日前，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院傳來好消息：由該院都市農(nóng)業(yè)研究所植物工廠創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)與中國(guó)水稻研究所錢前院士團(tuán)隊(duì)合作的水稻栽培項(xiàng)目取得重大進(jìn)展，水稻定植后僅60天左右就可以收獲，比大田環(huán)境下120天左右的生長(zhǎng)周期縮短了近一半, 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)652公斤。這一成果對(duì)于推動(dòng)糧食作物快速育種，促進(jìn)都市農(nóng)業(yè)發(fā)展以及保障我國(guó)糧食安全有著怎樣的意義？記者采訪了中國(guó)農(nóng)科院都市農(nóng)業(yè)研究所植物工廠創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)的相關(guān)負(fù)責(zé)人。

“養(yǎng)”出來的作物

眾所周知，陽光、土壤、水分是作物生長(zhǎng)不可或缺的因素。然而與傳統(tǒng)大田農(nóng)業(yè)種植生長(zhǎng)出來的作物不同，植物工廠內(nèi)的作物，更像是被“養(yǎng)”出來的。在這里，不需要天然的光照也不需要來自大自然的土壤和水分，通過人工技術(shù)提供適宜的環(huán)境條件和養(yǎng)分供給，促進(jìn)作物快速生長(zhǎng)與營(yíng)養(yǎng)成分積累，實(shí)現(xiàn)全年高效生產(chǎn)各種高品質(zhì)作物。植物工廠內(nèi)的“陽光”來自于定制的光譜多光譜智能LED（發(fā)光二極管）光源，五顏六色的燈光為水稻在不同生長(zhǎng)周期提供最佳的光源環(huán)境；水稻生長(zhǎng)所必需的營(yíng)養(yǎng)元素和水分則是通過深液流水耕栽培技術(shù)提供的。

除了光照、水分和養(yǎng)分供給，還有很多因素影響著水稻的生長(zhǎng)，比如溫度、濕度、二氧化碳濃度等。在植物工廠內(nèi)的控制室里，科研工作者可監(jiān)控工廠內(nèi)的任何一項(xiàng)指標(biāo)，通過控制器進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)控。傳統(tǒng)的大田作物栽培過程容易受到環(huán)境和極端天氣的影響，導(dǎo)致生長(zhǎng)發(fā)育滯后，生育周期長(zhǎng)。而植物工廠就完全避免了這些因素的困擾，為作物的生長(zhǎng)創(chuàng)造優(yōu)良的生長(zhǎng)環(huán)境條件，促進(jìn)快速生長(zhǎng)與結(jié)實(shí)，這也是為什么植物工廠的水稻生長(zhǎng)周期能夠縮短一半。

“植物工廠還有一個(gè)優(yōu)勢(shì)，就是它與外界相對(duì)隔絕，空氣都是經(jīng)過凈化的，人員進(jìn)出也都需要穿戴防護(hù)服，可有效阻斷蟲害和病毒侵襲。所以，植物工廠內(nèi)的作物基本處于無菌、無蟲的環(huán)境中，避免使用農(nóng)藥，真正實(shí)現(xiàn)綠色生長(zhǎng)。”創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)成員卞中華告訴記者。

實(shí)現(xiàn)快速育種

都市農(nóng)業(yè)研究所所長(zhǎng)、植物工廠創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)首席科學(xué)家楊其長(zhǎng)告訴記者，實(shí)現(xiàn)水稻定植后60天左右收獲這一重要突破的最大意義是為加快育種速度、保障國(guó)家糧食安全提供了全新解決途徑。

對(duì)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)過若干代的培育繁殖。而且新品種出來以后，其性狀是否穩(wěn)定，是否適宜大規(guī)模種植，還需要數(shù)代的驗(yàn)證。這通常要花費(fèi)幾年甚至數(shù)十年時(shí)間。

“傳統(tǒng)的育種方法，一年只能產(chǎn)生1代至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代至3代。而在植物工廠按60天左右收獲一代來計(jì)算，一年可以產(chǎn)出5代至6代，這大大縮短了作物育種時(shí)間，打破了制約作物生長(zhǎng)的時(shí)間瓶頸?！睏钇溟L(zhǎng)告訴記者。

植物工廠內(nèi)通過精準(zhǔn)調(diào)控植物生長(zhǎng)的環(huán)境和營(yíng)養(yǎng)要素，從而大大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(zhǎng)，大幅縮短作物生育周期，實(shí)現(xiàn)快速育種。而且，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，大大節(jié)省了育種工作者的時(shí)間和人力成本。

楊其長(zhǎng)表示，未來植物工廠栽培層數(shù)可以達(dá)到10層以上，育種工作也將更加高效便捷，這對(duì)保障糧食安全具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。據(jù)介紹，創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)目前正在研發(fā)適用于植物工廠所需要的機(jī)械化設(shè)備，相信在不久的將來，植物工廠也可以像無人車間一樣，僅需一兩位科研人員定期檢查設(shè)備，而其他工作就可以交由機(jī)械去完成了。

都市農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向

近年來，我國(guó)也出現(xiàn)了不少植物工廠項(xiàng)目。有些植物工廠生產(chǎn)的菠菜、生菜、小番茄、小白菜、小黃瓜以及金線蓮等正逐漸走上居民的餐桌。

未來的某一天，我們是否可以在市場(chǎng)上見到植物工廠生產(chǎn)的其他農(nóng)產(chǎn)品呢？

卞中華認(rèn)為，這是完全有可能的。他說，5年前，歐洲一些國(guó)家也對(duì)植物工廠持懷疑態(tài)度。但是，由于近年來極端天氣頻發(fā)，加上全球疫情導(dǎo)致食物供應(yīng)鏈?zhǔn)艿經(jīng)_擊，進(jìn)一步加劇了食物短缺的風(fēng)險(xiǎn)，植物工廠的產(chǎn)品越來越受到歐洲各國(guó)和相關(guān)企業(yè)的歡迎。目前，英國(guó)將垂直農(nóng)業(yè)、植物工廠等作為農(nóng)業(yè)重點(diǎn)項(xiàng)目進(jìn)行推廣，歐洲其他一些國(guó)家也開始了植物工廠的研發(fā)工作。但是在農(nóng)業(yè)實(shí)際生產(chǎn)中，植物工廠需要較多的設(shè)施成本和能耗，以及更高的技術(shù)要求，有些問題目前尚待解決。

不過，隨著相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展以及關(guān)鍵技術(shù)的突破，植物工廠的造價(jià)和運(yùn)行成本也會(huì)隨之降低。卞中華舉了一個(gè)例子，多光譜LED光源一平方米的造價(jià)5年前大約是3000元至4000元，而現(xiàn)在僅有200元至300元。

“水稻價(jià)值相對(duì)較低，大規(guī)模推廣有一定的難度，但這種模式為今后解決食物安全問題提供了一種新的方式與途徑。未來都市農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展以及低成本能源的廣泛使用，采用工廠化方式生產(chǎn)糧食也是有可能的?！睏钇溟L(zhǎng)認(rèn)為，隨著相關(guān)技術(shù)的逐漸成熟，以及消費(fèi)者認(rèn)知程度的提升，植物工廠將是都市農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向。（常理）