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nft叶菜栽培系统(叶菜侠科技 | 如何在月球上无土栽培蔬菜)




种菜,中华民族的种族天赋,诗人陶渊明一句“种豆南山下,草盛豆苗稀”打开了中华民族种植业发展的壮美诗篇。老祖宗讲话了“宁舍丈母娘,不卖种子粮”,足以可见老百姓对种菜的重视程度。毛主席说:工业学大庆,农业学大寨,总有一天要到太空上去种菜!这不是,紧跟着2016年11月11日,在神州十一号航天飞船进入组合体的第24天,航天员所种的菜已经长得枝繁叶茂了。


天宫二号空间站 | 人工气候箱种植的生菜

今天我们就聊聊如何在月球上无土栽培种菜。

其实要说在外太空种菜,中国人确实不是最早的,早在1973年,美国宇航局天空实验室计划(Skylab)研究了在太空环境中重力与光照对稻子的影响;


国际空间站 | “漂浮”的植物样本

1979年,由捷克斯洛伐克、东德、法国、匈牙利波兰罗马尼亚和美国(这奇怪的组合)联合执行的Bion5号生物试验卫星任务,将野胡萝卜带入太空;1985年的Bion7号则携带了玉米;1997年,在俄罗斯的和平号空间站上,科学家们利用SVET植物生长系统成功地进行了从种子到种子植物的生长实验。


国际空间站 | 太空栽培大豆植株生长试验

在月球种菜为什么一定要用无土栽培技术呢?

据@央视新闻 报道,通过对嫦娥五号从月球上挖回的2公斤土壤研究发现,月壤不能种菜。主要原因是与地球土壤富含微生物和有机养分不同,月壤不含任何有机养分,而且非常干燥,所以无论种菜还是种土豆都不行。一时间,国民登月热情骤减,自发成立中华人民共和国月球农业农村部的计划也暂时搁浅。一把铁锹绿化整个月球怕是行不通了,在这种情况下无土栽培技术就显身手了。


国际空间站 | 迷你气候单元Veggie中生长的作物



人工气候下的NFT无土栽培系统

在月球上种植蔬菜要解决的技术问题

● 水和肥料

由于月球的土壤不适合进行蔬菜种植,就必须寻找一种摆脱自然土壤的方式。无土栽培是指不用天然土壤而用基质或仅育苗时用基质,在定植以后用营养液进行灌溉的栽培方法。由于无土栽培可人工创造良好的根际环境以取代土壤环境,充分满足作物对矿质营养、水分、气体等环境条件的需要,所以在月球上种菜水肥供应的问题就基本解决了。


NFT水培技术

光照

现阶段对于植物生长所需光照的研究已经基本清晰,正常来讲植物对太阳光的利用不是全波段,植物只利用蓝紫光和红橙光。其实就是光源的两端,中间的光基本不用。所以伴随着人工光的发展尤其高性能LED光源的问世,人造光比太阳光更容易提升植物对光源的利用能力。值得一提的是,月球的光照时间比地球久多了。


国际空间站的LED蔬菜生产系统



月球南北纬88度以上的照明示意图。红色为照明率为80%以上地区、绿色为70%至80%、浅蓝色为60%至70%,蓝色为无照明区


2000天照明率统计。下方标尺为0.01%至99%的照明率,0%显示为黑色

气候问题

气候环境是影响蔬菜生产的重要环节,一般蔬菜生长的温度空间在15℃-30℃之间,而据科学观测月球的昼夜温差约在340度,因为白天,也就是被日光照射到的地方,温度约127℃;夜间,也就是日光没有照射或者背阴的地方,温度为-183℃。

所以寻找一个气候稳定的空间就显得十分重要,搭建人工气候室就可以很好的解决这个问题。


知乎博主Ace Zhu通过建模分析月球表面温度变化

重力

(引用自百家号老粥科普)我们生活在地球上,由于地面上的万物皆有质量,地球也是个有着庞大质量的星球,于是地球对所有的东西都有吸引力,这就是重力。吃的越多,就越重,这是大家都懂的道理,于是人人都羡慕那些吃不胖的人。

蒸腾作用光合作用的强弱与温度、光照、相对温度以及空气流动的速度有关。由于在太空微重力环境下没有空气对流,叶片蒸腾发出的水汽会聚集在植物周围,甚至就吸附在叶片表面完全堵塞住所有的气孔,蒸腾作用无法进行下去,植株得不到营养,植物就会被自己“淹死”。而光合作用也一样,产生大量的氧气也会导致二氧化碳进不来。

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