Американские исследователи провели серию экспериментов по выращиванию нута в среде, имитирующей лунный реголит, применяя удобрения и арбускулярную микоризу. Полученные данные свидетельствуют о том, что данная комбинация способствует цветению растений, однако все образцы демонстрировали недостаток хлорофилла.
Для освоения космического пространства требуются не только передовые технологии в кораблестроении. Для успешной колонизации других планет людям необходимо освоить методы производства ресурсов за пределами Земли, поскольку доставка припасов с родной планеты, скорее всего, окажется дорогостоящей и затруднительной. Космические растения способны обеспечить космонавтов кислородом и пищей, что позволит снизить потребление имеющихся запасов продовольствия и увеличить продолжительность космических миссий.
Naked Science рассказывал о том, что в лунном грунте с трудностями, но можно выращивать кресс-салат, а добавление некоторых штаммов почвенных бактерий заметно повышает урожайность культур, выращенных в лунном реголите.
Новое исследование, опубликованное на сайте bioRxiv, показало, что нут бараний (Cicer arietinum), растение, выращенное в искусственно созданной среде, имитирующей лунный реголит, продемонстрировало выживаемость в течение двух недель. Этот результат стал возможен благодаря использованию арбускулярных микоризных грибов и удобрений для восстановления плодородия грунта.
Лунный реголит обладает низкой водоудерживающей способностью и не содержит почвенного микробиома, который необходим для переработки питательных веществ и фиксации азота – важнейшего элемента для роста растений. В ходе экспериментов, имитирующих условия на Марсе и Луне, марсианский грунт демонстрировал значительно лучшие результаты. В связи с этим, скорость прорастания в лунном реголите оказывается существенно ниже, чем в марсианском.
Для использования лунного грунта в сельском хозяйстве его необходимо обогащать питательными веществами. Подобные исследования проводятся с использованием симуляций лунного реголита (ЛРС), которые воспроизводят геохимические, минералогические характеристики и размер частиц настоящего лунного грунта. Американские ученые провели эксперимент по улучшению свойств лунного грунта с использованием арбускулярной микоризы и вермикомпоста (ВК) — удобрения, содержащего большое количество питательных веществ, минералов и полезной микрофлоры.
Арбускулярные грибы уменьшают доступность тяжелых металлов для растений, препятствуя их всасыванию. Также они синтезируют гломалин, гликопротеин, который способствует объединению минеральных частиц и повышает стабильность почвы.
В ходе эксперимента исследователи выращивали нут на субстрате на основе луз рисовой соломы (ЛРС) в течение 120 дней, поддерживая температуру около 23 градуса Цельсия. Для выращивания использовались восемь контейнеров, в которых одну половину субстрата обработали грибами арубскуляриями, а другую — нет. Субстрат смешивали с вермикомпостом в различных соотношениях: 25% вермикомпост + 75% ЛРС / 50% вермикомпост + 50% ЛРС / 75% вермикомпост + 25% ЛРС / 100% ЛРС.
На первом этапе эксперимента зафиксировано уплотнение почвы, а ко всем семенам удалось прорасти к 16-му дню. Повышение концентрации лесно-разрыхлительного слоя было связано с усилением признаков стрессового состояния — образец, не содержащий вермикомпоста, продемонстрировал наибольший прирост на этапе прорастания. Предыдущие работы показали, что подобная динамика может приводить к преждевременному старению растения. Ученые объяснили это ответной реакцией организма на неблагоприятные факторы.
К десятой неделе растения, не подвергавшиеся обработке микоризой, начали увядать, в то время как обработанные – зацвели. Растения нута, получавшие микоризу, жили в среднем на две недели дольше, чем те, в которых концентрация ЛРС составляла 100% (они состарились). Фаза зрелости у культур наступила через 120 дней вместо обычных 100. Однако все растения демонстрировали признаки дефицита хлорофилла. По мнению ученых, добавление арбускулярной микоризы и комбинация лунного грунта с удобрением способны повысить пригодность лунного реголита для выращивания растений.
«Джессика А. Аткин, автор статьи, отметила, что использование вермикультуры позволяет применять эту технологию в космосе, на космических станциях и на Луне, что уменьшает необходимость в миссиях для пополнения ресурсов.