在太空種土豆,總共分幾步?植物學家的答案是……
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在太空種土豆,總共分幾步?植物學家的答案是……,太空種植土豆是一項充滿挑戰的任務,需要解決多個關鍵問題。
選擇合適的土豆品種
並非所有土豆品種都適合太空種植。要選擇具有較強適應性、抗逆性,尤其是對太空環境中的輻射、微重力等因素有較好耐受能力的品種。例如,在一些太空育種實驗中,會挑選那些在地面上表現出高產、優質、抗病蟲害等優良性狀的土豆品種的種子或實生籽送上太空。如國家馬鈴薯工程技術研究中心就曾優選具有特用型、高產、耐鹽鹼等特徵的 2 萬粒馬鈴薯實生籽搭乘神舟十四號飛船進行航天育種實驗。[1]
解決土壤或栽培基質問題
火星等星球的土壤與地球土壤差異很大,含有高氯酸鹽等對植物生長不利的成分,且缺乏養分。如果利用火星土壤,需先徹底清洗去除高氯酸鹽,並添加肥料來改善土壤條件。不過,也可以採用無土栽培的方式,如通過噴霧直接為土豆提供營養的水培方法,這種方式已較為成熟。另外,科學家在模擬火星環境的實驗中,發現馬鈴薯能在類似火星土壤的秘魯南部沙漠土壤中生長,這也為太空種植土豆的土壤選擇提供了新的思路。[2]
提供充足的水分
水是植物生長的必需元素,太空種植土豆需要有可靠的水供應系統。在太空中,水的獲取和循環利用至關重要。可以利用航天器攜帶的水,或者通過收集星球上的冰並融化成水,同時開發高效的水循環系統,以減少水分流失。例如,電影《火星救援》中種植 100 平方米的土豆田需要 60 立方米的水,這凸顯了水在太空種植土豆中的重要性和需求量之大。
滿足光照需求
太空環境中光照條件與地球不同,火星表面光照強度僅為地球的 40% 左右,且存在宇宙射線、強紫外線等威脅。為給土豆提供適宜光照,可使用太陽能電池和光伏板將太陽光轉化為植物可利用的光,也可通過提高 LED 燈為植物提供光的效率,只發出植物生長所需的紅色和藍紫色光。同時,需要搭建防護系統,如採用雙層防護,外層用半透明硅基氣凝膠材料阻隔紫外線、保溫保濕,內層用可調控封閉生態系統,通過 LED 光源模擬晝夜節律。
確保適宜的氣體環境
二氧化碳是植物進行光合作用的重要原料,在太空菜園中需要為土豆提供足量的二氧化碳。可以通過一些設備或系統來產生和補充二氧化碳,以維持光合作用的正常進行。此外,還需要控制好氧氣等其他氣體的含量,為土豆生長創造良好的氣體環境。
應對重力問題
太空處於失重狀態,而植物習慣了有重力的環境,這會影響土豆的生長方向和生理過程。不過,中國科學家發現植物細胞中的澱粉體可受重力影響傳遞信號,未來可能利用這一發現幫助植物在太空中更好地生長。例如,在太空種植設施中,可以通過一些特殊的設計或技術,模擬一定的重力環境,或者利用植物自身的這種特性來引導其生長。
參考文獻
- 移至 ↑ 山東首次!村裡的 「太空土豆種子」 是如何煉成的?,今日頭條,2023-04-04
- 移至 ↑ 科學家模擬火星土壤氣候環境,成功種植馬鈴薯,科普中國網,2017-03-10