[发明专利]太空环境蔬菜栽培方法

摘要

一种太空环境蔬菜栽培方法，根据宇宙空间存在强辐射（宇宙射线）、微重力、高真空、弱磁场（交变磁场）、无振动和无菌等特殊环境条件及地球蔬菜的生长习性、生育特点、地球自然生态环境条件，模拟出太空空间站环境，通过人工调控创造适合植物生长的水、肥、气、热、光等条件，从而达到太空生产蔬菜的目的。本发明由栽培舱温室、适宜环境系统控制、密集的光纤系统、温湿度控制、二氧化碳浓度调控系统和营养液循环系统、温室的外部条件监控等多个部分组成，从而实现植物生长所需要的湿度、温度、二氧化碳浓度、氧气、营养物质和光照强度控制。本发明适合大型航天器、国际空间站、月球、火星等外太空栽培蔬菜、花卉等植物，同时能进行太空育种。

主权项

一种太空环境蔬菜栽培方法，其特征是包括：（1） 栽培舱与环境模拟（1.1） 栽培舱栽培舱就是太空密闭栽培环境装置，是利用超强聚乙烯材料或钛铝合金制造而成；栽培舱是安装有能控制环境变化的感应器、密封的特殊太空舱；栽培舱在月球、火星上栽培蔬菜时要放置地下，减少辐射；在蔬菜育种是放置星球表面，增加辐射量，诱导基因突变，实现育种目的；栽培舱规格：长×宽×高=3‑10m×2～5m×2～5m或直径2～5m、长度3～10m的圆柱体；（1.2 ）环境模拟（1.2.1） 空气、压强（1）空气指标：以体积含量计：氧占20.95%、氮占78.09%、氩占0.932%，空气指标需要自动监测和控制系统；（2）压强：1个标准大气压；（1.2.2）重力指标（1）重力指标：失重状态或微重力；（2）生长方式：植株生长方向利用紫色光线诱导生长；（1.2.3）辐射指标（1）植物承受的辐射量：太空辐射是一种包含伽玛射线、高能质子和宇宙射线的特殊混合体，植物能承受的年辐射量≦52000毫雷姆；（2）栽培舱减少太空辐射方法：一是利用飞船携带的低温流体液氢、水，把装有这些低温流体的罐子排列在栽培舱的四周，对抵御宇宙射线的侵袭；二是利用超强聚乙烯材料制作具有辐射防护作用的栽培舱，同时具有防止微陨星的撞击；（3）太空辐射的合理利用：太空温室作物栽培，必须控制太空辐射，合理利用太空辐射实现太空育种的目的；（1.2.4）空气湿度指标空气湿度指标：空气湿度范围为60～80%；（1.2.5）二氧化碳指标二氧化碳指标：CO₂浓度保持在0.09% （1800mg/ m³）～ 0.18%（3600mg/ m³）范围，直至达到植物CO₂饱和点；（1.2.6）温度指标（1）温度指标： 5～30℃，昼夜温差大于10℃；（2）植物对温度适应情况：许多蔬菜、花卉20～26℃生长最快，且昼夜温差大于10℃；（1.2.7）光照强度（1）光强范围：黑夜50Lax～白昼40000Lax；（2）色光选择：不同蔬菜、花卉品种喜欢不同的色光，用选择性光；利用红光进行光合作用和生长，红光最节省能源；利用蓝光来指引植物生长方向和舒展，这就是植物的向光性；（3）光照方式：用光伏电池自动控制光源，用密集的光纤系统光照或用太阳能LED自动控制光源选择性采光；（4）光照时间：以地球年、月、日、时、分、秒为计时单位，即以24hr为1d，白昼为12～16hr，黑夜12～8hr；根据不同的植物生长习性，选择不同光照时间；（5）要求：实现太阳光能吸收储存和再利用；利用密集的光纤等系统收集太阳光线，用于植物栽培；（1.2.8）声肥分贝指标：黑夜时播放优雅的古典轻音乐，白昼播放昂扬向上的音乐，并掺杂其它复合声音，分贝值：10～80分贝；要求：选择不同的音乐用在植物上可以作声肥，实行定时自动控制；（1.1.9）磁场磁场指标：植物生长的磁场强度1000～3000Gs；要求：栽培舱内的栽培装置，实现永磁磁场强度控制；（1.1.10）太空育种宇宙空间存在强辐射宇宙射线、微重力、高真空、弱磁场交变磁场、无振动和无菌特殊环境条件，保持和合理利用这些原始条件为蔬菜、花卉植物的定向培育提供安全可靠的实验场所和生产基地； （2）栽培装置栽培装置就是栽培舱内安装的蔬菜、花卉等植物的栽培箱或桶等；对于无土栽培基质配置利用地球携带基质或人工制造具有营养缓释功能的基质；（2.1）栽培装置设置（1）栽培装置形状规格：栽培装置形状为透明塑料的斜面栽培面的箱体，规格大小根据栽培舱大小来决定；栽培装置的栽培面设有定植孔；栽培装置连接营养液池和营养液循环系统；栽培舱内的栽培装置实现永磁磁场强度控制；（2）栽培方法：一是使用营养液深池循环栽培或浅池循环栽培或雾培蔬菜、花卉等植物的栽培装置：栽培面设有定植孔，定植孔直径、密度根据栽培植物品种大小、特性来定；二是使用营养液无土栽培等方式栽培的蔬菜、花卉等植物，直接栽培到基质上；（3）栽培说明：失重状态下的蔬菜、花卉等植物栽培适合用雾培；微重力下栽培的蔬菜、花卉植物栽培适合用上述各种方式栽培；（4）栽培要点：栽培装置连接营养液池和营养液自动循环系统；（2.2）营养液自动循环系统；营养液自动循环系统：设有电脑自动控制系统，能控时喷雾、微循环等自动控制功能；（3）脱毒蔬菜、花卉栽培脱毒蔬菜、花卉栽培减轻或杜绝病害的发生，减少或杜绝施用农药，节约种量、增加产量、提高品质、提早收获；（3.1）适宜品种选择品质优、高抗病、产量高或花量多、花朵大、花期长、鲜艳奇特的蔬菜、花卉等植物品种；（3.2）芽苗繁育将选准的优良蔬菜、花卉等植物品种经过原原种的茎尖脱毒、雾培、原种的基质繁育、病毒检测过程，繁育出一、二级种；将三角瓶中一级种或二级种的脱毒苗取出，植于育苗盘中雾化培育壮苗，15～20d后生长成芽苗；（3.3）芽苗移栽将3.2中的芽苗栽于2.1的栽培装置上的定植孔中或栽于无土栽培的基质中，用海绵固定，苗入孔中深度达5～10cm；（3.4）移栽密度移栽密度根据定植孔密度或蔬菜、花卉的品种特性来定；一般3000～10000株/666.67m²；（4）营养液配方（4.1）配方（1）以MS培养基配方为基础，根据品种特性适当增减某一项元素，并注意pH值酸碱度、EC值电导率、Ψπ值渗透势的大小，与栽培的蔬菜、花卉等生长习性相适应；   （2）雾喷营养液以MS培养基为基础，提高浓度15～30%，pH值、EC值和Ψπ值指标：营养液的pH值5.5～7.5、EC值1～4mmhos/cm或mS/cm、Ψπ值‑1—— ‑5Mpa；根据植物的要求，随时进行调整；（5）群体管理（5.1）营养液自动循环系统控制根据不同生长时期进行不同的管理，注重控制好营养液自动循环系统；由于是在的无菌、无病虫害环境中和脱毒的状况下栽培，一般不会有病虫害发生；只是存在脱毒不彻底引起的微弱病害发生，使用生物防治—雾化喷根防治；（5.2）物理肥料使用一是声肥；5～60分贝为最佳范围，2～4hr/d；二是光肥；多种植物对绿光呈排斥现象、禁用；紫色光、蓝光有利于蛋白质、脂肪和氨基酸的合成；光肥的成本很低，使用有颜色的农膜或色灯就行；不同的光谱对农作物生长也有不同的作用，马铃薯叶绿素喜好红光和橙光，这样有利于淀粉、糖份、纤维素等碳水化合物的合成；三是电肥；雾化溶液等营养液电位差在25～100V之间；四是气肥；栽培室内大气CO₂ 380 μL/L，根际CO₂浓度CO₂ 380～920 μL/L是雾培植株生长旺盛的条件之一，需要自动控制系统控制好室内CO₂浓度；五是磁肥；每天保持2000～3000高斯的磁场强度；六是风肥；风速介于微风；即3级风，相当风速3.4～5.4m/s～和风即4级风，风速在5.5～7.9m/s范围内；在光照充足的时，给农作物群体内安装气泵，增加风量，实现CO₂的循环施肥；（6）适时收获。