最近，中国农科院都市农业研究所植物工厂创新团队与中国科学院院士、中国水稻研究所副所长钱前所带领的团队合作，找到了答案。

　　他们将水稻种植到植物工厂内，在经历63天的封闭生长后，水稻结出金黄饱满的稻穗，这一段时间比大田环境下的生长周期缩短了一半以上。“这是水稻种植史上颠覆性的重大突破。”钱前说。

　　水稻生长周期减半怎么来实现？未来又有何应用价值？近日，记者走进实验地点——位于成都科学城天府菁蓉中心的中国农科院都市农业研究所，一探究竟。

　　天府新区兴隆湖畔高楼林立，记者以为这项意义重大的实验就藏身在这些玻璃幕墙里，该实验的主要完成人卞中华博士却把记者领进楼下一间不起眼的集装箱，这位中国农科院都市农业研究所植物光生物学研究中心科研骨干介绍：“这就是我们的实验场所。它的专业名字叫‘移动箱式植物工厂’。”眼前的植物工厂像个放大版的玻璃柜，外立面是不透光的磨砂玻璃，面积仅15平方米。

　　工厂虽小，“五脏”俱全。打开房门，只见屋内被红色和紫色的光晕笼罩着，左右两侧摆放着4层栽培架，架子上是一丛丛青翠的水稻秧苗，采用无土栽培种植在营养液栽培槽中。房内的新风系统和二氧化碳供应系统能调控室内温度和气体环境，营养液循环系统则为水稻生长发育供应所需的水分和矿物质。

　　“目前我们正在进行第三轮实验。”卞中华介绍，前两轮实验结束后，他们调整了一些光温参数，希望能够通过精准的环境优化与养分供给，进一步将其生长周期缩短至60天以内。

　　植物工厂是一个全封闭的空间，“水稻所需的环境和营养要素，都能靠人工调控的方式满足，包括光照、水、温度、营养的东西、二氧化碳等。”卞中华说，“简单来说，就是让植物吃好、喝好，自然长得更快。”

　　在整个环境控制中，光照管理又是重要的条件。卞中华说，植物对光的需求包括光辐射强度、光谱、光周期等，对光环境进行精准调控，相当于为水稻定制专属的“光配方”。

　　目前的研究已发现，光照强度过低或过高对植物的生长发育都不利；而太阳光谱中，只有5%左右不同波长的光对光合作用产生一定的影响，其中红光、蓝光是维持植物正常光合作用的必需光质。

　　卞中华指着栽培架顶部的平板式LED光源向记者介绍，“这就是太阳光的替代品，它能定制光谱，调控光照强度，在水稻不同生长时期提供适宜的光环境，促进水稻提早开花、快速结实。”卞中华一边说，一边旋转控制按钮，灯具上一共有6个按钮，可以调控紫外光、蓝光、白光等光谱强度。

　　光照还能影响作物的品质。最近，中国农科院都市农业研究所科研助理李宗耕发现，不少网友留言，想知道植物工厂中生长出的稻谷品质、口感好不好。“从蔬菜实验来看，品质不会受一定的影响。”李宗耕说，不过，为得到一个更确定的答案，他们决定把稻谷送去检验测试的机构检验，看看其中的淀粉、蛋白质等营养物质含量如何。

　　再牛的技术，也得看着作物慢慢长，这也就是为什么前几年有个新闻，某农科所的芋头被人偷吃了，科研人员急得痛哭流涕，因为那是花了6年时间选育、杂交、淘汰的成果。

　　植物工厂的神奇之处，在于它给作物生长按下了快进键，从而帮助科研人员在有限时间里，研发出更多科研成果。

　　记者发现，植物工厂里的水稻成熟后，比普通水稻更矮小。“这些水稻是由钱前团队提供的矮秆品种，成熟后株高仅30厘米左右，而普通水稻成熟后高度至少在1米左右。”卞中华说，株型较矮适合在植物工厂下进行多层立体栽培，最大化利用空间，节省成本。

　　在第一次实验中，他们选择了6个矮秆品种，其中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，单层栽培架的综合产量为每平方米0.98公斤，相当于亩产652公斤。”卞中华介绍。

　　这一实验结果令人振奋。省农科院作物所副研究员李旭毅长期从事水稻栽培技术探讨研究与示范推广，在他看来，植物工厂在缩短作物育种周期方面具有巨大潜力。

　　水稻生长周期长，生育期在120天以上，正常的情况下，一年只能种一到两季。使用传统育种方法，通常一年只能产生1至2代，为了加快育种进度，农业科学技术人员会选择到海南等热带地区“南繁育种”，但一年也只能产生2至3代。在这种情况下，要培育出一个优良性状的新品种，常常要几年甚至十年以上。

　　“植物工厂环境下，水稻可以在60天左右收获，一年就可以种5-6茬，育种就可以产生5-6代，非常大地节省育种工作者的时间成本。”中国农科院都市农业研究所研究员、植物工厂创新团队首席科学家杨其长介绍，植物工厂不受空间限制，还可以建在实验楼或育种单位附近，栽培层数能够达到10层以上，最大限度利用空间。

　　植物工厂也为水稻工厂化栽培提供了可能。最近，杨其长接到了不少咨询电话。“很多企业都很感兴趣，刚刚一家重庆粮食集团的经理打电话来，想在当地推广。”

　　植物工厂为何会受追捧？“优势很多。”杨其长说，植物工厂不受土地、空间和天气特征情况的约束。“西南地区夏天高温高湿，容易诱发病虫害，冬季光照偏弱，会影响作物营养的东西的代谢合成。”杨其长说，用植物工厂种植水稻，可以不受天气特征情况影响。

　　下一步，他们打算选育出适宜植物工厂种植的水稻品种，提高产量，“这对保障粮食安全具备极其重大意义。”杨其长说。

　　近年来，随着植物光生物学技术的进步和LED光源成本的一下子就下降，植物工厂呈现出加快速度进行发展的势头，我国人工光植物工厂数量已超越200家，但大多数都用在生产生菜、番茄等蔬菜。

　　“即便是生产蔬菜，盈利也很难。”杨其长介绍，他们曾对北京一家生产生菜的植物工厂进行过测算，每生产1千克生菜要消耗10度电，相当于6元。结合产量分析计算，每千克生菜的生产所带来的成本为21.19元。但目前露地生菜的零售价仅4-6元/千克。

　　在日本、美国等国家，植物工厂出产的蔬菜有专门的标识和认证，市场售价通常比常规蔬菜高出1倍左右。“照这样计算，企业盈利面不大。”杨其长说，推广植物工厂，难的不是技术，而是怎么来降低建设和运营成本。

　　一是初期建设成本高。植物工厂在封闭的室内环境下进行，需要的环境控制管理系统、人工光源系统、多层立体栽培系统、营养液循环系统和计算机控制管理系统等工程设施和配套装备价格高昂。按一个栽层面积计算，初期建设成本平均在1万-1.5万元/平方米。

　　二是运行能耗较大，其中电力成本占了大头。据测算，人工光照明和空调的电力能耗占到总能耗的8成以上。

　　相比于蔬菜，生产水稻的成本更高。“用植物工厂生产叶菜，长出来的部分基本都可以食用，但如果种水稻，只有稻谷可以吃，不划算。根据测算，生产1公斤水稻需要60多度电。”杨其长说。

　　对于未来，他仍持乐观态度。“2005年，我们刚开始研究植物工厂时，买了4块1平方米的LED光源板，就花了10万元，但现在，只要三四百元。”相信随技术进步，通过开发新材料、利用新能源，未来植物工厂的建设和经营成本会促进降低，“它代表着未来农业的发展趋势。”（四川日报全媒体记者 史晓露）