生態低碳茶園固碳減排技術研究

顏鵬 吳碎典 胡強 冷楊 羅瑩 黃福印 張優 李征珍 張少博 李鑫

摘要：茶園是介于典型農業和林業之間的生態系統。茶產業兼具生態功能和經濟效益，積極開發建設生態低碳茶園是踐行習總書記“三茶統籌發展”，服務國家“雙碳”戰略目標的重要舉措。文章以茶園固碳減排為目標，圍繞茶園生產管理，從茶園養分管理和病蟲害防控等方面介紹降低茶園碳排放的技術措施，從茶園土壤管理和茶園植樹種草等方面介紹茶園固碳技術措施，以期為生態低碳茶園建設提供技術指導，實現我國茶產業生態、低碳、可持續發展。

關鍵詞：生態低碳茶；固碳；碳減排；碳足跡

中圖分類號：S571.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：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

“推進鄉村振興，生態宜居是關鍵；建設農業強國，生態低碳是方向”。2022年中央農村工作會議上，習近平總書記對發展生態低碳農業作出重要部署。茶產業是富民產業、綠色生態產業，也是文化產業、健康產業。我國現有20個產茶省區，涉茶人口近1億人，2022年全國茶園面積333.03萬hm2，年產干毛茶318.10萬t，干毛茶產值達3 180.68億元[1]。2021年3月22日，習近平總書記到武夷山市燕子窠生態茶園調研時指出，“要把茶文化、茶產業、茶科技統籌起來，過去茶產業是你們這里脫貧攻堅的支柱產業，今后要成為鄉村振興的支柱產業”[2]。

茶園是介于典型農業和林業之間的生態系統，同時兼具生態功能和經濟效益。研究表明，茶園單位面積碳儲量可高達193.3 t/hm2，遠高于草地生態系統，接近森林生態系統水平[3]。但是茶園也存在溫室氣體排放量高的問題。前期對茶園CO2排放的研究發現，茶園CO2排放的年通量高達15.8 t/hm2，高于周邊森林生態系統[4]。同時，相比較于森林生態系統，茶園也具有更高的N2O排放量。最新關于我國主要農作物溫室氣體排放研究發現，茶園單位面積年碳排放達到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、碳達峰服務。

1? 生態低碳茶園溫室氣體減排技術措施

N2O作為茶園主要溫室氣體，其排放來源主要有茶園施肥管理（主要為有機肥和化肥）、病蟲害防控中農藥施用，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個方面優化茶園管理技術，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? 優化茶園養分管理

前期調研發現，按純養分計，我國茶園的養分投入總量（N + P2O5 + K2O）達到796 kg/hm2，而且養分主要來源于化肥投入。我國茶園年均化肥總用量678 kg/hm2，其中化肥N、P2O5、K2O投入量分別達到444、115、119 kg/hm2，茶園有機養分投入量僅占總養分投入量的 15%[6]。此外，生產中化肥施用大部分為一次性直接撒施，導致肥料尤其是氮肥損失嚴重。中國科學院大氣物理研究所姚志生課題組總結了全球茶園N2O排放特點發現，茶園N2O年排放量達17.1 kg/hm2，占氮肥施用量的2.31%，高于我國糧食作物等農田的N2O排放[7]。關于茶園氮肥利用及損失的研究發現，無機氮（銨態氮和硝態氮）淋溶和氨揮發為主要的氮素損失途徑，其中淋溶損失率33.9%；氨揮發損失率15.1%；N2O排放損失率3.6%。在這一背景下，根據前期大量研究，在保證茶葉產量和品質的前提下提出了茶園推薦施肥技術方案，并且結合茶園溫室氣體減排的需求，提出了生態低碳茶園養分管理限量指標，通過嚴格控制化肥用量，實現溫室氣體減排[8]。其中，氮肥年施用總量（折合純 N）控制在225 kg/hm2以下，其中來自有機肥料的氮肥不少于30%；化學鉀肥年施用量（折合K2O）控制在75 kg/hm2以下；化學磷肥年施用量（折合 P2O5）控制在 45 kg/hm2以下。在該指標要求下，能夠將茶園施肥造成的溫室氣體排放從全國平均水平的9.0 t/hm2降低到5.1 t/hm2，下降幅度達到43%。

1.2? 病蟲害綠色防控替代化學農藥

傳統茶園病蟲害防控管理中存在化學農藥種類多且雜、用量大等問題，也是造成茶園溫室氣體排放的因素之一。當前茶園主要病害為炭疽病、茶餅病等，主要蟲害包括茶小綠葉蟬、茶尺蠖、灰茶尺蠖、茶棍薊馬、茶橙癭螨類等。傳統多使用相應的化學農藥進行防治。但是隨著茶園病蟲害防控技術的研究和進步，目前可替代化學農藥的物理防治措施和生物防治措施等均取得極大進步。其中物理防治措施主要包括天敵友好型誘蟲燈、黃紅/綠黃雙色誘蟲板等，在防治茶小綠葉蟬、茶尺蠖、灰茶尺蠖、茶棍薊馬等害蟲方面具有很好的效果。生物防治技術方面，通過性誘劑可以有效防控茶尺蠖、灰茶尺蠖、茶毛蟲等害蟲。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。在上述技術支撐下，《生態低碳茶園生產技術規范》中提出要求優先采取物理防治與生物防治措施，必要時可考慮使用化學防治技術，但是要合理選用農藥品種，有限制地使用高效、低毒、低殘留農藥，而且化學防治次數不超過2次/年[8]。通過上述措施，可以有效降低茶園病蟲害防控中化學農藥的用量，從而降低茶園溫室氣體排放。

1.3? 優化茶園耕作、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。通過免耕或少耕，降低對茶園土壤的擾動，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，通過以草控草等生物除草技術，也可以降低茶園除草過程中溫室氣體的排放。

2? 生態低碳茶園固碳技術措施

茶園固碳技術旨在通過土壤培肥固碳，茶園內部及周邊植樹種草等一系列技術措施，提高茶園生態系統碳儲存，降低茶園碳排放，同時提高茶園生態系統生物多樣性及穩定性。主要技術措施包括以下幾個方面。

2.1? 增施有機肥提高土壤碳含量

施用有機肥可以顯著提高土壤有機質含量，同時改善土壤質量、促進茶樹生長，進而促進碳固定。（1）有機肥，如植物殘渣、動物糞便、堆肥等，富含有機物質。這些有機物質在分解過程中逐漸轉化為土壤中的有機質，同時為土壤提供了碳、氮、磷等重要養分。（2）有機肥能夠增加土壤肥力。有機質含量的增加可以提高土壤的保水性、通透性和保肥性，改善土壤結構。這有助于促進茶樹根系生長，進而有利于養分吸收和水分利用更為高效。（3）有機肥能夠促進微生物活動。有機肥分解釋放出的有機物質，為土壤中的微生物提供營養。同時，微生物能夠分解有機物質，釋放出養分，促進養分循環和土壤生態系統的健康。總體而言，施用有機肥可以顯著改善茶園土壤的質量和肥力，提高有機質含量，同時為茶園可持續發展和環境保護做出貢獻。

2.2? 茶園間作綠肥提高土壤碳含量

通過草本綠肥間作進行植草固碳栽培對促進茶樹生長、提高茶葉品質、改善茶園土壤質量，尤其是增加土壤有機質含量具有重要作用[9-10]。研究發現，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.），能促進茶樹生長，提高茶葉產量，其中套種黑麥草的效果較好[11]。白三葉、多年生黑麥草，或者兩者混播會明顯改變茶園土壤理化性狀，有效降低茶園土壤體積質量和土壤緊實度，增加土壤有機質、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茶園土壤養分和理化性質的影響，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），發現對于提高土壤有機質含量具有很好的效果。因此，合理進行茶園間作綠肥不但可以減少茶園氮肥用量，同時可以增加土壤固碳量，最終可能會減少茶園溫室氣體排放，推動茶產業“雙減”。

2.3? 茶園周邊植樹提高茶園生態系統碳儲量

在茶園內部及周邊不適宜種植茶樹的區域種植樹木，一方面可以增加茶園生態系統生物多樣性，提高茶園生態系統穩定性。另一方面也可以有效提高茶園生態系統固碳能力。樹木在生長過程中通過光合作用吸收大氣中的二氧化碳，將碳固定在植物體內，同時根系也有助于改善土壤結構，從而增加土壤有機質的積累。具體操作中要注意以下幾個方面。

2.3.1? 樹種選擇的基本原則及適宜樹種

選擇樹種要滿足以下幾點要求：（1）對茶樹生長發育、茶葉產量和品質無明顯的危害。（2）適合當地土壤和氣候條件，最好有較高的經濟或觀賞價值。（3）要求樹種病蟲害較少，特別是沒有與茶樹相同的病蟲危害。（4）樹種冠幅不宜過大，以直立樹型為宜。推薦的遮陰樹種有桂花、櫻花、無患子、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

樹木宜種植在茶園周圍、園內主要道路和主渠兩側，以及山頂、風口、陡坡、溝谷和低洼積水等不適合種茶的地方，不宜在茶園內部廣泛種植。在茶園四周種植時，應與茶行平行，或與茶行對齊，以方便茶園機械和人員進出。樹木種植的間距應依據其高度和樹幅而定，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。

此外要注意樹木的生長管理，具體包括定期對樹木進行修剪、澆水和施肥，保證其健康生長。適當的管理可以提高樹木的生長速度和碳吸收能力。通過在茶園內部及周邊種植樹木，茶園的固碳潛力可以顯著提高，同時還能改善土壤、保護生態環境，推進農業可持續發展。

3? 小結

茶園碳匯的研究和實踐對于實現農業綠色發展、鄉村振興，以及應對氣候變化、推動生態文明建設等都具有重要意義。科研院所要積極開展生態低碳茶技術研究與示范推廣，國家科技管理部門需進一步加強對農業碳匯、茶園碳匯基礎研究的重視，加大項目資金投入，進一步做好茶園碳匯管理等長期性、基礎性研究和技術研發工作。同時，也期待各級農業主管部門能積極參與茶園碳匯，尤其是“生態低碳茶”建設與認證工作，做好技術示范宣傳推廣，更快更好地發揮茶園碳匯功能。

參考文獻

[1] 梅宇， 張朔. 2022年中國茶葉生產與內銷形勢分析[J]. 中國茶葉， 2023， 45（4）： 25-30.

[2] 張曉松， 朱基釵. 習近平察看武夷山春茶長勢： 把茶文化、茶產業、茶科技這篇文章做好[EB/OL]. （2021-03-23）[2023-04-24]. http：//www.xinhuanet.com/politics/2021-03/23/c_1127243161.htm.

[3] LI S Y， WU X， XUE H， et al. Quantifying carbon storage for tea plantations in China[J].? Agriculture， Ecosystems & Environment， 2011， 141（3/4）： 390-398.

[4] FAN L C， HAN W. Soil respiration after forest conversion to tea gardens： A chronosequence study[J/OL]. Catena， 2020， 190： 104532. https：//doi.org/10.1016/j.catena.2020.104532.

[5] CHEN D， WANG C， LI Y， et al. Effects of land-use conversion from Masson pine forests to tea plantations on net ecosystem carbon and greenhouse gas budgets[J/OL]. Agriculture， Ecosystems & Environment， 2021， 320： 107578. https：//doi.org/10.1016/j.agee.2021.107578.

[6] 倪康， 廖萬有， 伊曉云， 等. 我國茶園施肥現狀與減施潛力分析[J]. 植物營養與肥料學報， 2019， 25 （3）： 421-432.

[7] WANG Y， YAO Z， PAN Z， et al. Tea-plant soils as global hotspots for N2O emissions from croplands[J/OL]. Environmental Research Letters， 2020， 15： 104018. https：//doi.org/10.1088/1748-9326/aba5b2.

[8] 中華人民共和國農業農村部. 生態茶園建設指南： NY/T 3934—2021[S]. 北京： 中國農業出版社， 2021.

[9] 方麗， 王濤， 柏德林， 等. 適宜茶園種植的生態綠肥——鼠茅草[J]. 中國茶葉， 2021， 43 （4）： 59-61.

[10] 宋莉， 廖萬有， 王燁軍， 等. 套種綠肥對茶園土壤理化性狀的影響[J]. 土壤， 2016， 48 （4）： 675-679.

[11] 江新鳳， 楊普香， 石旭平， 等. 幼齡茶園套種綠肥效應分析[J]. 蠶桑茶葉通訊， 2014 （6）： 20-22.

[12] 盛忠雷， 李中林， 楊海濱， 等. 茶園綠肥生物產量及其對耕層土壤的影響[J]. 南方農業， 2015， 9 （1）： 25-27.