近日，中国农业科学院棉花研究所王占彪研究员团队围绕我国棉花生产的环境影响展开系统研究，从时空演变趋势、核心驱动因素、田间管理实践及固碳潜力挖掘等维度进行全面评估，创新性提出兼顾环境效益与经济效益的协同优化管理策略。相关研究成果以“Transforming Cotton Sustainability: Carbon and Water Co-benefits from Optimized Field Management and Straw Utilization Strategies” 为题，发表在环境科学与生态学领域国际顶级学术期刊《环境科学与技术（Environmental Science & Technology）》（中科院1区Top期刊，影响因子IF=11.3）上。

当前，全球气候变暖与水资源短缺问题日益凸显，农业领域已成为温室气体减排和水资源高效利用的关键战场。棉花作为我国纺织工业的核心原料，在保障产业供应链稳定和满足民生消费需求中发挥着不可替代的作用，但长期以来，棉花生产对化肥等农资投入和灌溉用水的高度依赖，导致其面临碳排放强度偏高、水资源消耗量大的双重压力，而其潜在的碳汇功能却未得到充分挖掘，从而制约了棉花产业的绿色低碳转型进程。

该研究利用生命周期评价（LCA）与虚拟水理论两大核心方法，整合长期田间定位观测与实地调研数据，成功构建了农田尺度的棉花碳 — 水足迹综合评估框架，可精准量化我国不同棉区棉花生产过程中碳排放、水资源消耗及碳汇水平的时空变化规律。同时，该研究采用随机森林模型，精准识别出影响棉花生产碳排放的关键驱动因子，系统剖析施肥、灌溉、秸秆管理等田间措施对棉花产量与生态环境效益的耦合影响，并据此提出区域差异化的低碳节水最优管理方案，为我国棉花产业实现资源高效利用与可持续发展提供了坚实的科学支撑。研究表明，2006—2021 年期间，我国棉花生产单位面积碳足迹年均增加187.6 kg CO₂eq，而单位产量水足迹则以每年0.016 m³・kg⁻¹ 的幅度稳步下降。在棉花种植全周期中，无机肥料施用及其引发的氧化亚氮排放是碳排放的首要来源；灰水足迹则在总水足迹构成中占据主导地位。值得关注的是，在纳入不同秸秆资源化利用途径的固碳潜力核算后，我国棉花种植阶段整体呈现弱碳汇特征，每年可固定二氧化碳当量达2.89 Tg。研究证实，因地制宜的田间管理技术与秸秆综合利用模式相结合，能够大幅提升棉花田生态系统的固碳能力，最高固碳潜力可达116.03 Tg二氧化碳当量。该研究成果为我国“碳达峰、碳中和”战略目标的实现，以及全球农业可持续发展路径的探索提供了全新思路与实践参考。

该研究得到国家重点研发计划、新疆“天山英才”培养计划、庭州科技创新团队及国家自然科学基金等项目的资助。郑州大学已毕业硕士研究生黄伟斌、中棉所博士后张正贵、郑州大学已毕业硕士研究生吴沣槭为该论文共同第一作者，王占彪研究员为通讯作者。

原文链接：https://doi.org/10.1021/acs.est.5c10190

种植阶段中国棉花生产碳预算和可持续综合利用方案