[目的]月壤是月球岩石在遭受物理风化作用后形成的颗粒极细的碎屑物质,其保肥能力和透气性较差,且缺乏植物生长所需的有机养分及营养元素,并不是一种优质的栽培基质.通过研究月壤物理结构调整对月壤原位资源化利用的可行性,为太空农业种植提供有效手段.[方法]本研究基于嫦娥五号(CE-5)取回的月壤样本组分数据,选用玄武岩制备模拟月壤.根据嫦娥 5 号和Apollo飞船的月壤样本粒径分布数据,在月壤粒径分布合理的范围内,分别添加质量百分数为 10%、20%和 30%的大粒径玄武岩颗粒(1000～500 μm),形成了 3 个模拟月壤M1、M2 和M3,以CE-5 真实月壤粒径分布的模拟月壤M0 作为对照,向模拟月壤中加入氮、磷、钾营养元素,进行生菜种植试验和室内模拟淋溶试验.[结果]随着大粒径颗粒占比的增加,模拟月壤容重从M0 的 1.85 g/cm3 减小至M3 的 1.80 g/cm3,田间持水量下的通气孔隙度从 7.62%上升至 11.68%,M3 的通气孔隙度达到M0 的 153.38%.室内模拟淋溶试验显示,随着大粒径颗粒占比的增加,淋溶液中的铵态氮、全氮和全磷均呈先下降后上升的趋势,即保肥效果随着大粒径颗粒占比的增加呈先上升后下降的趋势,以M2 保肥性能最好,渗滤液中的铵态氮和全氮淋失量分别比M0 低 58.10%和 21.67%.M2 处理的生菜生长状况也相对最好,地上和地下部分干重分别高于M0 97.60%和 39.20%.[结论]通过向模拟月壤中添加大粒径颗粒来优化其粒径分布,可改善模拟月壤的物理结构特性,增大通气孔隙度,降低容重,提高其保肥能力及种植潜力,以M2模拟月壤的保肥效果及生菜生物量最佳,可以最大限度的实现月壤资源的原位化利用.
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