棉花作為一種兼具農(nóng)業(yè)與工業(yè)價(jià)值的重要作物，在種植及后續(xù)加工過(guò)程中不可避免地產(chǎn)生資源浪費(fèi)、土壤污染、大氣污染等問(wèn)題，產(chǎn)業(yè)升級(jí)轉(zhuǎn)型迫在眉睫。
新疆棉田 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院西部農(nóng)業(yè)研究中心供圖
面對(duì)全球氣候變化和資源環(huán)境壓力，以及氣候變化對(duì)新疆棉花產(chǎn)業(yè)的影響日益顯著等問(wèn)題，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院西部農(nóng)業(yè)研究中心（以下簡(jiǎn)稱西部中心）的創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)積極行動(dòng)，深度挖掘棉花產(chǎn)業(yè)的碳匯潛力；針對(duì)新疆農(nóng)田“白色污染”難題，西部中心創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)圍繞全生物降解地膜和加厚高強(qiáng)度地膜開(kāi)展技術(shù)攻關(guān)，成功搭建農(nóng)田地膜殘留監(jiān)測(cè)預(yù)警框架；新疆棉田連作障礙問(wèn)題尤為突出，西部中心科研團(tuán)隊(duì)利用微生物技術(shù)進(jìn)行防治，助力新疆棉花產(chǎn)業(yè)綠色持續(xù)發(fā)展。
向棉花碳匯要效益
“我們不僅要向棉花的產(chǎn)量要效益，還要向棉花的碳匯要效益?！蔽鞑恐行难芯繂T王占彪今年38歲，已經(jīng)從事棉花研究15年。2022年，王占彪依托中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院西部農(nóng)業(yè)研究中心和棉花生物育種與綜合利用全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，創(chuàng)建了棉花布局與低碳生產(chǎn)技術(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)。
“我們目前針對(duì)新疆棉田面臨的高排放、資源利用效率低等問(wèn)題，研發(fā)秸稈炭化、肥料應(yīng)用及灌溉優(yōu)化等低碳綠色生產(chǎn)技術(shù)，助力減排增匯，同時(shí)探索碳匯價(jià)值開(kāi)發(fā)與市場(chǎng)轉(zhuǎn)化?！蓖跽急胝f(shuō)，這是棉花綠色低碳可持續(xù)發(fā)展的新路子，也是團(tuán)隊(duì)主要的研究方向。
碳匯就是將大氣中的二氧化碳轉(zhuǎn)化為有機(jī)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(shuō)起。
“棉花秸稈有很高的利用價(jià)值，目前的普遍做法是將棉稈還田，為土地提供養(yǎng)分，改善土壤結(jié)構(gòu)，但同時(shí)也會(huì)增加部分病蟲(chóng)害的發(fā)展趨勢(shì)。”王占彪解釋說(shuō)，在棉稈還田過(guò)程中，隨著部分營(yíng)養(yǎng)一起帶給土地的，還有秸稈里未經(jīng)處理的病菌和蟲(chóng)卵。解決方式，就是將棉花秸稈進(jìn)行高溫炭化。
“棉稈炭化后病蟲(chóng)害問(wèn)題大大減少，還成為穩(wěn)定存在的有機(jī)質(zhì)，把碳長(zhǎng)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(shuō)，團(tuán)隊(duì)以昌吉為大本營(yíng)，在昌吉國(guó)家農(nóng)業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)示范區(qū)的77畝試驗(yàn)田展開(kāi)相關(guān)試驗(yàn)與研究，兩年的小規(guī)模試驗(yàn)下來(lái)，秸稈炭化技術(shù)為棉田減少了25%的氮肥投入，并同步增加了產(chǎn)量。
減排的同時(shí)節(jié)本增效，增加農(nóng)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(guó)首單農(nóng)業(yè)碳匯交易成功完成，生態(tài)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)價(jià)值變現(xiàn)，王占彪看到了新疆棉花碳匯交易的巨大潛力。他說(shuō)，團(tuán)隊(duì)正在依托相關(guān)項(xiàng)目平臺(tái)推進(jìn)碳匯項(xiàng)目備案，穩(wěn)步開(kāi)辟新疆棉花碳匯交易路徑，這對(duì)助力達(dá)成“碳達(dá)峰”與“碳中和”的雙碳目標(biāo)，以及促進(jìn)農(nóng)民增收致富都具有重大意義。
此外，王占彪還帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在全疆各地奔波調(diào)研，邊研發(fā)邊轉(zhuǎn)化，初步構(gòu)建完成了新疆氣候變化背景下的棉花防災(zāi)減災(zāi)系統(tǒng)，同時(shí)進(jìn)一步推進(jìn)新疆棉花生產(chǎn)布局的優(yōu)化研究。王占彪坦言，做科研成本高，壓力大，但帶來(lái)的成就感也是無(wú)與倫比的。他對(duì)自己和團(tuán)隊(duì)最大的期待，就是在棉花產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的道路上穩(wěn)步向前，為新疆棉花產(chǎn)業(yè)及全球農(nóng)業(yè)低碳化發(fā)展貢獻(xiàn)中國(guó)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(nóng)戶的青睞。
今年3月，昌吉國(guó)家農(nóng)業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)示范區(qū)棉花種植戶劉遠(yuǎn)鑫，就在當(dāng)?shù)匾患业啬S訂購(gòu)了5噸厚度為0.015毫米的加厚地膜?！拔业拿尢镆郧岸际褂闷胀ǖ啬ぃ懿焕跉埬せ厥?。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?！眲⑦h(yuǎn)鑫說(shuō)。
加厚地膜指的是厚度在0.015毫米及以上的加厚高強(qiáng)度地膜。實(shí)驗(yàn)證明，相比普通地膜，加厚地膜拉力和韌性更強(qiáng)，殘膜機(jī)械化回收率更高，且土壤增溫、保墑、保苗性更好，作物增產(chǎn)顯著。
中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院西部農(nóng)業(yè)研究中心副主任、綠洲節(jié)水與戈壁生態(tài)農(nóng)業(yè)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)名譽(yù)首席科學(xué)家何文清說(shuō)：“針對(duì)農(nóng)田殘膜污染，我們現(xiàn)在主要從減量、替代和回收三個(gè)方面做好工作。一是推廣使用加厚高強(qiáng)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(yàn)推廣使用全生物降解地膜；三是利用新技術(shù)、新機(jī)械，回收和處理好殘膜，實(shí)現(xiàn)殘膜資源化循環(huán)利用?！?/p>
為有效治理“白色污染”，解決傳統(tǒng)地膜回收難、替代成本高的問(wèn)題，昌吉州根據(jù)農(nóng)作物種類、覆膜耕地面積，實(shí)施加厚高強(qiáng)度地膜和全生物降解地膜獎(jiǎng)補(bǔ)推廣項(xiàng)目。
何文清帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)圍繞全生物降解地膜和加厚高強(qiáng)度地膜開(kāi)展技術(shù)攻關(guān)，同時(shí)全面承接國(guó)控、省控及68縣市委托的監(jiān)測(cè)任務(wù)，年覆蓋監(jiān)測(cè)點(diǎn)位達(dá)1990個(gè)，并構(gòu)建了數(shù)據(jù)管理平臺(tái)與地膜回收臺(tái)賬系統(tǒng)，成功搭建農(nóng)田地膜殘留監(jiān)測(cè)預(yù)警框架，確立監(jiān)測(cè)調(diào)查與核算標(biāo)準(zhǔn)，精準(zhǔn)描繪污染區(qū)域分布圖，為地膜科學(xué)使用回收策略及政府決策提供了堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)與技術(shù)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(dǎo)致土傳病害逐年加重，連作障礙問(wèn)題尤為突出。近幾年，這一現(xiàn)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(chǎng)三連“中棉菌樂(lè)土”試驗(yàn)示范田塊，棉農(nóng)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(yuǎn)近出名的‘病窩子’，今年試用了微生物菌劑‘中棉菌樂(lè)土’，防病效果確實(shí)好，棉田里很少發(fā)現(xiàn)病株，今年的收成不會(huì)差?！?/p>
在新疆博州精河縣茫丁鄉(xiāng)東莊村“中棉菌樂(lè)土”試驗(yàn)示范田塊，精河縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局局長(zhǎng)王棟對(duì)微生物復(fù)合菌劑“中棉菌樂(lè)土”試驗(yàn)示范效果給予高度評(píng)價(jià)。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)果表明，施用“中棉菌樂(lè)土”的田塊，黃萎病防治效果達(dá)到60%，預(yù)計(jì)畝增產(chǎn)30公斤籽棉。
“中棉菌樂(lè)土”是中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所棉花病害防控與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估團(tuán)隊(duì)研發(fā)的針對(duì)作物土傳真菌病害生物防治的創(chuàng)新技術(shù)成果。該產(chǎn)品集拮抗、誘導(dǎo)免疫、促生、生態(tài)占位于一體，達(dá)到土傳病害的有效可持續(xù)控制，對(duì)棉花黃萎病具有良好的防治效果，并能顯著提高棉花產(chǎn)量，改善棉花纖維品質(zhì)，有力推動(dòng)了新疆棉花黃萎病綠色防控示范區(qū)的建立，提高了當(dāng)?shù)刂裁藜夹g(shù)水平，助力棉農(nóng)增收致富，為推進(jìn)鄉(xiāng)村振興提供有力支撐。
該團(tuán)隊(duì)研究員馮鴻杰介紹，利用微生物組學(xué)方法，結(jié)合宏基因組測(cè)序技術(shù)，他們分析了健康土壤、健康棉株的內(nèi)生和根際的微生物群落結(jié)構(gòu)，構(gòu)建了棉花生防菌種群資源數(shù)據(jù)庫(kù)，解析了一系列生防菌株的防病機(jī)制，并成功研發(fā)了新型復(fù)合微生物菌劑——“中棉菌樂(lè)土”。
目前，“中棉菌樂(lè)土”已在新疆棉區(qū)示范推廣50萬(wàn)畝。不僅可以顯著提升棉花的產(chǎn)量和質(zhì)量，還能極大地改善土壤的健康狀況，減少了化肥和農(nóng)藥的使用量，從而為新疆地區(qū)的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)注入了新的活力，為我國(guó)農(nóng)業(yè)的綠色可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)力量。
