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未来的太空农业是什么样的?
发布日期:2019-08-07 21:51   来源:未知   阅读:

  为了给长期生活在太空轨道上的人,提供类似地球上的各种美味可口的食物,解决将来更多的太空移民的食物供应,人们提出了建立密封式太空生态环境的构想,设想在太空建立农业基地。早在,20多年前,美国航天局就开始了从事空间农作物耕种和密闭式生态学的研究。

  近些年来,美国借助航天飞机从事这种研究更加具体和卓有成效。为研究种子在太空失重条件下的发芽率、休眠、活力和遗传突变情况,美国曾把参加试验的植物种子用不同的方法装放在航天器的有效载荷舱的特制罐内。一部分种子在特制罐内是密封的,避开了某些恶劣的空间环境;一部分种子是敞开的,完全暴露在太空环境中,接受失重、真空、极端温度变化的考验和宇宙射线的辐射,然后把这些经过太空旅行的种子同地面的普通种子一齐种在温室里进行对比试验,观察植物对失重环境有哪些明显的反映,失重环境是怎样影响植物的生长、发育、成熟和衰变的,为此人们作了许多有趣的试验。1983年4月4日,美国“挑战者”号航天飞机首次飞行时,曾把11.3千克的蔬菜、草药和花卉种于送入了空间轨道。这批种子共有46,个品种;其中有非洲的紫苣苔、梅洛迪氏菠菜、克莱姆森氏无刺秋葵、西红柿、菜豆、甜玉米、黄瓜、莱芝麻等。1984年4月7日,美国的“挑战者”号航天飞机在第五次飞行中,曾把一个装有大约1400万粒植物种子的实验装置投放到太空轨道,计划飞行十个月后于1985年2月初,由另一架航天飞机带回地面。试验目的是看看什么样的包装方式能不受宇宙环境影响。

  植物种子的太空试验的最终目标是开辟太空中的绿洲。因为在航天飞机中,宇航员及其乘员所需的氧气、水和食物,目前都要从地面带上去,既不经济又不可靠,很难满足长久载人航天的需要。为解决这个问题,前苏联科学家齐奥尔科夫斯基曾经提出,必须利用高级植物来充当人在长期宇宙飞行中维持生命的手段。根据这一理论,科洛廖夫提出了制造一种拥有密闭生态循环系统的温室,选择一些代谢功能与人有关的植物、动物及微生物、再生氧气、水和食物,提供二个与地球环境相似的生态环境,给宇航员的长期太空生活提供生命保障,为将来在其他星球建立科学实验站及太空城市提供类似地球的生态环境。为此,在航天的初始阶段,前苏联就在1960年发射第二艘宇宙飞船上,对小球藻、紫鸭跖草和各种葱头、豌豆、”小麦和玉米种子进行了试验。尔后还把小球藻送上“东方-5”号载人飞船进行了太空旅行,1971年,前苏联在“联盟-10”号飞船上对郁金香进行了实验,发现它返回地面后奇迹般地开了花。1989年,前苏联在“礼炮-6”号空间站内设置特别温室,栽培了小麦、豌豆、葱、郁金香和兰花等多种植物,其中郁金香开了花,不仅长出了新叶、还生出了活根,这些实验的成功无疑给空间绿洲开发者们带来了可喜的信息。

  木质素是把植物纤维结合在一起,使植物挺立的一种物质。宇航学家曾担心,在失重环境下,木质素的生长将受到阻滞。为揭开这个谜,1983年3月,美国“哥伦比亚”号航天飞机飞行时,曾把绿豆、燕麦、松树、黄瓜和豌豆等96种植物种子送上了太空,让其在货舱特制的植物器内发芽长叶。实验证明,www.511211.com,燕麦和绿豆的根能从土壤中伸出来,而不是按正常方式向下生长。松树的根则照常长人土壤。相反,松树的蛋白质比通常增加了20%~30%。1982年,前苏联在“礼炮-7”号空间站里栽种了阿拉伯草,白小姐权威心水论坛走向全世界。这种植物生长周期约30天,在宇宙空间生长较慢,直到8月2日才绽出花蕾,后在草秆上结了27支花荚,共收获了200多粒种子。这些实验,排斥了失重影响植物木质素生长的说法。对宇宙植物栽培学的诞生起了重要作用。

  空间绿洲的植物,由于环境条件的变化,永久性杀肖公式和地球上的植物是有区别的。地球上植物由于地球引力的作用,逐步形成了适合于承受重力的机能,如向地性、向光性、顶端优势等。而宇宙植物生长在无重力或微重力的环境中,情形会发生一些变化,如中国绿豆曾被航天飞机带上太空作试验,结果绿豆芽朝几个方向扭曲,生长方向十分混乱,而不是朝光的方向生长,绿豆芽的根有50%以上冒出了土壤,而不是扎根土壤。其次,宇宙植物的细胞和生物化学成分亦可能发生变异,如前苏联在宇宙飞船中曾用电刺激的方法,强使葱长出了绿叶,宇航员在太空品尝时,发现葱的味道是苦的。

  植物种子的太空之行和太空种植,宣告了宇宙栽培学的诞生。证实了人类开辟空间绿洲技术上的可行性。但在实践上仍存在许多困难和问题有待人们继续作长期的探索。

  为了可在太空栽培果树和蔬菜,甚至种上小麦,为持久载人航天和星际航行提供足够的生活物资保障,一个太空大农业的构想正在孕育和研究之中。

  美国农业部的研究人员正在和美国航空航天局确定在太空实现农业种植必须解决的问题。

  马里兰州白兹维尔农业研究中心的植物生理学家斯蒂文布瑞兹认为,在任何密封环境下栽培植物总要考虑提供什么样的生长条件,要考虑光的类型、根系空间、生长介质、土壤或是营养液以及作物对这些条件的适应情况等。

  他们把太空视为无限大的密封空间,以光为例,在空间站供给植物的生长方式将会如何?一般情况下长夜会有利于植物根的生长,植物把更多的光合作用产物作为淀粉贮存起来。由此设想用不同于自然昼夜交替循环可引导植物按人们所希望的那样多长根块或多长茎叶和果实。

  为了获得植物对光反应的基本特性,布瑞兹开始观察在光总强度一定的情况下,不同亮度的蓝光对大豆生长的影响。在实验中;把大豆种在植物生长箱中,一部分采用日光灯照明来模拟自然光;另一部分采用低钠灯照明,它不含蓝光,与遮阴时光的特性相当。经过86天以后,在日光灯照射下的大豆有16%的干物质在根部;而无蓝光照射的大豆有8%的干物质在根部。植物对光质量变化的反应似乎超过了对养分和水的反应。一般情况下,人们希望根少茎多以便提高产量,但对胡萝卜应另当别论。

  在太空密封环境下,可以通过变光来影响生长;在地球上要改变田间光照条件不大可能,但由于植物长高后会形成遮阴,而在遮阴下蓝光较少,所以人们可以用间接的办法改变照在植物上的光。当需要时人们可以通过变化播种量,改变垄宽或间作套种来增加或减少遮阴量。

  在另一实验中,他们用航空航天局为栽培小麦而设计的微孔管系统来研究限根和根水对植物-生长的分别作用和共同影响,研究证明,像小麦这样的作物可在营养液中播种、生.长和收获,甚至在根系极度受限的情况下也是如此。

  对太空农业来说,与地球上的无土栽培不一样,植物不能以水滴的形式吸收水分和养分。在失重或仅有一点离心模拟重力的情况下,为了防止液体流失,水分必须以水膜的形式才能被植物吸收。通过提高管中相对于透过薄膜摄取水分或养分的吸力,研究人员就能使植物生长在养分供应充分而缺水量可测的环境里。这项研究最终会有助于了解植物对于干旱的生理反应,培育植物的抗旱特性。

  但也带来了环境污染等公害,如利用太空培育新品种。 四是从“化学化”向“生物化”发展、绿化环境、多途径的高优生产系统、多层次。未来农业将向宇宙拓展。现代农业已普遍使用化肥、除草剂和植物激素、农药。 五是从“地面”向“太空”扩展,把农场式农业生产改造成农业公园: 一是从“平面式”向“立体式”发展、洁净的农业时代,发展太空农业等有的专家认为,集农业种植。电子计算机智能化管理模块系统在农业上的应用,精细配套,未来农业走向将出现五大趋势。 三是从“机械化”向“电脑自控化”发展、观光旅游等为一体。即利用各种农作物在生育过程中的“时间差”和“空间差”进行合理组装,组成各种类型的多功能。一些农业专家精心设计。 二是从“自然式”向“设施式”发展。农业机械给现代化农业带来了活力,劳动也将成为一项愉快的工作。未来农业将进入一个崭新的生物化的绿色,将使农业现代化管理更上新台阶,这虽然增加了农作物产量