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在植物工廠環(huán)境下成功實現(xiàn)水稻種植60天左右收獲的突破

2021-08-23 13:55:11 來源：中國科學報

8月19日，記者從中國農(nóng)業(yè)科學院都市農(nóng)業(yè)研究所（以下簡稱都市所）獲悉，該所植物工廠創(chuàng)新團隊與中國科學院院士錢前團隊合作，在植物工廠環(huán)境下成功實現(xiàn)水稻種植60天左右收獲的突破，將傳統(tǒng)大田環(huán)境下120天以上的水稻生長周期縮短了一半。

據(jù)團隊首席、都市所研究員楊其長介紹，這次試驗的水稻是由錢前團隊提供的矮稈品種，其株型相對較矮，空間利用率高，適合在植物工廠環(huán)境下進行多層立體栽培。

楊其長告訴記者，這次水稻種植試驗是在擁有四層栽培架的全人工光植物工廠中進行的，采用定制光譜的LED（發(fā)光二極管）光源為水稻不同生育期提供最佳的光環(huán)境。他們借助深液流水耕栽培（DFT）技術(shù)將水稻種植在營養(yǎng)液栽培槽中，根據(jù)水稻不同時期的營養(yǎng)需求精準供給養(yǎng)分。同時，植物工廠內(nèi)部的環(huán)境要素，如光照、溫度、濕度、CO2濃度等都受到精準調(diào)控，為水稻各生育階段提供最佳生長環(huán)境。

供試的6個矮稈品種中，2個品種表現(xiàn)出較高的產(chǎn)量潛力，定植后45天抽穗，63天收獲，單株分蘗數(shù)高達89個，單層栽培架的綜合產(chǎn)量為0.98公斤/平方米，相當于畝產(chǎn)652公斤。

錢前對記者說，傳統(tǒng)的育種方法很重要的一個限制因素就是世代時間長，通常一年只能產(chǎn)生1~2代，即使在溫室環(huán)境下或在海南三亞等地搞“南繁育種”，一年也只能產(chǎn)生2~3代。“對于大多數(shù)作物來說，要想培育出新的優(yōu)良種質(zhì)，需要經(jīng)過若干代繁殖，通常需要幾年甚至是數(shù)十年的時間。植物工廠技術(shù)完全打破了這一時空瓶頸。”

楊其長介紹，在植物工廠里，通過調(diào)控最優(yōu)的光質(zhì)、光強和光周期，以及其他環(huán)境與營養(yǎng)要素，能夠顯著提升作物的光合作用速率，誘導早期開花和促進作物快速生長，大幅縮短作物生育周期，從而實現(xiàn)“快速育種”。此外，植物工廠育種加速系統(tǒng)不受土地、空間和氣候條件的約束，可就近建在實驗樓或育種單位附近，大大節(jié)省育種工作者的時間成本。

楊其長還表示，未來有望實現(xiàn)每年6茬以上的“快速育種”，栽培層數(shù)甚至可以達到10層以上。“這一技術(shù)為水稻與其他作物的加代育種和高效栽培提供了新途徑，對保障糧食安全具有重要的現(xiàn)實意義。”

錢前認為這一試驗結(jié)果是水稻種植史上的顛覆性重大突破，為未來工廠化栽培奠定了基礎。他希望，植物工廠水稻種植將來能夠?qū)崿F(xiàn)全程機械化。

下一步，研究團隊將針對植物工廠環(huán)境可控以及多層立體栽培的特征，選育出適宜于植物工廠種植的水稻先鋒品種。（記者李晨）

標簽：植物工廠水稻種植水稻生長周期作物育種