近期,中国农科院都市农业研究所智能园艺装备团队对比研究了露天大田、植物工厂水培两种水稻种植方式,运用人工智能机器学习技术,摸清了两种环境下水稻长势不一样的底层原因,这项研究已经发表在国际期刊《植物科学前沿(Frontiers in Plant Science)》。
研究人员挑选 3 个市面上常见的水稻品种,同时在大田和植物工厂开展完整种植试验。对比结果很直观:露天大田种水稻,从播种到成熟平均要 138 天;植物工厂里只需要 95 天,生长周期直接缩短三成。
在人工可控的植物工厂里,水稻分蘖更多、根系更长、整株叶片总面积更大,每亩地稻穗数量、每穗稻谷粒数都明显变多,理论上能结更多粮食。但有意思的是,工厂里的水稻看着长势旺盛,最后总产量却和大田差不多。核心问题就是:水稻茎叶长得特别茂盛,新鲜水分多,可光合作用产生的养分很难输送到稻谷里。最终结实率、稻谷重量没有提升,出现 “稻谷库容很大,但养分供给跟不上”的问题。
团队搭建了 5 套人工智能预测模型给出了优化办法:在水稻从长枝叶转向孕育稻穗的关键过渡期,根据水稻不同生长阶段精细化管理温、光、水、气;同时培育适配工厂环境、养分转运能力更强的专用水稻品种,从根源解决产量瓶颈,给快速繁育水稻、提升种植效益找到了理论依据。
相关研究工作得到四川省重点研发计划项目(2023YFN0003)资助。
附论文链接:https://doi.org/10.3389/fpls.2026.1875450

图1 大田与植物工厂栽培水稻的关键生育阶段(播种、分蘖、拔节、抽穗、开花、灌浆、成熟)对比


