生态低碳茶园固碳减排技术研究

颜鹏 吴碎典 胡强 冷杨 罗莹 黄福印 张优 李征珍 张少博 李鑫

摘要：茶園是介于典型农业和林业之间的生态系统。茶产业兼具生态功能和经济效益，积极开发建设生态低碳茶园是践行习总书记“三茶统筹发展”，服务国家“双碳”战略目标的重要举措。文章以茶园固碳减排为目标，围绕茶园生产管理，从茶园养分管理和病虫害防控等方面介绍降低茶园碳排放的技术措施，从茶园土壤管理和茶园植树种草等方面介绍茶园固碳技术措施，以期为生态低碳茶园建设提供技术指导，实现我国茶产业生态、低碳、可持续发展。

关键词：生态低碳茶；固碳；碳减排；碳足迹

中图分类号：S571.1                                            文献标识码：A                                            文章编号：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

“推进乡村振兴，生态宜居是关键；建设农业强国，生态低碳是方向”。2022年中央农村工作会议上，习近平总书记对发展生态低碳农业作出重要部署。茶产业是富民产业、绿色生态产业，也是文化产业、健康产业。我国现有20个产茶省区，涉茶人口近1亿人，2022年全国茶园面积333.03万hm2，年产干毛茶318.10万t，干毛茶产值达3 180.68亿元[1]。2021年3月22日，习近平总书记到武夷山市燕子窠生态茶园调研时指出，“要把茶文化、茶产业、茶科技统筹起来，过去茶产业是你们这里脱贫攻坚的支柱产业，今后要成为乡村振兴的支柱产业”[2]。

茶园是介于典型农业和林业之间的生态系统，同时兼具生态功能和经济效益。研究表明，茶园单位面积碳储量可高达193.3 t/hm2，远高于草地生态系统，接近森林生态系统水平[3]。但是茶园也存在温室气体排放量高的问题。前期对茶园CO2排放的研究发现，茶园CO2排放的年通量高达15.8 t/hm2，高于周边森林生态系统[4]。同时，相比较于森林生态系统，茶园也具有更高的N2O排放量。最新关于我国主要农作物温室气体排放研究发现，茶园单位面积年碳排放达到9.9 t/hm2，仅低于水果、蔬菜和水稻碳排放量[5]。因此必须研究茶园固碳减排措施，进一步挖掘茶园固碳减排潜力，降低茶园碳排放，为碳中和、碳达峰服务。

1  生态低碳茶园温室气体减排技术措施

N2O作为茶园主要温室气体，其排放来源主要有茶园施肥管理（主要为有机肥和化肥）、病虫害防控中农药施用，以及茶园耕作、除草等管理中的汽油或柴油等能源消耗。因此，从上述3个方面优化茶园管理技术，降低所涉及的投入品用量，可有效降低茶园温室气体排放。

1.1  优化茶园养分管理

前期调研发现，按纯养分计，我国茶园的养分投入总量（N + P2O5 + K2O）达到796 kg/hm2，而且养分主要来源于化肥投入。我国茶园年均化肥总用量678 kg/hm2，其中化肥N、P2O5、K2O投入量分别达到444、115、119 kg/hm2，茶园有机养分投入量仅占总养分投入量的 15%[6]。此外，生产中化肥施用大部分为一次性直接撒施，导致肥料尤其是氮肥损失严重。中国科学院大气物理研究所姚志生课题组总结了全球茶园N2O排放特点发现，茶园N2O年排放量达17.1 kg/hm2，占氮肥施用量的2.31%，高于我国粮食作物等农田的N2O排放[7]。关于茶园氮肥利用及损失的研究发现，无机氮（铵态氮和硝态氮）淋溶和氨挥发为主要的氮素损失途径，其中淋溶损失率33.9%；氨挥发损失率15.1%；N2O排放损失率3.6%。在这一背景下，根据前期大量研究，在保证茶叶产量和品质的前提下提出了茶园推荐施肥技术方案，并且结合茶园温室气体减排的需求，提出了生态低碳茶园养分管理限量指标，通过严格控制化肥用量，实现温室气体减排[8]。其中，氮肥年施用总量（折合纯 N）控制在225 kg/hm2以下，其中来自有机肥料的氮肥不少于30%；化学钾肥年施用量（折合K2O）控制在75 kg/hm2以下；化学磷肥年施用量（折合 P2O5）控制在 45 kg/hm2以下。在该指标要求下，能够将茶园施肥造成的温室气体排放从全国平均水平的9.0 t/hm2降低到5.1 t/hm2，下降幅度达到43%。

1.2  病虫害绿色防控替代化学农药

传统茶园病虫害防控管理中存在化学农药种类多且杂、用量大等问题，也是造成茶园温室气体排放的因素之一。当前茶园主要病害为炭疽病、茶饼病等，主要虫害包括茶小绿叶蝉、茶尺蠖、灰茶尺蠖、茶棍蓟马、茶橙瘿螨类等。传统多使用相应的化学农药进行防治。但是随着茶园病虫害防控技术的研究和进步，目前可替代化学农药的物理防治措施和生物防治措施等均取得极大进步。其中物理防治措施主要包括天敌友好型诱虫灯、黄红/绿黄双色诱虫板等，在防治茶小绿叶蝉、茶尺蠖、灰茶尺蠖、茶棍蓟马等害虫方面具有很好的效果。生物防治技术方面，通过性诱剂可以有效防控茶尺蠖、灰茶尺蠖、茶毛虫等害虫。病毒制剂方面，由茶尺蠖核型多角体病毒和苏云金杆菌制成的低毒、高效生物药剂可以有效防控茶尺蠖、灰茶尺蠖。在上述技术支撑下，《生态低碳茶园生产技术规范》中提出要求优先采取物理防治与生物防治措施，必要时可考虑使用化学防治技术，但是要合理选用农药品种，有限制地使用高效、低毒、低残留农药，而且化学防治次数不超过2次/年[8]。通过上述措施，可以有效降低茶园病虫害防控中化学农药的用量，从而降低茶园温室气体排放。

1.3  优化茶园耕作、除草管理

茶园耕作、除草等管理中的汽油或柴油等能源消耗也是茶园温室气体排放源之一。通过免耕或少耕，降低对茶园土壤的扰动，可以有效降低茶园土壤呼吸，从而减少茶园温室气体排放。此外，通过以草控草等生物除草技术，也可以降低茶园除草过程中温室气体的排放。

2  生态低碳茶园固碳技术措施

茶园固碳技术旨在通过土壤培肥固碳，茶园内部及周边植树种草等一系列技术措施，提高茶园生态系统碳储存，降低茶园碳排放，同时提高茶园生态系统生物多样性及稳定性。主要技术措施包括以下几个方面。

2.1  增施有机肥提高土壤碳含量

施用有机肥可以显著提高土壤有机质含量，同时改善土壤质量、促进茶树生长，进而促进碳固定。（1）有机肥，如植物残渣、动物粪便、堆肥等，富含有機物质。这些有机物质在分解过程中逐渐转化为土壤中的有机质，同时为土壤提供了碳、氮、磷等重要养分。（2）有机肥能够增加土壤肥力。有机质含量的增加可以提高土壤的保水性、通透性和保肥性，改善土壤结构。这有助于促进茶树根系生长，进而有利于养分吸收和水分利用更为高效。（3）有机肥能够促进微生物活动。有机肥分解释放出的有机物质，为土壤中的微生物提供营养。同时，微生物能够分解有机物质，释放出养分，促进养分循环和土壤生态系统的健康。总体而言，施用有机肥可以显著改善茶园土壤的质量和肥力，提高有机质含量，同时为茶园可持续发展和环境保护做出贡献。

2.2  茶园间作绿肥提高土壤碳含量

通过草本绿肥间作进行植草固碳栽培对促进茶树生长、提高茶叶品质、改善茶园土壤质量，尤其是增加土壤有机质含量具有重要作用[9-10]。研究发现，茶园套种白花三叶草（Trifolium repens L.）、红花三叶草（Trifolium pratense L.）和黑麦草（Lolium perenne L.），能促进茶树生长，提高茶叶产量，其中套种黑麦草的效果较好[11]。白三叶、多年生黑麦草，或者两者混播会明显改变茶园土壤理化性状，有效降低茶园土壤体积质量和土壤紧实度，增加土壤有机质、全氮、速效磷和速效钾含量[10]。盛忠雷等[12]研究了多种茶园草本绿肥生物量对茶园土壤养分和理化性质的影响，包括夏季绿肥（如田菁、花生、南方苜蓿、绿豆、箭舌豌豆和墨西哥玉米）和冬季绿肥（如黑麦草、白三叶、紫云英、黄花苜蓿和蚕豆），发现对于提高土壤有机质含量具有很好的效果。因此，合理进行茶园间作绿肥不但可以减少茶园氮肥用量，同时可以增加土壤固碳量，最终可能会减少茶园温室气体排放，推动茶产业“双减”。

2.3  茶园周边植树提高茶园生态系统碳储量

在茶园内部及周边不适宜种植茶树的区域种植树木，一方面可以增加茶园生态系统生物多样性，提高茶园生态系统稳定性。另一方面也可以有效提高茶园生态系统固碳能力。树木在生长过程中通过光合作用吸收大气中的二氧化碳，将碳固定在植物体内，同时根系也有助于改善土壤结构，从而增加土壤有机质的积累。具体操作中要注意以下几个方面。

2.3.1  树种选择的基本原则及适宜树种

选择树种要满足以下几点要求：（1）对茶树生长发育、茶叶产量和品质无明显的危害。（2）适合当地土壤和气候条件，最好有较高的经济或观赏价值。（3）要求树种病虫害较少，特别是没有与茶树相同的病虫危害。（4）树种冠幅不宜过大，以直立树型为宜。推荐的遮阴树种有桂花、樱花、无患子、玉兰、合欢、杜英、银杏、紫薇和大叶冬青等。

2.3.2  种植位置、方式与间距

树木宜种植在茶园周围、园内主要道路和主渠两侧，以及山顶、风口、陡坡、沟谷和低洼积水等不适合种茶的地方，不宜在茶园内部广泛种植。在茶园四周种植时，应与茶行平行，或与茶行对齐，以方便茶园机械和人员进出。树木种植的间距应依据其高度和树幅而定，大乔木品种以4～6 m为宜，小乔木品种以2～4 m为宜。一般茶园每公顷种植75～150棵为宜。

此外要注意树木的生长管理，具体包括定期对树木进行修剪、浇水和施肥，保证其健康生长。适当的管理可以提高树木的生长速度和碳吸收能力。通过在茶园内部及周边种植树木，茶园的固碳潜力可以显著提高，同时还能改善土壤、保护生态环境，推进农业可持续发展。

3  小结

茶园碳汇的研究和实践对于实现农业绿色发展、乡村振兴，以及应对气候变化、推动生态文明建设等都具有重要意义。科研院所要积极开展生态低碳茶技术研究与示范推广，国家科技管理部门需进一步加强对农业碳汇、茶园碳汇基础研究的重视，加大项目资金投入，进一步做好茶园碳汇管理等长期性、基础性研究和技术研发工作。同时，也期待各级农业主管部门能积极参与茶园碳汇，尤其是“生态低碳茶”建设与认证工作，做好技术示范宣传推广，更快更好地发挥茶园碳汇功能。

参考文献

[1] 梅宇， 张朔. 2022年中国茶叶生产与内销形势分析[J]. 中国茶叶， 2023， 45（4）： 25-30.

[2] 张晓松， 朱基钗. 习近平察看武夷山春茶长势： 把茶文化、茶产业、茶科技这篇文章做好[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， 伊晓云， 等. 我国茶园施肥现状与减施潜力分析[J]. 植物营养与肥料学报， 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] 中华人民共和国农业农村部. 生态茶园建设指南： NY/T 3934—2021[S]. 北京： 中国农业出版社， 2021.

[9] 方丽， 王涛， 柏德林， 等. 适宜茶园种植的生态绿肥——鼠茅草[J]. 中国茶叶， 2021， 43 （4）： 59-61.

[10] 宋莉， 廖万有， 王烨军， 等. 套种绿肥对茶园土壤理化性状的影响[J]. 土壤， 2016， 48 （4）： 675-679.

[11] 江新凤， 杨普香， 石旭平， 等. 幼龄茶园套种绿肥效应分析[J]. 蚕桑茶叶通讯， 2014 （6）： 20-22.

[12] 盛忠雷， 李中林， 杨海滨， 等. 茶园绿肥生物产量及其对耕层土壤的影响[J]. 南方农业， 2015， 9 （1）： 25-27.