2021-08-23 08:48:01
近日，中國農(nóng)業(yè)科學院都市農(nóng)業(yè)研究所植物工廠創(chuàng)新團隊與中國水稻研究所錢前團隊合作，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途徑。
水稻抽穗
據(jù)團隊首席科學家、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。
據(jù)了解，這次水稻種植試驗是在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、二氧化碳濃度等都受到精準調(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89個，單層栽培架的綜合產(chǎn)量為每平方米0.98公斤，相當于畝產(chǎn)650多公斤。
中國科學院院士、中國農(nóng)科院作物科學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)十年時間。依靠植物工廠技術，打破了這個時空瓶頸。”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，誘導早期開花和促進作物快速生長，大幅縮短作物生育周期，實現(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，建在實驗樓或育種單位附近，一年四季均可進行加代育種。
楊其長表示，未來有望實現(xiàn)每年6茬以上的“快速育種”，栽培層數(shù)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思路。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，選育出適宜植物工廠種植的水稻品種，提高產(chǎn)量水平。
“目前這項研究剛起步，我們期待未來水稻可以實現(xiàn)精準營養(yǎng)供給和光溫調(diào)控，可以實現(xiàn)無菌空間和立體栽培、全程機械化，農(nóng)民可以到工廠進行操作。”錢前說，這項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。
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