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模拟月壤种豆 火星环境育菌:地外农业探索取得实质性进展

  • 2026-10-25 12:07:41
模拟月壤种豆 火星环境育菌:地外农业探索取得实质性进展

编译/张微雨

来源:参考消息网(2026年3月17日)

参考消息网3月17日报道 据西班牙《阿贝赛报》网站3月5日报道,美国阿耳忒弥斯登月计划定下2028年重返月球的目标,而这一次不再是短暂的探访。阿耳忒弥斯计划的最终目标,是在月球上建立人类定居点,开发月球资源,并将其作为深空探索的跳板,最终登陆火星,甚至探索更远的宇宙。但即便这场宏大航天历程发生在38万公里之外的太空,也绕不开最基础的生存需求,这些星际开拓者必须解决吃饭问题。无论火箭发射成本降到多低,定期从地球运输食物的成本依然极高。为了使月球定居点尽可能实现自给自足,全球各地的科研团队都在研究如何在与地球土壤截然不同的外星模拟土壤中种植作物。

英国《科学报告》期刊发表了该领域的两项最新研究成果。其中一项研究成功地在模拟月壤(月球风化层土壤)中收获了鹰嘴豆;另一项有西班牙科研人员参与的研究则发现,部分地球微生物能够在模拟火星土壤、与火星大气湿度一致的环境中存活并繁殖,这在过去被认为是不可能实现的。这两项发现,都将推动未来太空农业的发展,如同电影《火星救援》中主角在火星种植作物的场景。

在过往的研究中,在模拟外星风化层的土壤中种植的植物,往往会出现多种(逆境)胁迫反应,比如生长迟缓、叶片发黄等。美国得克萨斯大学奥斯汀校区的研究员莎拉·桑托斯表示,团队在探明这类作物的生长需求上迈出了重要一步。

研究人员使用了美国地外土壤实验室出品的模拟月壤,并添加蚯蚓粪肥,用以提供植物生长必需的营养物质与矿物质,同时拥有多样化的微生物群落。

此外,在播种前,团队为鹰嘴豆接种了丛枝菌根真菌。真菌与植物根系会形成共生关系,帮助植物提升养分交换效率、减少重金属吸收。

研究发现,在模拟月壤占比最高75%的混合基质中,鹰嘴豆能够顺利开花结籽。但当模拟月壤占比更高时,植株会出现胁迫反应而过早枯萎死亡。即便如此,出现胁迫反应的接种植株,也比未接种真菌的植株存活时间更长,这证明了丛枝菌根真菌对植物健康的关键作用。此外,该真菌能够在模拟月壤基质中成功定殖并存活,这意味着在真实的太空种植环境中,也仅需一次接种即可长期起效。

在另一项独立研究中,一支有西班牙科研人员参与的国际团队,探究了地球微生物在火星环境中生长繁殖的可行条件。

“在此之前,学界公认生命存活并繁殖的最低大气相对湿度阈值为58.5%,但我们发现,沙漠岩石中的多种微生物,在34%的湿度环境下即可完成繁殖,这一湿度与火星大气湿度相当。”西班牙安达卢西亚地球科学研究所、英国纽卡斯尔诺森比亚大学的研究员哈维尔·马丁·托雷斯解释道。

为完成实验,研究人员模拟了火星的土壤条件,在无菌环境、30摄氏度恒温条件下开展实验。结果显示,在34%的大气湿度下,样本中的脱氧核糖核酸(DNA)总量在30天内持续增长,这证明土壤中原本存在的微生物,在恶劣环境中依然实现了生长繁殖。“我们在第60天仍检测到了活体微生物。”托雷斯表示,“实验证实,微生物的存活与繁殖仅需极低的湿度,这是此前从未被发现的。比如此前学界认为,阿塔卡马沙漠中发现的活体微生物是依靠偶尔降雨存活的,但我们的研究认为,无需等待降雨,沙漠夜间就能达到30%的湿度,这已经足够支撑微生物存活。”

这项研究也将对行星保护领域产生深远影响。“基于我们的研究结果,就目前已知的信息来看,火星上几乎任何区域,都具备支撑地球微生物存活繁殖的条件。”托雷斯表示。这一结论,将直接影响火星生物污染风险的评估体系,以及火星表面探测任务的方案设计,包括着陆点的选择、探测器的灭菌流程制定等。

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“黄河流域易盐渍区高效生态农业技术创新丛书”由中国科学院海岸带研究所和中国科学院南京土壤研究所发起,由杨劲松研究员担任编委会主任委员,由国内长期从事盐渍土改良与利用工作的知名专家编著(编译)而成,凝聚着他们的智慧与心血。该丛书既有世界土壤、灌溉排水经典译著,又有代表国内盐碱土科研水平的原创著作。由清华大学尚松浩教授组织所著《干旱区水盐运移模拟与调控》一书也是此套丛书的重要组成部分,其出版对推动干旱区的盐碱耕地的改良与可持续发展具有重要的指导作用
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中国科学院院士朱永官带领一群“土壤高级玩家”,一同创作出了本部集科学性、趣味性和前瞻性于一体的科普著作——《鲜活的土壤》,以科研者的视角和深入浅出的笔触,向大众讲述了土壤的本质、功能、土壤污染问题以及由此带来的粮食安全问题等人们关心和感兴趣的话题。

书中不仅涵盖了土壤的形成、分类、功能等基础内容,还深入探讨了土壤与生态环境、人类健康、文明演变进程等方面的紧密联系。用丰富的科研数据与成果揭示了土壤作为农业生产之基、生态系统之本的不可替代作用,更强调了在当前全球环境变化与资源约束加剧的背景下,科学合理地利用土地资源,对于维护国家粮食安全、促进生态平衡、实现经济社会可持续发展乃至推动人与自然和谐共生的战略价值。

Rainer Horn 博士,德国基尔大学教授,世界著名土壤物理学家。现任中-欧土地和土壤合作专家组委员,曾任世界土壤联合会(IUSS)主席,IUSS土壤物理委员会、土壤技术委员会以及第三工作组主席、土壤耕作研究组织主席、德国土壤学会主席等土壤学术组织重要职位。Horn教授在不饱和土壤力学理论创新和应用、土壤物理多尺度过程、土壤力学与水力学、物理化学和生物学等多学科交叉研究等方面取得巨大成就,并成功应用于指导固废处理、地质工程安全以及电缆地下埋藏等社会经济多方面。发表100余篇期刊论文,数十部土壤学专著以及数百篇技术报告,荣获美国土壤学会、美国农学会会士,罗马尼亚、波兰、德国土壤学会以及国际土壤耕作研究组织等学术团体先后授予Horn教授荣誉会员称号。

该书由赵英博士和张斌博士组织,邀请了诸多从事土壤物理研究的中青年工作者共同翻译。他们花费很大精力把该教材引进国内,可使更多的科研人员系统了解土壤物理学,对推动我国土壤物理学的发展意义重大。

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《土壤盐渍化的诊断、评估、减缓与适应技术指南》由联合国粮农组织 / 国际原子能机构粮食和农业核技术联合中心水土管理和作物营养科专家穆罕默德·扎曼、李恒所著。著者长期致力于改善土壤、水资源与肥料管理的生产实践,为促进国际社会农业积极适应气候变化做出了贡献。

该书回顾了全球土壤盐渍化的历史和治理成败经验,旨在制定盐度和钠化度的评估技术规程,完善盐渍化土壤的缓解和适应措施,创新和推进核技术和同位素技术等的应用,为可持续地利用盐碱地提供可行性方案。该书具有先进性、指导性和实用性,能够切实解决生物盐碱农业所遇到的实际问题。该书可为进行景观和农田土壤盐渍化评估和诊断,利用核技术和同位素技术制定边际土壤可持续利用战略的技术研究人员、一线管理人员提供参考和借鉴。

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