棉花作為一種兼具農業與工業價值的重要作物，在種植及后續加工過程中不可避免地產生資源浪費、土壤污染、大氣污染等問題，產業升級轉型迫在眉睫。
新疆棉田 中國農業科學院西部農業研究中心供圖
面對全球氣候變化和資源環境壓力，以及氣候變化對新疆棉花產業的影響日益顯著等問題，中國農業科學院西部農業研究中心（以下簡稱西部中心）的創新團隊積極行動，深度挖掘棉花產業的碳匯潛力；針對新疆農田“白色污染”難題，西部中心創新團隊圍繞全生物降解地膜和加厚高強度地膜開展技術攻關，成功搭建農田地膜殘留監測預警框架；新疆棉田連作障礙問題尤為突出，西部中心科研團隊利用微生物技術進行防治，助力新疆棉花產業綠色持續發展。
向棉花碳匯要效益
“我們不僅要向棉花的產量要效益，還要向棉花的碳匯要效益。”西部中心研究員王占彪今年38歲，已經從事棉花研究15年。2022年，王占彪依托中國農業科學院西部農業研究中心和棉花生物育種與綜合利用全國重點實驗室，創建了棉花布局與低碳生產技術創新團隊。
“我們目前針對新疆棉田面臨的高排放、資源利用效率低等問題，研發秸稈炭化、肥料應用及灌溉優化等低碳綠色生產技術，助力減排增匯，同時探索碳匯價值開發與市場轉化。”王占彪說，這是棉花綠色低碳可持續發展的新路子，也是團隊主要的研究方向。
碳匯就是將大氣中的二氧化碳轉化為有機碳并固定在植被和土壤中，從而減少溫室氣體在大氣中的濃度。王占彪介紹，棉花碳匯，要從棉花秸稈說起。
“棉花秸稈有很高的利用價值，目前的普遍做法是將棉稈還田，為土地提供養分，改善土壤結構，但同時也會增加部分病蟲害的發展趨勢。”王占彪解釋說，在棉稈還田過程中，隨著部分營養一起帶給土地的，還有秸稈里未經處理的病菌和蟲卵。解決方式，就是將棉花秸稈進行高溫炭化。
“棉稈炭化后病蟲害問題大大減少，還成為穩定存在的有機質，把碳長久地固定在土壤中，不但能吸附土壤中的鹽分，有效改良鹽堿地，還可以保持土壤中氮的有效活性，減少氮肥和灌溉水的用量。”王占彪說，團隊以昌吉為大本營，在昌吉國家農業高新技術產業示范區的77畝試驗田展開相關試驗與研究，兩年的小規模試驗下來，秸稈炭化技術為棉田減少了25%的氮肥投入，并同步增加了產量。
減排的同時節本增效，增加農戶收入，在王占彪眼里，這只是向棉花碳匯要效益的第一步。今年3月，全國首單農業碳匯交易成功完成，生態產品實現價值變現，王占彪看到了新疆棉花碳匯交易的巨大潛力。他說，團隊正在依托相關項目平臺推進碳匯項目備案，穩步開辟新疆棉花碳匯交易路徑，這對助力達成“碳達峰”與“碳中和”的雙碳目標，以及促進農民增收致富都具有重大意義。
此外，王占彪還帶領團隊在全疆各地奔波調研，邊研發邊轉化，初步構建完成了新疆氣候變化背景下的棉花防災減災系統，同時進一步推進新疆棉花生產布局的優化研究。王占彪坦言，做科研成本高，壓力大，但帶來的成就感也是無與倫比的。他對自己和團隊最大的期待，就是在棉花產業可持續發展的道路上穩步向前，為新疆棉花產業及全球農業低碳化發展貢獻中國力量。
攻克棉田“白色污染”難題
在新疆昌吉州，加厚地膜正日益受到農戶的青睞。
今年3月，昌吉國家農業高新技術產業示范區棉花種植戶劉遠鑫，就在當地一家地膜廠訂購了5噸厚度為0.015毫米的加厚地膜。“我的棉田以前都使用普通地膜，很不利于殘膜回收。去年小面積使用了加厚地膜后，今年我的500畝棉田全部將使用加厚地膜。”劉遠鑫說。
加厚地膜指的是厚度在0.015毫米及以上的加厚高強度地膜。實驗證明，相比普通地膜，加厚地膜拉力和韌性更強，殘膜機械化回收率更高，且土壤增溫、保墑、保苗性更好，作物增產顯著。
中國農業科學院西部農業研究中心副主任、綠洲節水與戈壁生態農業創新團隊名譽首席科學家何文清說：“針對農田殘膜污染，我們現在主要從減量、替代和回收三個方面做好工作。一是推廣使用加厚高強度地膜，使其更有利于回收，減少地膜在土壤里的殘留；二是試驗推廣使用全生物降解地膜；三是利用新技術、新機械，回收和處理好殘膜，實現殘膜資源化循環利用。”
為有效治理“白色污染”，解決傳統地膜回收難、替代成本高的問題，昌吉州根據農作物種類、覆膜耕地面積，實施加厚高強度地膜和全生物降解地膜獎補推廣項目。
何文清帶領團隊圍繞全生物降解地膜和加厚高強度地膜開展技術攻關，同時全面承接國控、省控及68縣市委托的監測任務，年覆蓋監測點位達1990個，并構建了數據管理平臺與地膜回收臺賬系統，成功搭建農田地膜殘留監測預警框架，確立監測調查與核算標準，精準描繪污染區域分布圖，為地膜科學使用回收策略及政府決策提供了堅實的數據與技術支撐。
生物防治緩解連作障礙
由于新疆棉田常年連作種植，棉稈還田，導致土傳病害逐年加重，連作障礙問題尤為突出。近幾年，這一現狀正在科技力量的支撐下得到逐步改善。
在新疆石河子六分場三連“中棉菌樂土”試驗示范田塊，棉農邱慎華高興地表示：“我這100畝棉田常年受到棉花黃萎病危害，是遠近出名的‘病窩子’，今年試用了微生物菌劑‘中棉菌樂土’，防病效果確實好，棉田里很少發現病株，今年的收成不會差。”
在新疆博州精河縣茫丁鄉東莊村“中棉菌樂土”試驗示范田塊，精河縣農業農村局局長王棟對微生物復合菌劑“中棉菌樂土”試驗示范效果給予高度評價。通過現場調查結果表明，施用“中棉菌樂土”的田塊，黃萎病防治效果達到60%，預計畝增產30公斤籽棉。
“中棉菌樂土”是中國農業科學院棉花研究所棉花病害防控與風險評估團隊研發的針對作物土傳真菌病害生物防治的創新技術成果。該產品集拮抗、誘導免疫、促生、生態占位于一體，達到土傳病害的有效可持續控制，對棉花黃萎病具有良好的防治效果，并能顯著提高棉花產量，改善棉花纖維品質，有力推動了新疆棉花黃萎病綠色防控示范區的建立，提高了當地植棉技術水平，助力棉農增收致富，為推進鄉村振興提供有力支撐。
該團隊研究員馮鴻杰介紹，利用微生物組學方法，結合宏基因組測序技術，他們分析了健康土壤、健康棉株的內生和根際的微生物群落結構，構建了棉花生防菌種群資源數據庫，解析了一系列生防菌株的防病機制，并成功研發了新型復合微生物菌劑——“中棉菌樂土”。
目前，“中棉菌樂土”已在新疆棉區示范推廣50萬畝。不僅可以顯著提升棉花的產量和質量，還能極大地改善土壤的健康狀況，減少了化肥和農藥的使用量，從而為新疆地區的現代農業生產注入了新的活力，為我國農業的綠色可持續發展貢獻力量。
