從粉碎還田到微貯飼料 從資源循環(huán)到碳匯開發(fā)

新疆棉稈如何點(diǎn)“草”成金

石榴云/新疆日?qǐng)?bào)記者 謝慧變

【資料圖】

立冬后，新疆棉花采收進(jìn)入尾聲。豐收的喧囂過后，齊整的棉稈立在田間，靜待一場(chǎng)華麗的“二次豐收”。它們將去往何方？是飼料、燃料，還是更高價(jià)值的工業(yè)原料？

答案已然揭曉。在科技賦能與政策引領(lǐng)下，這些曾被視作廢棄物的棉稈，正循著多元路徑精準(zhǔn)分流，實(shí)現(xiàn)從“生態(tài)包袱”到“綠色財(cái)富”的躍遷。數(shù)據(jù)顯示，2023年新疆（不含兵團(tuán)）棉秸稈綜合利用率超96%。肥料化、飼料化、能源化、原料化利用模式協(xié)同并進(jìn)，一場(chǎng)從田間到車間的綠色變革，正在天山腳下鋪展開來。

沃土新生

科技發(fā)力“秸”盡所能

“以前這些秸稈，不是一把火燒了，就是堆在田邊，既污染環(huán)境又占地方。誰能想到，現(xiàn)在機(jī)械一遍過去，粉碎直接還田，土地都變得這么松軟！”瑪納斯縣種植戶李建國(guó)站在自家棉田邊，道出了新疆棉花秸稈處理方式的變遷。

他家棉田采用的秸稈粉碎直接還田技術(shù)，正是當(dāng)前新疆棉稈處理的主要方式之一。然而，這條“歸田之路”并非一帆風(fēng)順。

早在20世紀(jì)八九十年代，新疆曾探索將棉稈用于造紙或制板，卻因高耗水、高污染陸續(xù)退出歷史舞臺(tái)。彼時(shí)，對(duì)棉花秸稈最普遍的處理方式便是就地焚燒。

進(jìn)入21世紀(jì)，隨著“秸稈禁燒”政策全面落地與農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平提升，直接粉碎還田因操作便捷、成本可控，逐漸成為處理千萬噸級(jí)棉稈的主流路徑。新疆棉花產(chǎn)量占全國(guó)九成以上，每年棉稈可收集量超1000萬噸。然而，粗放還田也帶來新問題。

近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院西部農(nóng)業(yè)研究中心棉花布局與低碳生產(chǎn)技術(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)首席科學(xué)家王占彪（左一）團(tuán)隊(duì)人員在進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)。圖/受訪者提供

“棉稈木質(zhì)化高，直接粉碎還田后腐解慢、效率低，容易導(dǎo)致病蟲害加重、出苗不齊、苗弱苗黃等現(xiàn)象。”自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)院微生物研究所副所長(zhǎng)詹發(fā)強(qiáng)說。

為破解這一難題，科研團(tuán)隊(duì)展開了系統(tǒng)性攻關(guān)。自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)院微生物研究所研發(fā)了集秸稈腐熟與肥化功能于一體的多菌種復(fù)合微生物菌劑，配套形成棉花秸稈原位粉碎腐熟還田技術(shù)。經(jīng)近3年試驗(yàn)示范，該技術(shù)可使棉花單產(chǎn)提升約10%。

“菌劑配合滴灌使用，操作方便、成本低，能將秸稈腐解效率提高50%以上，顯著改善土壤結(jié)構(gòu)和微生物群落，提升整體地力。”自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)院微生物研究所研究員楊新平介紹，2023年以來，該技術(shù)已在全疆累計(jì)推廣示范超4萬畝，這標(biāo)志著棉稈還田從簡(jiǎn)單處理邁入提質(zhì)增效新階段。

與此同時(shí)，更具前瞻性的炭化還田技術(shù)也在同步推進(jìn)?！拔覀兊哪繕?biāo)是讓還田從廢物回歸升級(jí)為沃土與固碳的雙向賦能?！敝袊?guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院西部農(nóng)業(yè)研究中心棉花布局與低碳生產(chǎn)技術(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)首席科學(xué)家王占彪研究員說。

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)田里，棉稈經(jīng)高溫炭化轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的生物炭顆粒。“這一過程徹底滅活了病菌蟲卵，并將碳元素長(zhǎng)期封存于土壤，形成持久的農(nóng)業(yè)碳匯?！蓖跽急胝f，將棉稈高溫處理后還田，不僅能有效固碳、改良鹽堿地，還可減少約25%的氮肥使用，提升作物產(chǎn)量。

跨界裂變

一根棉稈的N種可能

11月11日，在瑪納斯縣廣東地鄉(xiāng)三棵樹村的一處養(yǎng)殖場(chǎng)內(nèi)，膘肥體壯的肉牛正低頭咀嚼著新配的飼草料。“以前棉花秸稈加工的飼料，牛羊不怎么愛吃，適口性差?！别B(yǎng)殖戶庫爾班·艾麥提一邊往飼料池中添加發(fā)酵好的棉稈飼料，一邊欣喜地說，“現(xiàn)在不一樣了，你看它們吃得多香，而且猛長(zhǎng)膘！”

促成這一轉(zhuǎn)變的，是石河子大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院孫新文教授團(tuán)隊(duì)研發(fā)的棉花秸稈微貯飼料化利用技術(shù)。該團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)14年攻關(guān)，通過篩選專用微生物菌種、優(yōu)化輔料配比和發(fā)酵工藝，成功將棉稈轉(zhuǎn)化為安全、營(yíng)養(yǎng)的優(yōu)質(zhì)飼料。

“我們制作的棉稈微貯飼料，粗蛋白含量達(dá)9%—13%，高于玉米青貯，而價(jià)格僅為后者的60%?！睂O新文說，其中游離棉酚含量遠(yuǎn)低于國(guó)家安全標(biāo)準(zhǔn)，真正實(shí)現(xiàn)了“變廢為草”。目前，這項(xiàng)技術(shù)已在全疆布局65個(gè)示范點(diǎn)，累計(jì)推廣棉稈微貯飼料51萬噸，為農(nóng)牧民帶來直接經(jīng)濟(jì)效益約6000萬元。

2025年1月，石河子大學(xué)棉花秸稈微貯飼草料綜合利用科技特派員團(tuán)隊(duì)為阿圖什市格達(dá)良鄉(xiāng)養(yǎng)殖合作社制作秸稈微貯飼料。圖/石河子大學(xué)提供

政策也在同步加碼——2024年，自治區(qū)出臺(tái)穩(wěn)定肉牛肉羊及奶產(chǎn)業(yè)發(fā)展九條政策措施，對(duì)利用棉秸稈通過揉絲粉碎、發(fā)酵加工成飼料的，每噸補(bǔ)貼50元。隨后各地積極推進(jìn)棉秸稈飼料利用。瑪納斯縣2024年完成棉秸稈飼料化利用20萬畝，利用秸稈3.2萬噸，加工成品飼料4.8萬噸。溫泉縣、沙雅縣開展微貯棉秸稈試驗(yàn)示范，制作微貯飼料2.6萬噸。

飼料化只是棉稈“跨界之旅”的起點(diǎn)。近年來，為將棉花“吃干榨凈”，科學(xué)家與產(chǎn)業(yè)界不斷拓展其高值化路徑。

在沙雅縣山水環(huán)?？萍加邢薰緩S區(qū)內(nèi)，一座總投資2.5億元的棉稈提取植物纖維項(xiàng)目正穩(wěn)步推進(jìn)。該項(xiàng)目采用國(guó)內(nèi)先進(jìn)的物理法自動(dòng)化生產(chǎn)線，年處理棉稈等農(nóng)林廢棄物50萬噸，提取植物纖維與木質(zhì)素20萬噸，副產(chǎn)復(fù)合肥5萬噸。

“我們不僅要‘吃干榨凈’一根棉稈，還要讓它身價(jià)倍增?！痹摴径麻L(zhǎng)于長(zhǎng)青介紹，依托棉稈提取的纖維將用于紡織復(fù)合材料、紙漿包裝、新型建材乃至新能源電池負(fù)極材料等。配套建成的年產(chǎn)12萬立方米改性生態(tài)板材生產(chǎn)線，將真正實(shí)現(xiàn)以稈代木。

項(xiàng)目全面投產(chǎn)后，預(yù)計(jì)年產(chǎn)值達(dá)8億元，每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤25萬噸，減少二氧化碳排放約90萬噸。

在昌吉國(guó)家農(nóng)業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)示范區(qū)，新疆旭澤生物科技有限公司則采用蒸汽爆破技術(shù)處理棉稈，日處理量達(dá)40噸，產(chǎn)品可作為固沙基質(zhì)和高值化工業(yè)原料，為棉稈開辟出又一條增值通道。

從飼槽中的“草罐頭”，到工廠里的生態(tài)板材，再到新能源材料，持續(xù)不斷的技術(shù)突破與產(chǎn)業(yè)實(shí)踐，正讓棉稈從“生態(tài)包袱”蛻變?yōu)閹?dòng)增收、保護(hù)環(huán)境的“香餑餑”。

“碳”索未來

從田間到市場(chǎng)的價(jià)值躍遷

在“雙碳”目標(biāo)引領(lǐng)下，新疆棉花秸稈利用正經(jīng)歷一場(chǎng)深刻的理念升級(jí)——從傳統(tǒng)的資源循環(huán)，邁向碳匯開發(fā)與生態(tài)價(jià)值變現(xiàn)的新階段。

“棉花碳匯潛力巨大，我們不僅要向產(chǎn)量要效益，更要向碳匯要效益?！蓖跽急胝f。他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)依托新疆昌吉棉花產(chǎn)品碳足跡標(biāo)準(zhǔn)化試點(diǎn)項(xiàng)目，著手構(gòu)建覆蓋棉花種植、加工、利用全生命周期的碳監(jiān)測(cè)與核算體系。

這套體系如同為棉田建立了一份精準(zhǔn)的“碳賬本”，能夠清晰追蹤從棉稈還田到炭化封存等各個(gè)環(huán)節(jié)的碳足跡。同時(shí)，團(tuán)隊(duì)研發(fā)的“抑排—增匯—提效”關(guān)鍵技術(shù)組合，旨在減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的碳排放，提升土壤固碳能力，并優(yōu)化整個(gè)系統(tǒng)的碳效率。

這些扎實(shí)的基礎(chǔ)工作，為棉田碳匯未來進(jìn)入中國(guó)核證自愿減排量（CCER）交易市場(chǎng)鋪平了道路。

王占彪解釋，這意味著，通過秸稈炭化等技術(shù)長(zhǎng)久固定在土壤中的碳，將不再是抽象的環(huán)境貢獻(xiàn)，而是有望轉(zhuǎn)化為農(nóng)戶手中可測(cè)量、可報(bào)告、可核查的“碳資產(chǎn)”，為農(nóng)民帶來種子、棉花之外的第三重綠色收益。

幾乎與碳匯研究同步，在棉稈的高值化利用前沿，另一項(xiàng)突破同樣令人振奮。中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所李付廣研究員團(tuán)隊(duì)，成功將棉花秸稈轉(zhuǎn)化為高品質(zhì)的微生物蛋白。

“樹立大食物觀，保障飼料蛋白供給安全，是關(guān)乎國(guó)計(jì)民生的重要課題?！敝袊?guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所副研究員蔡成固說，我國(guó)飼用蛋白資源緊缺，大豆進(jìn)口依存度長(zhǎng)期居高，將來源豐富的秸稈資源轉(zhuǎn)化為優(yōu)質(zhì)蛋白，是一條極具前景的全新路徑。

面對(duì)棉稈木質(zhì)化高、結(jié)構(gòu)頑固、難以被有效利用的行業(yè)難題，該團(tuán)隊(duì)從微觀世界尋找答案。

他們首先精準(zhǔn)解析了棉稈各部位的組分特征，繼而從大量微生物中篩選出能夠高效利用棉稈水解液中葡萄糖和木糖的優(yōu)勢(shì)菌種。通過發(fā)酵轉(zhuǎn)化，團(tuán)隊(duì)最終成功將棉稈水解液轉(zhuǎn)化為蛋白質(zhì)含量高達(dá)70%的單細(xì)胞蛋白，且其氨基酸組成均衡，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值豐富。

據(jù)測(cè)算，理論上，采用此創(chuàng)新工藝，我國(guó)每年產(chǎn)生的約3000萬噸棉花秸稈，可生產(chǎn)約250萬噸優(yōu)質(zhì)蛋白和100萬噸碳水化合物。此外，轉(zhuǎn)化后殘留的木質(zhì)素部分還可進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為腐殖酸和化肥緩釋劑，真正逼近“吃干榨凈”的理想狀態(tài)。

蔡成固解釋，這不僅為緩解飼料蛋白短缺問題開辟了一條資源利用新渠道，更在替代傳統(tǒng)高碳排放的蛋白生產(chǎn)方式上，實(shí)現(xiàn)了資源循環(huán)與碳減排的雙贏。

從田間“生態(tài)循環(huán)”，到離地“產(chǎn)業(yè)循環(huán)”，再到“碳匯循環(huán)”，新疆棉花秸稈的增值路徑在不斷拓寬與升華。未來，隨著技術(shù)持續(xù)落地與碳市場(chǎng)機(jī)制完善，新疆棉稈點(diǎn)“草”成金的故事，將不僅是中國(guó)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的典范，更成為生態(tài)與經(jīng)濟(jì)共贏的“中國(guó)樣板”。

關(guān)鍵詞： 棉花 秸稈 棉稈 飼料 棉花秸稈