新研究發(fā)現(xiàn)地球上的細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，一項來自中國農(nóng)業(yè)科學家的新研究發(fā)現(xiàn)，地球土壤中的細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)大學副教授孫振才率領的研究團隊發(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，促進植物在月球上生長。這項研究本月發(fā)表在國際期刊《自然》旗下的《通訊-生物學》雜志上。

2020年12月2日，嫦娥五號探測器在月球表面自動采樣（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菌，對月壤模擬物進行測試，發(fā)現(xiàn)三種細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?？蒲腥藛T通過實驗發(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菌處理后的模擬月壤中播種了實驗模式植物本氏煙草。18天后他們觀察到，相比在沒有接種細菌的普通月壤模擬物中生長的植物，實驗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菌處理的月壤模擬物能促進和維持本氏煙草的生長。

在他看來，此項研究結(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準配置。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整套栽培系統(tǒng)至月球，可以極大地節(jié)省火箭運力的需求。”

在此之前，孫振才的主要研究領域是土壤養(yǎng)分與土壤微生物，而這項天體生物學的研究最初是由參加科學訓練項目的中國農(nóng)業(yè)大學本科生夏一桐提出設想。2020年12月17日，嫦娥五號攜帶1731克月球樣品返回地球時，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，那它們對月壤會有同樣的作用嗎？

于是夏一桐找到孫振才，共同開展本項研究。他們在實驗中用到的三種細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。而研究團隊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)，而學術界對“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，計劃在2030年前實現(xiàn)中國人首次登陸月球，其后將探索建造月球科研試驗站，開展系統(tǒng)、連續(xù)的月球探測和相關技術試驗驗證。

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。”

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驗。（記者袁全）