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在入花期要選配父母本進(jìn)行雜交授粉、無性系后代需要全程跟蹤、逐一記錄不同生育期的長勢或產(chǎn)量、以及觀察植物大田表現(xiàn)等……育種周期長是雜交水稻育種過程中的突出問題，其原因在于育種材料的純合穩(wěn)定需要通過連續(xù)自交多代。

“除了滿足大規(guī)模工廠式的作物生產(chǎn)應(yīng)用外，在育種方面，植物工廠可以充分發(fā)揮其工廠化環(huán)境參數(shù)靈活可控優(yōu)勢，盡可能降低因時空、氣候局限造成的育種成本。”李許可說，通過調(diào)節(jié)植物所需的光、溫、水、氣、肥等關(guān)鍵指標(biāo)來加速作物光合作用，突破育種受地理、季節(jié)、光熱條件限制，縮短育種年限，加快新材料、新品種的選育，解決品種選育投入大、周期長、效率低、工作量大等育種研發(fā)中的痛點。

李許可介紹，公司團(tuán)隊去年嘗試在智能光合LED系統(tǒng)下室內(nèi)種植水稻，1m2種植面積所需光照系統(tǒng)的功率僅僅144W，兩次采收周期分別為90天和80天。去年12月又在室內(nèi)實驗室開展小麥種植研究，小麥抽穗也比北方大田種植環(huán)境下提前了兩個月。

所謂“橘生淮南則為橘，生于淮北則為枳”，植物品種在推廣過程中面臨著復(fù)雜多變的生態(tài)環(huán)境，各地區(qū)的光、溫、水、氣、病蟲害等條件都有差別。如對光溫敏感大豆是典型的短日照和喜溫植物，對光周期和溫度的反應(yīng)相當(dāng)敏感，品種的推廣范圍受到限制，育種的效益降低。

“以往在戶外選育油菜，通常是一年兩季，采用智能LED光譜系統(tǒng)后，雖然設(shè)施成本略有增加，但因為使用了可精準(zhǔn)調(diào)控光譜模擬作物原生地或者種植地光環(huán)境和氣候，作物培育周期顯著縮短，可實現(xiàn)一年連續(xù)3到4代繁育，使每年的快速繁殖計劃增加大約兩倍;同時也省下異地加代繁育的費用，大幅提升科研工作者的研究水平和效率，有力緩解育種的“卡脖子”難題。”安徽省農(nóng)科院作物研究所費維新研究員認(rèn)為 。

協(xié)同綠色能源 人工牧草緩解生態(tài)壓力

根據(jù)《中國科學(xué)院院刊》報道，近年來我國居民膳食結(jié)構(gòu)持續(xù)升級，優(yōu)質(zhì)動物蛋白需求增大，牧草需求剛性增加，今后國內(nèi)牧草飼料需求量將達(dá)到?1000?萬噸/年。然而，國內(nèi)牧草產(chǎn)品質(zhì)量較差，而且?75%?以上地區(qū)的牲畜冬季缺草，導(dǎo)致牧草干草大量依賴進(jìn)口。

目前，國內(nèi)牧草種質(zhì)資源保護(hù)基本采用異地保護(hù)方式，導(dǎo)致牧草的遺傳多樣性損失，牧草種質(zhì)資源亟待加強(qiáng)保護(hù)與利用。與此同時，因干旱少雨等自然災(zāi)害和超載過牧等人為因素導(dǎo)致牧區(qū)草原普遍存在“退化”“沙化”“鹽堿化”現(xiàn)象，亟需休養(yǎng)生息。

“所幸，集裝箱式的移動牧草工廠應(yīng)需而生。”孔德棟說，以團(tuán)隊與企業(yè)聯(lián)合研制的成果為例，一個40尺標(biāo)準(zhǔn)集裝箱，占地約30平方米，種植大麥草周期為7天，9個月可生產(chǎn)牧草270噸。

周泓教授也表示，牧草植物工廠的投放應(yīng)用，還需考慮能源供給問題。2019年南疆地區(qū)的棄光率曾高達(dá)14%，光伏消納弱，棄光率高和限電問題嚴(yán)重制約著西北光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此，可綜合考慮依托風(fēng)電、光伏發(fā)電設(shè)備就近供電，或直接為牧草工廠配備光伏板，便可解決牧草植物工廠的供能問題。團(tuán)隊正積極對接內(nèi)蒙古等地牧區(qū)，將棄風(fēng)、棄光協(xié)同推進(jìn)能源發(fā)展與草牧業(yè)的提升。

無獨有偶，國家電投集團(tuán)已在內(nèi)蒙、延安等地，與植物工廠企業(yè)合作建設(shè)光伏+植物工廠，在缺乏耕地資源的地方種植蔬菜水果以及牧區(qū)所缺牧草，提高清潔能源消納的同時節(jié)約耕地資源。

周泓表示，無論是工廠式牧草還是室內(nèi)培育植物，植物工廠化的發(fā)展和解決需要不斷的突破現(xiàn)有種+養(yǎng)的構(gòu)架，從長遠(yuǎn)來看，這類“新能源+植物工廠+畜牧業(yè)”的生態(tài)循環(huán)模式可以大大減輕土地、用水壓力，緩解土地荒漠化現(xiàn)狀，推動畜牧業(yè)的碳中和和碳排放，實現(xiàn)生態(tài)環(huán)境的良性循環(huán)，提升農(nóng)業(yè)的核心競爭力。(洪恒飛 科技日報記者 江耘)