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原作：Tohoku University
翻譯：張國雙
校對：呂梓欣
編排：王璞
后臺：朱宸宇
原文鏈接：https://phys.org/news/2026-06-rice-grown-moon-air-fertilizer.html
基于等離子體的月球農業系統示意圖。該系統以空氣作為原料，利用太陽能電池產生的電力生成等離子體，并利用等離子體合成五氧化二氮（N?O?）。合成的N?O?隨后被用作氮肥，從而在月球上種植作物。
圖源：金子俊郎
在人類探索月球的漫長道路上以及定居月球的不斷嘗試中，保障可持續糧食供給一直是核心難題。這是因為月壤中不含任何有機質，就連植物生長所必需的氮源，如氨、硝酸鹽等物質也幾乎完全缺失。
來自日本東北大學與日本宇宙航空研究開發機構（JAXA）的研究團隊開發出了一套綠色節能的等離子體技術，直接利用空氣合成氮肥，破解了這一難題。相關研究成果已發表于《npj 微重力》期刊。
“我們這款便攜式等離子裝置可以從空氣中定向合成五氧化二氮（N?O?）氣體，而且整個過程耗電量不到 100 瓦?！苯鹱涌±山榻B道。他是日本東北大學工學研究生院教授，同時也是該研究的共同作者?！斑@種由等離子體產生的氣體能迅速溶解在水中，從而生成硝酸根離子（NO??）。它的溶解率極高，幾乎達到 100%?！?/p>
隨后，金子俊郎團隊開展實驗，研究N?O?水溶液能否充當月壤氮肥，在月壤模擬物中培育水稻幼苗。
從貧瘠的月壤到適宜種植的生長基質
實驗結果顯示，向月壤模擬物澆灌溶有N?O?的水溶液，可有效中和月壤的強堿性環境，將土壤的pH值從 9.09 降至6.76，形成適宜作物生長的環境。這種中和作用會釋放月壤中固定的鈣、鎂、鉀離子等關鍵礦物營養元素，便于植物吸收利用。
在添加N?O?溶液的月壤模擬物上，水稻的生長情況如何？與僅用水處理的對照組相比，播種后三個月，經N?O?溶液處理的植株生長顯著增強。此外，播種后四個月，經N?O?溶液處理的水稻開始抽穗，表明N?O?溶液可作為有效的氮肥。
圖源：金子俊郎
子體的月球農業系統示意圖。該系統以空氣作為原料，利用太陽能電池產生的電力生成等離子體，并利用等離子體合成五氧化二氮（N?O?）。合成的N?O?隨后被用作氮肥，從而在月球上種植作物。
圖源：金子俊郎
與此同時，該溶液還能抑制土壤中有毒鋁離子（Al3?）的洗脫 —— 鋁離子會嚴重阻礙植物根系發育。釋放關鍵礦物質，抑制有毒離子的洗脫，該溶液顯著促進了水稻的生長，其長勢遠勝純水培育的對照組水稻。
不止是高效氮肥，多重附加增益
研究團隊發現，N?O?除了可以用作高效氮肥外，還有助于增強植物的免疫系統，并抑制不良性狀。將N?O?氣體直接噴施植物葉片，可以激活關鍵的植物激素通路，提升作物抗性和免疫力。
此外，氣體處理還能能夠抑制植物莖和節間的伸長，防止植物徒長，這對于太空低重力條件下的作物結構管理至關重要。
金子俊郎強調，雖然這項技術非常適合月球農場，但它也可以幫助減輕地球農業生產對環境造成的負擔。
“這種肥料的生產過程完全依靠電力，且能耗低，將固氮過程與化石燃料徹底分離。因此，這項技術適用于月球和地球上的可持續作物生產。”
責任編輯：DAIKIN
牧夫新媒體編輯部
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圖片來自網絡
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