今天是植樹節(jié),，在地球上,，我們通過植樹造林為地球增添綠意,，而在中國空間站,，航天員也在努力打造“太空菜園”，為“太空之家”增添一抹生機(jī),。太空種植果蔬類作物不僅可以提供食物,，還能帶來情緒價(jià)值?？臻g植物在受控生態(tài)生保系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用,，可以提供食物,、氧氣和凈水，吸收二氧化碳,，凈化環(huán)境并緩解航天員的心理壓力,。各國航天機(jī)構(gòu)先后在太空中利用不同栽培技術(shù)和方式栽培了40多種植物，廣泛開展了空間微重力環(huán)境下的植物生長特性研究,，并進(jìn)行植物栽培技術(shù)和食用安全性評價(jià),，實(shí)現(xiàn)了航天員在軌食用自己培養(yǎng)的新鮮蔬菜。

在太空種植作物不僅解決航天員的食物供應(yīng)問題,，還可以研究太空微重力等特殊環(huán)境對植物生長發(fā)育、生理生化等方面的影響,。我國曾利用衛(wèi)星,、神舟飛船和空間實(shí)驗(yàn)室搭載不同植物培養(yǎng)裝置，開展蘿卜種子萌發(fā),、番茄和青菜開花,、擬南芥和水稻開花等實(shí)驗(yàn)研究。在地面實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上,，天宮二號還驗(yàn)證了空間水分和養(yǎng)分供應(yīng)等植物培養(yǎng)技術(shù),，為后續(xù)基于食物再生的空間植物培養(yǎng)奠定了重要基礎(chǔ)。2022年,，科研人員在中國空間站驗(yàn)證了植物再生基質(zhì)培養(yǎng)技術(shù),，先后在軌培養(yǎng)了生菜、櫻桃番茄和小麥等植物,。

中國空間站的空間植物栽培裝置（SVCF）通過再生栽培基質(zhì)的篩選和制備、水分/養(yǎng)分主動供應(yīng),、LED光環(huán)境調(diào)控,、功能單元的模塊化設(shè)計(jì)與研制以及系統(tǒng)集成與調(diào)試、植物全周期栽培驗(yàn)證等步驟研制完成,。果蔬培養(yǎng)的栽培基質(zhì)采用植物不可食部分發(fā)酵而成的再生基質(zhì),，具有良好的吸水性能、可塑性及易取出的特點(diǎn),。實(shí)驗(yàn)表明,，這種基質(zhì)可以滿足不同植物根系的生長需求，有效容納并支撐根系,，在導(dǎo)水材料與植物根系之間有效傳遞水分,，存儲并按需釋放果蔬植物需要的養(yǎng)分，為其提供足量的氧氣,。

在水分供應(yīng)方面,，SVCF的水分供應(yīng)路徑包括供水袋、供水泵,、供水盤,、栽培杯、導(dǎo)水介質(zhì),、基質(zhì)塊和植物根系,。其中，供水袋到栽培杯通過供水泵主動供應(yīng),，栽培杯到植物根系則通過毛細(xì)力傳輸,。采用吸水材料、棉繩和栽培基質(zhì)三級導(dǎo)水結(jié)構(gòu)有效導(dǎo)水,，保證根系能接觸到足夠空氣,。養(yǎng)分供應(yīng)方面，科研人員根據(jù)幾種果蔬植物的養(yǎng)分需求特性和數(shù)量,，添加肥料以滿足一個(gè)連續(xù)采收模式下（種植60天）的需求,。

植物對可見光的吸收主要在紅光和藍(lán)光區(qū)域,。SVCF的燈板組件提供植物生長所需的光照,，采用紅、藍(lán),、白三種顏色LED燈珠,，滿足了幾種果蔬類植物生長發(fā)育需求，同時(shí)提高了能源利用率,。紅光和藍(lán)光作為光合作用的能量來源,，白光包含全波段可見光，可發(fā)揮其他單色光的調(diào)控作用,。

SVCF系統(tǒng)由光照通風(fēng)模塊,、生長模塊,、栽培盤模塊和測量模塊組成。光照通風(fēng)模塊為植物提供光質(zhì),、光強(qiáng)和光周期,，同時(shí)能夠通風(fēng)散熱，促進(jìn)栽培區(qū)內(nèi)外空氣循環(huán),。生長模塊調(diào)節(jié)植物和LED燈之間的距離,，并為植物提供一定的封閉空間，維持一定的溫濕度,。栽培盤模塊提供植物根系所需的結(jié)構(gòu)支撐與生長空間,、充足的水分和養(yǎng)分,。測量模塊用于測量栽培基質(zhì)環(huán)境和大氣環(huán)境參數(shù)，包括水分測量儀和二氧化碳測量儀,，監(jiān)測栽培基質(zhì)中的含水量,、電導(dǎo)率和溫度參數(shù)，以及密閉栽培室內(nèi)大氣中的二氧化碳濃度,，計(jì)算一定時(shí)間內(nèi)植株的光合速率,。

目前,，中國航天員已將SVCF安裝于空間站問天實(shí)驗(yàn)艙,，并在軌開展了3種生菜（“生菜王”“紅葉”“美羅”）和1種櫻桃番茄（“紅蕾”）的栽培實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了從種子播種到收獲的全周期培養(yǎng),，植株生長良好,。航天員全程參與生菜和櫻桃番茄的培養(yǎng)與管理，采摘并食用了生菜葉片和櫻桃番茄果實(shí),，通過鮮活的綠色環(huán)境和適度的植物栽培操作,，調(diào)節(jié)了自身情緒和心理狀態(tài)。櫻桃番茄果實(shí)收獲后進(jìn)行留種并隨飛船下行,，在地面開展了第二代櫻桃番茄種子培養(yǎng)試驗(yàn),，并與在軌培養(yǎng)的第一代櫻桃番茄進(jìn)行了對比分析。中國空間站的“太空菜園”不僅為航天員提供了新鮮的食物,，更為后續(xù)持續(xù)開展多類果蔬在軌培養(yǎng)技術(shù)的驗(yàn)證和生產(chǎn)奠定了重要技術(shù)基礎(chǔ),。隨著在軌植物栽培技術(shù)的不斷進(jìn)步，未來航天員乘組的太空生活將更加綠意盎然,，值得期待,。