[发明专利]受控生态生保系统植物培养方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于长期载人航天受控生态生保系统中的植物栽培方法。

背景技术

随着航天事业的发展和人类进驻太空的需要，建立受控生态生保系统是解决未来长时间、远距离和多乘员载人航天飞行任务中生保问题的必然途径。高等植物是受控生态生保系统的核心功能部件，它通过光合和蒸腾作用能够持续再生航天员所需的氧气、水和食物等全部最基本的生活保障物资，从而基本满足航天员的自给自足。如何在太空培养植物是该系统的重要研究内容之一。

与传统栽培技术相比，受控生态生保系统栽培植物具有无土、不受地域限制、避免次生盐渍化和连作障碍等优势，是受控生态生保系统的发展方向之一。目前，国内相关科研单位展开了空间植物培养研究工作，但这些研究工作主要集中在单独生物个体或部件的短期小型化空间植物培养试验上，只注重单项技术的发展。中国航天员科研训练中心在长期技术积累基础上，结合我国正在逐步开展的长期有人照料的空间站建设，面向载人登月及月球基地等远景，建成了大型、综合性的受控生态生保系统集成试验平台，实现了技术突破，并借助此平台上开展了多次植物培养研究工作，特别是备受关注的2人30天受控生态生保系统集成试验，乘员于2012年12月1日下午顺利出舱，对推进我国长期载人环控生保技术的发展具有非常重要的意义。试验过程中重点研究了密闭系统中人与植物间的氧气、二氧化碳、水等物质的动态平衡调控机制，成功掌握了系统中人与植物共存时的各种信息匹配性及就地供应乘员少量新鲜食物的方法，本发明正是来源于此。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种培养效率高、且能应用于受控生态生保系统条件下的植物栽培方法。

本发明的技术解决方案：一种应用于受控生态生保系统条件下植物栽培方法，包括植物培养准备、植物培养环境控制、植物培养液配置和植物生长状态观测，其栽培流程见附图1，用于栽培的受控生态生保系统集成试验平台见附图2。

所述培养植物是指，经受控生态生保环境条件下长期、大量培养选育试验后确定的生菜、油麦菜、紫背天葵、苦菊等色拉型叶类蔬菜。整个植物培养过程可以是其中的一种植物或者是其中的几种植物，但各种植物在受控生态生保环境条件中的培养栽培密度为100±5株/m²。

所述植物培养准备工作是指完成受控生态生保系统运行状态确认、进行各种参数监测传感器(见表1)标定、完成植物种子和幼苗准备。

表1传感器配套表

所述植物培养环境是指受控生态生保系统为植物的培养提供所需的模拟太阳光照、营养液、大气成分和温湿度环境，具体参数见表2。

表2植物培养环境参数

所述培养液是指经特定配方改良的Hoagland营养母液、酸碱度调节液，通过受控生态生保系统营养液添加子系统，按照表2中营养液成分控制指标值要求，自动调节控制酸碱值后，经营养液输送子系统为栽培子系统中的植物提供必要的营养成分。植物营养液母液包括A、B和C三种类型，分别按照表3的配比进行配制。酸碱度调节液按照HNO₃∶H₃PO₄的配比为1N∶1N的比例配置。

表3培养液母液配比

所述植物生长状态是指：植物培养过程中，舱内乘员每天定期进舱进行一次各种培养植株的照相和摄像，观察并记录一次各种植株的株高和基本长势。植物株高测量是指，在每个栽培床上随机选取十棵植株，利用卷尺、直尺等测量工具测量其地上部分的株高，记录每颗植株的高度，求其平均株高；植物长势描述是指对植株叶片和茎的颜色、叶冠形态、叶片形状和厚度、叶片节间长度、病虫害出现程度等进行定性描述。

本发明与现有技术相比有以下优点：

(1)植物培养过程在全封闭的大型综合性受控生态生保系统中进行，系统提供了植物培养所需的模拟环境，该模拟环境参数控制精度高、环境长期稳定、不受外部气候环境变化的影响。

(2)植物培养过程所需的养分通过培养液提供，采用无土栽培技术。培养液母液是由Hoagland营养液经特定配方改良而成，该改良配方是在长期的大量受控生态生保系统植物培养选育试验的基础上逐步摸索形成的，具有营养配比适当、利于植物吸收、防止叶边缘烧黑和烂心.及防止植物生长过程中出现病虫害等特点和优点。