空间微重力下植物栽培水分养分控制研究

通过"天宫2号"空间实验室搭载的空间植物栽培装置,研究了微重力下植物栽培水分养分控制技术.针对空间微重力特点,设计了植物栽培水分养分传导结构,并验证了其可行性和合理性.生菜在空间实验室微重力环境下的顺利萌发、生长发育,证明了水分养分传导结构的合理性和可行性,为后续开展更大规模的空间植物栽培奠定了基础.通过实验,了解了空间微重力下水分养分的传导和分布规律,为研究空间植物栽培水分养分供应方法和测试方法提供了依据.     

空间植物栽培装置方案与验证

为满足空间植物培养的需求,基于空间微重力环境和平台资源约束,开展了根部水分和养分控制、栽培室大气环境控制、光环境控制等方面的空间植物栽培装置方案研究。研制了具有水分/养分供应、大气环境控制、光源、测量与控制、栽培室和根盘等6个功能模块的空间植物栽培装置。开展了装置的集成与调试,对装置各功能模块设计合理性进行验证。最后利用组合体试验平台,进行装置各功能模块集成性能验证、植物功能评价验证(生物学特性、物质和能量交换、营养品质和生物安全性等)及植物栽培流程验证(流程合理性、资源需求及保障、与环境之间的相互影响)。验证结果表明：水分供应、养分供应、大气环境控制、植物光照控制和参数测量控制等性能良好,能够满足植物培养对各类生长环境条件的需求;生菜生长旺盛,生产效率101.31 g(鲜质量)·(kWh)^-1·d^-1·m^-2,光能利用率0.31 g(干质量)·mol^-1光子,富含各种营养,食用安全。装置方案和植物栽培流程合理可行,性能良好,具有较高的植物生产能力。研究结果为后续开展空间植物栽培装置研制奠定了技术基...     

空间密闭环境中植物光照系统研制

研制一种植物光照系统,以满足植物栽培地面模拟试验的需要。以灯板作为发光单元,组合成光照阵列,通过AC/DC电源模块供电,恒流驱动LED工作,并进行光周期、光强控制和调节,采用冷板及循环冷却液方式对灯板集中散热。通过多次栽培实验证明,该系统结构紧凑、控制简单、调节方便、发光稳定、散热效果好,为36m2的植物提供了适宜的光照条件,满足密闭系统植物正常生长的需要。该植物光照系统的成功研制,为开展空间植物栽培地面模拟试验提供了必备的条件,对下一步空间植物装置光照系统设计具有重要的参考价值。