棉花作为一种兼具农业与工业价值的重要作物，在种植及后续加工过程中不可避免地产生资源浪费、土壤污染、大气污染等问题，产业升级转型迫在眉睫。
新疆棉田 中国农业科学院西部农业研究中心供图
面对全球气候变化和资源环境压力，以及气候变化对新疆棉花产业的影响日益显著等问题，中国农业科学院西部农业研究中心（以下简称西部中心）的创新团队积极行动，深度挖掘棉花产业的碳汇潜力；针对新疆农田“白色污染”难题，西部中心创新团队围绕全生物降解地膜和加厚高强度地膜开展技术攻关，成功搭建农田地膜残留监测预警框架；新疆棉田连作障碍问题尤为突出，西部中心科研团队利用微生物技术进行防治，助力新疆棉花产业绿色持续发展。
向棉花碳汇要效益
“我们不仅要向棉花的产量要效益，还要向棉花的碳汇要效益。”西部中心研究员王占彪今年38岁，已经从事棉花研究15年。2022年，王占彪依托中国农业科学院西部农业研究中心，创建了棉花布局与低碳生产技术创新团队。
“我们目前针对新疆棉田面临的高排放、资源利用效率低等问题，研发秸秆炭化、肥料应用及灌溉优化等低碳绿色生产技术，助力减排增汇，同时探索碳汇价值开发与市场转化。”王占彪说，这是棉花绿色低碳可持续发展的新路子，也是团队主要的研究方向。
碳汇就是将大气中的二氧化碳转化为有机碳并固定在植被和土壤中，从而减少温室气体在大气中的浓度。王占彪介绍，棉花碳汇，要从棉花秸秆说起。
“棉花秸秆有很高的利用价值，目前的普遍做法是将棉秆还田，为土地提供养分，改善土壤结构，但同时也会增加部分病虫害的发展趋势。”王占彪解释说，在棉秆还田过程中，随着部分营养一起带给土地的，还有秸秆里未经处理的病菌和虫卵。解决方式，就是将棉花秸秆进行高温炭化。
“棉秆炭化后病虫害问题大大减少，还成为稳定存在的有机质，把碳长久地固定在土壤中，不但能吸附土壤中的盐分，有效改良盐碱地，还可以保持土壤中氮的有效活性，减少氮肥和灌溉水的用量。”王占彪说，团队以昌吉为大本营，在昌吉国家农业高新技术产业示范区的77亩试验田展开相关试验与研究，两年的小规模试验下来，秸秆炭化技术为棉田减少了25%的氮肥投入，并同步增加了产量。
减排的同时节本增效，增加农户收入，在王占彪眼里，这只是向棉花碳汇要效益的第一步。今年3月，全国首单农业碳汇交易成功完成，生态产品实现价值变现，王占彪看到了新疆棉花碳汇交易的巨大潜力。他说，团队正在依托相关项目平台推进碳汇项目备案，稳步开辟新疆棉花碳汇交易路径，这对助力达成“碳达峰”与“碳中和”的双碳目标，以及促进农民增收致富都具有重大意义。
此外，王占彪还带领团队在全疆各地奔波调研，边研发边转化，初步构建完成了新疆气候变化背景下的棉花防灾减灾系统，同时进一步推进新疆棉花生产布局的优化研究。王占彪坦言，做科研成本高，压力大，但带来的成就感也是无与伦比的。他对自己和团队最大的期待，就是在棉花产业可持续发展的道路上稳步向前，为新疆棉花产业及全球农业低碳化发展贡献中国力量。
攻克棉田“白色污染”难题
在新疆昌吉州，加厚地膜正日益受到农户的青睐。
今年3月，昌吉国家农业高新技术产业示范区棉花种植户刘远鑫，就在当地一家地膜厂订购了5吨厚度为0.015毫米的加厚地膜。“我的棉田以前都使用普通地膜，很不利于残膜回收。去年小面积使用了加厚地膜后，今年我的500亩棉田全部将使用加厚地膜。”刘远鑫说。
加厚地膜指的是厚度在0.015毫米及以上的加厚高强度地膜。实验证明，相比普通地膜，加厚地膜拉力和韧性更强，残膜机械化回收率更高，且土壤增温、保墒、保苗性更好，作物增产显著。
中国农业科学院西部农业研究中心副主任、绿洲节水与戈壁生态农业创新团队名誉首席科学家何文清说：“针对农田残膜污染，我们现在主要从减量、替代和回收三个方面做好工作。一是推广使用加厚高强度地膜，使其更有利于回收，减少地膜在土壤里的残留；二是试验推广使用全生物降解地膜；三是利用新技术、新机械，回收和处理好残膜，实现残膜资源化循环利用。”
为有效治理“白色污染”，解决传统地膜回收难、替代成本高的问题，昌吉州根据农作物种类、覆膜耕地面积，实施加厚高强度地膜和全生物降解地膜奖补推广项目。
何文清带领团队围绕全生物降解地膜和加厚高强度地膜开展技术攻关，同时全面承接国控、省控及68县市委托的监测任务，年覆盖监测点位达1990个，并构建了数据管理平台与地膜回收台账系统，成功搭建农田地膜残留监测预警框架，确立监测调查与核算标准，精准描绘污染区域分布图，为地膜科学使用回收策略及政府决策提供了坚实的数据与技术支撑。
生物防治缓解连作障碍
由于新疆棉田常年连作种植，棉秆还田，导致土传病害逐年加重，连作障碍问题尤为突出。近几年，这一现状正在科技力量的支撑下得到逐步改善。
在新疆石河子六分场三连“中棉菌乐土”试验示范田块，棉农邱慎华高兴地表示：“我这100亩棉田常年受到棉花黄萎病危害，是远近出名的‘病窝子’，今年试用了微生物菌剂‘中棉菌乐土’，防病效果确实好，棉田里很少发现病株，今年的收成不会差。”
在新疆博州精河县茫丁乡东庄村“中棉菌乐土”试验示范田块，精河县农业农村局局长王栋对微生物复合菌剂“中棉菌乐土”试验示范效果给予高度评价。通过现场调查结果表明，施用“中棉菌乐土”的田块，黄萎病防治效果达到60%，预计亩增产30公斤籽棉。
“中棉菌乐土”是中国农业科学院棉花研究所棉花病害防控与风险评估团队研发的针对作物土传真菌病害生物防治的创新技术成果。该产品集拮抗、诱导免疫、促生、生态占位于一体，达到土传病害的有效可持续控制，对棉花黄萎病具有良好的防治效果，并能显著提高棉花产量，改善棉花纤维品质，有力推动了新疆棉花黄萎病绿色防控示范区的建立，提高了当地植棉技术水平，助力棉农增收致富，为推进乡村振兴提供有力支撑。
该团队研究员冯鸿杰介绍，利用微生物组学方法，结合宏基因组测序技术，他们分析了健康土壤、健康棉株的内生和根际的微生物群落结构，构建了棉花生防菌种群资源数据库，解析了一系列生防菌株的防病机制，并成功研发了新型复合微生物菌剂——“中棉菌乐土”。
目前，“中棉菌乐土”已在新疆棉区示范推广50万亩。不仅可以显著提升棉花的产量和质量，还能极大地改善土壤的健康状况，减少了化肥和农药的使用量，从而为新疆地区的现代农业生产注入了新的活力，为我国农业的绿色可持续发展贡献力量。
