐取代AOA主导土壤的硝化过程。氮肥施用量增加引起的自养硝化和异养硝化进一步促进了N2O的排放。嗜酸反硝化细菌和耐酸性强的真菌在高酸性茶园土壤N2O排放中起重要作用，茶园土壤pH在调节茶园N2O排放中起重要作用。3.茶树对全球气候变化和逆境的响应在全球气候变化的形势下，茶树的生长、鲜叶产量和品质都受到环境的极大挑战。近年来，干旱、冻害等极端天气的发生，导致茶叶产量大量损失，茶叶品质急剧下降。“十三五”期间，从信号感知、信号转导、基因表达、代谢调控等方面研究茶树对CO2浓度、气温升高、逆境(干旱、冻害)的响应及其生物学机制。通过使用蛋白质组学、基因组学、转录组学和代谢组学。研究发现，CO2浓度的增加显著影响茶树的光合作用和产物代谢。随着CO2浓度的增加，Rubisco活性增加，促进了茶树的生长。较高的CO2浓度抑制了光呼吸，增加了可溶性糖和淀粉的含量，降低了游离氨基酸如天冬氨酸和丝氨酸的含量。研究表明，CO2浓度升高可以显著诱导茶氨酸合成酶基因CsTSI和CsAAPs的表达，提高茶氨酸浓度。“十三五”期间，有少量关于全球气候变化对茶叶生产影响的预测研究。对中国茶叶产量波动的回顾性研究表明，极端寒冷影响了中国一半以上的茶叶产量，年产量最多减少56.3%。假设全球变暖1.5和2.0，极端低温的负面影响将减少到14%，长江流域(30 N附近)和南方茶区(25 N以南)极端高温造成的减产率将达到14% ~ 26%。据预测，气候变化将对所有研究区域的茶叶产量产生积极的净影响。根据2008年至2016年肯尼亚茶叶产量对水热胁迫的响应，研究预测2040年至2070年(以1990年至2020年为基准)产量将下降10%，但在整体气候变暖后产量只会下降5%左右。4.茶树生长与环境信息感知技术与装备“十三五”期间，茶树生长与环境信息感知技术与装备取得阶段性成果。智能茶园设备平台主要包括卫星、无人机、便携设备、固定基站和信息集成系统。目前可以实时获取茶园温度、湿度、光照、土壤水肥、大气等信息。相关设备已经工业化，并通过安装在固定基站中而广泛应用于茶园。利用近红外光谱技术快速测定茶园土壤有机质和全氮含量，判别准确率达到84.5%。无人机作为平台，搭载成像仪或光谱反射器对茶叶品种进行分类，最高识别准确率达到95%。茶叶叶绿素和氮含量的反演可以实现茶叶营养成分的智能监测。利用图像识别技术识别茶芽，为开发茶叶采摘机器人奠定了基础。总的来说，方便、有效、快速、准确获取茶树生长状况的技术和设备还处于研发阶段，距离产业化应用还有很长的路要走。二。茶树栽培研究的发展方向总的来说，茶树栽培研究取得了重要进展
1.开发有效利用肥料和水资源的生物潜力。茶树不同品种或种质资源对养分和水分的利用效率存在较大差异。如何进一步分析养分和水分高效吸收利用的生物学机制，挖掘和利用高效基因资源，对于提高资源利用效率，促进农业绿色发展具有重要意义。2.茶园健康土壤理论及定向栽培技术。土壤是茶树生长的介质，健康优质的土壤是维持茶园生产力和提供优质茶叶的重要基础。因此，有必要进一步研究健康土壤的理论和指标，发展茶园健康土壤定向栽培技术。3.茶树绿色肥料(有机肥、化肥、菌肥)的创制与高效应用。传统化肥养分易流失，持续供肥能力差，普通有机肥肥效低，微生物(菌肥)发育慢。要加强适合茶树养分需求特点、茶园土壤特性和生产要求的绿色高效肥料创制，实现肥料-土壤-茶树-品质-环境的综合调控，为促进我国茶园减肥增效提供产品支撑。4.茶树抗逆(抗冻、抗旱、耐高温)及减灾栽培技术近年来，干旱、冻害等极端天气频繁发生，导致茶叶产量大量损失，茶叶品质明显下降。茶树抗逆(霜冻、干旱、高温)减灾栽培技术研究还存在一些不足，对便捷高效栽培技术的需求十分迫切。5.生态茶园碳汇管理的理论、技术和体系利用生态学原理，促进茶园生态系统中物质和能量的循环利用效率，减少茶叶生产的碳排放，同时充分发挥茶园的碳汇功能，使茶产业帮助中国实现碳中和。6.茶园智能精准管理技术与设备。对茶叶生长和环境的快速感知，智能决策和执行，是茶园智能化、精准化管理的重要前提。目前，基于物联网和大数据的茶树长势感知技术、精准变量施肥、智能采摘技术与设备等方面存在不足。要加大研发力度，争取在“十五”期间有所突破。这篇文章有删节。详见《中国茶叶》，2021年9号，P58-65，《茶树栽培研究“十三五”进展及“十四五”发展方向》。作者为阮、季、沈、马。来源：中国茶如涉及版权问题，请联系删除。