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基于Sentinel-2时序数据的广东省英德市茶园分类研究

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光谱学与光谱分析 2024年第4期44卷 1136-1143页

作者：陈盼盼任艳敏赵春江李存军刘玉北京市农林科学院信息技术研究中心北京100097

茶叶是一种高附加值的经济作物,是我国南方山区乡村振兴的主要抓手。由于毁林种茶等破坏行为,导致森林资源破坏并引发水土流失等生态环境问题。快速准确获取茶园的空间分布对于政府监管和茶叶产业的规划发展至关重要。由于研究区天气多... 详细信息

茶叶是一种高附加值的经济作物,是我国南方山区乡村振兴的主要抓手。由于毁林种茶等破坏行为,导致森林资源破坏并引发水土流失等生态环境问题。快速准确获取茶园的空间分布对于政府监管和茶叶产业的规划发展至关重要。由于研究区天气多阴雨,茶园分布较为分散,与森林等植被光谱较为接近等原因,导致基于卫星影像提取茶园挑战性较大。为了摸清英德市的茶园空间分布,系统分析了中高分辨率的多光谱Sentinel-2影像数据,结合多时序多特征信息在茶园提取中的应用潜力。以英德市全境为研究区,选用2019年—2021年的9期Sentinel-2影像数据,详细分析了茶树生长的物候特征,进一步探究了茶园和其他地类在多时序中的特征变化,采用Relief算法对所有特征进行重要性排序。根据特征排序结果,选取特征权重值加权90%的特征因子,即7个植被指数特征和2个纹理特征,通过不同的组合排序构建了9种茶园分类场景,采用RF算法对所有分类场景进行精度评价,选取最佳分类场景,进一步探讨了RF分类算法和SVM分类算法对茶园提取的可行性。结果表明:(1)在进行英德市茶园提取时,2月和10月是采用多时相构造茶园多特征的最佳组合,可能因2月茶树处于萌芽期长出部分嫩绿的新叶易于和森林植被区分且在10月前后由于茶园进行了修剪其特征也较明显,因此两时相特征融合易于区分茶园。(2)RF分类方法与SVM分类方法相比,后者的精度较高,其总体精度达到91.56%,Kappa系数为0.89,生产者精度和用户精度分别为80.22%和84.56%。该研究为快速高效获取英德市茶园空间分布信息提供了一种高效的方法,同时为政府在进行茶叶产业规划、管理提供了数据支持。

关键词：茶园 Sentinel-2 时序特征机器学习分类

有机和常规管理对茶园土壤固碳的影响——以林地为对照

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中国生态农业学报（中英文） 2024年第1期32卷 53-60页

作者：郑玉婷黄鑫慧李浩王彪李攀锋崔吉晓隋鹏高旺盛陈源泉中国农业大学农学院北京100193 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所北京100083

为探究有机和常规管理方式对茶园土壤有机碳的影响,选择云南省普洱市思茅区常规管理茶园、有机管理茶园和附近自然林地3种典型土地利用类型,通过测定0~20 cm和20~40 cm土层的土壤有机碳(SOC)、易氧化有机碳(EOC)、非活性有机碳(NLOC)、... 详细信息

为探究有机和常规管理方式对茶园土壤有机碳的影响,选择云南省普洱市思茅区常规管理茶园、有机管理茶园和附近自然林地3种典型土地利用类型,通过测定0~20 cm和20~40 cm土层的土壤有机碳(SOC)、易氧化有机碳(EOC)、非活性有机碳(NLOC)、颗粒态有机碳(POC)和矿物结合态有机碳(MOC)含量,计算土壤各组分有机碳的分配比例以及土壤碳库管理指数(CPMI),研究3种土地利用方式下土壤有机碳各组分含量和质量的变化特征。结果显示:1)常规管理茶园的SOC含量和储量分别比自然林地低48.67%~51.94%和27.25%~35.71%(P茶园的SOC含量和储量比常规管理茶园分别高52.09%~62.86%、15.54%~20.26%(P茶园的EOC、NLOC、POC和MOC含量均低于自然林地(P茶园的EOC、NLOC、POC和MOC含量比常规管理茶园分别高出46.39%~57.89%、54.24%~66.15%、80.87%~121.01%和40.07%~46.28%(P茶园的POC/SOC、NLOC/SOC较低,有机管理茶园的POC/SOC、NLOC/SOC则高于常规管理茶园。4)常规管理茶园具有较高的CPAI和较低的CPMI,常规管理茶园的CPMI比自然林地低24.53%~46.12%,有机管理茶园的CPMI比常规管理茶园高67.88%~100.33%,其差异均显著(P茶园土壤有机碳含量和土壤碳库质量下降,存在一定程度的土地退化,而有机管理是提高茶园土壤碳库质量的有效措施。

关键词：茶园有机管理土壤有机碳土壤碳库管理指数自然林地

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茶园往复式开沟松土机设计与试验

农业机械学报 2024年

作者：秦宽郎旭涛沈周高吴正敏毕海军曹成茂孙燕葛俊方梁菲安徽农业大学茶与食品科技学院茶树生物学与资源利用国家重点实验室安徽农业大学工学院安徽省智能农机装备工程实验室

丘陵山区茶园土壤板结、石砾较多，使用传统旋转或移动式开沟机会出现打石跳刀、刀具无法入土、开沟不深、作业阻力大的问题。为此，依据人工铲土具有自发性以最低功耗完成最优作业路径的特点，设计仿人工铲土动作的曲柄摇杆式开沟装置... 详细信息

丘陵山区茶园土壤板结、石砾较多，使用传统旋转或移动式开沟机会出现打石跳刀、刀具无法入土、开沟不深、作业阻力大的问题。为此，依据人工铲土具有自发性以最低功耗完成最优作业路径的特点，设计仿人工铲土动作的曲柄摇杆式开沟装置，并研制小型茶园往复式开沟松土机。通过分析人工使用铁锹铲土的动作，建立入土、切土、抛土的运动模型，基于Matlab软件分析得到人工铲土时铁锹锹尖运动轨迹的拟合方程，以此方程为基准，建立曲柄连杆机构的目标函数，结合约束条件解出曲柄摇杆机构结构参数，同时对开沟铲进行开沟阻力分析，确定开沟铲的结构参数。建立Recurdyn和EDEM耦合的开沟铲-土壤互作仿真模型，并进行三因素三水平正交试验，对作业和结构参数进行优化，得到最优参数组合为：机器前进速度v为0.06 m/s、曲柄转速n为42 r/min、入土倾角φ为80°。田间试验表明，茶园往复式开沟松土机作业平均开沟深度为211.5 mm，开沟功耗为0.119 kW，沟深稳定性系数为90.9%，相较于传统旋转式开沟机，开沟功耗降低了6.3%，沟深稳定性系数提高了3.1个百分点，整机作业质量满足茶园农艺要求。

关键词：茶园开沟松土机仿生曲柄连杆机构 Recurdyn EDEM

茶园阴坡和阳坡土壤微生物群落结构与土壤理化因子的关系

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江苏农业学报 2024年第2期40卷 251-259页

作者：刘威王晶晶师梦楠张文静王子浩郭桂义张永瑞信阳农林学院茶学院/河南省豫南茶树资源综合开发重点实验室河南信阳464000 河南大别山森林生态系统国家野外科学观测研究站河南郑州450046 信阳生态研究院河南信阳464000

采用Illumina MiSeq高通量测序技术探究茶园阴坡和阳坡土壤细菌、真菌群落结构特点,并开展土壤理化因子对土壤细菌、真菌群落结构的影响分析。结果表明,茶园阴坡土壤细菌和真菌分类操作单元数量均高于阳坡。在门分类水平上,阴坡土壤中... 详细信息

采用Illumina MiSeq高通量测序技术探究茶园阴坡和阳坡土壤细菌、真菌群落结构特点,并开展土壤理化因子对土壤细菌、真菌群落结构的影响分析。结果表明,茶园阴坡土壤细菌和真菌分类操作单元数量均高于阳坡。在门分类水平上,阴坡土壤中相对丰度最高的细菌门为酸杆菌门,阳坡为变形菌门,而阴坡和阳坡土壤中相对丰度最高的真菌门均为子囊菌门,相对丰度均超过55.00%;在目分类水平上,茶园阴坡和阳坡土壤相对丰度最高的细菌、真菌均不同。物种多样性分析结果显示,阴坡和阳坡茶园土壤间细菌和真菌物种多样性和物种相对丰度均无显著差异。阴坡和阳坡富集的细菌不同,而富集的真菌较为相似。冗余分析结果显示,细菌受土壤因子的影响大于真菌,且土壤速效磷含量是影响土壤细菌和真菌群落最主要的环境因子。

关键词：茶园阴坡和阳坡土壤微生物群落结构土壤理化因子

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有机种植方式对茶园土壤酸碱度的影响

茶叶科学 2024年第2期44卷 261-268页

作者：沈星荣汪秋红胡强王东辉傅尚文韩文炎李鑫中国农业科学院茶叶研究所浙江杭州310008 杭州中农质量认证中心有限公司浙江杭州310008 农业农村部茶叶质量安全控制重点实验室浙江杭州310008

土壤过度酸化是影响茶产业持续健康发展的主要因素之一,为了解有机管理方式对茶园土壤酸碱度的长期影响,以常规茶园为对照,研究了我国18个省份84个产茶县有机管理1~21 a对茶园土壤pH的影响。结果表明,有机茶园比常规茶园土壤pH平均高0.... 详细信息

土壤过度酸化是影响茶产业持续健康发展的主要因素之一,为了解有机管理方式对茶园土壤酸碱度的长期影响,以常规茶园为对照,研究了我国18个省份84个产茶县有机管理1~21 a对茶园土壤pH的影响。结果表明,有机茶园比常规茶园土壤pH平均高0.36,达极显著水平;随着有机管理年份的增加,茶园土壤pH总体为先显著上升、后显著下降并维持相对平稳,有机管理1~5、6~10、11~15、16~21 a的pH比常规茶园分别高0.48、0.23、0.28和0.30,均达显著或极显著水平;有机管理方式还有利于土壤pH向最适合茶树生长发育的方向发展,pH 4.5~5.5的茶园占比,常规茶园为41.9%,有机管理1~5、6~10、11~15、16~21 a的茶园分别为53.1%、48.9%、58.7%和66.7%,总体随有机管理年限的增加而增加。可见,有机管理方式能防止茶园土壤严重酸化,使土壤pH向着最适合茶树生长发育的方向发展。

关键词：有机管理茶园土壤 pH

有机种植对茶园土壤微生物群落组成与多样性的影响

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茶叶科学 2024年第2期44卷 246-260页

作者：严钰萧周大鹏杨艳芬谢瑾吕才有杨广容文勤枢云南农业大学茶学院云南昆明650201 德宏州茶叶技术推广站云南芒市678400

为揭示有机种植对土壤微生物群落组成和多样性的影响,以云南省勐腊县3座代表性古茶山(蛮砖、易武、攸乐)的古茶园、现代茶园、橡胶园、荒地4种类型土壤为研究对象,采用Illumina MiSeq PE300高通量测序技术测定其细菌和真菌群落结构,分... 详细信息

为揭示有机种植对土壤微生物群落组成和多样性的影响,以云南省勐腊县3座代表性古茶山(蛮砖、易武、攸乐)的古茶园、现代茶园、橡胶园、荒地4种类型土壤为研究对象,采用Illumina MiSeq PE300高通量测序技术测定其细菌和真菌群落结构,分析有机种植及种植年限对土壤理化性质、微生物群落结构特征与多样性的影响。结果表明,有机种植可促进土壤有机质积累和氮磷钾养分含量提高。3座茶山土壤细菌共有运算分类单元(Operational taxonomic unit,OTU)数目为381个,其中,易武荒地特有OTU最多(293个),蛮砖橡胶园特有OTU最少(28个);而真菌共有OTU数目仅为24个,蛮砖古茶园特有OTU最多(337个),易武现代茶园特有OTU最少(55个)。细菌的Shannon多样性指数达5.88~6.62,明显高于真菌的2.71~4.30。茶园土壤优势细菌和真菌门与非茶园土壤基本相似,但酸微菌目(Acidimicrobiales)、慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)、Varibacter属、黄色杆菌科(Xanthobacteraceae)、硝化螺菌属(Nitrospira)、Bryobacter属、Acidibacter属、浮霉菌科(Planctomycetaceae)等在不同茶山和土地利用方式间的相对丰度差异显著;与荒地和橡胶园相比,茶园土壤真菌群落的毛壳菌科(Chaetomiaceae)、青霉菌属(Penicillium)、镰刀菌属(Fusarium)、木霉属(Trichoderma)、被孢霉属(Mortierella)、伞菌目(Agaricales)和散囊菌纲(Eurotiomycetes)等的相对丰度较高。细菌群落丰度指数Chao1与土壤全氮和全磷呈显著正相关,3座茶山的细菌群落组成较真菌群落更为稳定。除个别茶园土壤外,有机种植下土壤细菌丰度随年限增加而上升,真菌丰度随年限增加先降低后升高,现代茶园和古茶园细菌与真菌的多样性水平则随种植年限增加而下降。

关键词：茶园土壤微生物群落结构组成多样性高通量测序

长期不同有机肥替代比例对茶园土壤养分动态的影响

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植物营养与肥料学报 2024年第3期30卷 605-614页

作者：季凌飞杨亦扬倪康吴志丹江福英尤志明伊晓云郭世伟阮建云江苏省农业科学院休闲农业研究所/江苏省高效园艺作物遗传改良重点实验室江苏南京210014 中国农业科学院茶叶研究所/农业农村部茶树生物学与资源利用重点实验室浙江杭州310008 南京农业大学资源与环境科学学院江苏南京210095 福建省农业科学院茶叶研究所福建福州350013

[目的]有机肥部分替代化肥是茶园实现“化肥零增长”的一个重要途径。研究不同有机肥替代比例对土壤养分变化及茶叶产量的影响,为茶园合理高效施用有机肥提供参考。[方法]长期定位试验于2007年在福建省宁德市进行,供试茶树于2006年栽种... 详细信息

[目的]有机肥部分替代化肥是茶园实现“化肥零增长”的一个重要途径。研究不同有机肥替代比例对土壤养分变化及茶叶产量的影响,为茶园合理高效施用有机肥提供参考。[方法]长期定位试验于2007年在福建省宁德市进行,供试茶树于2006年栽种。试验处理包括不施氮肥对照(CK)、氮磷钾化肥(NPK)处理,以及氮投入总量不变条件下以猪粪替代25%(OM25)、50%(OM50)、75%(OM75)、100%(OM100)化肥氮的有机肥替代处理。氮肥每年分3次追施,磷、钾肥和有机肥一次性基施。于2018-2019年间定期采集表层(0-20 cm)土壤样品,测定土壤养分含量、茶叶产量,同时检测降雨量和地表温度。[结果]施肥显著提高土壤养分含量,但同一养分含量年际间的变异幅度随着有机氮替代比例的上升而增加,除铵态氮含量外,NPK与OM25处理的养分含量及年际间变异系数无显著差异,二者均低于其他有机肥替代比例处理。OM25处理土壤铵态氮平均含量与其他处理相比提升了1.42~3.35倍,显著高于其他处理(P0.05)。CK和NPK处理的土壤钙、镁、锰、铜和锌元素的平均含量显著低于较高的有机肥替代比例处理,OM100处理下土壤有效钙、镁、锰、铜和锌元素的平均含量较最低的CK分别提高了4.12、13.83、2.77、12.32和36.32倍。随着有机肥替代比例的增加,表层土壤pH和速效钾含量随之上升,而铵态氮含量和茶叶的鲜叶产量则呈下降趋势。除铵态氮外,土壤养分含量与取样前7天的降雨量之间存在显著的负相关关系,土壤铵态氮和硝态氮含量与任意阶段的地表温度之间存在显著的负相关关系。[结论]全有机肥模式不利于茶叶增产和土壤养分的供应,且土壤pH的升高对茶树生长有明显的限制作用,降雨过多和地表温度过高也会加剧养分流失风险。低有机质替代比例可以保证氮素的充足和稳定供应,且不会引起pH明显变化,因此是较为适宜的茶园有机肥替代比例。

关键词：茶园有机肥替代比例养分动态天气变化

茶园土壤有机碳库组分、影响因素及其稳定性研究进展

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环境科学研究 2024年第5期37卷 1104-1115页

作者：王诗旖姚惠婷黄欣杨烨郑博瀚林少颖王维奇福建师范大学地理科学学院碳中和未来技术学院福建福州350117

土壤是陆地生态系统有机碳赋存的重要载体.土壤碳库规模和周转的变化都可能影响大气中的CO_(2)浓度,促使全球气候变暖.茶树是我国重要的经济作物,作为多年生常绿作物,在有机碳的固存、分配与稳定中发挥着重要作用.针对茶园土壤有机碳研... 详细信息

土壤是陆地生态系统有机碳赋存的重要载体.土壤碳库规模和周转的变化都可能影响大气中的CO_(2)浓度,促使全球气候变暖.茶树是我国重要的经济作物,作为多年生常绿作物,在有机碳的固存、分配与稳定中发挥着重要作用.针对茶园土壤有机碳研究仍存在诸多不确定性,尚缺乏系统认识与现状计量.为明晰茶园土壤有机碳库组分和稳定性,基于文献检索整理数据归纳结果,以Web of Science(WOS)和CNKI为数据源,系统剖析和总结1990-2023年共1906篇国内外茶园有机碳领域的研究成果及研究热点,并对茶园土壤有机碳库组分、影响因素及其稳定性进行系统梳理.结果表明:①该领域近30年文献量逐年增加且处于快速增长阶段,国际上的研究热点主要聚集在“碳”“茶树种植”“生长”“管理”等,国内的研究热点主要聚集在“茶园土壤”“土壤养分”“土壤肥力”等.②综合国内外的研究,茶园土壤有机碳含量与pH(R^(2)=0.0771)呈显著负相关,与黏粒含量(R^(2)=0.0771)、降水量(R^(2)=0.1999)、海拔(R^(2)=0.2489)、碱解氮含量(R^(2)=0.6842)和有效磷含量(R^(2)=0.6375)均呈显著正相关.③茶园土壤有机碳库的稳定性主要通过团聚体物理保护、化学键合和结构组分稳定以及生物调控来实现.未来还需结合多种现代技术,加强构建茶园土壤有机碳库影响因素、稳定机制以及预测模型和空间联网的长期定位观测研究,并因地制宜地构建茶园土壤碳增汇技术模式.研究结果对深入认知碳循环关键过程与机理,实现茶园可持续固碳具有重要意义.

关键词：土壤有机碳组分影响因素稳定性茶园

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茶园中苦竹扩张对茶树生长和茶叶品质的影响

南京林业大学学报(自然科学版) 2024年

作者：江秀琴陈双林凡莉莉胡瑞财郭子武汪忠华浙江省龙游县林业水利局中国林业科学研究院亚热带林业研究所浙江省龙游县林业技术推广站

【目的】竹林扩张会造成茶园生态系统的环境发生变化，形成明显的环境异质性，这对茶树生长和茶叶品质产生不容忽视的影响。揭示竹林扩张对茶树生长及茶叶品质的潜在影响，对竹林扩张茶园的科学管理提供参考依据。【方法】以浙江龙游连... 详细信息

【目的】竹林扩张会造成茶园生态系统的环境发生变化，形成明显的环境异质性，这对茶树生长和茶叶品质产生不容忽视的影响。揭示竹林扩张对茶树生长及茶叶品质的潜在影响，对竹林扩张茶园的科学管理提供参考依据。【方法】以浙江龙游连续成片的苦竹（Pleioblastus amarus）-茶树扩张林分为研究对象，设置3种样地，分别为茶竹混交林界面区、混交林中心区和茶树纯林区，测定茶树生长特性、茶叶色素、茶多酚、咖啡碱、游离氨基酸以及矿质营养元素等指标，通过多元统计方法、正交偏最小二乘法-判别法和变量投影重要性法分析苦竹茶园扩张后茶树生长特性和茶叶品质的差异。【结果】①苦竹扩张对茶树的生长量和分叉数有明显影响，其中对平均高度存在显著影响（P＜0.05）。②苦竹茶园中不断扩张，对茶叶色素含量无明显影响，但对混交林界面区茶叶叶绿素a/b有显著影响（P＜0.05），但色素的差异对茶叶品质无显著性影响。③受苦竹扩张影响，混交林界面区茶叶茶多酚和咖啡碱含量显著低于中心区和茶树纯林区（P＜0.05），而酚氨比变化不明显，三者对茶叶品质均呈显著性贡献。④沿苦竹扩张茶园方向，茶叶中14种游离氨基酸组分含量呈增多的变化趋势，但混交林界面区和中心区甲硫氨酸和半胱氨酸含量显著高于茶树纯林区（P＜0.05），丝氨酸含量在混交林中心区最高，但变化不明显，三者对茶叶品质具有重要贡献；⑤苦竹扩张茶园方向，茶叶中钙、锰、镁、铁和铜元素含量显著减少（P＜0.05），在混交林界面区明显积累，而锌元素含量变化相反，这些矿质营养元素含量的变化对茶叶品质的差异性贡献大。【结论】苦竹扩张会引起茶树生长策略的改变，同时对茶叶的有效成分和矿质营养元素含量产生影响，进而对茶叶的品质产生影响，这种变化不利于提升茶叶的品质。

关键词：茶园竹林扩张生长特性茶叶品质有效成分矿质营养元素