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讓植物在工廠里拔節生長(講述·弘揚科學家精神)

時間:2023-08-31 09:53:26|來源:人民網-人民日報|點擊量:22860

本報記者 王永戰

讓植物在工廠里拔節生長(講述·弘揚科學家精神)

楊其長在植物工廠實驗室觀察植物長勢。

本報記者 王永戰攝

楊其長:1963年生,安徽蕪湖人。中國農業科學院都市農業研究所首席科學家、國際歐亞科學院院士。他長期從事設施農業相關研究工作,作為我國植物工廠技術體系研究的倡導者,2002年以來率領團隊先后攻克植物工廠光配方及LED光源創制、光—耦合節能環境控制、溫室主動蓄能調溫與空間立體栽培等關鍵技術,形成了具有我國自主知識產權的植物工廠技術體系。

走進中國農科院都市農業研究所的植物工廠,立架上,一棵棵奶油生菜生長旺盛;一旁,育種加速器實驗室里,一株株水稻顆粒飽滿……

“在大田環境下,水稻從種到收要經歷120天;在植物工廠,僅需不到60天就可以成熟收割。”楊其長一邊向記者介紹,一邊叮囑助手王森,“要注意觀察水稻生長狀況,詳實記錄實驗數據。”工廠內,通過自動化播種、定植、栽培,各種植物拔節生長……

“讓植物像工業品一樣在工廠里生產”

每天一早,楊其長就會來到植物工廠,查看植物生長情況,“植物工廠已經實現了植物智能化生產。”楊其長說。

不靠陽光、不靠土壤,植物工廠是如何種出蔬菜的?楊其長介紹,“植物工廠是由計算機對植物生長過程的溫度、濕度、光照、二氧化碳濃度以及營養液等環境要素進行全天候控制的工廠”,這里面需要用到植物光配方、環境—營養協同調控、空間立體栽培等理論和技術支撐。

提及為何要攻克植物工廠技術體系,楊其長坦陳:“讓植物像工業品一樣在工廠里生產,是我們的研究目標。”

出生于安徽農村的楊其長,記憶最深刻的就是小時候在農田里干活的場景:盛夏,水稻金黃。凌晨時分,孩子們跟著大人一同到水田里,手持鐮刀,一茬茬地割稻子,直到清晨,經常忙得一身汗水一身泥。“在我的家鄉,一年兩季水稻,每逢夏收最怕下雨,要抓緊時間搶收、搶種”,楊其長說,經常忙碌一夜,簡單吃點東西,又要開始第二天的勞作。

周而復始、日復一日的田間勞作,讓楊其長深深感受到了其中的艱辛;那時,他就夢想有一天,可以研究出一種新的糧食種植方式……

1981年,楊其長考上華中農業大學,選擇了農業機械化專業。“做畢業設計時,我選擇了設計適合水稻田耕作的機器”,楊其長回憶:盡管當時設計的機器比較粗糙,但通過機械設備改造服務農業生產的意識,已在楊其長心中牢牢扎根……

“不同植物需要不同波段的優化光譜來進行光合作用,這就要逐個嘗試”

大學畢業后,楊其長來到中國農業大學攻讀碩士研究生,學習生物環境工程專業。“這是農學、生物學和工程學的交叉學科,主要研究的,還是設施農業方向。”楊其長說,“在當時,相關專業人才較少,選擇這個研究方向,就是希望給農業現代化插上科技的翅膀。”

畢業后進入中國農科院,楊其長從事起設施農業工程領域的相關研究工作。2002年,他接觸到了水耕栽培,即利用營養液培植生菜、水稻等農作物。其間,他曾獲得科技部的項目支持,著手研究密閉式人工光植物系統。經過幾年攻關,2005年,植物工廠著作《植物工廠概論》出版,這是楊其長根據前期探索形成的理論成果。

同年,一次訪學期間的經歷,讓楊其長關注到了智能LED光源在植物工廠中應用的前景。當時,楊其長正在荷蘭訪學。一天,在同事帶領下,他看到國外的實驗室用紅藍LED光源培植出了綠油油的生菜。“生菜在實驗室里長得比外邊還好,說明LED光能充分滿足植物的光合作用需求。”受此啟發,楊其長立即聯系國內同事,僅用不到兩個月時間,就搭建了一座LED植物工廠實驗室。

可合適的LED光源十分難尋。2006年4月,楊其長回國后,開始尋求中國科學院半導體研究所的幫助。時隔不久,在大家共同努力下,他們找來了4塊價格昂貴的植物LED光源板。利用這一資源,他和同事們開展了大量植物光配方優化試驗,尋找合適的光源優化參數……

植物光合作用需要哪些光譜?研究團隊此前并不清楚,“太陽光包括可見光、紫外光、紅外光等波段,不同植物需要不同波段的優化光譜來進行光合作用,這就要逐個嘗試”,楊其長說,經過團隊不懈努力,終于形成了植物工廠的光配方理論,研發出LED光源創制技術,讓植物在工廠內生長成為可能。

2009年9月,我國第一座智能型植物工廠研制成功。楊其長回憶:“經過團隊的周密設計,采取總體設計、分頭施工的思路,最終把實驗室的成果應用到了工廠生產。”在北京的一座植物工廠,2400平方米的栽培車間內,生菜等長勢正旺。“無論外界四季交替、晝夜更迭,植物工廠始終保持著適宜植物生長的環境,”現場負責人姚放說,生菜在普通土地上,一年只能種兩三茬;在植物工廠,一年能種15茬以上,單位面積產量大幅提升。截至目前,我國規模以上植物工廠已達250多座。

“創立一個新的研究所,就是要邊建設、邊科研、邊出成果”

楊其長嘴邊常掛的一句話是:“創立一個新的研究所,就是要邊建設、邊科研、邊出成果。”

創建都市農業研究所,王森形容楊其長團隊是“飛一般的速度”。2018年3月,楊其長受中國農業科學院黨組委派,到成都籌建都市農業研究所和成都農業科技中心。

白手起家,從零做起。沒有辦公和實驗條件,楊其長就積極爭取中國農科院和成都市委的支持,四處尋求辦公樓和實驗樓;缺乏實驗條件,他又爭取到成都市農林科學院、成都大學等單位支持,搭建聯合實驗室。每天上下班,楊其長都和團隊成員一起,來回坐近兩個小時的地鐵,一邊關注新所的建設進展,一邊保證科研工作不落后。

研究所是建起來了,但困難又接踵而至。新研究所缺人,怎樣招賢納才?思前想后,他和團隊一起,一方面向應聘人員宣傳植物工廠和智慧農業等新技術的發展前景;另一方面為農業技術人才爭取到了更多人才扶持政策。

“做這些努力,就是為了更快地把農業科技成果轉化出來”,楊其長說,都市農業融合了植物工廠、智慧農業、智能裝備、育種加速等前沿技術,實現從實驗階段到應用轉化是極為關鍵的一步。為此,他聯合中國農科院的一些院所單位,舉辦全國性農業科技成果轉化會議,與農業類企業聯建基礎實驗室和中試實驗室,推動先進農業科技成果向產業化方向邁進。

2022年3月,都市農業研究所的實驗樓和辦公樓相繼建成,楊其長和團隊正式入駐;隨后,10余支創新團隊陸續入駐都市農業研究所,聚焦植物工廠和智慧農業研究。

在成都溫江國際數字設施農業中心產研園,一個個紫紅色的集裝箱在園區整齊擺放;在監控平臺,溫度、濕度等各類數據實時顯示,智慧系統智能調節LED光亮度和水肥資源供給植物生長,“這是我們打造的移動智慧植物工廠,未來可以放在城市社區甚至任何角落,為都市提供食物產能,同時還可以用于科普、教育、休閑體驗等。”楊其長說,研究所已經研究出葉菜工廠、果菜工廠、草莓工廠、育種加速器等植物工廠建設路徑,目前,團隊已在成都等多地探索建設多形態植物工廠,生產各類果蔬……

記者手記

潛心強農澤被萬千

楊其長是個大半生和農業打交道的人,他常笑著說:“自己也是個農民。”從農家子弟到進入農業院校,再到扎根農業科研事業,楊其長潛心為農,只為讓農業科技含量更高、產量更多。

楊其長沒有忘記幼時父輩的辛勞。時至今日,楊其長回想起當年搶收搶種的事兒,一幕幕場景仍然難以忘懷。他用大半生實踐,只為創造一種可能,就是讓植物生長在工廠里,通過高科技調控,讓糧食和蔬菜更充分、更精準地生產生長,以滿足人們不斷增長的需求。

楊其長立志要將所學應用于實踐。從選擇專業到從事科研,他始終牢記要服務大農業。提出新理論、研究新技術,他帶領團隊攻堅克難。他牢記“國之大者”,勇于承擔,一步步攻克難關,將實驗室成果推向生產實踐,以期澤被萬千百姓……讓我們為楊其長這樣奮戰在農業強國一線的科學家點贊,并向他們致敬!

《 人民日報 》( 2023年08月31日 06 版)

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  • 責任編輯 / 劉潔瓊

  • 審核 / 李俊杰 劉曉明
  • 終審 / 平筠
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