沒有陽光、雨水和土壤，能種出糧食來嗎？
農(nóng)業(yè)科學(xué)家說：“能，而且長得更快！”
2021年10月，在國家“十三五”科技創(chuàng)新成就展上，一幢泛著紅紫色柔光的玻璃小屋格外亮眼。
【資料圖】
這可是一座植物工廠。四層栽培架上，一排排水稻青苗齊整整扎在特殊的營養(yǎng)液里，在顆顆彩色LED節(jié)能燈的“撫觸”下，正奮力拔節(jié)。
在這里，稻子從插秧到收獲只需60天左右，比在常規(guī)大田的生長周期整整短了一半！
這好比“坐火箭”的速度從何而來？
原來，植物生長依賴光合作用，在不同的生長階段，所需的光、溫、水、氣、肥等參數(shù)各有不同。在這座植物工廠里，科學(xué)家摸透了水稻的脾氣，只消精準(zhǔn)模擬自然環(huán)境，把各項(xiàng)參數(shù)調(diào)節(jié)到最理想的狀態(tài)，給秧苗吃上“私人定制”的“小灶”，光合作用就自然加速了。提早開花，加速結(jié)果，稻子“早熟”也就夢(mèng)想成真了。
科學(xué)家說，這里面最難啃的“硬骨頭”是為水稻量身定制最適合的光環(huán)境。中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院都市農(nóng)業(yè)研究所植物工廠創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)首席科學(xué)家楊其長介紹，陽光中包含著赤橙黃綠青藍(lán)紫7種可見光和紫外線等光譜，其中的紅、藍(lán)光對(duì)植物光合作用促進(jìn)最大，其他光譜也對(duì)植物的開花、結(jié)實(shí)和色素形成具有獨(dú)特功能。
但日常照明光和植物生長用光的差別可不小。“我們的很多試驗(yàn)都失敗了，要么把植物‘曬’死了，要么就是長勢(shì)不行”，不斷摸索下，楊其長團(tuán)隊(duì)首次在國際上提出了植物“光配方”思想，突破多項(xiàng)核心技術(shù)，終于讓發(fā)光二極管——LED以不同的光譜配方模擬陽光成為可能。
營養(yǎng)液代替泥土，無須擔(dān)心蟲害，不用噴灑農(nóng)藥……多種“黑科技”加持下，兩個(gè)月就成熟的水稻一年能收獲6茬。品質(zhì)怎樣呢？“實(shí)驗(yàn)已證明，這樣種出來的水稻不僅周期短了，畝產(chǎn)有保證，品質(zhì)也不錯(cuò)。”楊其長說。
不過，給水稻“吃小灶”、縮短它們生長周期的意義可不僅在于增加產(chǎn)量，在育種專家眼中，這座植物工廠正是絕佳的水稻育種加速器。
“高效的育種產(chǎn)業(yè)是保障國家糧食安全的關(guān)鍵。”中國科學(xué)院院士錢前說，傳統(tǒng)的水稻育種周期長，一年頂多能繁育2至3代，育成一個(gè)新品種往往要幾年甚至幾十年時(shí)間。但依靠植物工廠，這一時(shí)空瓶頸就能被打破，從而實(shí)現(xiàn)“快速育種”。
不僅如此，植物工廠育種加速器可以不受土地、空間和氣候條件的約束，若就近建在實(shí)驗(yàn)樓或育種單位附近，一年四季均可進(jìn)行加代育種，將大大節(jié)省育種工作者的時(shí)間。
楊其長說，未來，這座植物工廠水稻育種加速器有望實(shí)現(xiàn)每年6茬以上的“快速育種”，栽培層數(shù)甚至可以達(dá)到10層以上，“依靠植物工廠，這也為水稻和其他作物的加代育種和高效栽培提供了新的技術(shù)路徑”。
事實(shí)上，智能植物工廠一直是國際高技術(shù)競(jìng)爭的重要領(lǐng)域，但直到21世紀(jì)初，中國科學(xué)家才正式加入這條科研賽道。
現(xiàn)在，我國已是植物工廠產(chǎn)業(yè)化發(fā)展最快的國家，擁有規(guī)模以上植物工廠200多座，產(chǎn)品和技術(shù)裝備已走上國際舞臺(tái)，推廣到歐美、日本等發(fā)達(dá)國家。
在楊其長看來，為育種加速，僅僅是植物工廠顛覆傳統(tǒng)農(nóng)作方式的一種可能，不久的將來，在非可耕地，在荒漠、戈壁甚至太空等特殊空間，人工打造一個(gè)適宜農(nóng)作物生長的環(huán)境，植物工廠將大有可為——“它代表著未來農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向！”
（本報(bào)記者 楊舒）
標(biāo)簽： 植物工廠水稻育種加速器
