新研究發(fā)現(xiàn)地球上的細(xì)菌或可提升月球土壤肥力

全球范圍內(nèi)一系列載人登月計(jì)劃的發(fā)布，激發(fā)了人們探索月球上能否種植植物以提供生命支持的研究熱情。近日，一項(xiàng)來自中國農(nóng)業(yè)科學(xué)家的新研究發(fā)現(xiàn)，地球土壤中的細(xì)菌或許可以幫助航天員在月球土壤上種出植物。

中國農(nóng)業(yè)大學(xué)副教授孫振才率領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，膠質(zhì)芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、熒光假單胞菌這三種地球上常見細(xì)菌的組合，可以提高月壤模擬物中植物可利用磷的濃度，從而提升月壤肥力，促進(jìn)植物在月球上生長。這項(xiàng)研究本月發(fā)表在國際期刊《自然》旗下的《通訊-生物學(xué)》雜志上。

2020年12月2日，嫦娥五號探測器在月球表面自動(dòng)采樣（資料照片）。新華社發(fā)（國家航天局供圖）

研究人員首先選擇了五種常見的地球土壤細(xì)菌，對月壤模擬物進(jìn)行測試，發(fā)現(xiàn)三種細(xì)菌可以大幅提高植物可利用磷的含量。磷是土壤中含有的一種植物必需營養(yǎng)元素。此前研究表明，月壤中磷的形態(tài)難以被植物吸收。科研人員通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過膠質(zhì)芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、熒光假單胞菌處理后的月壤模擬物，其植物可利用磷含量在10至21天內(nèi)增加了一倍以上。

接下來，研究人員在這三種細(xì)菌處理后的模擬月壤中播種了實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ街参锉臼蠠煵荨?8天后他們觀察到，相比在沒有接種細(xì)菌的普通月壤模擬物中生長的植物，實(shí)驗(yàn)中的植物莖部和根部更長，葉簇更寬、更重。此外，種植24天后這些植物的葉綠素含量也比沒有細(xì)菌的對照模擬物中的植物高了104%。

孫振才表示，這些結(jié)果都表明用這三種細(xì)菌處理的月壤模擬物能促進(jìn)和維持本氏煙草的生長。

在他看來，此項(xiàng)研究結(jié)果對未來航天員長駐月球維持基本生存具有重要意義?！坝捎谥参锟梢蕴峁┦澄锱c氧氣，促進(jìn)封閉生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)，月球植物溫室將成為未來月球基地的標(biāo)準(zhǔn)配置。而提高月壤肥力，使其可以成為植物栽培基質(zhì)，意味著我們無需從地球搬運(yùn)整套栽培系統(tǒng)至月球，可以極大地節(jié)省火箭運(yùn)力的需求。”

在此之前，孫振才的主要研究領(lǐng)域是土壤養(yǎng)分與土壤微生物，而這項(xiàng)天體生物學(xué)的研究最初是由參加科學(xué)訓(xùn)練項(xiàng)目的中國農(nóng)業(yè)大學(xué)本科生夏一桐提出設(shè)想。2020年12月17日，嫦娥五號攜帶1731克月球樣品返回地球時(shí)，夏一桐便對能否用月壤種植植物產(chǎn)生了好奇。他想知道，既然微生物能使地球上的土壤更肥沃，那它們對月壤會(huì)有同樣的作用嗎？

于是夏一桐找到孫振才，共同開展本項(xiàng)研究。他們在實(shí)驗(yàn)中用到的三種細(xì)菌是較為常見的土壤微生物，分布廣泛，也被用作農(nóng)田的微生物肥料。而研究團(tuán)隊(duì)選用的月壤模擬物是前往中國吉林金龍頂子火山采集原料制備而成。孫振才說，此前有研究證實(shí)該火山的噴發(fā)物與“阿波羅14號”月壤樣品有非常相似的理化性質(zhì)，而學(xué)術(shù)界對“阿波羅14號”月壤樣品已經(jīng)有比較透徹的研究。

“我們也非常期待在后續(xù)的研究中獲得嫦娥五號探測所采集的樣品。”孫振才說，嫦娥五號所采集的樣品，其地質(zhì)年齡要小于阿波羅樣品，其理化性質(zhì)、元素組成也不盡相同。不同性質(zhì)的月壤樣品可能會(huì)有不同的種植特性、改造潛力，值得后續(xù)深入研究。

2021年10月15日，在中科院地質(zhì)與地球物理研究所月球樣品潔凈室，田恒次副研究員在處理月球樣品（資料照片）。新華社記者 金立旺 攝

今年7月，中國載人航天工程辦公室發(fā)布消息，計(jì)劃在2030年前實(shí)現(xiàn)中國人首次登陸月球，其后將探索建造月球科研試驗(yàn)站，開展系統(tǒng)、連續(xù)的月球探測和相關(guān)技術(shù)試驗(yàn)驗(yàn)證。

孫振才說：“我們在地球上種植的大部分作物都可以在未來的月球溫室中種植。我們甚至可以利用不同的微生物，將月壤改造成適宜不同植物生長的不同狀態(tài)，為未來月球基地的工作人員提供多種多樣的植物來源食物?！?/p>

他說，如果后續(xù)研究中能獲得足夠多的月壤模擬物，研究人員將很有可能在小麥、水稻、玉米等主糧作物，乃至土豆等塊莖作物上開展實(shí)驗(yàn)。（記者袁全）