从全球视角看棉花全生命周期
棉花是全球最重要的经济作物之一。近5年，全球棉纤维平均年产量为2500万吨，约占全球纺织纤维产量的1/4。同时，棉花全产业链创造了大量就业机会，为数以亿计的棉花产业从业者提供了生计来源。
“但是棉花种植、加工、使用过程不可避免地会对人类环境造成影响，亟须开展全球棉纺品全生命周期评价，提出棉花可持续生产与利用的发展方向。”论文通讯作者、该团队首席科学家王占彪在接受《中国科学报》采访时说。
王占彪强调，棉花产业是一个庞大的产业，涉及农业、工业、运输业、服务业以及商业多个领域，生命周期链长且复杂，各个环节差异较大，且互相交织密不可分。“前人涉及此方面的研究相对较少，因此有必要探讨棉花产业链对环境影响这一课题，以帮助我们深入了解棉花产业在环境方面存在的问题，并寻找改进和创新的措施，实现更可持续、环境友好的棉花生产和使用。”
然而，仅从样点或区域尺度开展的研究不具有代表性，因为棉花生产、加工、消费分布在全球各个地区，因此了解全球范围内棉花全产业链的环境影响，可以使视角更全面。
此外，不同地区棉花产业链的环境影响存在差异，从全球尺度开展研究可以比较不同地区的情况，从而更好地了解不同因素对各个地区环境的影响。
“这种全球视角可以为制定国际标准和政策以及实践提供科学依据，从而促进全球棉花产业可持续发展。”王占彪说。
全球棉田资源投入量和环境影响
创新团队首先利用全球的棉田氮肥投入、灌溉、农药投入以及产量分布，计算了全球棉田资源投入量，辅助解释棉花生命周期的环境影响在各个地区为何分布不均。
他们发现，棉花种植环节的环境影响取决于灌溉、农药和化肥用量。全球约有一半的棉田使用地下水灌溉，农药平均施用量为每公顷1.57千克，氮磷肥平均投入量为每公顷150千克。但是，全球各棉区灌溉、农药、氮肥施用量差异较大：经济发展水平高的地区施用量较多，而经济水平和水资源有限的棉区施用量则较少。
王占彪说，亟须因地制宜提高灌溉用水、化肥、农药等的利用效率，减少生产环节的环境影响。
“其次，我们从棉花的种植阶段、加工阶段和使用阶段评估了棉花全生命周期对环境的影响。”论文第一作者、中国农科院博士后张正贵介绍，他们从水的使用、人类和生态毒性、富营养化、碳足迹4个方面估算了环境影响。
就水的使用来说，97%~98%的用水影响与棉纤维生产有关，只有2%与洗衣活动有关。
就人类和生态毒性而言，棉衣的毒性影响可能主要集中在棉花种植或纺织产品制造阶段。“但是在纺织品生命周期评估中，此类毒性评估相对较少，因为分析人员面临数据稀缺的问题。此外毒性评估的方法变化相对较快，很多研究结果由于方法不一致不可严格地被用于比较。”张正贵说。
富营养化影响的生命周期评估显示，占比最高的依次是棉花种植过程中的化肥施用（占83%）、消费者的洗涤剂使用和湿加工过程。
棉衣的生产导致了二氧化碳排放。“我们发现每件产品在棉制品整个生命周期内的碳足迹范围为3至62千克二氧化碳当量。换句话说，每使用一件服装就会排放50至872克二氧化碳当量。”张正贵说，服装生产阶段和消费者使用阶段的碳足迹占主导地位。其根本差异与家庭使用的电能来源以及各国普遍采用的洗衣方式有很大关系。
“根据棉纺品全生命周期环境评价结果，有的放矢地减少不同环节的不同投入，是减少棉花全产业链环境影响的有效手段。”王占彪说，在他们调查的所有环境影响中，天然植物纤维（棉花、黄麻和亚麻）环境影响低于动物纤维和合成纤维。以天然植物纤维代替合成纤维纺织品，有利于人类可持续发展。
未来棉花产业可持续发展的方向
王占彪建议，为了实现可持续发展，棉花产业需要采取一系列措施，包括推广节水灌溉技术、优化农药和化肥施用、加强土壤保护与恢复、推动可持续棉花标准与认证体系建设等。
“这项研究中提到的环境影响与我们的日常认知有所不同，这是因为其中很多不会直接影响我们的日常生活，而是长期间接影响。”王占彪解释说，例如，洗衣服需要洗涤剂和消毒水等产品，这些化学物质掺入水中被排到江河湖海后会造成水的富营养化，最终通过食物链循环进入人的饮用水中，对人类身体健康造成不利影响。因此，这种缓慢的长期污染物应该被重视。
尤其是棉花的使用阶段与每个人的生活息息相关。“消费者行为对纺织品的可持续性起决定性作用。”王占彪说，首先，消费者可以通过在当地商店购物、步行或骑自行车代替开车、将购物与其他日常工作结合起来等方式减少排放。
其次，消费者应该尽可能长时间保留衣服，崇尚“慢时尚”而不是“快时尚”观念，同时不穿的衣服可以售卖或租借，以实现衣物的流转。
再次，减少机洗和洗涤液的用量会大幅降低洗衣过程对环境的影响。
最后，避免熨烫。这对环境可持续性也很重要，因为熨烫会耗费大量电力，从而导致温室气体排放，并在一定程度上导致更高的富营养化。
另一方面，棉花与其他大宗粮食作物不同，其生产和使用在造成环境影响的同时可长期存在，作为固碳作物（类比木材）。
在种植阶段，棉花作为重要的经济作物与其他大宗作物的改良方式适配。例如提高灌溉效率、采用害虫综合管理、提高肥料利用率等方式，对于玉米、小麦和水稻农田也适用。
新疆农业科学院经济作物研究所研究员田立文说，该研究从棉花的种植、加工与纺织等方面系统解析棉花产业各环节对环境的影响，为棉花的可持续生产与利用提供了思路和线索，为未来棉花产业可持续生产与利用指明发展方向，对于应对棉花产业面临的环境挑战、解决可持续性发展问题具有重要意义。