2013年12月23日至24日【中央農(nóng)村工作會(huì)議】在北京舉行，習(xí)近平總書(shū)記在會(huì)上發(fā)表重要講話，他強(qiáng)調(diào)：“中國(guó)人的飯碗任何時(shí)候都要牢牢端在自己手上。我們的飯碗應(yīng)該主要裝中國(guó)糧。” 為此，我國(guó)的科學(xué)家們都在不同的崗位上默默的耕耘與奮斗。
 
2021年8月22日，中國(guó)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(guó)水稻研究所錢(qián)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，也就是陸地環(huán)境下120天以上的水稻生長(zhǎng)周期縮短了一半。
在植物工廠中，水稻被種植于栽培槽中，里面是科學(xué)家精心調(diào)配的營(yíng)養(yǎng)液，水稻的光源不是太陽(yáng)光，而是人工的LED光，水稻生長(zhǎng)在這種封閉系統(tǒng)中，無(wú)需擔(dān)心蟲(chóng)害，不用噴灑農(nóng)藥，不受氣候影響。在不同的生長(zhǎng)階段，水稻所需的光照、營(yíng)養(yǎng)、濕度、溫度等參數(shù)是不一樣的，通過(guò)調(diào)節(jié)各項(xiàng)參數(shù)，加速光合作用，讓水稻各個(gè)生長(zhǎng)階段都能達(dá)到最優(yōu)的生長(zhǎng)速率，讓水稻更快成熟。這種水稻的生長(zhǎng)周期大幅縮短到兩個(gè)月左右，所以一年可以種植6季，再加上栽培層數(shù)還能增加到10層，這能讓水稻育種的世代時(shí)間大幅減少。基于該技術(shù)，科學(xué)家能夠加速育種，有助于培養(yǎng)出產(chǎn)量更高的優(yōu)異水稻品種。通過(guò)調(diào)控環(huán)境與營(yíng)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(kāi)花和促進(jìn)作物快速生長(zhǎng)，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。
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(yíng)養(yǎng)液栽培槽中，根據(jù)不同時(shí)期的營(yíng)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(zhǎng)環(huán)境。
在供試的6個(gè)矮稈品種中，2個(gè)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(gè)，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(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)農(nóng)科院作物科學(xué)研究所所長(zhǎng)錢(qián)前表示，高效的育種產(chǎn)業(yè)是保障國(guó)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(duì)于大多數(shù)作物來(lái)說(shuō)，要想培育出新的優(yōu)良種質(zhì)，需要經(jīng)過(guò)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(gè)時(shí)空瓶頸。”錢(qián)前說(shuō)。中國(guó)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(zhǎng)說(shuō)：“植物工廠是在一個(gè)完全環(huán)境可控的條件下進(jìn)行植物生產(chǎn)的系統(tǒng)，系統(tǒng)中的溫度、濕度、光照、二氧化碳，以及植物的營(yíng)養(yǎng)需求，都可以按照植物的各個(gè)階段的需求進(jìn)行智能化的調(diào)控。也就是說(shuō)植物需要什么，是光、溫，還是水、氣、肥，我們都可以人為進(jìn)行調(diào)控。因此在這種環(huán)境下，植物生育的周期，包括產(chǎn)量都會(huì)得到大幅度的提高。”楊其長(zhǎng)表示，未來(lái)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，與此同時(shí)，這項(xiàng)研究也為未來(lái)工廠化栽培奠定基礎(chǔ)。下一步，研究團(tuán)隊(duì)將針對(duì)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。
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