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新研究发现地球上的细菌或可提升月球土壤肥力

发布日期:2024-01-13 访问次数:3

经过*近的研究发现,地球上的细菌可以在月球土壤中提高植物可利用的磷浓度,从而改善月壤肥力,这对于航天员在月球上种植植物提供了帮助。

中国农业科学家的研究团队,由中国农业大学副教授孙振才领导,发现胶质芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和荧光假单胞菌这三种常见细菌的联合作用,可以增加月球土壤模拟物中植物可利用的磷浓度,从而改善月壤肥力,促进月球上的植物生长。这项研究成果刊登在本月国际期刊《自然》旗下的《通讯-生物学》杂志上。

图:嫦娥五号探测器在月球表面自动采样(资料照片)。新华社发(国家航天局供图)

研究人员*初选择了五种常见的地球土壤细菌,对月壤模拟物进行测试,结果发现有三种细菌可以显著提高植物可利用的磷含量。磷是土壤中一种植物必需的营养元素,在之前的研究中发现月壤中的磷难以被植物吸收。经过实验,研究人员发现经过胶质芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和荧光假单胞菌处理后的月壤模拟物中,植物可利用的磷含量在10至21天内增加了一倍以上。

接下来,研究人员在经过这三种细菌处理的模拟月壤中种植了实验模式植物——本氏烟草。经过18天观察,与在没有接种细菌的普通月壤模拟物中生长的植物相比,实验中的植物茎部和根部更长,叶子也更宽、更重。在种植24天后,这些植物的叶绿素含量比没有接种细菌的对照模拟物中的植物高了104%。

孙振才表示,这些结果表明经过这三种细菌处理的月壤模拟物有助于促进和维持本氏烟草的生长。

他认为,这些研究结果对于未来长期驻扎在月球的航天员来说具有重要意义。月球植物温室能够提供食物和氧气,促进封闭生态系统中物质的循环,因此将成为未来月球基地的标配设施。而提高月壤的肥力,使其成为植物栽培的基质,意味着我们不再需要从地球运送整套栽培系统到月球,这将大大减少对火箭运力的需求。

在此之前,孙振才的主要研究领域是土壤养分与土壤微生物,而这项天体生物学的研究*初是由参加科学训练项目的中国农业大学本科生夏一桐提出设想。2020年12月17日,嫦娥五号携带1731克月球样品返回地球时,夏一桐便对能否用月壤种植植物产生了好奇。他想知道,既然微生物能使地球上的土壤更肥沃,那它们对月壤会有同样的作用吗?

于是夏一桐找到孙振才,共同开展本项研究。他们在实验中用到的三种细菌是较为常见的土壤微生物,分布广泛,也被用作农田的微生物肥料。而研究团队选用的月壤模拟物是前往中国吉林金龙顶子火山采集原料制备而成。孙振才说,此前有研究证实该火山的喷发物与“阿波罗14号”月壤样品有**相似的理化性质,而学术界对“阿波罗14号”月壤样品已经有比较透彻的研究。

“我们也**期待在后续的研究中获得嫦娥五号探测所采集的样品。”孙振才说,嫦娥五号所采集的样品,其地质年龄要小于阿波罗样品,其理化性质、元素组成也不尽相同。不同性质的月壤样品可能会有不同的种植特性、改造潜力,值得后续深入研究。

10月15日,在中科院地质与地球物理研究所月球样品洁净室,田恒次副研究员在处理月球样品(资料照片)。新华社记者 金立旺 摄

今年7月,中国载人航天工程办公室发布消息,计划在2030年前实现中国人首次登陆月球,其后将探索建造月球科研试验站,开展系统、连续的月球探测和相关技术试验验证。

孙振才表示:“未来的月球温室可以种植我们在地球上种植的大部分作物。通过利用不同的微生物,我们可以改造月壤,使其适宜不同植物生长的不同状态。这将为未来月球基地的工作人员提供多种多样的植物来源食物。”

他还提到,如果研究人员能够获取足够多的月壤模拟物,有可能在小麦、水稻、玉米等主粮作物以及土豆等块茎作物上进行实验。

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