每經(jīng)記者｜丁舟洋    每經(jīng)編輯｜陳旭    

1月，本該是臘梅盛放的隆冬，而在成都的一處基地，金色的油菜花卻已迎風(fēng)綻放。

這片早開的油菜花是成都市農(nóng)林科學(xué)院專家選育的新品種“長花100”，其最大優(yōu)勢便是耐低溫能力突出，打破了傳統(tǒng)油菜的生長規(guī)律，通常在12月底就能開花。

從選育耐低溫品種讓油菜花“錯峰綻放”，到突破環(huán)境限制實現(xiàn)蔬菜“高樓種植”，農(nóng)業(yè)科技的創(chuàng)新從未止步。這些突破不再局限于單一作物的品種改良，更延伸到種植模式的根本性變革——讓農(nóng)業(yè)生產(chǎn)徹底擺脫自然節(jié)律的束縛，走向精準(zhǔn)可控的現(xiàn)代化路徑。

近日，《每日經(jīng)濟新聞》記者（以下簡稱每經(jīng)記者）走進坐落在成都興隆湖畔的中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院都市農(nóng)業(yè)研究所。在透明的落地玻璃內(nèi)，紫色光線正溫柔籠罩。仰頭望去，超20層的白色升降架直抵頂部，架上的隔板間，碧綠生菜正探出頭來。伸手拉開一塊隔板，鮮嫩的根須正靜靜浸在透明營養(yǎng)液里，無土種植的秘密隨即顯現(xiàn)。

這棟專門“種蔬菜的大廈”，藏著驚人的效率：年產(chǎn)量是傳統(tǒng)大田的120倍以上，而整棟樓的日常管理，僅需1人就能完成。

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院都市農(nóng)業(yè)研究所內(nèi)的植物工廠 每經(jīng)記者丁舟洋 攝

育種加速器顯威：水稻生長周期減半，玉米還能“水里活”

年輕人不愛傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)？植物工廠里的“新農(nóng)人”正在打破這種印象。匯聚在中國農(nóng)科院都市農(nóng)業(yè)研究所的他們，年輕、高學(xué)歷且來自五湖四海，河南“90后”博士后周成波就是其中的骨干。

“想懂植物工廠，得先了解育種加速器?！敝艹刹▽γ拷?jīng)記者說，這是認(rèn)識植物工廠的“入門鑰匙”。水稻“從種子到種子”的全生育周期，戶外種植需要120~160天，而在植物工廠的水稻育種加速器里，僅需60天就能完成。這一切的背后，正體現(xiàn)出中國植物工廠奠基人、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院都市農(nóng)業(yè)研究所首席科學(xué)家楊其長30余年的鉆研與堅守。

“憑借前期技術(shù)積累，我們先縮短了水稻生育期，之后又把這一突破延伸到小麥、大豆、玉米等作物上，讓它們的育種期也大幅壓縮?！敝艹刹ㄒ贿呎f著，一邊推開玉米育種加速器實驗室的門。記者抬眼望見：原本應(yīng)該長得高大挺拔的玉米苗，如今株型變得矮壯緊湊，細密的根須沒有扎進泥土，而是靜靜浸在透明的營養(yǎng)液里。這一幕，徹底顛覆了玉米“扎根干旱土地、淹在水里就死了”的固有印象。

小麥在育種加速器中生長，根須浸泡在營養(yǎng)液里實現(xiàn)無土水培 每經(jīng)記者丁舟洋攝

據(jù)了解，針對小麥、玉米、棉花、苜蓿等傳統(tǒng)旱區(qū)作物，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院都市農(nóng)業(yè)研究所已成功攻克“水培”技術(shù)難題，該技術(shù)目前處于世界領(lǐng)先水平?！袄碚撋纤修r(nóng)作物都能實現(xiàn)無土水培，我們正在逐步攻克?！绷钠鸺Z食種子的“卡脖子”焦慮，周成波表示，這項技術(shù)有著關(guān)鍵性的戰(zhàn)略意義?！熬驼f大豆，中國育一個新品種得8至10年，育種家熬了多年出成果，國外的新一代好品種可能已經(jīng)出來了，我們的品種一下就‘過時’了。但有了育種加速器，大豆的培育周期能顯著壓縮，不用再被動追趕。”

大田小麥生育期要100~140多天，北方一年最多收獲一兩季?！艾F(xiàn)在我們能把小麥生育期縮到47~58 天，和中國科學(xué)院生物所合作的品種，50天左右就收獲，一年能擴繁5季以上，這比海南南繁基地的‘一年三收’還高效?！敝艹刹ㄕf，更方便的是，有了加速器，育種科學(xué)家不用總飛海南，在家門口就能實現(xiàn)育種。

告別靠天吃飯：精準(zhǔn)控制種好菜，營養(yǎng)液不是“科技與狠活”

傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)始終是靠天吃飯：冬天易遇凍害、夏天難逃高溫，還得受制于降水不均、光照不足、土壤肥力差異等自然條件，生產(chǎn)穩(wěn)定性大打折扣。

而育種加速器完全擺脫了自然環(huán)境的束縛，它能依據(jù)人類需求精準(zhǔn)調(diào)控溫、光、水、營養(yǎng)，實現(xiàn)全年無間斷的全周期生產(chǎn)。若將這類“小房間里的育種加速器”擴展到更大規(guī)模，便是“植物工廠”，相當(dāng)于把“可控育種”升級成“可控量產(chǎn)”。

2023年底，歷經(jīng)前期研發(fā)積累，全球最高的“植物工廠”落地成都并正式投運。據(jù)周成波介紹，這座22米高（相當(dāng)于普通住宅7層樓的高度）的垂直農(nóng)業(yè)設(shè)施，集育種加速與智能種植于一體。在植物工廠里，依靠靈活移動的機械臂，工作人員可以完成育苗、播種，產(chǎn)量比傳統(tǒng)大田種植方式高出120倍，且無需使用農(nóng)藥，耗水量也極少，這無疑為城市農(nóng)業(yè)發(fā)展提供了全新范本。

運行近兩年來，這座植物工廠的實際效果如何？“各方面指標(biāo)均達到預(yù)期?！敝艹刹ū硎?，“尤其是無人化機器人運作以及數(shù)據(jù)收集、反饋與處理環(huán)節(jié)，均實現(xiàn)了最初設(shè)定的目標(biāo)，該工廠已是國內(nèi)首座、世界領(lǐng)先的無人化植物工廠?！?/p>

周成波接受采訪 每經(jīng)記者陳華添 攝

以植物工廠內(nèi)種植的生菜為例，其大田生長周期約70天，在這里可縮短至35天左右。這意味著，近兩年來已實現(xiàn)約20茬不間斷采收。除生長周期縮短、產(chǎn)量提升外，周成波介紹，這里的生菜口感優(yōu)于大田品種，品質(zhì)也更優(yōu)：“經(jīng)檢測，其維生素、氨基酸及微量元素等含量指標(biāo)，均高于大田種植生菜?！?/p>

這神奇的“種植魔法”是如何實現(xiàn)的？奧秘就藏在“精準(zhǔn)控制”里。

植物沐浴的光線、吸收的營養(yǎng)液、所處的溫度，都像為其量身定制的“嬰幼兒配方奶粉”，精準(zhǔn)適配生長需求?！皬闹参锇l(fā)芽到成熟，我們有專屬的‘光配方’，通過不同光譜調(diào)節(jié)，為其匹配最適合生長的光合作用條件?！敝艹刹ㄕf。

無菌環(huán)境搭配無人化種植，從根源上免去了病蟲害困擾，自然無需使用農(nóng)藥。但這種特殊的營養(yǎng)液，會不會是大眾擔(dān)心的“科技與狠活”？

“很多人覺得營養(yǎng)液看起來像化學(xué)藥品，擔(dān)心它不健康，這其實是對無土栽培的常見誤解。”周成波解釋道，“我們的營養(yǎng)液配方，核心就是植物從土壤里自然吸收的氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素，而且不用大面積施化肥，既避開了土壤中可能存在的重金屬，也減少了化肥對環(huán)境的污染?！?/p>

近260座植物工廠實現(xiàn)商用，仍待探索降成本之路

盡管植物工廠在產(chǎn)量、品質(zhì)與可控性上優(yōu)勢顯著，但周成波坦言，其整體成本高于大田農(nóng)業(yè)，經(jīng)濟效益仍是當(dāng)前生產(chǎn)中的核心瓶頸。

“針對這個問題，我們也在探索解決辦法。首先，它‘貴’的核心原因在于光源能耗。我們正在新疆推廣植物工廠技術(shù)，借助當(dāng)?shù)刎S富的光熱資源和較低的電力成本，進一步降低能耗相關(guān)成本。未來隨著能源技術(shù)發(fā)展，若核能技術(shù)實現(xiàn)較大突破，電價大幅下降，植物工廠的能耗問題就能迎刃而解?！敝艹刹ū硎?。“其次，我們正持續(xù)優(yōu)化光源技術(shù)。目前采用的LED光源，本身已融入節(jié)能設(shè)計，能耗較日本同類植物工廠降低50%。第三，我們通過選擇種植高價值作物，如草莓、靈芝等，進一步攤薄單位面積的種植成本?！?/p>

在商業(yè)化落地層面，植物工廠技術(shù)已形成可復(fù)制的產(chǎn)業(yè)邏輯。研發(fā)團隊與成都市溫江區(qū)合作打造的智慧草莓植物工廠，讓草莓“住進”11層無菌空間，全年生長。每顆草莓從種苗到成熟，都在全封閉環(huán)境中完成，確保無病毒、無農(nóng)藥。

未來隨著技術(shù)和產(chǎn)能的提升，植物工廠生產(chǎn)的農(nóng)產(chǎn)品完全可以做到物美價廉。周成波希望，這一天在未來10年到20年便會來到。

成都溫江中農(nóng)·超級植物工廠 受訪者供圖

據(jù)周成波介紹，目前全國已有近260座投入商用的植物工廠，且整體運營狀況良好?！斑@些市場端的成功案例，給了我們科研人員極大的信心，也充分證明了植物工廠技術(shù)的市場可行性。中國乃至全球的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式都將迎來變革，而植物工廠這類高效、綠色的種植模式，有望成為推動這場變革的重要力量?！?/p>

他表示，植物工廠與大田農(nóng)業(yè)并非替代關(guān)系，而是互補共生。尤其在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)難以覆蓋的極端自然環(huán)境中，植物工廠已發(fā)揮不可替代的作用。無論是缺乏耕地的海島、空間有限的遠洋艦船，還是自然條件惡劣的邊防哨所，科研團隊通過技術(shù)合作，讓這些場景下的人員能穩(wěn)定吃上新鮮有機蔬菜，有效填補了傳統(tǒng)種植的空白。

從國際地位來看，植物工廠技術(shù)雖起源于日本，新加坡、美國、荷蘭等國也有前沿實踐，但中國的技術(shù)整體已處于國際領(lǐng)先水平，尤其在智能化應(yīng)用與規(guī)?；涞胤矫嫘纬瑟毺貎?yōu)勢。

而當(dāng)前，AI（人工智能）技術(shù)正成為提升植物工廠能效的關(guān)鍵。通過各類傳感器實時采集作物生長數(shù)據(jù)，再用AI算法分析植物狀態(tài)，精準(zhǔn)優(yōu)化溫、光、水等環(huán)境控制條件。這種“數(shù)據(jù)驅(qū)動的精準(zhǔn)種植”模式，讓中國在能耗控制、作物品質(zhì)穩(wěn)定性上實現(xiàn)顯著突破，為全球植物工廠發(fā)展提供了中國方案。

封面圖片來源：受訪者