春天，萬(wan) 物初萌、生機勃勃，那一抹綠象征著希望和未來。你知道嗎？“種菜”不僅(jin) 僅(jin) 是在田間巷陌，也曾出現在“天宮二號”，到了神舟十四號任務期間，航天員在“太空之家”種植的生菜還豐(feng) 富了航天員的在軌食譜。太空種植植物有何難點？航天員又是如何澆水施肥的呢？今天我們(men) 一同了解。

　　太空種植植物的目的

　　太空種植植物，主要有以下三個(ge) 目的：

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　　一是利用空間實驗室平台，研究太空微重力等特殊環境對植物生長發育、生理生化等方麵的影響。

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　　二是為(wei) 航天員提供食物、氧氣和水。植物可通過光合作用吸收航天員產(chan) 生的二氧化碳，生產(chan) 氧氣，可一定程度上淨化密閉艙室環境，獲得清新的空氣；生產(chan) 食物，為(wei) 航天員提供新鮮蔬菜水果，補充維生素和膳食纖維，豐(feng) 富航天員食譜；此外，通過植物的蒸騰作用，還可實現密閉係統內(nei) 水的淨化，為(wei) 航天員補充純淨的水。植物的這種生產(chan) 功能對建立自給自足、高物質閉合度的地外生命保障係統具有非常重要的作用，可大大降低長期載人飛行任務的後勤物資供應成本，科研人員已開展以植物為(wei) 核心部件的地外生命保障係統研究工作。

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　　三是植物可為(wei) 航天員提供綠色鮮活的環境，通過照料植物可以緩解航天員壓力，正向調節航天員心理情緒。

　　太空“種菜”有何難點？

　　太空微重力環境下種植植物有何難點？在神舟十四號航天員乘組返回75天後首次公開亮相的記者見麵會(hui) 上，航天員蔡旭哲就曾和大家分享在太空培育蔬菜與(yu) 地麵培育的不同：“我覺得最大的不一樣就是澆水比較困難，在失重環境下，水停留在根係表麵，不容易深入植物根層。”

　　我們(men) 知道，植物正常生長必須具備適宜的光照、水分、養(yang) 分（土壤）、溫度和空氣（氣體(ti) ）等環境條件。太空微重力環境下，水分養(yang) 分傳(chuan) 導和氣體(ti) 交換等特性與(yu) 地麵1G重力環境不一樣。太空微重力環境會(hui) 造成在植物根係周圍形成一個(ge) 邊界層，水、氣無法自動分離，植物必須依賴外力才能與(yu) 周圍環境進行正常物質交換。如果植物根部水分運動控製不好，極易造成根部水分過多而根係缺氧，或者水分過少而根係缺水。太空微重力條件下的水分供應是否合理將直接影響植物生長介質中的水分、氧氣分布情況，進而影響到植物根係水分吸收和根係呼吸，也會(hui) 影響礦質養(yang) 分的流動與(yu) 供給，最終影響到植物的正常生長。因此，微重力條件下的水分養(yang) 分供給技術是空間植物栽培的關(guan) 鍵。

　　如何實現太空“種菜”？

　　為(wei) 解決(jue) 微重力條件下的水分養(yang) 分供給問題，科技工作者們(men) 開展了大量的研究工作。從(cong) 研究的結果來看，利用人工基質進行培養(yang) 是太空植物培養(yang) 的主要方式，水分的運動主要依靠基質顆粒的毛細作用力來進行。栽培基質的選擇從(cong) 早期的離子交換樹脂、固態化瓊脂，到後來的岩棉、蛭石、蒙脫石、P土、人工燒結的陶粒等，並圍繞這些基質材料，研發了多種太空植物培養(yang) 水分養(yang) 分供應係統，應用到不同類型的太空植物栽培裝置中，進行太空植物培養(yang) 。

　　我國科研人員針對太空植物培養(yang) ，也開展了大量研究工作。

　　天宮二號空間實驗室階段

　　中國航天員科研訓練中心研發了空間植物培養(yang) 裝置，並於(yu) 2016年在“天宮二號”成功進行了生菜的在軌培養(yang) 試驗。這次是我國首次在太空人工栽培蔬菜，當時並沒有讓航天員在軌食用，而是將植物采樣帶回進行生物安全性檢測。

　　空間站階段

　　隨著中國空間站進入常態化運營，航天員在軌工作生活長達半年之久，對新鮮蔬菜，以及太空綠色鮮活環境的需求增加，植物種植的麵積和數量將會(hui) 越來越大。

　　植物栽培基質“新升級”

　　在新的情況下，對植物培養(yang) 過程中產(chan) 生的各種廢物（如根係、枯枝殘葉、廢棄基質等）的處理，成了科研人員需要解決(jue) 的問題。

　　目前太空植物栽培采用的栽培基質大多為(wei) 細小顆粒狀，盡管采用了特殊的防護措施，但還是避免不了植物栽培過程中有顆粒狀基質脫落並飄浮在艙內(nei) ，給航天員製造了不少麻煩。為(wei) 此，科研人員在開展廢棄物處理與(yu) 植物培養(yang) 再利用的相關(guan) 研究基礎上，設計了一種可生物降解、能重複利用的植物栽培基質，這種基質以塊狀結構形式存在，不會(hui) 脫落碎屑，而且具備良好的通氣、保肥和導水性能。

　　此外，科研人員還根據植物生長對礦質養(yang) 分的需求特性規律預先在材料中添加了一定量的緩釋肥料，這樣就不需要在植物生長過程中再進行添加肥料等操作，可大大降低太空植物栽培管理的複雜性，也較好地解決(jue) 了太空環境下植物栽培過程中根係的水分供給、養(yang) 分供給和通氣等技術難題。

　　植物栽培裝置“新設計”

　　中國航天員科研訓練中心科研人員基於(yu) “新升級”的栽培基質，設計了一種模塊化的簡易太空植物栽培裝置，采用開放式結構，擺脫了此前使用的“大裝置”形式，航天員可以與(yu) 植物隨時親(qin) 密接觸。植物生長所需要的二氧化碳、溫濕度和氧氣等氣體(ti) 環境，和艙內(nei) 航天員基本一致，植物種植操作簡單，便於(yu) 照料。航天員還可按個(ge) 人喜好將該裝置任意擺放在艙內(nei) 有光照的地方，為(wei) 自己的工作生活環境增添一抹綠意，還能呼吸植物釋放的新鮮氧氣，起到心理調劑作用。

　　神舟十四號航天員乘組在軌期間，利用該裝置成功栽培了生菜、小麥和矮稈番茄等植物，驗證了利用這種“新”栽培基質的空間植物培養(yang) 技術。盡管該裝置沒有專(zhuan) 門配備植物光照係統，僅(jin) 僅(jin) 利用艙內(nei) 照明光源，但種植的三種植物都完成了發芽、生長發育等過程。神舟十四號航天員乘組還收獲了新鮮生菜，首次實現了在軌食用。

　　“天宮種菜夢”已經實現，目前，科研人員正基於(yu) “神十四”任務試驗結果，抓緊研製功能更加強大的太空植物栽培裝備，以便為(wei) 航天員提供更多的鮮食蔬菜水果。期待在不久的將來，航天員能在空間站上種植收獲更加多樣化的蔬菜水果，豐(feng) 富在軌食譜。

　　未來，期待更多的“綠色”豐(feng) 富“太空菜園”！