我国茶园施肥现状与减施潜力分析

【目的】茶树是我国重要的经济作物之一,合理施肥是保证茶叶高产优质的重要措施,受茶树品种、采摘模式、栽培水平的影响,我国不同地区茶园间施肥量存在较大的差异。厘清我国茶园施肥现状,分析不同茶区施肥水平的差异,寻求差异化的减肥途径,对实现我国茶园化肥减施增效,促进茶产业可持续发展具有重要意义。【方法】依托国家茶产业技术体系试验站,本研究于2010—2014年期间在我国主要茶区调查了5000多个茶树种植单元,约占我国茶园总面积的5%。调查内容包括氮磷钾肥料品种、用量、施用时间、施用方式以及茶园面积、茶树品种、施肥成本等信息。根据肥料养分含量计算不同种植单元的氮磷钾养分投入量,有机养分替代比例,并以现行的茶园推荐施肥标准作为施肥评价依据,对不同区域茶园的施肥水平进行了评价。【结果】我国茶园的养分投入总量(N+P_2O_5+K_2O)为796 kg/hm^2,施用有机肥的茶园样本比例为46%,按纯养分计,茶园有机养分投入量平均占总养分投入量的15%。各省茶区年均养分投入量为N 281～745 kg/hm^2、P_2O_5 72～485kg/hm^2、K_2O 76～961 kg/hm^2。参照目前的推荐肥料用量,我国有30%左右茶园存在化肥过量施用问题,其中山东、湖北、湖南、江西、四川、福建等地过量施肥问题较为突出。复合肥已成为茶园的重要肥料品种,80%的茶园施用的是等养分比例的复合肥,茶园中磷肥或者钾肥过量施用现象开始凸显,福建、江西、湖南等地过半茶园磷、钾养分投入过量。根据过量施肥茶园的现有施肥水平,通过总量控制和增加有机肥比例等途径,大约可削减30%～40%的化肥用量。【结论】我国30%的茶园化肥过量施用,80%的茶园施用的化肥氮磷钾比例不完全符合茶叶养分需求,有机肥养分所占比例偏低,只有15%。依据不同茶区养分具体管理方式、茶叶栽培特点以及土壤条件,因地制宜采取差异化的茶园化肥减施策略,大约可削减30%～40%的化肥用量。

茶园土壤性状及茶树营养元素吸收、转运机制研究进展

优质安全的茶叶离不开养分条件、环境安全和茶园的土、水、肥的管理。本文在茶园土壤、茶树养分功能和分子营养机制、茶树施肥技术、茶园土壤重金属及茶树累积特点和机制等方面,对近五年来国内外的研究进展进行了综述。在茶园土壤研究方面,除了关注植茶后茶园土壤有机质变化特点外,茶园碳储量在全球碳循环中所起的重要作用也引起了人们的重视,同时分子生物学技术也开始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一定进展。在茶树养分功能和调控技术方面,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等有了更深入的认识,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的研究逐渐深入,在机械施肥、水肥一体化、控释肥施用等技术研究方面取得较大进展,施肥的环境效应特别是温室气体排放影响成为近年的研究热点。伴随着对食品安全问题的关注,茶叶产地土壤重金属和稀土等的安全状况、茶树累积特点等方面的研究也取得一定进展。

茶树养分综合管理与减肥增效技术研究

茶叶产业是我国南方具有比较优势的特色农业和农民增收的支柱产业,但是我国当前茶园施肥中存在较多问题,主要表现为过量施肥、茶树专用肥占比少、有机养分替代率较低和表面撒施等落后施用方法,造成养分损失大、生产成本升高、环境风险增大。针对这些问题,本文从精准养分用量、有机肥替代部分化肥、调整肥料结构、改进施肥方法和配套土壤改良等5个方面总结提出了茶园养分综合管理技术策略,建立了茶园氮素总量控制、磷钾基准配比和用量基准,提出有机肥替代部分化肥的适宜比例与技术,研制茶树专用肥基础配方和稳铵缓释功能性肥料,改进优化追肥时期、深施与机械施肥相结合的施肥方法。茶园养分综合管理技术在农民/合作社生产茶园示范应用过程中节本增效效果显著。

适宜氮肥施用量显著提升夏季绿茶品质

【目的】我国30%的茶园氮肥施用过量。氮肥过量施用不仅造成能源浪费和茶园土壤质量恶化(如酸化、板结等),还使茶叶特别是绿茶增产提质边际效应逐渐下降。夏季绿茶品质(尤其是香气)往往低于春茶,但其产量却远大于春茶,因此,研究施氮对夏季绿茶的品质影响,为夏季绿茶提质增效提供理论依据。【方法】茶园氮肥长期定位试验位于浙江杭州,始于2005年。氮肥施用水平分别为0、119、285、474、569和712 kg/hm^(2)。采集连续施用12年氮肥的茶树夏季新梢一芽二叶制成绿茶样。采用GB/T 23776—2018茶叶感官审评方法、茚三酮/福林酚-比色法、CN分析仪、氨基酸自动分析仪、顶空固相微萃取法结合气相色谱–质谱联用技术,分别对绿茶感官品质、氨基酸和茶多酚总量、氮含量、氨基酸组分以及香气组分进行检测分析。【结果】不同氮肥施用水平对绿茶香气影响较大。在施N 0~474 kg/hm^(2)范围内,绿茶氨基酸总量随着施氮量增加而升高,在施N 474 kg/hm^(2)时达到最高。施氮量提高到569和712 kg/hm^(2)后,绿茶氨基酸总量降低,茶多酚总量升高,对应的酚氨比升高,而绿茶样品氮含量反而低于N 474 kg/hm^(2)处理。在鉴定到的16种氨基酸组分中,大部分氨基酸含量在施氮量285和474 kg/hm^(2)时达到最高,包括决定成品茶鲜爽味的茶氨酸、谷氨酸和天冬氨酸含量,而当施氮量超过474 kg/hm^(2)时,这些氨基酸的含量开始下降。醇类、酮类、烯类、醛类、酯类以及其他香气化合物受氮素供应水平影响存在差异,主导绿茶呈香的醇类物质相对含量在施N 0~285 kg/hm^(2)范围内,随着施氮量的升高而增加,其中以占醇类物质总量比重最高的β-芳樟醇和橙花叔醇变化最为明显。酮类香气化合物在不同氮素供应水平下变化趋势与醇类一致,但受氮素供应水平影响小于醇类。烯类香气物质对氮素供应水平的响应与醇类和酮类则完全相反,总量随着施氮量增加逐渐降低,而醛酯类等其他香气化合物在不同施氮水平下无规律性变化。【结论】茶园施氮量在285~474 kg/hm^(2)时,有利于提高茶叶品质,决定成品茶滋味的茶氨酸、谷氨酸等氨基酸组分和主导绿茶呈香的β-芳樟醇和橙花叔醇含量最高。

中国茶树镁营养研究进展与展望

镁是植物叶绿素的中心原子,直接参与茶树茶氨酸合成等酶促反应,对茶树生长和茶叶品质形成的作用已被广泛证实。然而,我国茶园主要分布在普遍缺镁的酸性红壤区,且茶园镁肥投入相对偏低。因此,茶树镁营养机制研究和茶园镁营养管理对促进茶叶提质增效具有重要意义。本文从茶园土壤镁供给、茶树镁营养需求、镁营养调控茶叶品质形成、镁素与其他养分互作等4个方面综述了近三十年以来我国茶园镁营养研究工作与进展。针对我国茶园土壤中镁含量匮乏,镁肥投入量不足,营养机制不清等问题,提出了未来茶树镁营养研究的需求与展望。

“叶面肥+有机肥+茶树专用肥”高效施用技术模式

叶面施肥是植物吸收营养成分的一种补充,具有吸收快、利用效率高的特点,可以弥补由于茶园化肥减施后养分吸收的不足。"叶面肥+有机肥+茶树专用肥"高效施肥技术模式,在浙江省进行试验示范结果表明,与"有机肥+茶树专用肥"高效施肥技术模式相比,平均增产2.3%,新梢养分利用率提高5.5个百分点,绿茶品质明显提升。

不同氮素形态、pH对茶树元素吸收及有机酸含量影响

以茶树龙井43为材料,利用营养液水培试验研究了不同氮素形态、pH对茶树体内阴阳离子和有机酸的影响,初步明确茶树养分吸收与氮素形态及pH的关系。结果表明,与NO_3^--N处理相比,NH_4^+-N处理提高-的含量以及根中N、SO_4^(2-)含量,但是NH_4^+-N处理降低了茶树对Ca、Mg、B、Mn、Zn的吸收,也减少了成熟叶中SO_4^(2-)、根中H_2PO_4^-的累积量。与其他处理相比,NO_3^--N处理提高了成熟叶中苹果酸、草酸、柠檬酸浓度。茶树对养分的吸收、积累也与介质pH有关,尤其是pH与氮素互作时。在NO_3^--N处理下,pH 6.0显著提高了茶树对B、Mn、Zn的吸收和根中K、Ca、Mg浓度。茶树中有机酸含量受pH影响较大,与pH 4.0和pH 5.0相比,pH 6.0提高了茶树成熟叶中苹果酸、柠檬酸、草酸浓度以及根中草酸浓度。茶树对养分的吸收、积累与自身体内有机酸浓度有较好的相关性,茶树中全氮含量与柠檬酸、草酸浓度具有显著负相关性,而阳离子Zn^(2+)、Ca^(2+)、Mg^(2+)、Mn^(2+)含量与柠檬酸、草酸浓度具有显著正相关性。

氨基酸营养型叶面肥对春茶产量和品质成分的影响

茶树叶面营养是土壤养分的有效补充,已有研究表明,茶树施用叶面肥有助于茶叶产量和品质的提升,但是叶面肥的使用效果也受到叶面肥种类、施用时间、施用方法、茶树营养状况、茶园采摘模式等众多因素的影响。为了明确茶树氨基酸营养型叶面肥对早春绿茶生产的影响效果,采用早春多次喷施叶面肥处理(以喷施清水为对照),通过调查茶树萌发状况和产量,结合茶叶品质化学组分含量分析,明确了茶树营养型叶面肥对早春茶叶产量以及品质都具有明显的积极作用,其增产效果为9.17%~18.44%,并且有利于降低绿茶原料的酚氨比,提高可溶性糖含量,改善茶叶品质。

我国茶叶主产区有机肥重金属含量现状

调查分析我国茶叶主产区有机肥重金属含量可以为有机肥的安全使用提供指导,从而保障茶园土壤和茶叶质量安全.对2017~2019年期间收集的茶园施用的有机肥样品中的重金属含量进行了分析,并对不同种类有机肥的施用风险进行了测算.结果表明,我国茶叶主产区有机肥中ω(As)、ω(Hg)、ω(Pb)、ω(Cd)、ω(Cr)、ω(Cu)、ω(Zn)和ω(Ni)的平均含量分别为4.60、0.22、27.1、0.78、27.9、58.3、250.1和16.3 mg·kg^(-1).依据NY/T 525-2021中的评价标准,采集的有机肥样品中As、Hg、Pb、Cd和Cr超标率分别为6.19%、1.33%、4.42%、4.42%和1.33%.从不同地区看,陕西、江苏、安徽、福建和广西的有机肥合格率100%,山东、浙江、湖北、四川、云南和广东的有机肥合格率在80%~90%,而江西茶园施用的有机肥合格率仅54.5%.从不同来源看,有机肥合格率在菜籽饼肥、大豆饼肥和猪粪肥中为100%,羊粪肥95.8%、牛粪肥91.7%、鸡粪肥90.7%、其它动物类有机肥87.2%、动植物混合源类有机肥82.4%、其它植物类有机肥65.2%、其它类有机肥63.6%.根据推荐施用量估算,施用猪粪肥、牛粪肥、鸡粪肥和羊粪肥的土壤重金属累积速率将远超施用菜籽饼肥和大豆饼肥,动物源有机肥是植物源有机肥平均累积速率的7~30倍.因此,茶园上施用有机肥,建议选用菜籽饼肥和大豆饼肥,另一方面,对风险较高地区应加强监测,以降低土壤和茶叶重金属累积风险.

调控铝诱导根尖有机酸分泌的分子机制

铝诱导根尖有机酸分泌是大多数植物最主要的耐铝机制。本文主要综述了有机酸分泌过程中所涉及的包括有机酸转运蛋白、转运蛋白基因上游序列调节因子、基因拷贝数、转录因子、蛋白可逆磷酸化、有机酸合成与能量代谢等调控进程方面的研究进展,并对未来的研究前景进行了展望。

茶树胞质型谷氨酰胺合成酶基因CsGS1s的克隆及表达分析

谷氨酰胺合成酶(glutamine synthetase,GS)是植物氮素同化过程中的限速酶。本试验选取茶树(Camellia sinensis)‘龙井43’为材料,利用RACE法克隆得到3个茶树CsGS1s基因成员。序列分析显示CsGS1.1、CsGS1.2和CsGS1.3基因全长分别为1 634、1 482和1 398 bp,其开放阅读框长度均为1 071 bp,编码356个氨基酸;CsGS1s蛋白均为亲水性、非分泌蛋白,定位在细胞质中且无跨膜结构。序列比对显示CsGS1.1s具有GS1基因家族的特征区域。系统进化树分析表明,CsGS1.1s与拟南芥(Arabidopsis thaliana)、油菜(Brassica napus)、大麦(Hordeum vulgare)、水稻(Oryza sativa)以及玉米(Zea mays)的GS1表现出较近的亲缘关系。CsGS1s组织特异性表明,CsGS1.1和CsGS1.3在根部表达量最高,CsGS1.2主要在叶中表达,但总体来看CsGS1.2在上述器官的表达丰度极低。利用实时荧光定量PCR对茶树在不同氮源处理下的表达进行检测,结果表明,在茶树叶中,CsGS1.1的表达量主要在NO_3^-处理后期才显著提高,而CsGS1.2和CsGS1.3的表达量则主要受NH_4^+处理的影响;在茶树根中,CsGS1s的表达水平受铵态氮的诱导显著高于硝态氮,尤其是CsGS1.1和CsGS1.2。

茶树氮素吸收利用机制研究进展

铵态氮（NH4^＋）和硝态氮（NO3^-）是茶树吸收利用的两种主要氮素形态,且茶树具有对NH4^＋偏性利用的特点,其对NH4^＋的吸收利用效率明显高于NO3^-,造成这种差异的原因可能在于茶树对NH4^＋、NO3^-吸收、同化机制的差异。从代谢途径来看,茶树对NH4^＋、NO3^-的吸收利用均首先需要通过对氮素的转运,然后再参与谷氨酰胺合成酶/谷酰胺–α–酮戊二酸氨基转移酶（GS/GOGAT）同化过程。系统地综述了茶树氮素利用的营养特性及对参与氮素吸收、同化过程所涉及关键基因的研究现状;同时重点关注氮素同化中限速酶——谷氨酰胺合成酶（GS）编码基因家族成员的相关研究,为解析茶树氮素偏性利用机制提供新的研究点。