近日，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)與中國水稻研究所錢前團(tuán)隊(duì)合作，在植物工廠環(huán)境下成功實(shí)現(xiàn)水稻種植60天左右收獲的重要突破，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。這為加速作物育種提供了新的技術(shù)途徑。
據(jù)團(tuán)隊(duì)首席科學(xué)家、都市所研究員楊其長介紹，這次試驗(yàn)的水稻是由錢前團(tuán)隊(duì)提供的矮稈品種，其株型較矮，空間利用率高，適合在植物工廠環(huán)境下進(jìn)行多層立體栽培。
據(jù)了解，這次水稻種植試驗(yàn)是在有四層栽培架的全人工光植物工廠進(jìn)行的，采用定制光譜的LED光源為水稻不同生育期提供最佳的光環(huán)境，將水稻種植在營養(yǎng)液栽培槽中，根據(jù)不同時(shí)期的營養(yǎng)需求精準(zhǔn)供給養(yǎng)分。同時(shí)，植物工廠內(nèi)部的環(huán)境要素，如光照、溫度、濕度、二氧化碳濃度等都受到精準(zhǔn)調(diào)控，為各生育階段提供最佳生長環(huán)境。
在供試的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)達(dá)89個，單層栽培架的綜合產(chǎn)量為每平方米0.98公斤，相當(dāng)于畝產(chǎn)650多公斤。
中國科學(xué)院院士、中國農(nóng)科院作物科學(xué)研究所所長錢前表示，高效的育種產(chǎn)業(yè)是保障國家糧食安全的關(guān)鍵。使用傳統(tǒng)育種方法，通常一年只能產(chǎn)生1至2代，即使在溫室環(huán)境下或在熱帶地區(qū)，一年也只能產(chǎn)生2至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，通常需要幾年甚至數(shù)十年時(shí)間。依靠植物工廠技術(shù)，打破了這個時(shí)空瓶頸。”錢前說。
在植物工廠里，通過調(diào)控環(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(dǎo)早期開花和促進(jìn)作物快速生長，大幅縮短作物生育周期，實(shí)現(xiàn)“快速育種”。植物工廠育種加速系統(tǒng)可不受土地、空間和氣候條件的約束，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。
楊其長表示，未來有望實(shí)現(xiàn)每年6茬以上的“快速育種”，栽培層數(shù)可以達(dá)到10層以上。這一技術(shù)的突破為水稻與其他作物的加代育種和高效栽培提供了新思路。下一步，研究團(tuán)隊(duì)將針對植物工廠環(huán)境可控以及多層立體栽培的特征，選育出適宜植物工廠種植的水稻品種，提高產(chǎn)量水平。
“目前這項(xiàng)研究剛起步，我們期待未來水稻可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)營養(yǎng)供給和光溫調(diào)控，可以實(shí)現(xiàn)無菌空間和立體栽培、全程機(jī)械化，農(nóng)民可以到工廠進(jìn)行操作。”錢前說，這項(xiàng)研究不僅改變了傳統(tǒng)的育種與栽培方法，而且為未來工廠化栽培奠定基礎(chǔ)。
