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重磅!我国采用定制光谱LED光源,实现水稻生育周期减半

近日,中国农业科学院都市农业研究所植物工厂创新团队与中国水稻研究所钱前团队合作,在植物工厂环境下成功实现水稻种植60天左右收获的重要突破,将传统大田环境下120天以上的水稻生长周期缩短了一半。这为加速作物育种提供了新的技术途径。

近日,中国农业科学院都市农业研究所植物工厂创新团队与中国水稻研究所钱前团队合作,在植物工厂环境下成功实现水稻种植60天左右收获的重要突破,将传统大田环境下120天以上的水稻生长周期缩短了一半。这为加速作物育种提供了新的技术途径。

据团队首席科学家、都市所研究员杨其长介绍,这次试验的水稻是由钱前团队提供的矮秆品种,其株型较矮,空间利用率高,适合在植物工厂环境下进行多层立体栽培。

据了解,这次水稻种植试验是在有四层栽培架的全人工光植物工厂进行的,采用定制光谱的LED光源为水稻不同生育期提供最佳的光环境,将水稻种植在营养液栽培槽中,根据不同时期的营养需求精准供给养分。同时,植物工厂内部的环境要素,如光照、温度、湿度、二氧化碳浓度等都受到精准调控,为各生育阶段提供最佳生长环境。

在供试的6个矮秆品种中,2个品种表现出较高的产量潜力,定植后45天抽穗,63天收获,单株分蘖数达89个,单层栽培架的综合产量为每平方米0.98公斤,相当于亩产650多公斤。

水稻抽穗(图片由受访者提供)

中国科学院院士、中国农科院作物科学研究所所长钱前表示,高效的育种产业是保障国家粮食安全的关键。使用传统育种方法,通常一年只能产生1至2代,即使在温室环境下或在热带地区,一年也只能产生2至3代。

“对于大多数作物来说,要想培育出新的优良种质,需要经过若干代繁殖,通常需要几年甚至数十年时间。依靠植物工厂技术,打破了这个时空瓶颈。”钱前说。

在植物工厂里,通过调控环境与营养要素,能够显著提升作物的光合作用速率,诱导早期开花和促进作物快速生长,大幅缩短作物生育周期,实现“快速育种”。植物工厂育种加速系统可不受土地、空间和气候条件的约束,建在实验楼或育种单位附近,一年四季均可进行加代育种。

杨其长表示,未来有望实现每年6茬以上的“快速育种”,栽培层数可以达到10层以上。这一技术的突破为水稻与其他作物的加代育种和高效栽培提供了新思路。下一步,研究团队将针对植物工厂环境可控以及多层立体栽培的特征,选育出适宜植物工厂种植的水稻品种,提高产量水平。

“目前这项研究刚起步,我们期待未来水稻可以实现精准营养供给和光温调控,可以实现无菌空间和立体栽培、全程机械化,农民可以到工厂进行操作。”钱前说,这项研究不仅改变了传统的育种与栽培方法,而且为未来工厂化栽培奠定基础。

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