月壤不适合植物直接生长 未来地外天体种菜或不是梦

嫦娥五号从月球带回的约1731克月球样品日前已在中科院国家天文台月球样品实验室“安家落户”。1月13日，中科院院士、探月工程重大专项领导小组高级顾问欧阳自远对外透露，嫦娥五号月球样品将开展月表撞击事件等诸多研究，再次引发网友对月壤能否种菜的讨论。

有网友调侃道“种菜是中国人自古以来的执念”。那么，月壤到底能不能种菜?沙漠、极地、高原、海岛等恶劣环境的种菜经验是否适用于月壤?未来人类能否在地外天体完成种菜的愿望?记者采访专家解答上述问题。

资料图：2020年12月19日，重约1731克的嫦娥五号任务月球样品正式交接。图为17日晚拍摄的等待检查的嫦娥五号返回器。中新社记者 侯宇 摄

月壤不适合植物直接生长

此次嫦娥五号带回的月球样品包含月壤和月岩。尽管已经在中科院国家天文台“安家”多时，但月壤的解封过程需要非常谨慎，目前中国人自采的月壤仍未露真容。中科院国家天文台研究员郑永春等人在早年发表的学术论文中指出，月壤是分布于月球表面的一层厚达几至十几米的土状混合物，主要由岩石碎屑、矿物碎屑、玻璃质颗粒和粘合集块岩等物质组成。月壤的分选性普遍较差，粒度与淤沙相似，但分布范围很宽。

作为地球的近邻，月球自古以来便是人们的关注焦点。这颗与地球相伴已久的地外天体，其表面积约3800万平方千米，约等于4个中国陆地版图。由于质量较小，无法把空气“抓在周围”，因此月球表面是超高真空环境。月面不刮风、不下雨，空中没有云层，没有天气变化，昼夜温差高达300℃左右。

如此恶劣的环境，那月壤能否种菜?北京市农林科学院植物保护与环境保护研究所所长燕继晔告诉中新社记者，光照、水、温度、空气、土壤和养分是植物生长所需的六大要素。月球表面的环境极为恶劣，高宇宙辐射、高真空还有极端温度，与此同时月壤缺少一些植物所需的微量元素，还极度缺水干燥，是不能直接种菜的。

资料图：图为从嫦娥五号返回器中取出的装有月球样品的容器。中新社记者 侯宇 摄

《火星救援》式土壤改造适用于月壤

在电影《火星救援》中，演员马特·达蒙饰演的宇航员马克·沃特尼在滞留火星、等待救援期间，通过自制肥料改造火星土壤，成功种植出土豆获得食物供给。这一电影情节令人印象深刻。既然月壤不适合植物直接生长，那网友热议的“月球种菜”梦想是否就此落空?那倒未必。

“电影《火星救援》的土壤改造方法也适用于月球。”西北农林科技大学教授张显表示，月球土壤是由月岩风化而来，其成分和地球土壤的区别在于缺乏有机质、水和空气，并且多了氦-3。理论上讲，只要提供植物生长所需的有机物、水、氧气和阳光等，就可以种植出土豆等作物。目前月壤要实现种菜，就得经过改良，需要添加人畜粪便或动植物腐烂后的有机物等有机质和适量水，这样一来基本就可以种植出蔬菜。

他进一步解释道，水的获得可以参考电影《火星救援》的做法，用氢气和氧气反应来提供。月球环形山上有很多水冰，理论上收集这些水冰就能产生水。另外，月球表面由于昼夜温差太大，缺乏空气，植物无法生存，只有在月球建造人工气候室，才能实现作物种植。

资料图：图为从嫦娥五号返回器中取出的装有月球样品的容器。中新社记者 侯宇 摄

沙漠、海岛种菜可作参考

由于太空环境较为恶劣，目前在月球、火星种菜仍是梦想;但科学家们曾改造过沙漠、海岛，在这些自然环境恶劣的地区实现作物种植。有网友戏称中国人祖传“种菜天赋”，种菜的技能已经从沙漠戈壁、雪域高原蔓延至祖国海疆的盐碱地。

重庆交通大学的“沙漠土壤化”科研团队多年来在内蒙古自治区阿拉善盟乌兰布和沙漠进行沙漠改造和持续种植试验，“点沙成土”，种植出来的蔬菜水果早已对外销售。去年，中国海军西沙某水警区联合地方某高校“沙变土”科研团队，在三沙市永兴岛白沙滩开展岛礁海滩种植技术攻关，成功种活了小白菜、上海青、娃娃菜、茼蒿、生菜等7种蔬菜。

月壤种菜和沙漠、海岛等恶劣地球环境种菜有何异同?张显表示，沙漠种树、海滩种菜、盐碱地种稻，这些都是中国人创造的“奇迹”。沙漠解决肥和水的问题就能种植各种农作物。海岛缺乏淡水，集雨水就能有淡水，再补充植物所需的营养物质，就可实现种植。月球土壤的改造也有“异曲同工之妙”。

“用月壤种菜，就必须对其组分进行调整和改良，以增加其土壤有机质、水分和必要的矿物质盐类，而且还需要增加必要的氮、磷、钾等肥料以及一些必要的微生物，而这些既是月壤中所缺乏的、又是植物生长所必须的物质。”燕继晔称，在海岛、沙漠、南极等地球土壤环境特别恶劣的地方种植蔬菜，可为人类探索月球、火星应用无土栽培提供许多借鉴，包括大环境控制、水分/养分供给、光环境控制以及植物品种选育等。

资料图：嫦娥五号探测器在月球表面自动采样。国家航天局供图

未来地外天体种菜或不是梦

事实上，人类也在为地外天体的移民和生存做准备。建立月球、火星基地并实施其资源的开发应用具有重大而深远的意义。未来，人类如果要长期在太空生活，也需要在太空中培养良好的农作物和蔬菜。

燕继晔表示，在空间条件下，植物的向光生长、种子萌发、幼苗生长、成年植株的生长发育以及体内代谢过程都有可能会受到影响。人类想要在月球或火星上长期驻留，可以建立可自主封闭循环的受控生态生保系统(CELSS)，实现食物、氧气和水等基本生保物资的持续再生与供应。

可自主封闭循环的受控生态生保系统为人类实现在别的星球种菜提供了可能，目前中国已在相关领域取得长足进展。中国首个、世界第三个生物再生生命保障系统地基综合实验装置“月宫一号”在2013年建成。2018年5月，在“月宫一号”内进行的“月宫365”实验获得圆满成功，实验建成了世界首个长期稳定循环运转的“人-动物-植物-微生物”四生物链环系统，实现舱内氧气和水100%、食物80%的循环再生，为未来人类在地外星球长期生存提供保障。志愿者出舱时，也带出一些在“月宫一号”内种植的蔬菜水果。植物舱内一共种植了35种植物，包括小麦、西红柿、草莓等。在长达370天的实验中，这些果蔬是他们的主要食物来源。

值得一提的是，2019年1月，随嫦娥四号登陆月球背面的生物科普试验载荷内生长出植物嫩芽。这是人类在月球上种植出的第一株植物嫩芽，实现了人类首次月面生物生长培育实验。不过这株植物嫩芽并非直接在月壤上生长，而是在一个高度密封的抗压容器中完成试验。对于未来能否实现月球种菜，张显满是期待：“随着科技发展，人类在别的星球种菜或其他植物种类也许将不是梦想，这或许会逐渐变成现实。”

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