“太空菜园”迎丰收，“天宫”种菜如何实现？

近日，神舟十七号航天员乘组采摘了“太空菜园”种植出的新鲜蔬菜，“太空蔬菜”现摘现吃、新鲜又美味，航天员同时也为新一批蔬菜培养做好了准备。那么，我们为什么要在天上种菜？太空种菜最大的难点是什么？植物在太空中的生长周期与地球上相同吗？还有哪些动植物可以住进“天宫”里？今天的《一问到底》，我们就来看看“天宫”种菜是如何实现的？7日，中国载人航天公众号发布了一段新的视频，我们先去看看神舟十七号航天员乘组这次采了些什么蔬菜。

为什么要在太空种植蔬菜等植物？

航天员种植出来的太空蔬菜，看起来新鲜又美味。那么，您是不是也有疑问，我们为什么要在太空种植蔬菜等植物呢？总结起来，主要有三个原因：

首先是利用空间实验室平台，可以研究太空微重力等特殊环境对植物生长发育、生理生化等方面的影响。第二个原因很实际，那就是种植的植物，可以为航天员提供食物、氧气和水。植物可通过光合作用吸收航天员产生的二氧化碳，生产氧气，可一定程度上净化密闭舱室环境，获得清新的空气；生产食物，为航天员提供新鲜蔬菜水果，补充维生素和膳食纤维，丰富航天员食谱；此外，通过植物的蒸腾作用，还可实现密闭系统内水净化，为航天员补充纯净的水。第三个原因就是植物可为航天员提供绿色鲜活的环境，通过照料植物可以缓解航天员压力，正向调节航天员心理情绪。

太空“种菜”有何难点？

太空环境与地球有很大区别，在“天宫”里面种菜，有何难点呢？我们知道，植物正常生长必须具备适宜的光照、水分、养分等。航天员表示，太空“种菜”主要有两大难点：一是失重环境下，水不容易深入根系里面。太空微重力环境会造成在植物根系周围形成一个边界层，水、气无法自动分离，植物必须依赖外力才能与周围环境进行正常物质交换。因此，水分养分供给技术是太空植物栽培的关键。而第二个难点是舱内没有太阳光线照射，喜欢光照的植物不易生长。不过实验柜里有人工光源，可以为植物提供充足的光照。

如何为太空种菜找到“土壤”？

一般概念里，要种菜必须有“土壤”，不过，在太空里，利用人工栽培基质进行培养，是植物培养的主要方式，它就相当于土壤的替代品，那么要如何为植物找到可以生长的“栽培基质”呢？

科研人员对栽培基质的选择，从早期的离子交换树脂、固态化琼脂，到后来的岩棉、蛭石、蒙脱石、P土、人工烧结的陶粒等，研究人员围绕这些基质材料，研发了多种太空植物培养水分养分供应系统。

中国航天员科研训练中心研发的空间植物培养装置，于2016年在“天宫二号”成功进行了生菜在轨培养试验。这次也是我国首次在太空人工栽培蔬菜，当时并没有让航天员在轨食用，而是将植物采样带回进行生物安全性检测。此后，科研人员还设计了一种可生物降解、能重复利用的植物栽培基质，这种基质以块状结构形式存在，不会脱落碎屑，而且具备良好的通气、保肥和导水性能。

随着科研人员不断对栽培基质和装置升级，神舟十四号航天员乘组在轨期间，利用植物栽培装置成功栽培了生菜、小麦和矮秆番茄等植物，神舟十四号航天员乘组还首次实现了在轨食用种植的生菜。

失重条件下植物的根如何扎到“土壤”里？

太空里感受不到重力，在这种失重环境下，为什么植物的根能够往下扎到培养基质里呢？

航天员解释，空间站虽然没有重力的引导，但是植物的根仍然会向土壤中生长，这是因为植物不仅有向重性，还有向水性。培养基质里含有充足的水分，所以类似此前种植的拟南芥和水稻种子，在萌发时就会向含有水的土壤盒里生长。同时，失去了重力带来的空间感，植物的根和茎不能整齐地向着一个方向生长，而会呈现出比较凌乱的状态。

新升级的“太空菜园”有什么优点？

目前，航天员在太空种植蔬果所使用的“太空菜园”装置，是由中国航天员科研训练中心新设计的第二代空间植物栽培装置，新升级的“太空菜园”有什么优点？一起去看看。

总台央视记者 王晓丹：这里是空间植物培养技术实验室，在我身边的这一套装置就是被称为“太空菜园”的太空栽培装置，跟正在空间站里运行的栽培装置是一模一样的，起到天地同步对照实验的作用，植物生长所需要的光照、水分和营养在这里面可以得到科学自动化配置。跟上一代的太空栽培装置相比较，它最大的特点是实现了轮番、多批次种植，为未来大规模的太空种植奠定了基础。

中国航天员科研训练中心 杨润泽：照明组件通过我们设计的合适比例的红蓝白三色光，把它的频率和光照度调整到最佳的植物的光照条件，这个栽培杯组件是为植物的生长提供一个合适的根系空间，类似土壤的这个部分，我们叫做基质，它上行的初始状态是一个干瘪的状态，通过航天员的在轨的补加的水，变成现在适合植物生长的一个状态。

总台央视记者 王晓丹：那么这个基质它是可以循环使用的吗？

中国航天员科研训练中心 杨润泽：是的。然后植物的这个生长后，不可食的部分可以通过粉碎和压缩，重新生成一个基质块，这些基质块通过航天员的注水，重新为它（植物）提供合适的生长空间。同时它中间还有一些缓释肥，这些缓释肥也会为这个植物提供一些养料，然后这边它的供水组件，供给和航天员饮用的一样的纯净水。我们目前也在进行新一代的这个植物栽培技术的研究，将植物所需要到的水分和养料直接供给到植物的根的附近，同时通过一些循环再生的装置，把这些多余的水分和养料回收回来，尽最大的可能减少不可用部分的一些浪费，增加它可以循环的比例。

植物在太空中的生长周期与地球上相同吗？

很多人可能还有一个疑问，那就是植物在太空中的生长周期与地球上相同吗？太空微重力环境对植物生长发育的很多方面都会有影响。科学家通过前期的多项空间实验发现，太空微重力环境可能会引起很多植物在太空中的生长周期发生变化。比如，航天员在天宫二号工作和生活期间，种植的生菜和地面的生长周期都差不太多，而同样在天宫二号里搭载的拟南芥，生长得就比地面缓慢，但存活的时间更长。

还会有哪些动植物要住进“天宫”里？

除了此前已经在太空开展种植的生菜、小番茄、拟南芥和水稻，还会有哪些动植物可以住进“天宫”里呢？ 科学家表示，除了植物以外，空间站里还可以养殖斑马鱼、线虫等生物。在这里，科学家可以根据不同生物适宜的生长环境，对光照、温度等条件进行控制，同时，自动观察装置还可以定期给它们拍照、录视频，记录它们在太空的生活状态，让地面的科学家知道它们发育得好不好，观察它们在太空是否住得习惯。

太空“瓜果蔬菜”回到地球长得怎么样？

在植物种植方面，太空育种早已不是什么新鲜事，此前经过太空育种的瓜果蔬菜，回到地球长得怎么样呢？我们再到海南航天育种中心去看看。

在海南航天育种中心，育苗温室里繁育的“太空蝴蝶兰”正在盛放。种植基地里还有一大批经历过“太空旅行”的太空种子繁育出来的蔬菜，如太空番茄、太空黄瓜等。

太空育种也叫空间诱变育种，是我国主要的航天任务之一。它是将农作物种子或试管种苗通过航天器送到太空，利用太空特殊的、地面无法模拟的高真空、宇宙高能离子辐射、宇宙磁场、高洁净的环境诱变作用，使种子产生变异，返回地面后再经过至少4代选育，筛选出携带新性状的新种子、新材料，培育新品种。

2013年以来，海南航天育种中心从航天引种实验中，筛选出适合海南气候、土壤的航天瓜果蔬菜和花卉品种，培育种植，并在海南部分市县及岛外多个省市进行了推广种植。