水稻已结出金黄的稻穗。
科研人员在查看水稻长势。
当大田里的水稻尚在拨节、孕穗，有一种生长在实验室的水稻已结出了黄澄澄沉甸甸的稻穗。不仅如此，更让人惊喜的是，这种水稻的生育期仅有60天。
这个被称为水稻“加速器”的实验室，是地处成都的中国农科院都市农业研究所今年新建成的作物育种加速平台。该平台是通过与中国水稻所钱前院士团队合作，由国际欧亚科学院院士、中国农科院都市农业研究所杨其长研究员带领植物工厂作物快速繁育创新团队搭建。
7月11日，记者走进了这个实验室，只见七八百株水稻种植在特制的栽培槽中，循环流动的营养液让株株水稻“吃饱喝足”，并沐浴着空调的悠悠凉风和 LED 灯充足的光照，长得绿油油的，好多已结满了金黄的稻穗。
“水稻喜欢高温高湿，但四川一年只能产一季或两季。虽然在海南能做到一年三熟，但即使如此，对于培育水稻新品种而言仍是一个较为漫长的过程。”植物工厂作物快速繁育创新团队李宗耕博士介绍说，“所以，我们这个作物育种加速平台通过控制环境，也就是对光、温、水、气、肥等进行精准的控制，使水稻不受地域和气候条件的约束，实现周年连续培育，有望实现一年六熟，从而大大缩短了育种工作培育水稻新品种的周期。”
李宗耕博士介绍，目前已有多个水稻新品种在加速平台进行中试试验。在平台实验室，通过空调新风系统调控水稻生长的环境温度；通过多光谱LED灯根据水稻不同生育期对光的需求，进行渐变式精准供光；不同的水稻品种均定植在量身配制的含有氮、磷、钾等多种营养元素的营养液中，充分满足水稻对养分的需求，从而促进水稻的快速生长。此外，通过植物工厂技术培育水稻，还能够完全隔绝病虫害侵入和不受自然灾害的影响，保障育种工作的成功效率。
据植物工厂作物快速繁育创新团队周成波博士介绍，在作物育种加速器平台的实验室中，除水稻外，他们还深入开展了大豆、玉米、小麦等作物的快速繁育试验，均能在保证产量的同时显著缩短作物生育期，证明了植物工厂作物快速繁育技术的可靠性。
“目前，我们打算向外推广这种水稻种植方式，它适合于工厂化或设施栽培，一旦规模生产，我们还将研发配套的机械化收获技术。”周成波博士说，“期望能为构建水稻、小麦等粮食作物新型快速育种加代体系，破解我国种业‘卡脖子’难题，提供有效的技术手段。”
专家点评
四川农业大学设施农业科学与工程系主任卢威副教授：
作物育种加速器平台采用植物工厂技术，突破了土地、时空和气候条件的约束，通过智能设施内高精度的环境控制实现了农作物周年连续生产，大幅缩短作物生育周期，实现“快速育种”。植物工厂属于设施农业的一个类型，一定程度上突破了传统农业对耕地、太阳光和水资源的高度依赖，在保障国家粮食安全方面具有巨大的发展潜力。作为颠覆传统农作方式的现代高效农业生产系统，植物工厂代表着未来农业的发展方向，不久的将来，在非可耕地，在荒漠、戈壁甚至太空等特殊空间，人工打造适宜农作物生长的环境，植物工厂将大有可为！
内江市农科院水稻所所长陈勇：
创制适合工厂化应用的水稻新品种，配套研究减少受环境制约的工厂化生产模式，是人类逐步摆脱高度依赖农业环境的制约，获得保障粮食安全、营养安全的一种全新的手段，具有重大现实意义。
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植物工厂又是啥？进去看看……
没有阳光、雨水和土壤，能种出粮食来吗？
农业科学家说：“能，而且长得更快！”
2021年10月，在国家“十三五”科技创新成就展上，一幢泛着红紫色柔光的玻璃小屋格外亮眼。
这可是一座植物工厂。四层栽培架上，一排排水稻青苗齐整整扎在特殊的营养液里，在颗颗彩色 LED 节能灯的“抚触”下，正奋力拔节。
在这里，稻子从插秧到收获只需 60天左右，比在常规大田的生长周期整整短了一半！
这好比“坐火箭”的速度从何而来？
原来，植物生长依赖光合作用，在不同的生长阶段，所需的光、温、水、气、肥等参数各有不同。在这座植物工厂里，科学家摸透了水稻的脾气，只消精准模拟自然环境，把各项参数调节到最理想的状态，给秧苗吃上“私人定制”的“小灶”，光合作用就自然加速了。提早开花，加速结果，稻子“早熟”也就梦想成真了。
科学家说，这里面最难啃的“硬骨头”是为水稻量身定制最适合的光环境。中国农业科学院都市农业研究所植物工厂创新团队首席科学家杨其长介绍，阳光中包含着赤橙黄绿青蓝紫7种可见光和紫外线等光谱，其中的红、蓝光对植物光合作用促进最大，其他光谱也对植物的开花、结实和色素形成具有独特功能。
但日常照明光和植物生长用光的差别可不小。“我们的很多试验都失败了，要么把植物‘晒’死了，要么就是长势不行”，不断摸索下，杨其长团队首次在国际上提出了植物“光配方”思想，突破多项核心技术，终于让发光二极管——LED以不同的光谱配方模拟阳光成为可能。
营养液代替泥土，无须担心虫害，不用喷洒农药……多种“黑科技”加持下，两个月就成熟的水稻一年能收获6茬。品质怎样呢？“实验已证明，这样种出来的水稻不仅周期短了，亩产有保证，品质也不错。”杨其长说。
不过，给水稻“吃小灶”、缩短它们生长周期的意义可不仅在于增加产量，在育种专家眼中，这座植物工厂正是绝佳的水稻育种加速器。
“高效的育种产业是保障国家粮食安全的关键。”中国科学院院士钱前说，传统的水稻育种周期长，一年顶多能繁育2至3代，育成一个新品种往往要几年甚至几十年时间。但依靠植物工厂，这一时空瓶颈就能被打破，从而实现“快速育种”。
不仅如此，植物工厂育种加速器可以不受土地、空间和气候条件的约束，若就近建在实验楼或育种单位附近，一年四季均可进行加代育种，将大大节省育种工作者的时间。
杨其长说，未来，这座植物工厂水稻育种加速器有望实现每年6茬以上的“快速育种”，栽培层数甚至可以达到10层以上，“依靠植物工厂，这也为水稻和其他作物的加代育种和高效栽培提供了新的技术路径”。
事实上，智能植物工厂一直是国际高技术竞争的重要领域，但直到21世纪初，中国科学家才正式加入这条科研赛道。
现在，我国已是植物工厂产业化发展最快的国家，拥有规模以上植物工厂200多座，产品和技术装备已走上国际舞台，推广到欧美、日本等发达国家。
在杨其长看来，为育种加速，仅仅是植物工厂颠覆传统农作方式的一种可能，不久的将来，在非可耕地，在荒漠、戈壁甚至太空等特殊空间，人工打造一个适宜农作物生长的环境，植物工厂将大有可为——“它代表着未来农业的发展方向！”
