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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(xué)報

8月19日，記者從中國農(nóng)業(yè)科學(xué)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(tuán)隊與中國科學(xué)院院士錢前團(tuán)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(tuán)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(tuán)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(jìn)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(jìn)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(zhǔn)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(zhǔn)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(dá)89個，單層栽培架的綜合產(chǎn)量為0.98公斤/平方米，相當(dāng)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(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，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(dá)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(rèn)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(chǔ)。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(tuán)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(biāo)簽：植物工廠水稻種植水稻生長周期作物育種