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原作：Tohoku University
翻译：张国双
校对：吕梓欣
编排：王璞
后台：朱宸宇
原文链接：https://phys.org/news/2026-06-rice-grown-moon-air-fertilizer.html
基于等离子体的月球农业系统示意图。该系统以空气作为原料，利用太阳能电池产生的电力生成等离子体，并利用等离子体合成五氧化二氮（N₂O₅）。合成的N₂O₅随后被用作氮肥，从而在月球上种植作物。
图源：金子俊郎
在人类探索月球的漫长道路上以及定居月球的不断尝试中，保障可持续粮食供给一直是核心难题。这是因为月壤中不含任何有机质，就连植物生长所必需的氮源，如氨、硝酸盐等物质也几乎完全缺失。
来自日本东北大学与日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）的研究团队开发出了一套绿色节能的等离子体技术，直接利用空气合成氮肥，破解了这一难题。相关研究成果已发表于《npj 微重力》期刊。
“我们这款便携式等离子装置可以从空气中定向合成五氧化二氮（N₂O₅）气体，而且整个过程耗电量不到 100 瓦。”金子俊郎介绍道。他是日本东北大学工学研究生院教授，同时也是该研究的共同作者。“这种由等离子体产生的气体能迅速溶解在水中，从而生成硝酸根离子（NO₃⁻）。它的溶解率极高，几乎达到 100%。”
随后，金子俊郎团队开展实验，研究N₂O₅水溶液能否充当月壤氮肥，在月壤模拟物中培育水稻幼苗。
从贫瘠的月壤到适宜种植的生长基质
实验结果显示，向月壤模拟物浇灌溶有N₂O₅的水溶液，可有效中和月壤的强碱性环境，将土壤的pH值从 9.09 降至6.76，形成适宜作物生长的环境。这种中和作用会释放月壤中固定的钙、镁、钾离子等关键矿物营养元素，便于植物吸收利用。
在添加N₂O₅溶液的月壤模拟物上，水稻的生长情况如何？与仅用水处理的对照组相比，播种后三个月，经N₂O₅溶液处理的植株生长显著增强。此外，播种后四个月，经N₂O₅溶液处理的水稻开始抽穗，表明N₂O₅溶液可作为有效的氮肥。
图源：金子俊郎
子体的月球农业系统示意图。该系统以空气作为原料，利用太阳能电池产生的电力生成等离子体，并利用等离子体合成五氧化二氮（N₂O₅）。合成的N₂O₅随后被用作氮肥，从而在月球上种植作物。
图源：金子俊郎
与此同时，该溶液还能抑制土壤中有毒铝离子（Al³⁺）的洗脱 —— 铝离子会严重阻碍植物根系发育。释放关键矿物质，抑制有毒离子的洗脱，该溶液显著促进了水稻的生长，其长势远胜纯水培育的对照组水稻。
不止是高效氮肥，多重附加增益
研究团队发现，N₂O₅除了可以用作高效氮肥外，还有助于增强植物的免疫系统，并抑制不良性状。将N₂O₅气体直接喷施植物叶片，可以激活关键的植物激素通路，提升作物抗性和免疫力。
此外，气体处理还能能够抑制植物茎和节间的伸长，防止植物徒长，这对于太空低重力条件下的作物结构管理至关重要。
金子俊郎强调，虽然这项技术非常适合月球农场，但它也可以帮助减轻地球农业生产对环境造成的负担。
“这种肥料的生产过程完全依靠电力，且能耗低，将固氮过程与化石燃料彻底分离。因此，这项技术适用于月球和地球上的可持续作物生产。”
责任编辑：DAIKIN
牧夫新媒体编辑部
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微信公众号：astronomycn
图片来自网络
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