科技赋能!“十四五”时期我国茶叶科技取得了这些瞩目成就
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一头大象-普洱茶

科技赋能!“十四五”时期我国茶叶科技取得了这些瞩目成就

“十四五”期间,我国茶叶科技在多个领域取得重大进展,基础研究持续深化,关键技术攻关实现多项突破,科技赋能茶产业高质量发展成效显著。“十五五”时期是我国基本实现社会主义现代化的关键阶段,茶产业作为茶叶主产区乡村全面振兴和共同富裕的重要支柱,仍将承担重要使命。

为准确把握茶叶科技发展趋势,系统谋划“十五五”期间茶科技发展的方向、目标与重点任务,绘制未来茶业科技发展蓝图,推动科技更好支撑产业升级,助力茶产业成为乡村振兴的强劲引擎,《中国茶叶》特开设“‘十五五’中国茶科技展望”专栏,邀请茶界专家梳理“十四五”科技进展,展望“十五五”发展路径,共同促进我国茶产业持续健康高质量发展,本期主要总结“十四五”时期我国茶叶科技取得的重要成就。

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01茶学基础研究迈上新台阶

“十四五”时期我国茶学基础研究始终引领世界前沿,取得了一系列原创性研究成果。

如主导构建了全球首个茶树泛基因组,解析转座子爆发驱动的基因组扩张机制,构建了迄今最全面的茶树基因组变异图谱。

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中国农业科学院深圳农业基因组研究所

联合国内多家单位成功构建出首个茶树泛基因组图谱

解析了茶氨酸代谢相关基因CsTHS1和CsCAT1的功能及糖苷转移酶UGTs家族演化及功能分化的基础,揭示了茶树通过“角鲨烯-甾醇信号-CsCBF5”通路,实现“抱团取暖”的分子机制等。

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02茶树种质资源取得新进展

种质资源是茶产业发展的根基。“十四五”时期在已有的国家茶树种质资源圃(杭州)和国家大叶茶树种质资源圃(勐海)的基础上,2022年又增设了国家中小叶茶树种质资源圃(长沙)。目前三圃总计保存了来自20多个国家的野生茶树、地方品种、遗传材料与近缘植物等5000余份。同时,各省也建设了多个省级茶树种质资源圃和原生境保护点。

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国家中小叶茶树种质资源圃(长沙)

图源:新华社记者于文静

农业农村部2021年启动了第三次全国农作物种质资源普查工作,通过3年的调查收集,有效保护了一批珍稀濒危资源,如广西防城港的野生防城茶、云南省麻栗坡“三萼茶”新种、广东梯面古茶树、广西百色右江野生茶树、四川南江古茶树等。

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广西防城港的野生防城茶

图源:花虫识花公众号

我国已形成了“国家统筹、省级协同、区域互补”的茶树种质资源保护体系,为我国茶产业高质量发展夯实了种源基础。

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03茶树育种技术不断创新

“十四五”时期共有266个茶树品种完成了非主要农作物品种登记,148个获得植物新品种授权,包括宜机化、健康成分富集、多茶类适制等多种类型。

在育种技术创新方面,利用GWAS和QTL技术定位了一批与物候期、叶色等性状相关的关键调控位点,200K的SNP芯片和TEA5K液相芯片的成功开发和一系列高密度遗传连锁图谱的成功绘制,为利用分子标记开展育种早期鉴定提供了前期条件。

CRISPR/Cas9作为一种高效、定向的基因编辑技术,在茶树中也成功实现了对CsHB1基因的定向编辑,使该基因的表达水平降低了65%。

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04养分调控及茶树栽培技术不断升级

茶园养分管理研究聚焦于养分的精准高效利用与有机替代。探明了我国茶园氮肥施用量的上限为600kg/hm2,发现淋溶和氨挥发是茶园活性氮损失的主要途径,通过集成养分管理技术可减少45.4%的氮损失。

施用镁改性生物炭与秸秆生物炭,可改良酸性土壤并提升土壤团聚体中碳稳定性。铁氧化物与微生物的协同作用促进了土壤有机碳的物理-化学保护。

有机管理及间作模式可缓解土壤酸化,有机肥的替代比例以20%~30%效果最佳,并且动物源有机肥的培肥效果优于植物源。

“十四五”时期,我国成功构建了提质与减排协同的茶园绿色生态高效栽培技术模式,建立了首个践行“双碳”战略的农产品——生态低碳茶技术与认证体系。

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明确了修剪凋落物的资源化利用,如制成生物炭或有机肥,比直接还田更能减少土壤有机碳矿化。茶-豆科/林木/菇间作优化了茶园微生态,减轻了茶树铝毒害和病虫危害,提升了茶叶中茶氨酸含量。

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05茶园病虫草害防控技术快速发展

破译了灰茶尺蠖、茶小绿叶蝉等重要害虫的基因组,解析了茶小绿叶蝉求偶振动通讯机制,揭示了其雄虫存在两种求偶竞争策略;鉴定出茶棍蓟马的聚集信息素;明确了茉莉酸、水杨酸信号途径间的协同和拮抗作用,揭示了槲皮素糖苷、水杨酸糖苷等在茶树抗病虫性中的重要作用,阐明了多种虫害诱导茶树挥发物对临近茶树防御警备、防御反应的激活。

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(a)-灰茶尺蠖生活史,(b)-灰茶尺蠖幼虫,(c)-灰茶尺蠖成虫,(d)-灰茶尺蠖田间为害状

灰茶尺蠖生活史及生态照

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(a)-灰茶尺蠖基因组在31条染色体上的分布特征,(b)-灰茶尺蠖与家蚕染色体水平基因组比较

灰茶尺蠖染色体水平基因组组装示意图

针对我国茶园主要害虫,提出多项理化诱控和化学防治技术及参数,其中包括茶尺蠖性诱剂、茶棍蓟马引诱剂、茶小绿叶蝉单波杀虫灯、茶网蝽秋防技术、茶园植保无人机高效减施作业参数等。

生物防治技术稳步发展,明确了不同核型多角体病毒毒株对茶尺蠖、灰茶尺蠖的毒力差异,建立了病毒规模化扩繁新工艺。

茶树病虫害快速精准识别技术快速发展,研发了主要害虫远程智能监测设备,为发展茶园数字植保奠定基础。

“十四五”期间,全国茶园绿色防控覆盖率稳步提升,2024年超60%。以精准理化诱控、高效低水溶性农药为核心的茶园主要害虫绿色精准防控技术在全国重点产茶县推广应用,2023年入选农业农村部农业主推技术,集成示范区化学农药减施56.2%。

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06茶园管理机械装备与技术取得系列成果

“十四五”期间,针对茶园生产管理各环节作业特点与需求,分别开展以精准化、高效化、智能化为导向的技术装备研究,取得了一系列成果。

在耕作环节,研制了小型化、爬坡性能良好的耕作装备,国内首台具有北斗导航辅助驾驶功能的高地隙多功能管理机和适宜丘陵茶园复杂地形条件作业的小型直流电驱作业装备实现突破。

在施肥环节,以精准施肥为目标,建立了茶园营养成分快速诊断的新技术,研发了施肥装备和智能水肥一体化自控系统等;在植保环节,研制出轻简型单波杀虫灯和便携式吸虫机等新型物理防控装备。

在采摘环节,适用于丘陵缓坡梯田式茶园的轻便自走式采茶机、4CJ-1200F智能采茶机等研制成功,可以实现大宗茶高效采摘。突破了名优茶智能化采摘中检测、定位、采摘、收集和行走等环节的多项技术,研制出全部自主核心技术、核心部件100%国产的采摘机器人,实现了采茶机器人零的突破。

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浙理第六代智能采茶机器人

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07茶叶加工技术及装备迭代升级

新式茶饮产业的蓬勃发展和迅速壮大是“十四五”时期我国茶产业发展的一大亮点。

系统攻克了精准闷黄、摇青提香、精准焙火、精切整形等关键原料茶加工技术,成功开发出一系列具有鲜明地域特色的高附加值产品。

基于风味化学与感官互作机制的系统研究,构建了涵盖茶-茶、茶-果、茶-花及茶-药食同源产品等多维度的精准拼配技术体系。

茶饮料产业实现了从含糖调味茶向高品质无糖即饮茶的结构性转变。无糖茶饮料产品在茶汤风味稳态保持与香气复原等关键技术上取得系统性突破,集成应用了低温萃取、香气回填、稳定澄清等先进工艺,全面推动了茶饮料产业的技术迭代与消费体验升级。

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图源:豆包AI

我国茶叶加工装备的数字化与自动化水平实现显著提升。通过集成茶鲜叶入厂智能分级、萎凋含水率实时监测、杀青参数在线调控、揉捻与干燥过程精密控制及全流程质量可追溯功能,建成并投产多条数字化加工生产线,初步构建了覆盖绿茶、红茶、乌龙茶等多茶类的智能制造模式。

基于智能感知与大数据技术的深入应用,加工过程参数实现精细化动态调控,在有效降低综合能耗的同时,显著提升了产品质量稳定性和标准化程度。

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08茶叶质量安全控制及检测技术不断提升

茶叶中典型危害因子消解动态规律日渐清晰,新兴危害因子发生及其迁移转化规律成为研究重点。

农药残留行为逐渐由母体化合物转向代谢产物,解析了新烟碱类、氨基甲酸酯类、有机磷类等传统农药和抗生素农药、蚊蝇醚等新农药及其代谢产物在茶叶中的残留行为,并评估了其健康风险。

研发了茶叶中吡咯里西啶生物碱高通量精准检测技术,明确了其光解产物并评估出母体化合物的健康风险。

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中国农业科学院茶叶研究所茶叶质量与风险评估创新团队揭示了吡咯里西啶生物碱及其N-氧化物在茶树中的吸收转运规律及其降解机制

茶叶中农药残留、重金属、真菌毒素、环境污染物等危害因子高通量精准分析技术发展迅速,一次性分析农药残留的数量最高达479种。构建了900余种农药及其代谢产物的高分辨质谱数据库,搭建起高分辨质谱分析平台。

通过创制特异性纳米材料、荧光探针等信号元件,结合表面增强拉曼光谱、近红外光谱等分析仪器,显著提升了茶叶中典型危害因子的现场快速检测能力。

我国茶叶质量安全标准体系不断完善。2022年,我国国家标准《食品安全国家标准食品中农药最大残留限量》(GB2763—2022)和《食品安全国家标准食品中2,4-滴丁酸钠盐等112种农药最大残留限量》(GB2763.1—2022)将茶叶中农药残留限量的数量从65种增加到110种,监测对象拓宽到茶饮料,对高毒高残留农药设定严格限量。

2024年发布了《食品安全国家标准茶叶》(GB31608—2023),进一步明确了茶叶卫生指标的要求。

科技赋能!“十四五”时期我国茶叶科技取得了这些瞩目成就

在检测方法标准方面,《食品安全国家标准植物源性食品中331种农药及其代谢物残留量的测定液相色谱-质谱联用法》(GB23200.121—2021)为茶叶农药残留检测提供了检测依据。同时制定了高氯酸盐、丙烯酰胺、氟化物等危害因子的检测方法标准,有力保障了我国茶产品的质量安全。

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09茶与健康研究取得新突破

茶的健康功效研究方兴未艾。研究发现茶氨酸可透过血脑屏障直接作用于中枢神经系统,促进大脑中α波的生成。茶多酚能激活Nrf2信号通路,上调抗氧化酶的表达,从而增强细胞的抗氧化防御系统。

茶叶健康产品的开发正从传统饮品向功能化、个性化和场景化方向加速演进。成功开发出适用于高血压患者的低咖啡碱绿茶;推出高茶氨酸白茶,提升睡眠质量等。包埋缓释、纳米载体等增效技术的初步应用,进一步增强了功能成分的稳定性和生物利用度。

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10茶产业经济研究成果丰硕

“十四五”时期,茶叶产业经济研究围绕高质量发展核心议题取得了丰硕成果。在区域发展要素配置方面,研究揭示了三产融合水平的时空分异特征,并识别了土地、劳动力、资本、政策等关键要素在不同茶区的差异化影响。

在主体利益联结机制方面,探讨了政府、企业、合作社与茶农等多方主体的互动关系,分析了“公司+农户”等模式的利弊,并关注了茶农生计恢复力与收入提升路径。

在高质量发展路径方面,研究涉及数字技术赋能、绿色发展转型、品牌价值提升、新业态新模式创新、标准化建设等内容,深入剖析了技术采纳、绿色生产行为驱动因素、品牌高端化战略及政策效能机制。

在消费特征与贸易格局方面,研究聚焦于消费者偏好,并分析了绿色壁垒、“一带一路”倡议等对茶叶国际贸易的影响。

本文节选自《中国茶叶》2026年第1期,P1-9,《“十四五”我国茶叶科技研究成就及“十五五”展望》,作者:王新超,丁长庆,马春雷,苏有健,蔡晓明,宋志禹,许勇泉,陈红平,楚强,伊晓云。部分图片来源于网络。