论文部分内容阅读
总部设在荷兰的“火星一号”组织,计划在2023年将2男2女4名地球人送往火星,成为这颗“红色星球”的第一批永久移民。俗话说,兵马未动,粮草先行。在这颗紫外线辐射数十亿年冰封的干燥行星上,平均气温只有-75℃。要想生存下来,吃饭是首要解决的大问题。
让植物在室内丰收
到了火星宇航员肯定要自己生产食物,自己在室内种植食用农作物或将是未来移民火星的必然趋势。其实,荷兰科学家早就掌握了在室内种植农作物这一技术。现实中的室内植物工厂,一个位于荷兰的植物工厂,他们已经能百分之百控制植物的生长,并且种植完全抛弃了土壤和阳光,而是用特定波长LED灯和营养液。
太阳是地球万物生长的基础,是人类赖以生存和发展的生命线。没有太阳,农作物的光合作用就无法进行,人类将无以为食。太阳对于农作物并非有功无过,它在帮助农作物光合作用的同时,也让农作物耗费了很多自身的能量。众所周知,农作物之所以呈现出绿色,那是因为它们反射绿光,这意味着这些特定波长的光并不参与光合作用,因此,如果你试图在绿光照射下让西红柿结出果实,那一定会是“竹篮打水一场空”。研究证实,就在反射绿光的过程中,农作物自身已经被加热了。热了,就要冷却,不这样,农作物就会因“高烧”而死亡。
不过,对于农作物来说,它们天生就有一套巧妙的冷却办法,它们通过根部吸收水,又通过叶子将水分蒸发出去,这样就避免了“高烧”。但完成这个冷却过程是有代价的:农作物需要从叶子那里获得能量,并作为冷却的动力而消耗掉。其实,这完全是太阳造成的一种能量浪费,这些用来冷却自身的能量,完全可以作为农作物自身生长的能量。
另外,太阳也大大限制了农作物的无限生长。太阳会因季节的变化,使光线的强度产生差异;还会因大气层的变化而时有时无;还会因地球自转而每天消失大约12小时……这使得农作物的“光合作用”不能稳定而持续,农作物自身也无法持续地自由生长。
农作物自由生长
那么,能否在一个持续且无能量浪费的人造环境里,让农作物离开阳光自由生长呢?对此,荷兰科学家领导的团队展开了一项富有想象力的“农作物乐园”实验。他们专门研制出了一套室内农业生长系统,可用其他光源代替太阳光来让植物生长。科学家们表示,用这套系统种植农作物的效率更高,农作物的生长时间更长,且不会受到天气的影响。他们把一批茄子等作物种植在装有泥土的可转动托盘上,这些托盘全被机器人专门护理着,机器人会按照科学家设定的指令,适时给农作物添加养料,并让农作物沐浴在蓝光和红光下,这样就能避免植物不必要的升温,从而给生长留下更多的能量,让其开花结果。最终,他们获得了巨大成功!
猛一看,收获到的农作物暗淡无光,好像它们是经过基因改造后彻底改变颜色的农作物,或者会让人感到它们是正在腐烂的农作物——其实都不是。这些农作物的基因还是原来的基因,只是因为它们仅仅沐浴在蓝光和红光下,没有绿光来供它们反射,所以它们呈现出了灰黑色。虽然它们的色彩不够亮丽,但它们是真正的营养丰富的“绿色食品”。
未来会很流行
值得夸耀的是,“农作物乐园”这种无阳光种植方式大大增加了农作物的生长时间。因为在自然的环境里,一年之中适合种植和生长的时间只有大约1500小时。而且有时阳光过于猛烈,也不适合植物呼吸生长。而无阳光种植系统,农作物可以一天接受20个小时的光线照射,一天20个小时都在生长。这样下来,农作物1年有约7300个小时的生长时间,是依靠自然光生长时间的5倍。生长期的大幅度延长实际表明,在同样的时间里,人们可以收获产量更大的农作物。实验是在1000平方米的区域里进行的,一年下来,种植出了50万千克,200万袋蔬菜。这也相当于每平方米产量就达到500多千克。如果一个家庭每周买5袋蔬菜,那么,这1000平方米的空间就能满足2万户家庭对蔬菜的需求。而且无阳光农作物还可以充分利用空间,在一个空间里,可以重叠多层种植,这样,产量又会翻几番。当然,高度节水也是这种种植方式的一大亮点,它的耗水量仅为传统户外种植的10%。
另外可圈可点的是,该系统使用的水大部分都会被农作物吸收,其余被蒸发的水分还会被收集起来,重新利用。种植这种农作物的成本并不高,所需的光照,其耗能并不大,因为包括发光二极管等在内的新一代光源,价格低廉,而且耗电量小。许多国家的科学家都认为,这项种植技术的发明,一旦能够把所种农作物的品种扩大,并把相关技术在世界范围内推广开来,必将极大改善世界粮食匮乏的现状,并为人类提供充足的蔬菜供应。
尽管在黑暗中种出的农作物还存在一些缺陷,但其潜在的利益空间却很多,产品营养很丰富,没有空气污染,运输距离大大缩短,在地球上任何环境都能种植,世界各地的人们一年四季都有新鲜果蔬供应。科学家们认为,不需要太阳光呵护的农业种植未来也将会成为火星食品的主要来源。
让植物在室内丰收
到了火星宇航员肯定要自己生产食物,自己在室内种植食用农作物或将是未来移民火星的必然趋势。其实,荷兰科学家早就掌握了在室内种植农作物这一技术。现实中的室内植物工厂,一个位于荷兰的植物工厂,他们已经能百分之百控制植物的生长,并且种植完全抛弃了土壤和阳光,而是用特定波长LED灯和营养液。
太阳是地球万物生长的基础,是人类赖以生存和发展的生命线。没有太阳,农作物的光合作用就无法进行,人类将无以为食。太阳对于农作物并非有功无过,它在帮助农作物光合作用的同时,也让农作物耗费了很多自身的能量。众所周知,农作物之所以呈现出绿色,那是因为它们反射绿光,这意味着这些特定波长的光并不参与光合作用,因此,如果你试图在绿光照射下让西红柿结出果实,那一定会是“竹篮打水一场空”。研究证实,就在反射绿光的过程中,农作物自身已经被加热了。热了,就要冷却,不这样,农作物就会因“高烧”而死亡。
不过,对于农作物来说,它们天生就有一套巧妙的冷却办法,它们通过根部吸收水,又通过叶子将水分蒸发出去,这样就避免了“高烧”。但完成这个冷却过程是有代价的:农作物需要从叶子那里获得能量,并作为冷却的动力而消耗掉。其实,这完全是太阳造成的一种能量浪费,这些用来冷却自身的能量,完全可以作为农作物自身生长的能量。
另外,太阳也大大限制了农作物的无限生长。太阳会因季节的变化,使光线的强度产生差异;还会因大气层的变化而时有时无;还会因地球自转而每天消失大约12小时……这使得农作物的“光合作用”不能稳定而持续,农作物自身也无法持续地自由生长。
农作物自由生长
那么,能否在一个持续且无能量浪费的人造环境里,让农作物离开阳光自由生长呢?对此,荷兰科学家领导的团队展开了一项富有想象力的“农作物乐园”实验。他们专门研制出了一套室内农业生长系统,可用其他光源代替太阳光来让植物生长。科学家们表示,用这套系统种植农作物的效率更高,农作物的生长时间更长,且不会受到天气的影响。他们把一批茄子等作物种植在装有泥土的可转动托盘上,这些托盘全被机器人专门护理着,机器人会按照科学家设定的指令,适时给农作物添加养料,并让农作物沐浴在蓝光和红光下,这样就能避免植物不必要的升温,从而给生长留下更多的能量,让其开花结果。最终,他们获得了巨大成功!
猛一看,收获到的农作物暗淡无光,好像它们是经过基因改造后彻底改变颜色的农作物,或者会让人感到它们是正在腐烂的农作物——其实都不是。这些农作物的基因还是原来的基因,只是因为它们仅仅沐浴在蓝光和红光下,没有绿光来供它们反射,所以它们呈现出了灰黑色。虽然它们的色彩不够亮丽,但它们是真正的营养丰富的“绿色食品”。
未来会很流行
值得夸耀的是,“农作物乐园”这种无阳光种植方式大大增加了农作物的生长时间。因为在自然的环境里,一年之中适合种植和生长的时间只有大约1500小时。而且有时阳光过于猛烈,也不适合植物呼吸生长。而无阳光种植系统,农作物可以一天接受20个小时的光线照射,一天20个小时都在生长。这样下来,农作物1年有约7300个小时的生长时间,是依靠自然光生长时间的5倍。生长期的大幅度延长实际表明,在同样的时间里,人们可以收获产量更大的农作物。实验是在1000平方米的区域里进行的,一年下来,种植出了50万千克,200万袋蔬菜。这也相当于每平方米产量就达到500多千克。如果一个家庭每周买5袋蔬菜,那么,这1000平方米的空间就能满足2万户家庭对蔬菜的需求。而且无阳光农作物还可以充分利用空间,在一个空间里,可以重叠多层种植,这样,产量又会翻几番。当然,高度节水也是这种种植方式的一大亮点,它的耗水量仅为传统户外种植的10%。
另外可圈可点的是,该系统使用的水大部分都会被农作物吸收,其余被蒸发的水分还会被收集起来,重新利用。种植这种农作物的成本并不高,所需的光照,其耗能并不大,因为包括发光二极管等在内的新一代光源,价格低廉,而且耗电量小。许多国家的科学家都认为,这项种植技术的发明,一旦能够把所种农作物的品种扩大,并把相关技术在世界范围内推广开来,必将极大改善世界粮食匮乏的现状,并为人类提供充足的蔬菜供应。
尽管在黑暗中种出的农作物还存在一些缺陷,但其潜在的利益空间却很多,产品营养很丰富,没有空气污染,运输距离大大缩短,在地球上任何环境都能种植,世界各地的人们一年四季都有新鲜果蔬供应。科学家们认为,不需要太阳光呵护的农业种植未来也将会成为火星食品的主要来源。