生態(tài)低碳茶園固碳減排技術(shù)研究

顏鵬 吳碎典 胡強(qiáng) 冷楊 羅瑩 黃福印 張優(yōu) 李征珍 張少博 李鑫

摘要：茶園是介于典型農(nóng)業(yè)和林業(yè)之間的生態(tài)系統(tǒng)。茶產(chǎn)業(yè)兼具生態(tài)功能和經(jīng)濟(jì)效益，積極開(kāi)發(fā)建設(shè)生態(tài)低碳茶園是踐行習(xí)總書(shū)記“三茶統(tǒng)籌發(fā)展”，服務(wù)國(guó)家“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)的重要舉措。文章以茶園固碳減排為目標(biāo)，圍繞茶園生產(chǎn)管理，從茶園養(yǎng)分管理和病蟲(chóng)害防控等方面介紹降低茶園碳排放的技術(shù)措施，從茶園土壤管理和茶園植樹(shù)種草等方面介紹茶園固碳技術(shù)措施，以期為生態(tài)低碳茶園建設(shè)提供技術(shù)指導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)我國(guó)茶產(chǎn)業(yè)生態(tài)、低碳、可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：生態(tài)低碳茶；固碳；碳減排；碳足跡

中圖分類(lèi)號(hào)：S571.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1000－3150（2023）09-28-4

Study on Technical Measures of Carbon Sequestration and

Emission Reduction in Ecological Low-carbon Tea Gardens

YAN Peng1， WU Suidian2， HU Qiang1，3， LENG Yang4， LUO Ying1， HUANG Fuyin1，5，

ZHANG You1，3， LI Zhengzhen1， ZHANG Shaobo1， LI Xin1*

1. Tea Research Institute， Chinese Academy of Agricultural Sciences， Hangzhou 310008， China;

2. Tea Industry Development Center of Taishun County Agriculture and Rural Bureau， Wenzhou 325500， China;

3. Hangzhou Zhongnong Quality Certification Center Co.， Ltd.， Hangzhou 310008， China;

4. National Agricultural Technology Extension Service Center， Beijing 100125， China;

5. Zhejiang Agricultural and Forestry University， Hangzhou 311300， China

Abstract： Tea plantations are ecosystems that lie between typical agriculture and forestry. The tea industry possesses both ecological and socio-economic benefits. Actively promoting the development and construction of eco-friendly and low-carbon tea gardens is a significant initiative in line with President Xi Jinping's call for the coordinated development of the 'Three Teas' （tea culture， tea industry and tea technology）， and serves the strategic goal of achieving dual carbon reduction in the country. This article aimed at carbon sequestration and greenhouse gas emission reduction of tea gardens， and focused on production management of tea gardens. On one hand， it introduced technical measures to reduce carbon emissions in tea gardens， such as nutrient management and pest control. On the other hand， it presented carbon sequestration techniques in tea gardens， encompassing soil management and afforestation practices. It was expected to provide technical guidance for the construction of ecological and low-carbon tea gardens， and better serve the ecological， low-carbon and sustainable development of China's tea industry.

Keywords： ecological low-carbon tea， carbon sequestration， carbon emission reduction， carbon footprint

“推進(jìn)鄉(xiāng)村振興，生態(tài)宜居是關(guān)鍵；建設(shè)農(nóng)業(yè)強(qiáng)國(guó)，生態(tài)低碳是方向”。2022年中央農(nóng)村工作會(huì)議上，習(xí)近平總書(shū)記對(duì)發(fā)展生態(tài)低碳農(nóng)業(yè)作出重要部署。茶產(chǎn)業(yè)是富民產(chǎn)業(yè)、綠色生態(tài)產(chǎn)業(yè)，也是文化產(chǎn)業(yè)、健康產(chǎn)業(yè)。我國(guó)現(xiàn)有20個(gè)產(chǎn)茶省區(qū)，涉茶人口近1億人，2022年全國(guó)茶園面積333.03萬(wàn)hm2，年產(chǎn)干毛茶318.10萬(wàn)t，干毛茶產(chǎn)值達(dá)3 180.68億元[1]。2021年3月22日，習(xí)近平總書(shū)記到武夷山市燕子窠生態(tài)茶園調(diào)研時(shí)指出，“要把茶文化、茶產(chǎn)業(yè)、茶科技統(tǒng)籌起來(lái)，過(guò)去茶產(chǎn)業(yè)是你們這里脫貧攻堅(jiān)的支柱產(chǎn)業(yè)，今后要成為鄉(xiāng)村振興的支柱產(chǎn)業(yè)”[2]。

茶園是介于典型農(nóng)業(yè)和林業(yè)之間的生態(tài)系統(tǒng)，同時(shí)兼具生態(tài)功能和經(jīng)濟(jì)效益。研究表明，茶園單位面積碳儲(chǔ)量可高達(dá)193.3 t/hm2，遠(yuǎn)高于草地生態(tài)系統(tǒng)，接近森林生態(tài)系統(tǒng)水平[3]。但是茶園也存在溫室氣體排放量高的問(wèn)題。前期對(duì)茶園CO2排放的研究發(fā)現(xiàn)，茶園CO2排放的年通量高達(dá)15.8 t/hm2，高于周邊森林生態(tài)系統(tǒng)[4]。同時(shí)，相比較于森林生態(tài)系統(tǒng)，茶園也具有更高的N2O排放量。最新關(guān)于我國(guó)主要農(nóng)作物溫室氣體排放研究發(fā)現(xiàn)，茶園單位面積年碳排放達(dá)到9.9 t/hm2，僅低于水果、蔬菜和水稻碳排放量[5]。因此必須研究茶園固碳減排措施，進(jìn)一步挖掘茶園固碳減排潛力，降低茶園碳排放，為碳中和、碳達(dá)峰服務(wù)。

1? 生態(tài)低碳茶園溫室氣體減排技術(shù)措施

N2O作為茶園主要溫室氣體，其排放來(lái)源主要有茶園施肥管理（主要為有機(jī)肥和化肥）、病蟲(chóng)害防控中農(nóng)藥施用，以及茶園耕作、除草等管理中的汽油或柴油等能源消耗。因此，從上述3個(gè)方面優(yōu)化茶園管理技術(shù)，降低所涉及的投入品用量，可有效降低茶園溫室氣體排放。

1.1? 優(yōu)化茶園養(yǎng)分管理

前期調(diào)研發(fā)現(xiàn)，按純養(yǎng)分計(jì)，我國(guó)茶園的養(yǎng)分投入總量（N + P2O5 + K2O）達(dá)到796 kg/hm2，而且養(yǎng)分主要來(lái)源于化肥投入。我國(guó)茶園年均化肥總用量678 kg/hm2，其中化肥N、P2O5、K2O投入量分別達(dá)到444、115、119 kg/hm2，茶園有機(jī)養(yǎng)分投入量?jī)H占總養(yǎng)分投入量的 15%[6]。此外，生產(chǎn)中化肥施用大部分為一次性直接撒施，導(dǎo)致肥料尤其是氮肥損失嚴(yán)重。中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所姚志生課題組總結(jié)了全球茶園N2O排放特點(diǎn)發(fā)現(xiàn)，茶園N2O年排放量達(dá)17.1 kg/hm2，占氮肥施用量的2.31%，高于我國(guó)糧食作物等農(nóng)田的N2O排放[7]。關(guān)于茶園氮肥利用及損失的研究發(fā)現(xiàn)，無(wú)機(jī)氮（銨態(tài)氮和硝態(tài)氮）淋溶和氨揮發(fā)為主要的氮素?fù)p失途徑，其中淋溶損失率33.9%；氨揮發(fā)損失率15.1%；N2O排放損失率3.6%。在這一背景下，根據(jù)前期大量研究，在保證茶葉產(chǎn)量和品質(zhì)的前提下提出了茶園推薦施肥技術(shù)方案，并且結(jié)合茶園溫室氣體減排的需求，提出了生態(tài)低碳茶園養(yǎng)分管理限量指標(biāo)，通過(guò)嚴(yán)格控制化肥用量，實(shí)現(xiàn)溫室氣體減排[8]。其中，氮肥年施用總量（折合純 N）控制在225 kg/hm2以下，其中來(lái)自有機(jī)肥料的氮肥不少于30%；化學(xué)鉀肥年施用量（折合K2O）控制在75 kg/hm2以下；化學(xué)磷肥年施用量（折合 P2O5）控制在 45 kg/hm2以下。在該指標(biāo)要求下，能夠?qū)⒉鑸@施肥造成的溫室氣體排放從全國(guó)平均水平的9.0 t/hm2降低到5.1 t/hm2，下降幅度達(dá)到43%。

1.2? 病蟲(chóng)害綠色防控替代化學(xué)農(nóng)藥

傳統(tǒng)茶園病蟲(chóng)害防控管理中存在化學(xué)農(nóng)藥種類(lèi)多且雜、用量大等問(wèn)題，也是造成茶園溫室氣體排放的因素之一。當(dāng)前茶園主要病害為炭疽病、茶餅病等，主要蟲(chóng)害包括茶小綠葉蟬、茶尺蠖、灰茶尺蠖、茶棍薊馬、茶橙癭螨類(lèi)等。傳統(tǒng)多使用相應(yīng)的化學(xué)農(nóng)藥進(jìn)行防治。但是隨著茶園病蟲(chóng)害防控技術(shù)的研究和進(jìn)步，目前可替代化學(xué)農(nóng)藥的物理防治措施和生物防治措施等均取得極大進(jìn)步。其中物理防治措施主要包括天敵友好型誘蟲(chóng)燈、黃紅/綠黃雙色誘蟲(chóng)板等，在防治茶小綠葉蟬、茶尺蠖、灰茶尺蠖、茶棍薊馬等害蟲(chóng)方面具有很好的效果。生物防治技術(shù)方面，通過(guò)性誘劑可以有效防控茶尺蠖、灰茶尺蠖、茶毛蟲(chóng)等害蟲(chóng)。病毒制劑方面，由茶尺蠖核型多角體病毒和蘇云金桿菌制成的低毒、高效生物藥劑可以有效防控茶尺蠖、灰茶尺蠖。在上述技術(shù)支撐下，《生態(tài)低碳茶園生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范》中提出要求優(yōu)先采取物理防治與生物防治措施，必要時(shí)可考慮使用化學(xué)防治技術(shù)，但是要合理選用農(nóng)藥品種，有限制地使用高效、低毒、低殘留農(nóng)藥，而且化學(xué)防治次數(shù)不超過(guò)2次/年[8]。通過(guò)上述措施，可以有效降低茶園病蟲(chóng)害防控中化學(xué)農(nóng)藥的用量，從而降低茶園溫室氣體排放。

1.3? 優(yōu)化茶園耕作、除草管理

茶園耕作、除草等管理中的汽油或柴油等能源消耗也是茶園溫室氣體排放源之一。通過(guò)免耕或少耕，降低對(duì)茶園土壤的擾動(dòng)，可以有效降低茶園土壤呼吸，從而減少茶園溫室氣體排放。此外，通過(guò)以草控草等生物除草技術(shù)，也可以降低茶園除草過(guò)程中溫室氣體的排放。

2? 生態(tài)低碳茶園固碳技術(shù)措施

茶園固碳技術(shù)旨在通過(guò)土壤培肥固碳，茶園內(nèi)部及周邊植樹(shù)種草等一系列技術(shù)措施，提高茶園生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)存，降低茶園碳排放，同時(shí)提高茶園生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性及穩(wěn)定性。主要技術(shù)措施包括以下幾個(gè)方面。

2.1? 增施有機(jī)肥提高土壤碳含量

施用有機(jī)肥可以顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，同時(shí)改善土壤質(zhì)量、促進(jìn)茶樹(shù)生長(zhǎng)，進(jìn)而促進(jìn)碳固定。（1）有機(jī)肥，如植物殘?jiān)?、?dòng)物糞便、堆肥等，富含有機(jī)物質(zhì)。這些有機(jī)物質(zhì)在分解過(guò)程中逐漸轉(zhuǎn)化為土壤中的有機(jī)質(zhì)，同時(shí)為土壤提供了碳、氮、磷等重要養(yǎng)分。（2）有機(jī)肥能夠增加土壤肥力。有機(jī)質(zhì)含量的增加可以提高土壤的保水性、通透性和保肥性，改善土壤結(jié)構(gòu)。這有助于促進(jìn)茶樹(shù)根系生長(zhǎng)，進(jìn)而有利于養(yǎng)分吸收和水分利用更為高效。（3）有機(jī)肥能夠促進(jìn)微生物活動(dòng)。有機(jī)肥分解釋放出的有機(jī)物質(zhì)，為土壤中的微生物提供營(yíng)養(yǎng)。同時(shí)，微生物能夠分解有機(jī)物質(zhì)，釋放出養(yǎng)分，促進(jìn)養(yǎng)分循環(huán)和土壤生態(tài)系統(tǒng)的健康。總體而言，施用有機(jī)肥可以顯著改善茶園土壤的質(zhì)量和肥力，提高有機(jī)質(zhì)含量，同時(shí)為茶園可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)做出貢獻(xiàn)。

2.2? 茶園間作綠肥提高土壤碳含量

通過(guò)草本綠肥間作進(jìn)行植草固碳栽培對(duì)促進(jìn)茶樹(shù)生長(zhǎng)、提高茶葉品質(zhì)、改善茶園土壤質(zhì)量，尤其是增加土壤有機(jī)質(zhì)含量具有重要作用[9-10]。研究發(fā)現(xiàn)，茶園套種白花三葉草（Trifolium repens L.）、紅花三葉草（Trifolium pratense L.）和黑麥草（Lolium perenne L.），能促進(jìn)茶樹(shù)生長(zhǎng)，提高茶葉產(chǎn)量，其中套種黑麥草的效果較好[11]。白三葉、多年生黑麥草，或者兩者混播會(huì)明顯改變茶園土壤理化性狀，有效降低茶園土壤體積質(zhì)量和土壤緊實(shí)度，增加土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、速效磷和速效鉀含量[10]。盛忠雷等[12]研究了多種茶園草本綠肥生物量對(duì)茶園土壤養(yǎng)分和理化性質(zhì)的影響，包括夏季綠肥（如田菁、花生、南方苜蓿、綠豆、箭舌豌豆和墨西哥玉米）和冬季綠肥（如黑麥草、白三葉、紫云英、黃花苜蓿和蠶豆），發(fā)現(xiàn)對(duì)于提高土壤有機(jī)質(zhì)含量具有很好的效果。因此，合理進(jìn)行茶園間作綠肥不但可以減少茶園氮肥用量，同時(shí)可以增加土壤固碳量，最終可能會(huì)減少茶園溫室氣體排放，推動(dòng)茶產(chǎn)業(yè)“雙減”。

2.3? 茶園周邊植樹(shù)提高茶園生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量

在茶園內(nèi)部及周邊不適宜種植茶樹(shù)的區(qū)域種植樹(shù)木，一方面可以增加茶園生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性，提高茶園生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性。另一方面也可以有效提高茶園生態(tài)系統(tǒng)固碳能力。樹(shù)木在生長(zhǎng)過(guò)程中通過(guò)光合作用吸收大氣中的二氧化碳，將碳固定在植物體內(nèi)，同時(shí)根系也有助于改善土壤結(jié)構(gòu)，從而增加土壤有機(jī)質(zhì)的積累。具體操作中要注意以下幾個(gè)方面。

2.3.1? 樹(shù)種選擇的基本原則及適宜樹(shù)種

選擇樹(shù)種要滿(mǎn)足以下幾點(diǎn)要求：（1）對(duì)茶樹(shù)生長(zhǎng)發(fā)育、茶葉產(chǎn)量和品質(zhì)無(wú)明顯的危害。（2）適合當(dāng)?shù)赝寥篮蜌夂驐l件，最好有較高的經(jīng)濟(jì)或觀賞價(jià)值。（3）要求樹(shù)種病蟲(chóng)害較少，特別是沒(méi)有與茶樹(shù)相同的病蟲(chóng)危害。（4）樹(shù)種冠幅不宜過(guò)大，以直立樹(shù)型為宜。推薦的遮陰樹(shù)種有桂花、櫻花、無(wú)患子、玉蘭、合歡、杜英、銀杏、紫薇和大葉冬青等。

2.3.2? 種植位置、方式與間距

樹(shù)木宜種植在茶園周?chē)?、園內(nèi)主要道路和主渠兩側(cè)，以及山頂、風(fēng)口、陡坡、溝谷和低洼積水等不適合種茶的地方，不宜在茶園內(nèi)部廣泛種植。在茶園四周種植時(shí)，應(yīng)與茶行平行，或與茶行對(duì)齊，以方便茶園機(jī)械和人員進(jìn)出。樹(shù)木種植的間距應(yīng)依據(jù)其高度和樹(shù)幅而定，大喬木品種以4～6 m為宜，小喬木品種以2～4 m為宜。一般茶園每公頃種植75～150棵為宜。

此外要注意樹(shù)木的生長(zhǎng)管理，具體包括定期對(duì)樹(shù)木進(jìn)行修剪、澆水和施肥，保證其健康生長(zhǎng)。適當(dāng)?shù)墓芾砜梢蕴岣邩?shù)木的生長(zhǎng)速度和碳吸收能力。通過(guò)在茶園內(nèi)部及周邊種植樹(shù)木，茶園的固碳潛力可以顯著提高，同時(shí)還能改善土壤、保護(hù)生態(tài)環(huán)境，推進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

3? 小結(jié)

茶園碳匯的研究和實(shí)踐對(duì)于實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展、鄉(xiāng)村振興，以及應(yīng)對(duì)氣候變化、推動(dòng)生態(tài)文明建設(shè)等都具有重要意義?？蒲性核e極開(kāi)展生態(tài)低碳茶技術(shù)研究與示范推廣，國(guó)家科技管理部門(mén)需進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)農(nóng)業(yè)碳匯、茶園碳匯基礎(chǔ)研究的重視，加大項(xiàng)目資金投入，進(jìn)一步做好茶園碳匯管理等長(zhǎng)期性、基礎(chǔ)性研究和技術(shù)研發(fā)工作。同時(shí)，也期待各級(jí)農(nóng)業(yè)主管部門(mén)能積極參與茶園碳匯，尤其是“生態(tài)低碳茶”建設(shè)與認(rèn)證工作，做好技術(shù)示范宣傳推廣，更快更好地發(fā)揮茶園碳匯功能。

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