科學種植棉花產業是可持續發展的方向

　　從全球視角看棉花全生命周期

　　棉花是全球最重要的經濟作物之一。近5年，全球棉纖維平均年產量為2500萬噸，約占全球紡織纖維產量的1/4。同時，棉花全產業鏈創造了大量就業機會，為數以億計的棉花產業從業者提供了生計來源。

　　“但是棉花種植、加工、使用過程不可避免地會對人類環境造成影響，亟須開展全球棉紡品全生命周期評價，提出棉花可持續生產與利用的發展方向。”論文通訊作者、該團隊首席科學家王占彪在接受《中國科學報》采訪時說。

　　王占彪強調，棉花產業是一個龐大的產業，涉及農業、工業、運輸業、服務業以及商業多個領域，生命周期鏈長且復雜，各個環節差異較大，且互相交織密不可分。“前人涉及此方面的研究相對較少，因此有必要探討棉花產業鏈對環境影響這一課題，以幫助我們深入了解棉花產業在環境方面存在的問題，并尋找改進和創新的措施，實現更可持續、環境友好的棉花生產和使用。”

　　然而，僅從樣點或區域尺度開展的研究不具有代表性，因為棉花生產、加工、消費分布在全球各個地區，因此了解全球范圍內棉花全產業鏈的環境影響，可以使視角更全面。

　　此外，不同地區棉花產業鏈的環境影響存在差異，從全球尺度開展研究可以比較不同地區的情況，從而更好地了解不同因素對各個地區環境的影響。

　　“這種全球視角可以為制定國際標準和政策以及實踐提供科學依據，從而促進全球棉花產業可持續發展。”王占彪說。

　　全球棉田資源投入量和環境影響

　　創新團隊首先利用全球的棉田氮肥投入、灌溉、農藥投入以及產量分布，計算了全球棉田資源投入量，輔助解釋棉花生命周期的環境影響在各個地區為何分布不均。

　　他們發現，棉花種植環節的環境影響取決于灌溉、農藥和化肥用量。全球約有一半的棉田使用地下水灌溉，農藥平均施用量為每公頃1.57千克，氮磷肥平均投入量為每公頃150千克。但是，全球各棉區灌溉、農藥、氮肥施用量差異較大：經濟發展水平高的地區施用量較多，而經濟水平和水資源有限的棉區施用量則較少。

　　王占彪說，亟須因地制宜提高灌溉用水、化肥、農藥等的利用效率，減少生產環節的環境影響。

　　“其次，我們從棉花的種植階段、加工階段和使用階段評估了棉花全生命周期對環境的影響。”論文第一作者、中國農科院博士后張正貴介紹，他們從水的使用、人類和生態毒性、富營養化、碳足跡4個方面估算了環境影響。

　　就水的使用來說，97%~98%的用水影響與棉纖維生產有關，只有2%與洗衣活動有關。

　　就人類和生態毒性而言，棉衣的毒性影響可能主要集中在棉花種植或紡織產品制造階段。“但是在紡織品生命周期評估中，此類毒性評估相對較少，因為分析人員面臨數據稀缺的問題。此外毒性評估的方法變化相對較快，很多研究結果由于方法不一致不可嚴格地被用于比較。”張正貴說。

　　富營養化影響的生命周期評估顯示，占比最高的依次是棉花種植過程中的化肥施用(占83%)、消費者的洗滌劑使用和濕加工過程。

　　棉衣的生產導致了二氧化碳排放。“我們發現每件產品在棉制品整個生命周期內的碳足跡范圍為3至62千克二氧化碳當量。換句話說，每使用一件服裝就會排放50至872克二氧化碳當量。”張正貴說，服裝生產階段和消費者使用階段的碳足跡占主導地位。其根本差異與家庭使用的電能來源以及各國普遍采用的洗衣方式有很大關系。

　　“根據棉紡品全生命周期環境評價結果，有的放矢地減少不同環節的不同投入，是減少棉花全產業鏈環境影響的有效手段。”王占彪說，在他們調查的所有環境影響中，天然植物纖維(棉花、黃麻和亞麻)環境影響低于動物纖維和合成纖維。以天然植物纖維代替合成纖維紡織品，有利于人類可持續發展。

　　未來棉花產業可持續發展的方向

　　王占彪建議，為了實現可持續發展，棉花產業需要采取一系列措施，包括推廣節水灌溉技術、優化農藥和化肥施用、加強土壤保護與恢復、推動可持續棉花標準與認證體系建設等。

　　“這項研究中提到的環境影響與我們的日常認知有所不同，這是因為其中很多不會直接影響我們的日常生活，而是長期間接影響。”王占彪解釋說，例如，洗衣服需要洗滌劑和消毒水等產品，這些化學物質摻入水中被排到江河湖海后會造成水的富營養化，最終通過食物鏈循環進入人的飲用水中，對人類身體健康造成不利影響。因此，這種緩慢的長期污染物應該被重視。

　　尤其是棉花的使用階段與每個人的生活息息相關。“消費者行為對紡織品的可持續性起決定性作用。”王占彪說，首先，消費者可以通過在當地商店購物、步行或騎自行車代替開車、將購物與其他日常工作結合起來等方式減少排放。

　　其次，消費者應該盡可能長時間保留衣服，崇尚“慢時尚”而不是“快時尚”觀念，同時不穿的衣服可以售賣或租借，以實現衣物的流轉。

　　再次，減少機洗和洗滌液的用量會大幅降低洗衣過程對環境的影響。

　　最后，避免熨燙。這對環境可持續性也很重要，因為熨燙會耗費大量電力，從而導致溫室氣體排放，并在一定程度上導致更高的富營養化。

　　另一方面，棉花與其他大宗糧食作物不同，其生產和使用在造成環境影響的同時可長期存在，作為固碳作物(類比木材)。

　　在種植階段，棉花作為重要的經濟作物與其他大宗作物的改良方式適配。例如提高灌溉效率、采用害蟲綜合管理、提高肥料利用率等方式，對于玉米、小麥和水稻農田也適用。

　　新疆農業科學院經濟作物研究所研究員田立文說，該研究從棉花的種植、加工與紡織等方面系統解析棉花產業各環節對環境的影響，為棉花的可持續生產與利用提供了思路和線索，為未來棉花產業可持續生產與利用指明發展方向，對于應對棉花產業面臨的環境挑戰、解決可持續性發展問題具有重要意義。