垂直农业技术是目前设施农业的高级发展阶段，是世界农业前沿科技探索的重要领域。

近日在四川成都，由中国农业科学院都市农业研究所自主研发的首座无人化垂直植物工厂投入使用。

无人化垂直植物工厂是一种在多层建筑内进行食物周年连续生产的高效农业系统，可以在城市进行食物生产，也可在戈壁沙漠、荒地使用，在解决未来都市等地食物就近稳定供应、拓展耕地空间等方面优势明显。

中国农业科学院研究团队率先创立植物光配方与光效提升理论方法，攻克了植物工厂“光效低、能耗高”的世界性难题，目前所构建的20层垂直无人植物工厂为世界首例。



中国农业科学院都市农业研究所副所长 甘炳成：目前整个自动化的生产体系，应该是全世界领先的水平。我们目前设施单体生产的层数也是世界上最高的。


这座栽培层数高达20层的垂直植物工厂，通过采用自主培育的作物新品种、垂直立体栽培系统、营养液自动供给系统、人工模拟节能光源以及基于AI的智慧管控系统，实现了在垂直空间内的稳定生产。不受气候和地域影响，在环境可控条件下能够实现35天就收获一茬生菜。除了生菜以外，其它的叶类菜、果菜、食用菌都可以在垂直植物工厂里规模化生产。

育种加速器实现作物快速生长发育

作物育种周期较长，为了缩短研发时间，科研人员在冬季往往都要去地处热带的海南加快选育进度。

而在刚刚投用的无人化垂直植物工厂里，通过育种加速器，在成都市区内就能实现作物快速生长发育。

创新团队通过多年攻关，在国际上率先解析了“光-温-营养”耦合调控作物快速繁育关键技术。这套技术不受土地、空间和气候条件的约束，根据植物生长特性来配置它所需要的光谱；采取水培或雾培手段，使植物吸收营养；通过光与营养精准调控，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。这为无人垂直植物工厂加速作物育种提供了理论验证与技术储备。



中国农业科学院都市农业研究所智能园艺装备创新团队首席科学家 杨其长：作物的生育期由原来的120天可以缩短到50天到60天，育种效率可以大幅度提升。

记者在现场看到，育种加速器里小麦、玉米、大豆、玉米、油菜、棉花、苜蓿等多种旱地作物正在进行育种。科研团队试验发现，这些作物通过育种加速器生育期均缩短50%以上。

揭秘育种加速器里人工光控的奥秘

作物生长离不开光合作用。育种加速器里最核心的技术就是实现人工对光的控制，达到自然光的效果，让作物快速生长、发育、开花结果。这是怎么做到的？来看记者的探访。


记者在垂直植物工厂里看到，作物上面密密麻麻布满了LED光源。专家告诉记者，这些人工光源，模拟和替代了自然光。而加快作物发育和育种过程，就是通过精准控制光的亮度和颜色来实现的。



中国农业科学院都市农业研究所研究员 王森：包括红光、蓝光、黄光、近紫外光或者是近红外光，这些光对作物是有用的。我们现在用的LED灯，它称为固态的冷光源。它的光的颜色是可以精准配比的。

记者在现场看到，为了保证作物生长发育，灯光的光谱装置和光照强度也有讲究。

中国农业科学院都市农业研究所研究员 王森：作物在生长过程中，在不同时期所需的光的亮度是不一样的。一般来说苗期早的时候，它需要的光就比较弱，长大以后开花结果的时候需要光就强。

目前，科研团队已经汇总了72类作物、1300多种光配方的数据库，对作物基础研究、生理研究等发挥着重要作用。试验结果显示，垂直植物工厂里生产的作物，营养成分与大田作物基本没有差别。

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