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“太空菜园”迎丰收,“天宫”种菜如何实现?

近日,太空菜园神舟十七号航天员乘组采摘了“太空菜园”种植出的迎丰新鲜蔬菜,“太空蔬菜”现摘现吃、收天实现新鲜又美味,宫种航天员同时也为新一批蔬菜培养做好了准备。菜何那么,太空菜园我们为什么要在天上种菜?太空种菜最大的迎丰难点是什么?植物在太空中的生长周期与地球上相同吗?还有哪些动植物可以住进“天宫”里?今天我们就来看看“天宫”种菜是如何实现的?我们先去看看神舟十七号航天员乘组这次采了些什么蔬菜。

  

为什么要在太空种植蔬菜等植物?

  

航天员种植出来的收天实现太空蔬菜,看起来新鲜又美味。宫种那么,菜何您是太空菜园不是也有疑问,我们为什么要在太空种植蔬菜等植物呢?总结起来,迎丰主要有三个原因:

首先是收天实现利用空间实验室平台,可以研究太空微重力等特殊环境对植物生长发育、宫种生理生化等方面的菜何影响。

第二个原因很实际,那就是种植的植物,可以为航天员提供食物、氧气和水。植物可通过光合作用吸收航天员产生的二氧化碳,生产氧气,可一定程度上净化密闭舱室环境,获得清新的空气;生产食物,为航天员提供新鲜蔬菜水果,补充维生素和膳食纤维,丰富航天员食谱;此外,通过植物的蒸腾作用,还可实现密闭系统内水净化,为航天员补充纯净的水。

第三个原因就是植物可为航天员提供绿色鲜活的环境,通过照料植物可以缓解航天员压力,正向调节航天员心理情绪。

太空“种菜”有何难点?

  

太空环境与地球有很大区别,在“天宫”里面种菜,有何难点呢?

我们知道,植物正常生长必须具备适宜的光照、水分、养分等。航天员表示,太空“种菜”主要有两大难点:一是失重环境下,水不容易深入根系里面。太空微重力环境会造成在植物根系周围形成一个边界层,水、气无法自动分离,植物必须依赖外力才能与周围环境进行正常物质交换。因此,水分养分供给技术是太空植物栽培的关键。

而第二个难点是舱内没有太阳光线照射,喜欢光照的植物不易生长。不过实验柜里有人工光源,可以为植物提供充足的光照。

如何为太空种菜找到“土壤”?

  

一般概念里,要种菜必须有“土壤”,不过,在太空里,利用人工栽培基质进行培养,是植物培养的主要方式,它就相当于土壤的替代品,那么要如何为植物找到可以生长的“栽培基质”呢?

科研人员对栽培基质的选择,从早期的离子交换树脂、固态化琼脂,到后来的岩棉、蛭石、蒙脱石、P土、人工烧结的陶粒等,研究人员围绕这些基质材料,研发了多种太空植物培养水分养分供应系统。

中国航天员科研训练中心研发的空间植物培养装置,于2016年在“天宫二号”成功进行了生菜在轨培养试验。这次也是我国首次在太空人工栽培蔬菜,当时并没有让航天员在轨食用,而是将植物采样带回进行生物安全性检测。此后,科研人员还设计了一种可生物降解、能重复利用的植物栽培基质,这种基质以块状结构形式存在,不会脱落碎屑,而且具备良好的通气、保肥和导水性能。

随着科研人员不断对栽培基质和装置升级,神舟十四号航天员乘组在轨期间,利用植物栽培装置成功栽培了生菜、小麦和矮秆番茄等植物,神舟十四号航天员乘组还首次实现了在轨食用种植的生菜。

失重条件下植物的根如何扎到“土壤”里?

  

太空里感受不到重力,在这种失重环境下,为什么植物的根能够往下扎到培养基质里呢?

航天员解释,空间站虽然没有重力的引导,但是植物的根仍然会向土壤中生长,这是因为植物不仅有向重性,还有向水性。培养基质里含有充足的水分,所以类似此前种植的拟南芥和水稻种子,在萌发时就会向含有水的土壤盒里生长。同时,失去了重力带来的空间感,植物的根和茎不能整齐地向着一个方向生长,而会呈现出比较凌乱的状态。

新升级的“太空菜园”有什么优点?

目前,航天员在太空种植蔬果所使用的“太空菜园”装置,是由中国航天员科研训练中心新设计的第二代空间植物栽培装置,新升级的“太空菜园”有什么优点?一起去看看。

  

记者:这里是空间植物培养技术实验室,在我身边的这一套装置就是被称为“太空菜园”的太空栽培装置,跟正在空间站里运行的栽培装置是一模一样的,起到天地同步对照实验的作用,植物生长所需要的光照、水分和营养在这里面可以得到科学自动化配置。跟上一代的太空栽培装置相比较,它最大的特点是实现了轮番、多批次种植,为未来大规模的太空种植奠定了基础。

中国航天员科研训练中心 杨润泽:照明组件通过我们设计的合适比例的红蓝白三色光,把它的频率和光照度调整到最佳的植物的光照条件,这个栽培杯组件是为植物的生长提供一个合适的根系空间,类似土壤的这个部分,我们叫做基质,它上行的初始状态是一个干瘪的状态,通过航天员的在轨的补加的水,变成现在适合植物生长的一个状态。

记者:那么这个基质它是可以循环使用的吗?

中国航天员科研训练中心 杨润泽:是的。然后植物的这个生长后,不可食的部分可以通过粉碎和压缩,重新生成一个基质块,这些基质块通过航天员的注水,重新为它(植物)提供合适的生长空间。同时它中间还有一些缓释肥,这些缓释肥也会为这个植物提供一些养料,然后这边它的供水组件,供给和航天员饮用的一样的纯净水。我们目前也在进行新一代的这个植物栽培技术的研究,将植物所需要到的水分和养料直接供给到植物的根的附近,同时通过一些循环再生的装置,把这些多余的水分和养料回收回来,尽最大的可能减少不可用部分的一些浪费,增加它可以循环的比例。

植物在太空中的生长周期与地球上相同吗?

  

很多人可能还有一个疑问,那就是植物在太空中的生长周期与地球上相同吗?太空微重力环境对植物生长发育的很多方面都会有影响。科学家通过前期的多项空间实验发现,太空微重力环境可能会引起很多植物在太空中的生长周期发生变化。比如,航天员在天宫二号工作和生活期间,种植的生菜和地面的生长周期都差不太多,而同样在天宫二号里搭载的拟南芥,生长得就比地面缓慢,但存活的时间更长。

还会有哪些动植物要住进“天宫”里?

  

除了此前已经在太空开展种植的生菜、小番茄、拟南芥和水稻,还会有哪些动植物可以住进“天宫”里呢? 科学家表示,除了植物以外,空间站里还可以养殖斑马鱼、线虫等生物。在这里,科学家可以根据不同生物适宜的生长环境,对光照、温度等条件进行控制,同时,自动观察装置还可以定期给它们拍照、录视频,记录它们在太空的生活状态,让地面的科学家知道它们发育得好不好,观察它们在太空是否住得习惯。

太空“瓜果蔬菜”回到地球长得怎么样?

在植物种植方面,太空育种早已不是什么新鲜事,此前经过太空育种的瓜果蔬菜,回到地球长得怎么样呢?我们再到海南航天育种中心去看看。

  

在海南航天育种中心,育苗温室里繁育的“太空蝴蝶兰”正在盛放。种植基地里还有一大批经历过“太空旅行”的太空种子繁育出来的蔬菜,如太空番茄、太空黄瓜等。

太空育种也叫空间诱变育种,是我国主要的航天任务之一。它是将农作物种子或试管种苗通过航天器送到太空,利用太空特殊的、地面无法模拟的高真空、宇宙高能离子辐射、宇宙磁场、高洁净的环境诱变作用,使种子产生变异,返回地面后再经过至少4代选育,筛选出携带新性状的新种子、新材料,培育新品种。

2013年以来,海南航天育种中心从航天引种实验中,筛选出适合海南气候、土壤的航天瓜果蔬菜和花卉品种,培育种植,并在海南部分市县及岛外多个省市进行了推广种植。

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