棉花作為一種兼具農(nóng)業(yè)與工業(yè)價值的重要作物，在種植及后續(xù)加工過程中不可避免地產(chǎn)生資源浪費、土壤污染、大氣污染等問題，產(chǎn)業(yè)升級轉型迫在眉睫。
新疆棉田 中國農(nóng)業(yè)科學院西部農(nóng)業(yè)研究中心供圖
面對全球氣候變化和資源環(huán)境壓力，以及氣候變化對新疆棉花產(chǎn)業(yè)的影響日益顯著等問題，中國農(nóng)業(yè)科學院西部農(nóng)業(yè)研究中心（以下簡稱西部中心）的創(chuàng)新團隊積極行動，深度挖掘棉花產(chǎn)業(yè)的碳匯潛力；針對新疆農(nóng)田“白色污染”難題，西部中心創(chuàng)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(nóng)田地膜殘留監(jiān)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(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。”西部中心研究員王占彪今年38歲，已經(jīng)從事棉花研究15年。2022年，王占彪依托中國農(nóng)業(yè)科學院西部農(nóng)業(yè)研究中心和棉花生物育種與綜合利用全國重點實驗室，創(chuàng)建了棉花布局與低碳生產(chǎn)技術創(chuàng)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(fā)秸稈炭化、肥料應用及灌溉優(yōu)化等低碳綠色生產(chǎn)技術，助力減排增匯，同時探索碳匯價值開發(fā)與市場轉化?！蓖跽急胝f，這是棉花綠色低碳可持續(xù)發(fā)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(yǎng)分，改善土壤結構，但同時也會增加部分病蟲害的發(fā)展趨勢。”王占彪解釋說，在棉稈還田過程中，隨著部分營養(yǎng)一起帶給土地的，還有秸稈里未經(jīng)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(wěn)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?！蓖跽急胝f，團隊以昌吉為大本營，在昌吉國家農(nóng)業(yè)高新技術產(chǎn)業(yè)示范區(qū)的77畝試驗田展開相關試驗與研究，兩年的小規(guī)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(chǎn)量。
減排的同時節(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，全國首單農(nóng)業(yè)碳匯交易成功完成，生態(tài)產(chǎn)品實現(xiàn)價值變現(xiàn)，王占彪看到了新疆棉花碳匯交易的巨大潛力。他說，團隊正在依托相關項目平臺推進碳匯項目備案，穩(wěn)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(nóng)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(diào)研，邊研發(fā)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(tǒng)，同時進一步推進新疆棉花生產(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(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(nóng)戶的青睞。
今年3月，昌吉國家農(nóng)業(yè)高新技術產(chǎn)業(yè)示范區(qū)棉花種植戶劉遠鑫，就在當?shù)匾患业啬S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?！眲⑦h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(chǎn)顯著。
中國農(nóng)業(yè)科學院西部農(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)新團隊名譽首席科學家何文清說：“針對農(nóng)田殘膜污染，我們現(xiàn)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(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、替代成本高的問題，昌吉州根據(jù)農(nóng)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(jiān)測任務，年覆蓋監(jiān)測點位達1990個，并構建了數(shù)據(jù)管理平臺與地膜回收臺賬系統(tǒng)，成功搭建農(nóng)田地膜殘留監(jiān)測預警框架，確立監(jiān)測調(diào)查與核算標準，精準描繪污染區(qū)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(shù)據(jù)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(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三連“中棉菌樂土”試驗示范田塊，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(fā)現(xiàn)病株，今年的收成不會差?！?/p>
在新疆博州精河縣茫丁鄉(xiāng)東莊村“中棉菌樂土”試驗示范田塊，精河縣農(nóng)業(yè)農(nóng)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(xiàn)場調(diào)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(chǎn)30公斤籽棉。
“中棉菌樂土”是中國農(nóng)業(yè)科學院棉花研究所棉花病害防控與風險評估團隊研發(fā)的針對作物土傳真菌病害生物防治的創(chuàng)新技術成果。該產(chǎn)品集拮抗、誘導免疫、促生、生態(tài)占位于一體，達到土傳病害的有效可持續(xù)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(chǎn)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(qū)的建立，提高了當?shù)刂裁藜夹g水平，助力棉農(nóng)增收致富，為推進鄉(xiāng)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(nèi)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(shù)據(jù)庫，解析了一系列生防菌株的防病機制，并成功研發(fā)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(qū)示范推廣50萬畝。不僅可以顯著提升棉花的產(chǎn)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(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，為我國農(nóng)業(yè)的綠色可持續(xù)發(fā)展貢獻力量。
