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中国茶树栽培40年

2019-10-15  作者: admin  来源: 未知  已阅读

自 1978年实行改革开放以来,我国茶叶生产取得了持续增长,茶园面积和总产量均列世界第一位,虽然单位面积产量水平与其他国家相比仍有一定的差距,但也有了极大提高 (图 1-a);2017 年茶叶产量水平是 1978 年的 4.3 倍,增长幅度在几个主要产茶国中最高 (图 1-b),印度和日本等国的茶园产量水平增长幅度仅在 15%左右。我国茶园生产能力的提高,除了采用新品种和植保技术外,得益于茶树栽培技术的巨大进步,我国各时期茶树栽培技术的发展在 1985年和 2005年分别出版的《中国茶树栽培学》 [1-2]等著作中进行了全面总结。

 

一、40年来茶树栽培技术进步

1. 茶树丰产栽培和优质栽培技术

20世纪 70—80年代,我国科技工作者对茶叶高产规律进行了系统的研究,在茶树光合作用特性、生态响应、碳同化物运输分配等基础理论方面的研究取得了重大进展,详细阐述了产量构成因素、群体结构和叶层特性等与产量形成的关系,加深了茶园群体结构构成、发展以及个体与群体关系的理论认识,明确了茶树新梢数量是构成茶叶产量的主导因子,总结提出了合理密植、培肥土壤、剪采养相互配合的丰产栽培技术 [3-4],建立了高产茶园的栽培技术指标,即种植密度每公顷 6 万株左右,树冠覆盖度 80%~90%,树高70~80 cm,土层厚度 60 cm以上,土壤有机质含量 1.5%以上,pH为 4.0~5.5,质地为中壤土至重壤土,最适田间持水量为 80%~90%等[5]。采用丰产 栽 培 技 术 的 茶 园 每 公 顷 产 量 可 达 2 310~4 965 kg, 而 同 期 全 国 平 均 水 平 仅 为 每 公 顷339 kg,丰产栽培技术使茶园的产量水平提高了6~13倍[1]。在此过程中,对“茶树矮化密植栽培技术”开展了深入的研究,但各研究单位也进行了有益的学术争论。该技术首先由贵州省湄潭茶叶研究所、浙江农业大学等单位提出[6-7],将条栽茶树扩展到 3~6 条,茶丛均匀排列,显著增加种植密度,取得“早投产、早高产、早收益”的效果,但是此类茶园也存在着建园投入大、立地要求严格、茶树抗旱能力弱、茶园管理不便等问题,且密植茶园因个体竞争激烈而容易早衰,造成鲜叶品质下降。一般认为此类茶园比单条或双条栽常规栽培茶园投产早,早期 2~4 年内产量高,但到 8 年左右产量基本持平,此后常规茶园产量超过密植茶园[8-9]。提出了品种落后、树势衰败、土壤肥力贫瘠是造成茶园低产低效的三大主要原因,提出更新换植优良无性系品种、修剪复壮树冠、增施肥料改土培肥等低产茶园改造技术,针对低丘红壤低产茶园提出了“一培、二改、三配套”的综合改造技术[10]。

20世纪 90年代以来,我国茶叶生产体系发生了重大变化,以名优绿茶为代表的茶叶生产快速发展,主要表现为采早、采嫩、采春茶等特色,栽培目标从过去重“量”到“质、量”并重,出现了主产名优茶、“名优茶+大宗茶”等生产方式。在茶树养分积累与利用、春茶产量品质形成等栽培理论和技术方面取得了显著进展,提出了选用优良无性系品种、早采嫩采、将春茶前修剪调整至春茶后修剪、早施秋基肥与春追肥等技术[10-14]。名优茶生产的发展,显著提升了茶叶生产的经济效益,同时满足了我国人民群众提高生活水平的需求,为我国茶园面积迅速扩张、茶叶产业的快速发展发挥了积极的推动作用。与此同时,设施或覆盖栽培等技术研究得到加强并陆续在生产中得到应用[15-18]。

2. 茶树营养、施肥和土壤管理技术

施肥是茶叶生产持续发展的物质基础,是增加茶叶产量和提高茶叶品质的一项重要技术。据有关研究,1970—1992年间世界主要产茶国茶叶的年平均增产幅度为 3.11%,其中来自肥料的贡献率达 41%,超过土地(25%)、劳动力(8%)等的贡献率 [19]。由于缺乏茶园施肥数量的统计数据,仅以我国化肥总用量作为茶园施肥量的表征性参数,可以看出化肥用量与茶园产量水平之间有着十分密切的关系(图2)。

 

我国茶树营养和茶园施肥技术的系统研究始于 20 世纪 50—60 年代 [20-21],至 20 世纪 80—90 年代,明确了氮、磷等大量元素和锌、钼等养分的吸收利用特性,茶树科学施肥技术体系开始建立[13,22-25]。在茶园土壤特性和培育技术方面,利用茶园土壤普查和高低产茶园比较研究[1,26-27],阐明土层浅薄、土壤酸化、有机质含量低、养分供应能力差和元素比例不协调等主要障碍因子,研究提出了茶园养分和氟、铝等特征元素的循环转化特性、土壤肥力性质和长期植茶影响等[28-30],提出优质高效高产茶园土壤条件[1],为茶园土壤培育奠定了基础。茶园高产施肥和优质茶园土壤培育技术成为茶叶丰产技术的重要内容。

20世纪90年代至本世纪前10年,伴随着名优茶发展,对茶叶品质施肥提出了新的要求。进一步阐释了茶树喜氨特性与生理机制、氮素营养形态和供应水平对茶树初级和次生代谢的调节作用和品质效应,揭示了钾、镁等营养在促进茶叶主要品质成分形成、累积等方面的作用[31-42],提出了茶树营养诊断和氮、磷、钾、镁平衡施肥技术,并根据土壤特点研制茶树系列专用肥[43-44]。与此同时,阐明了茶树对风险元素铝和氟、铅重金属的吸收特性及生理作用[45-46]。在茶园土壤培育方面,通过研究长期植茶或不同土地利用方式的土壤效应、不同肥培措施下土壤性质,特别是微生物变化特性,进一步揭示茶园土壤性质变化规律,为茶园土壤生物肥力的培育提供了重要理论基础[47-50]。

最近 10年来,利用分子、各种组学技术对主要营养元素氮、磷、钾等的营养功能及其在茶叶品质成分代谢中的作用和茶树吸收特性开展了深入研究,并在茶树养分转运子基因克隆、氮营养分子生理机制、抗环境胁迫的分子基础等方面不断取得进展,茶树营养研究开始深入到分子水平[51]。随着生态环境建设要求,施肥的环境效应特别是温室气体排放影响成为研究热点,施肥技术的研究逐渐向提高茶叶品质、提高肥料利用效率、降低施肥环境负荷方向发展,养分综合管理和化肥减施增效技术成为新的研究重点,茶树专用肥、功能性肥料如缓控释肥、生物炭基复合肥、生物有机无机肥料等新产品在茶园的使用得到普及[52-56]。分子生物学技术也应用于茶园土壤微生物种群数量和演变的研究,并在茶园土壤质量评价、土壤酸化原因,以及应用生物质改良酸化茶园土壤等方面取得了较大进展[51]。

3. 茶叶机械化生产技术

茶叶采摘是茶叶生产中消耗劳动力最多的作业项目,传统的人工采摘,人工消耗占整个茶叶生产的 50%以上。1989年,农业部组织成立了全国协作组,对机械化采茶技术进行了深入系统的研究。通过研究筛选了部分适宜机械化采摘的品种,提出了对新茶园和改造茶园树冠实行“先平后弧”“机采机剪”培育机采树冠的技术,建立了我国主要茶类标准新梢达 60%~80%为机采适期指标,最佳机采批次为大叶种茶区6~7次/年,中小叶种地区4~6次/年;提出了机采茶园肥培管理技术,改进了机采鲜叶的加工工艺,总结出不同茶类初精制的技术要点[57]。制定了 《机械化采茶技术规程》(NY/T 225—94),提出了适用于大宗茶类的机械化采茶的茶园条件、机械选配、栽培管理、树冠培养、茶叶采摘、机械保养等技术规范。与手采相比,机采提高工效 10倍,降低成本40%以上。目前我国出口绿茶采摘大部分应用机械采摘技术。浙江省 2005 年拥有采茶机械 6 746台,机械化采茶面积达 3.3万hm2,约占全省茶园面积的 24%。据专家估计,全国实行机械化采茶的茶园面积占总面积的10%~15%。

随着名优茶生产发展和农村劳动力短缺现象持续加剧,有关单位自 2005年起组织开展了优质茶机械化采摘技术攻关,在大宗茶机械化修剪及采摘基础上,优质茶生产茶园的机械化栽培管理方面也进行了较系统的研究。优质绿茶机采技术的研究,提出了优质绿茶机采茶园的树冠培养模式、采摘适期指标、机械化采摘及分级处理技术,为实现名优茶的机采机制奠定了良好基础[58-60],研制出了新型便携式名优茶采摘机、鲜叶筛分机等关键设备[61-62],优质茶机采叶完整率可达70%左右,比传统采摘机械提高 20%;采摘效率比手工提高 7倍,采摘成本下降 80%。然而,目前相应机采技术大多仍停留在实验室或局部、小面积应用阶段,工艺技术参数尚需进行放大型完善,关键设备有待进一步完善并与传统设备有机衔接。通用采茶机方面研制了小型化便携式采茶机、大中型自走或乘坐式采茶机,对智能采茶机器人也进行了初步尝试[63]。在茶园耕作机械方面取得了较大进展,开发了具有多功能化的管理机、小型乘坐履带式茶园管理机和多功能微耕机,实现茶园土壤机械化耕作和施肥[51]。

4. 建立标准化和绿色栽培技术体系

近年来,世界各国对茶叶卫生质量的要求越来越严,贸易的“绿色”壁垒也日趋普遍,使我国茶叶的出口和生产面临挑战。针对这些情况,我国茶园栽培逐渐向标准化、绿色清洁化方向发展,实现从源头上控制茶叶的安全质量。我国已经制订了 《无公害食品 茶叶加工技术规程》(NY/T 5019—2001)、《无公害食品 茶叶产地环境条 件》(NY 5020—2001)、《绿 色 食 品 茶 叶》(NY/T 2008—2002)、《有 机 茶》(NY 5196—2002)、《有机茶生产技术规程》(NY/T 5197—2002) 和 《有机茶产地环境条件》(NY/T 5199—2002) 等系列标准和规程,构成了指导我国当前茶树绿色标准化栽培的纲领性科技文件,对改善我国茶叶卫生水平、实现安全清洁生产具有重要的指导意义。至 2007年,全国推广无公害标准化生产技术的茶园面积达 133.3万 hm2,占总面积的90%;有机茶园面积5.7万hm2 [64]。

2010年以来,为了促进茶叶绿色发展,提升茶叶生产效率和质量品质,农业部开始茶叶标准园创建活动。2012年,组织有关单位制定了《标准茶园建设规范》(NY/T 2172—2012),对标准茶园的建设规模、园地要求、栽培技术、加工技术、产品要求、管理体系和验收方法等进行标准化管理。

2015年有关单位对《无公害茶叶 生产技术规程》(NY/T 5018—2001) 进行了修订,形成了《茶叶生产技术规程》(NY/T 5018—2015)。在基地选择与规划方面,修改了遮阴树遮光率参数,增加了茶园远离污染源和边界隔离的要求;在茶树种植方面,细化了种植方法技术参数;在土壤管理和施肥方面,修改了土壤检测年限、酸化土壤 pH改良范围,细化了茶园施肥技术参数,增加了土壤重金属等污染物含量超标茶园退茶还林的要求,进一步明确肥料质量要求;在病、虫、草害防治方面,进一步明确茶园禁止及限制使用的农药名单,规定茶园使用的农药必须通过农业部在茶叶上使用登记许可;增加了秋冬季节石硫合剂封园要求,增加了施药操作人员防护要求和药瓶、药袋及剩余药剂处理规定;增加了档案记录和保管方面的具体要求,作为茶叶生产的通用农业标准。另外,良好农业规范标准、有机茶等相关标准也进行了修订,形成了《良好农业规范 第12 部 分 :茶 叶 控 制 点 与 符 合 性 规 范 》(GB/T 20014.12—2013) 、 《 有 机 产 品 》(GB/T 19630—2011)。

在茶园污染元素的来源和防控措施研究方面也取得了重要进展,其中铅的问题引起人们的特别重视 [65]。从 2000 年开始进行的实验结果表明,铅的污染来源主要有如下几个途径:一是通过根系从土壤中吸收。通常情况下,土壤中绝大部分的铅以茶树不易吸收的矿物态、吸附结合态等形态存在,只有极少量的铅以生物有效形态存在而被茶树吸收,并不构成污染;但是在土壤酸化条件下,部分以矿物态或结合态存在的铅可转化为游离态而被植物根系所吸收。二是大气中的铅通过干湿沉降并粘附于茶叶表面,或通过叶片被吸收,这可能是造成茶叶铅含量超标的主要原因。产自公路边茶园茶叶的铅含量明显高于远离公路茶园的茶叶,就是典型的例子,利用铅同位素技术研究也显示茶叶中的铅与叶面空气沉降物中的铅同源[66]。三是在加工过程中污染所致,如茶厂所用燃料中含有的铅在燃烧时释放出铅烟雾,产生气态传递,或者由于加工场所环境较差以及加工原料直接与地表接触,造成空气尘埃和泥土进入茶叶,带来污染。

二、茶树栽培技术发展展望

1. 茶叶绿色生产技术发展

茶叶绿色生产是茶产业发展的未来。生态茶园建设是推动茶叶绿色发展的重要内容。我国各地对生态茶园、低碳茶园等的建设和生产技术进行了许多实践探索[67-69]。随着人民生活水平的提高,茶叶生产的多功能效应日益扩大,美丽茶园、茶旅融合发展加速,为此需要加强生态茶园或美丽茶园建设的理论、技术、模式等研究。茶叶绿色发展同时还包括提高肥料等农业投入品的使用技术和效率。我国生产茶园施肥中还存在过量施肥、茶树专用肥占比少、有机养分替代率较低和施用方法不当等现象,造成养分损失大、生产成本升高、环境风险增大等问题,在技术上表现为推荐施肥指标体系不够完善,不能适应当前生产需求,适宜茶园土壤条件、养分吸收特性的新型功能性肥料产品研制滞后,施肥机械缺乏,土壤培肥技术创新不足等。未来应深入茶树养分高效吸收和利用的生理和分子机制、矿质营养对茶叶品质成分代谢调控作用的研究,加强土壤过程特别是养分在茶园土壤中的循环转化特点的研究,建立品质导向的养分供应施肥技术指标和营养诊断技术,研制新型高效生物和控释肥料等产品,加强高效施肥新技术研究,促进茶园水、肥、光等资源的高效利用。

2. 茶园机械化生产技术发展

提高茶园生产效率,减少对劳动力的依赖,减轻劳动强度是茶产业高效发展的内在需求。近年来,随着社会经济的发展,茶区劳动力大量向城镇第二、三产业转移,茶园耕作施肥、采茶等田间作业环境差、劳动强度大,沿海发达省份和经济欠发达地区均出现茶园管理用工紧缺,造成茶园管理技术不能到位,茶叶无法及时采摘或弃采现象十分普遍。受制于茶园种植模式、名优鲜叶采摘标准要求,茶园机械种类少、动力不足、作业效果不够理想等问题依然存在,农机农艺配套技术研究滞后。未来应加强名优茶机械采摘技术的研究,如选育、筛选适合名优茶机采的茶树品种,争取在提高新梢生长发育整齐度的树冠培养和肥培管理技术上取得突破,开发具有选择采摘功能的智能采茶机等。同时也需继续强化茶园作业机械的研制,重点解决茶园耕作、施肥、植保机械动力,提升与茶园条件的匹配度和作业效果。

3. 智慧茶园精准生产管理技术

精准农业生产进行定量决策、变量投入并定位精确实施的现代农业生产管理技术系统,体现了因地制宜、科学管理的思想理念,可以最大限度挖掘耕地生产潜力、实现农业生产要素高效利用,对于提高我国农业现代化水平,提升农业国际竞争力具有重大意义。目前精准生产或智慧茶园建设尚处于起步阶段,未来需要建立我国茶园土壤信息、茶树生长信息库,加强茶树生长诊断与动态调控技术、作物养分诊断与施肥调控模型、精准茶叶生产设计与管理决策模型技术、精准茶业技术集成平台研究与开发,提出适宜于不同品种类型、生态区域和生产系统的模型参数,实现由传统茶树栽培向信息化栽培的技术转变。

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