給秧苗“吃小灶”：植物工廠水稻育種加速器

沒有陽光、雨水和土壤，能種出糧食來嗎？

農業科學家說：“能，而且長得更快！”

2021年10月，在國家“十三五”科技創新成就展上，一幢泛著紅紫色柔光的玻璃小屋格外亮眼。

這可是一座植物工廠。四層栽培架上，一排排水稻青苗齊整整扎在特殊的營養液里，在顆顆彩色LED節能燈的“撫觸”下，正奮力拔節。

在這里，稻子從插秧到收獲只需60天左右，比在常規大田的生長周期整整短了一半！

這好比“坐火箭”的速度從何而來？

原來，植物生長依賴光合作用，在不同的生長階段，所需的光、溫、水、氣、肥等參數各有不同。在這座植物工廠里，科學家摸透了水稻的脾氣，只消精準模擬自然環境，把各項參數調節到最理想的狀態，給秧苗吃上“私人定制”的“小灶”，光合作用就自然加速了。提早開花，加速結果，稻子“早熟”也就夢想成真了。

科學家說，這里面最難啃的“硬骨頭”是為水稻量身定制最適合的光環境。中國農業科學院都市農業研究所植物工廠創新團隊首席科學家楊其長介紹，陽光中包含著赤橙黃綠青藍紫7種可見光和紫外線等光譜，其中的紅、藍光對植物光合作用促進最大，其他光譜也對植物的開花、結實和色素形成具有獨特功能。

但日常照明光和植物生長用光的差別可不小。“我們的很多試驗都失敗了，要么把植物‘曬’死了，要么就是長勢不行”，不斷摸索下，楊其長團隊首次在國際上提出了植物“光配方”思想，突破多項核心技術，終于讓發光二極管——LED以不同的光譜配方模擬陽光成為可能。

營養液代替泥土，無須擔心蟲害，不用噴灑農藥……多種“黑科技”加持下，兩個月就成熟的水稻一年能收獲6茬。品質怎樣呢？“實驗已證明，這樣種出來的水稻不僅周期短了，畝產有保證，品質也不錯。”楊其長說。

不過，給水稻“吃小灶”、縮短它們生長周期的意義可不僅在于增加產量，在育種專家眼中，這座植物工廠正是絕佳的水稻育種加速器。

“高效的育種產業是保障國家糧食安全的關鍵。”中國科學院院士錢前說，傳統的水稻育種周期長，一年頂多能繁育2至3代，育成一個新品種往往要幾年甚至幾十年時間。但依靠植物工廠，這一時空瓶頸就能被打破，從而實現“快速育種”。

不僅如此，植物工廠育種加速器可以不受土地、空間和氣候條件的約束，若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，將大大節省育種工作者的時間。

楊其長說，未來，這座植物工廠水稻育種加速器有望實現每年6茬以上的“快速育種”，栽培層數甚至可以達到10層以上，“依靠植物工廠，這也為水稻和其他作物的加代育種和高效栽培提供了新的技術路徑”。

事實上，智能植物工廠一直是國際高技術競爭的重要領域，但直到21世紀初，中國科學家才正式加入這條科研賽道。