在月球上种植的水稻？

保障可持续的食物供应是人类长期探索并潜在定居月球面临的关键挑战。月球土壤不含任何有机物质，而植物必需的氮源如氨和硝酸盐几乎不存在。
来自东北大学和日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）的研究人员通过开发一种绿色、节能的等离子体技术来应对这一障碍，该技术能够从大气空气中合成氮肥。
「我们的便携式等离子体装置能够从大气空气中选择性合成五氧化二氮（N₂O₅）气体，整个过程耗电不到 100 瓦，」东北大学研究生院工程学教授、该研究合著者金子俊郎（Toshiro Kaneko）说，「这种等离子体产生的气体能迅速溶解于水，生成硝酸根离子（NO₃⁻），溶解效率极高，接近 100%。」
随后，金子俊郎及其同事评估了溶有五氧化二氮的水能否作为局部氮肥，用于在月壤模拟物中培育水稻幼苗。
实验表明，向月壤模拟物中加入溶有五氧化二氮的水，成功中和了其强碱性条件，将 pH 值从 9.09 降至最适宜的 6.76。这种中和作用释放出被困在月壤中的关键矿物养分，如钙、镁和钾离子，使植物更容易吸收它们。
同时，通常阻碍植物根系发育的有毒铝离子（Al³⁺）的溶出也被成功抑制。关键矿物养分的释放与有害离子的抑制改善了水稻生长，与仅用纯水种植的水稻相比尤为明显。
除了作为强效氮肥之外，研究人员还发现这种气体有助于增强植物的免疫系统并控制不良性状。将五氧化二氮气体直接喷洒在植物叶片上，可激活关键植物激素通路，从而提升抗逆性与免疫力。气体暴露还能抑制茎和节间的伸长，防止植株徒长，这在太空环境低重力条件下管理作物株型至关重要。
金子俊郎强调，尽管这项技术理想地适用于月球农场，它也能帮助减轻地球农业的环境负担。
「这种肥料的生产过程完全依靠电力且功率很低，使固氮与化石燃料彻底脱钩，因此该技术既适用于月球上的可持续作物生产，也适用于地球。」
图片：使用溶有五氧化二氮的水在月壤模拟物上的水稻生长情况。与仅用水的对照组相比，经五氧化二氮溶液处理的植株在播种三个月后表现出显著增强的生长。此外，播种四个月后观察到抽穗，表明五氧化二氮溶液作为氮肥有效。图片来源：金子俊郎