作者:殷泽昊 李洁 来源:光明日报 发布时间:2023/9/5 11:11:06
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给作物“量身定制”一个家

 

穿上实验防护装,戴上手套,“全副武装”的记者钻进了一个粉紫色的“梦幻世界”。只见数千束光从LED灯里发出,直射底端的白色“货架”,光的粉紫色将500多平方米的“工厂车间”照射得晶莹透亮。

如果不是中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所副研究员李琨的介绍,如果没有看到栽培架上茁壮成长的蔬菜,记者无法想象,这里竟然是一个农业场所!与传统农业场所黄土地、绿庄稼的色调完全不同,北京顺义这个植物工厂,科技感十足,流光溢彩,甚至说“光怪陆离”也不为过。

这便是当今的“设施农业”留给记者的深刻印象。

“设施农业”这一概念也许并不为人们所熟知,但它迅猛发展,早已融入日常生活,例如常见的温室大棚就是设施农业的典型代表。和植物工厂中的蔬菜一样,番茄、草莓等人们司空见惯的食物,已经逐渐脱离了露地栽培,转而成为设施农业的主要作物。

设施农业不仅满足了城乡居民多样化的食品消费需求,还因其“在非耕地上种粮食”的特点,让粮食安全多了一道保障。今年,农业农村部等部门联合制定了《全国现代设施农业建设规划(2023—2030年)》,引导鼓励用现代科技、工程技术“武装”农业。

“我们有两颗心。一颗心深扎于土壤,钻研农业技术,像几千年来土地上的农民,辛勤耕耘;一颗心跳离土壤,钻研工程、环境、装备,让科技的翅膀带着种子和幼苗,飞往土壤之外能让它们生存的地方。”几个月以来,记者来到设施农业研究者中间,领略到他们“向科技要产量”的理想追求。他们中的很多青年人,立志用智慧和汗水,为农业换上坚实的装备、为作物提供舒适的环境、为现代农业孕育一个更美好的未来。

1、为农业生产“穿”上科技装备

“这种粉紫色光线是这里生产优质蔬菜的秘密之一。”李琨说。记者看到,每一棵菜的上方都有一个对应的灯珠,每一个灯珠发射的光圈刚好把下方的菜罩住,就像“依着头做帽子”,没有一丝光源因外溢而浪费。

“每一个灯珠都集成了多个红蓝光芯片,下方还放置了菲涅尔透镜……”李琨说,这“一灯一菜”的设计,凝结着科研人员不少心血。

用什么样的LED灯才能让光线完全落在透镜上?选什么样的透镜才能保证下方的光照区域适应蔬菜植株的生长变化?太多的问题需要在设计中考虑到位。

“芯片”“光源”“透镜”,这几个关键词,居然与农业有关。如果不是眼前一株株作物的提醒,记者总觉得这里是某项高精尖科技的实验室。“这是给农业生产‘穿’上了一身科技装备啊!”李琨也认可这种说法。

“这是通风立管,用来引导冷气。”顺着李琨手指的方向,记者看到在栽培架旁有几根从底层直通最高层的细管,管道上还不规则地分布着出气孔。原来,这些立管是解决植物工厂内温度不均的“利器”。

“植物工厂内栽培架很密集,空气流动性差。等蔬菜长大后,空气流动性进一步降低。立管的作用就是保证室内空气流通,管上小孔的分布,也是根据流体力学的原理精密计算过的。”原来,这项工作不仅要求研究者熟悉农业生产,也要求研究者能熟练运用物理、化学、环境、工程等领域的知识。

“靠天吃饭”的农业生产,今天逐步向“靠技吃饭”发展,离不开千千万万这样的科研工作者。

2、“大自然很少‘呵护’的土地,有我们照料”

2023年3月,春风还未吹进西藏阿里的戈壁荒原,西北农林科技大学副教授曹晏飞已带着他专门为此地设计、组装的温室,再一次来到阿里地区噶尔县。

2022年5月,曹晏飞在此地调研。这里平均海拔在4000米以上,土壤贫瘠,冻土广布,大片土地不适合耕作。但曹晏飞知道,这里是设施农业研究者大展拳脚的舞台。克服高原反应带来的头痛、流鼻血、失眠等不适,曹晏飞坚持完成了温室选址、勘测、数据采集等工作。

10个月后,他带着多次改良优化的设计,带着从各地采购的建筑材料,带着在这里“打响设施种植第一炮”的信心,来到了阿里地区噶尔县。

这份信心来之不易。曾经,他的同行为了把温室带到这里,屡败屡战:要么温室被大风吹坏;要么零部件在颠簸的路上散落遗失;要么大雪封路,根本运不上去。而曹晏飞相信自己和团队,采取了先运输材料、到达阿里再组装的方案。

亲眼看着温室在当地安装成功,他才觉得心里踏实。在这期间,时不时就有当地农户跑来询问他的温室是否出租:“你们这个温室看着就好!”听到这样的评价,曹晏飞感到很欣慰。独特的防风防沙设计、高效的蓄热保温功能、精心计算的屋面顶部角度……得到这群“识货”的农户认可,他体会到汗水没有白费。

他没有一口答应农户租用温室的请求。温室能经得住高原冬季的寒风吗?能保障番茄越冬生产吗?这些问题到了明年才会有答案。

曹晏飞不怕等待,他深知农业就是一门和时间打交道的学问。当时间成为变量,那一切就交给时间吧!他相信,一次实验也许会失败,但时间永远不会辜负有心人。

讲到这里,他向记者描绘起今年6月前往新疆喀什调研时看到的情景:一望无际的塔克拉玛干沙漠上,成片的温室一直延伸到天际线。

“那是一个奇迹!”曹晏飞说,“那片很少被大自然‘呵护’的土地,得到了设施农业工作者的精心照料。”

3、种下希望,再坚定等待

8月30日,北京门头沟百花山自然保护区,秋风吹拂。北京农学院副教授赵文超带来10株百花山葡萄的幼苗。他将进行幼苗野化驯化的尝试。

目前,仅发现的两棵野生百花山葡萄就生长在保护区内,两个植株均为雌株。这10株幼苗是用这两棵葡萄树的枝条扦插获得的。它们是同一批50株扩繁得到的幼苗中最健康、茁壮的“佼佼者”。

“无心插柳柳成荫”的好运没有眷顾这个濒临灭绝的物种,这一批幼苗的存活,靠的是设施农业科研人员的“有心”。

在温度、光照、湿度可控的温室里,赵文超和同事们完成了百花山葡萄的扩繁计划。为植物提供可控生长环境的温室并非为拯救濒危植物而设计,只不过精准调控植物生长环境是设施农业的特长。

赵文超与团队长期研究设施番茄的生长环境。其中“最浩大的工程”,当属连续8年观测记录番茄生长发育的120多万个环境与植株生长数据,建立了设施番茄生产的数据库平台,并研发了数学模型。他希望用数据精确地找到环境与植物生长发育的关系。

“这些数据还远远不够。”在和多位专家探讨后,他清晰地认识到精准把握环境与植物的关系仍任重道远。他并不灰心,反而坚信只要坚持下去,找到答案的一天就定能到来。

就像拯救百花山葡萄的努力一样——用仅剩的两个雌株扩繁、野化,如果没有野生的雄株授粉,可能永远都不会开花结果。但只要扩繁、野化的工作不停滞,希望就还在。

两株、10株、100株……赵文超的愿望是把雌株种满山野。“到那时,说不定在某个角落,还未被发现的野生雄株花粉被风吹来,一旦落到雌株上,生命的旅程就能再一次开启!”

(本报记者 殷泽昊 李洁)


 
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