Agricultura fuera del mundo: cultivos intercalados en Marte

Agricultura fuera del mundo: cultivos intercalados en Marte

Diseño experimental. R: Descripción general de los tratamientos experimentales. B: Diseño de bloques completos al azar con cinco repeticiones y macetas de tratamiento de cultivos intercalados rotadas aleatoriamente. C: Foto del experimento (día 48). -plos.org

Los futuros colonos de Marte necesitarán producir alimentos frescos localmente para adquirir los nutrientes esenciales perdidos durante la deshidratación de los alimentos, la técnica principal para enviar alimentos al espacio. En este estudio, nuestro objetivo fue probar la viabilidad y las perspectivas de aplicar un sistema de cultivos intercalados como método de producción de alimentos basado en el suelo en colonias marcianas.

Este nuevo enfoque de la agricultura marciana añade información valiosa sobre cómo podemos optimizar el uso de recursos y mejorar la autosuficiencia de las colonias, ya que las colonias marcianas operarán en condiciones de espacio, energía y suministro de tierra muy limitados. Se simuló un probable ambiente agrícola temprano en Marte utilizando macetas pequeñas, un ambiente de invernadero controlado y especies consistentes con los requisitos de la misión espacial.

Se cultivaron guisantes (Pisum sativum), zanahorias (Daucus carota) y tomates (Solanum lycopersicum) en tres tipos de suelo (simulando el regolito de Marte “MMS-1”, franco y arenoso), sembrados ya sea en una mezcla (cultivo intercalado), o en separación (monocultivo). .

Se agregaron bacterias Rhizobium (Rhizobium leguminosarum) como simbiontes de guisantes para la fijación de nitrógeno. El rendimiento de la planta se midió en términos de biomasa aérea (g), rendimiento (g), índice de cosecha (%) y contenido de nitrógeno/fósforo/potasio en el rendimiento (g/kg). El rendimiento general del sistema de cultivos intercalados se calculó como rendimiento total relativo (RYT).

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El cultivo intercalado tuvo efectos claros sobre el rendimiento de las plantas en el regolito de Marte, siendo beneficioso para el tomate pero especialmente perjudicial para los guisantes y las zanahorias, generando en última instancia una desventaja en el rendimiento general en comparación con el monocultivo (RYT = 0,93). Este efecto probablemente se deba a la ausencia observada de nodulación de Rhizobia en el regolito de Marte, lo que anula la fijación de nitrógeno e impide que las plantas cultivadas en asociación aprovechen su complementariedad.

Las condiciones desfavorables del regolito (pH alto, alta compacidad y deficiencias de nutrientes) probablemente limitaron la supervivencia/nodulación de los rizobios. En arena, donde las condiciones del suelo más favorables favorecieron la nodulación eficiente, el cultivo intercalado superó significativamente al monocultivo (RYT = 1,32).

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Teniendo esto en cuenta, sugerimos que con mejoras simples del regolito, fortaleciendo las condiciones de nodulación, el cultivo intercalado se muestra prometedor como método para optimizar la producción de alimentos en las colonias marcianas. Se proponen mejoras específicas del regolito para futuras investigaciones.

Comparación entre tratamientos de cultivos intercalados y monocultivos en un simulador de regolito de Marte. A: Tratamiento de cultivos asociados (izquierda) y monocultivo de tomate (derecha). B: Tratamiento de cultivos asociados (izquierda) y monocultivo de guisantes (derecha). C: Tratamiento de cultivos asociados (izquierda) y monocultivo de zanahoria (derecha). Las flechas apuntan a las pequeñas hojas de zanahoria del tratamiento de cultivo asociado. Las fotografías fueron tomadas el día de la cosecha (día 105). -plos.org

Comparación de raíces y nódulos entre suelos. R: Raíces de guisantes procedentes de un tratamiento de monocultivo con tierra para macetas, con los nódulos intactos. B: Raíces de guisante provenientes de un tratamiento de monocultivo de arena, con nódulos disecados, donde se observa coloración rosada, lo que indica que los nódulos estaban activos en la fijación de nitrógeno. C: Raíces de guisantes de un simulante de regolito de Marte (tratamiento de cultivo intercalado), que muestran raíces más gruesas y tortuosas. D: Raíces de guisante del regolito de Marte (tratamiento de monocultivo), de la única réplica que muestra la presencia de nódulos. Estas raíces también parecen más gruesas y retorcidas. -plos.org

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