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        [中國科學報] 植物工廠60天收獲:我國實現水稻生育周期減半

        來源:中國科學報 2021年8月19日 發布時間:2021-08-20 作者:李晨 點擊數:

          8月19日,《中國科學報》從中國農業科學院都市農業研究所(以下簡稱都市所)獲悉,該所植物工廠創新團隊與中國科學院院士錢前團隊合作,在植物工廠環境下成功實現水稻種植60天左右收獲的重大突破,將傳統大田環境下120天以上的水稻生長周期縮短了一半。這為加速作物育種,打贏種業翻身戰,保障國家糧食安全,提供了全新的技術途徑。

          據團隊首席、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桿品種,其株型相對較矮,空間利用率高,適合在植物工廠環境下進行多層立體栽培。

          楊其長告訴《中國科學報》,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進行的,采用定制光譜的LED(發光二極管)光源為水稻不同生育期提供最佳的光環境。他們借助深液流水耕栽培(DFT)技術將水稻種植在營養液栽培槽中,根據水稻不同時期的營養需求精準供給養分。同時,植物工廠內部的環境要素,如光照、溫度、濕度、CO2濃度等都受到精準調控,為水稻各生育階段提供最佳生長環境。

          據悉,供試的6個矮桿品種中,2個品種表現出較高的產量潛力,定植后45天抽穗,63天收獲,單株分蘗數高達89個,單層栽培架的綜合產量為0.98kg/m2,相當于畝產652公斤。

          倉廩充實,種業安全是基礎。錢前對《中國科學報》說,一個高效的育種產業是保障國家糧食安全的關鍵。傳統的育種方法很重要的一個限制因素就是世代時間長,通常一年只能產生1~2代,即使在溫室環境下或在海南三亞等地“南繁育種”,一年也只能產生2-3代。

          “對于大多數作物來說,要想培育出新的優良種質,需要經過若干代繁殖,通常需要幾年甚至是數十年的時間。依靠植物工廠技術,完全打破了這一時空瓶頸。 ”錢前說。

          楊其長介紹,在植物工廠里,通過調控最優的光質、光強和光周期,以及其他環境與營養要素,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,減少世代時間,從而實現“快速育種”。

          此外,“植物工廠育種加速系統可不受土地、空間和氣候條件的約束,可以就近建在實驗樓或育種單位附近,一年四季均可進行加代育種,大大節省育種工作者的時間成本。”楊其長說。

          植物工廠環境下水稻栽培試驗的成功,大大縮短了育種的世代時間,顛覆了常規育種一年僅可加代2~3代的傳統。楊其長說,未來有望實現每年6茬以上的“快速育種”,栽培層數甚至可以達到10層以上。“這一技術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的思路和有效途徑,對保障糧食安全具有重要的現實意義。”

          錢前對實驗結果給予高度評價:“在植物工廠環境下實現水稻60天快速收獲,是水稻種植史上的顛覆性重大突破,不僅徹底改變了傳統的育種與栽培方法,而且也為未來工廠化栽培奠定了基礎。”

          “未來的種稻農民要上工廠打工了。”錢前希望,植物工廠水稻種植將來能夠實現全程機械化。

          下一步,研究團隊將針對植物工廠環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,大幅提高產量水平,為糧食安全提供科技保障。

          

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