[发明专利]一种生物改良月壤及其生产方法

说明书

本专利属于地外资源原位利用领域，公开了一种生物改良月壤及其生产方法，主要用于月壤改良使之转变为植物栽培基质。本发明所述的生物改良月壤主要原料包括有机固体废物与月壤，其生产方法包括有机固体废物与月壤的混合、混合物料的水分添加、含水发酵原料的好氧共发酵。本专利可以利用生物再生生命保障系统中已有的固体废物处理装置，氧气、水等，无需额外的反应设备与改良物料，有助于降低月球基地的运行成本，最终实现人在地外的长期自治生存。

技术领域

本专利属于地外天体资源原位利用领域，涉及人类未来在月球长期自治生存背景下的月壤资源利用问题，具体涉及一种利用生物再生生命保障系统中产生的固体废弃物和月壤资源混合改良的方法。

背景技术

随着科学技术的发展，人类将实现载人登月乃至载人长期驻月。在未来的载人长期驻月任务中，需要应用生物再生生命保障系统降低成本，系统中的生产者——植物需要固体培养基质。应用月球表面储量丰富的月壤作为植物栽培基质将可以有效降低系统地建设成本，但月壤营养贫瘠、表面粗糙、孔隙度低、保水性差等特性不利于直接用作植物栽培基质，由此，需要对月壤的性质进行改良使之更适合植物栽培。地面上对于此类土壤的常规改良方法往往为添加化学粘合剂、种植沙生植物等手段，这些手段需要额外携带化学助剂和植物种子，具有耗材多、见效慢的不利因素。在深空探测过程中，通常需要尽可能减少携带的物质重量，地面上的常规方法往往要求额外携带改良剂、改良设备等，这不利于深空探测时减少载荷，同时也给低载荷条件下实现月壤的改良提出更高的要求。

另一方面，生物再生生命保障系统(Bioregenerative Life Support System，BLSS)是基于生态系统原理将生物技术与工程控制技术有机结合，构建由植物、动物、微生物组成的人工生态系统，其是深空探测、建立星球地面基地的核心生命保障系统。系统利用高等植物和动物来生产食物、利用微生物处理废物，同时再生氧气和水。为了保证系统内氧气、水分、和有机物的再生与循环利用程度，如何进一步提高系统内物质循环程度是一个关键问题。闭合度是评价生物再生生命保障系统物质循环程度的基本指标，只有高闭合度的BLSS才能担负起长时间、远距离的空间任务。

现有的土壤改良技术普遍为施加有机肥料或者土壤改良剂，通过提供腐殖质或者胶黏剂，促进土壤形成团粒结构，改善其透气透水性，主要通过物理手段实现土壤的改良。但是月壤的平均粒径小，比重大，物理改良手段已无法满足需求，需要形成新的改良方法，实现月壤的改良。

针对以上不利因素，结合生物再生生命保障系统的一些特性，本专利提出的一种生物改良月壤及其生产方法，能够利用生物再生生命保障系统中的材料，在不额外携带载荷的条件下实现月壤的改良。

发明内容

本专利包括的生物改良月壤包括：。

1)月壤，其作为生物改良月壤的主体原料，包括真实月壤与模拟月壤，所述真实月壤指月球表面月壤，模拟月壤指基于地表火山灰研制的与月球表面月壤理化性质相近的月壤模拟物。

2)有机固体废物，其作为生物改良月壤的改良剂；和/或

3)微生物菌剂；

其中，有机固体废物为生物再生生命保障系统中人类排泄物、植物不可食用部分和/或微生物菌剂的混合好氧发酵物料，所述植物不可食用部分指植物秸秆、植物根、老叶等一般不作为烹饪食材的植物器官。

为得到理化性质相对较优的生物改良月壤，本专利所述有机固体废物、月壤、微生物菌剂的干质量比为1:1:0.01至1:200:1，混合物料含水率为5％至80％，混合共发酵时长为7天至200天，共发酵温度为20℃至65℃。