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受控生态生保系统中长效专用控释肥料研制

航天医学与医学工程 2005年第1期18卷 41-46页

作者：艾为党郭双生肖剑傅岚航天医学工程研究所北京100094 湖南省土壤肥料研究所湖南长沙410073

目的研制长效专用控释肥料,为受控生态生保系统中高等植物的生长提供养分资源。方法根据产品技术指标和性能要求,提出设计方案,经过原料筛选、组分配比、颗粒制作和包膜等工艺过程,研制成长效专用控释肥料,最后对产品进行养分释放规律... 详细信息

目的研制长效专用控释肥料,为受控生态生保系统中高等植物的生长提供养分资源。方法根据产品技术指标和性能要求,提出设计方案,经过原料筛选、组分配比、颗粒制作和包膜等工艺过程,研制成长效专用控释肥料,最后对产品进行养分释放规律实验和植物栽培实验。结果产品中含氮(N18.0%、磷(P2O5)14.3%、钾(K2O)12.6%、钙(Ca)2.6%、硫(S)3.5%、镁(Mg)0.12%,微量元素适量;产品颗粒大小均匀,直径为2.5～4.0mm;20～25℃条件下,10、20、30、40、50d内肥料累积释放量分别为7.9%、21.6%、40.5%、50.2%、60.9%;利用该肥料培养生菜,整个45d的生育期内植株没有出现养分缺乏现象,长势良好。结论研制的长效专用控释肥料性能技术指标满足植物生长需求,产品设计方案合理,能够作为受控生态生保系统中高等植物生长的养分资源。

关键词：受控生态生保系统专用控释肥料包膜设计验证实验

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受控生态生保系统中叶用蔬菜植物品种的筛选

航天医学与医学工程 2006年第6期19卷 417-421页

作者：秦利锋郭双生艾为党唐永康中国航天员科研训练中心北京100094

目的为受控生态生保系统筛选合适的叶用蔬菜植物种类及品种。方法在环境参数一致的条件下,对4种散叶生菜品种,1种油麦菜,2种菠菜品种,1种曲麻菜和1种油菜进行栽培,以可食生物产量、营养品质、光合效率和蒸腾效率4个生理特性作为评价指标... 详细信息

目的为受控生态生保系统筛选合适的叶用蔬菜植物种类及品种。方法在环境参数一致的条件下,对4种散叶生菜品种,1种油麦菜,2种菠菜品种,1种曲麻菜和1种油菜进行栽培,以可食生物产量、营养品质、光合效率和蒸腾效率4个生理特性作为评价指标,对候选植物品种进行筛选。同时在不同CO2浓度(500、1000、1500和2000μmol/mol)和光照强度条件[100、300、500和700μmol/(m2·s)]下对各品种的光合效率和蒸腾效率进行了测量。结果筛选出了“嫩绿奶油”生菜、“大速生”生菜、曲麻菜和四季油麦菜4个植物品种,以及与之相关的适宜CO2浓度为2000μmol/mol,光照强度为700μmol/(m2·s)。结论筛选出的4种植物品种在受控生态生保系统适宜条件下具有较高的可食生物产量、营养品质、光合效率和蒸腾效率等特性,可以作为受控生态生保系统中的生物部件。

关键词：受控生态生保系统候选植物 CO2浓度光照强度光合效率蒸腾效率

受控生态生保系统中C_2H_4去除装置的研制

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航天医学与医学工程 2005年第3期18卷 186-190页

作者：艾为党郭双生刘向阳冷文华航天医学工程研究所北京100094 浙江大学化学系浙江杭州310027

目的研制成C2H4去除装置,去除密闭环境植物生长过程中不断产生的微量C2H4气体,为受控生态生保系统大气控制提供有效的方法。方法根据产品技术指标和性能要求,提出设计方案,并完成产品的加工、安装与调试,最后进行低浓度C2H4去除的验证... 详细信息

目的研制成C2H4去除装置,去除密闭环境植物生长过程中不断产生的微量C2H4气体,为受控生态生保系统大气控制提供有效的方法。方法根据产品技术指标和性能要求,提出设计方案,并完成产品的加工、安装与调试,最后进行低浓度C2H4去除的验证试验。结果该装置系统运行良好,其能耗、体积、降解C2H4能力等均满足设计要求。在气体流速为1.0～3.0L/min、相对湿度20%、灯源功率48W条件下,C2H4浓度从0.034mg/kg降至0.010mg/kg以下;从降解产物来看,除CO2和H2O外,基本上无其它有毒副产物产生。结论该装置结构设计合理,C2H4去除效率高,可作为受控生态生保系统植物栽培体系中微量CH污染气体的去除装置。

关键词：受控生态生保系统 C2H4去除光催化氧化研制验证实验

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受控生态生保系统中马铃薯栽培研究进展

载人航天 2022年第2期28卷 279-284页

作者：钟剑富李家练刘厚诚艾为党华南农业大学园艺学院广州510642 中国航天员科研训练中心人因工程重点实验室北京100094 深圳大学光电工程学院深圳518061 深圳市绿航星际太空科技研究院深圳518117

受控生态生保系统(CELSS)中的生物部件连接着系统内各种物质循环,是系统的核心部件。马铃薯具有产量高、营养全面、栽培管理简单、收获指数高等优点,是CELSS中重要的粮食候选作物。介绍了CELSS中马铃薯作为其重要生物部件的功能和作用,... 详细信息

受控生态生保系统(CELSS)中的生物部件连接着系统内各种物质循环,是系统的核心部件。马铃薯具有产量高、营养全面、栽培管理简单、收获指数高等优点,是CELSS中重要的粮食候选作物。介绍了CELSS中马铃薯作为其重要生物部件的功能和作用,综述了CELSS系统特定的环境因子、栽培模式和微重力等因素对马铃薯生长发育影响的研究进展,分析了CELSS进行马铃薯栽培存在的问题,并对马铃薯未来研究方向进行了展望。

关键词：受控生态生保系统生物部件马铃薯产量

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受控生态生保系统180天试验人体表菌群结构研究

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航天医学与医学工程 2018年第2期31卷 282-288页

作者：辛冰牧王珩吴元亮仲崇发刘军莲陈章煌顿桓桓谢琼中国航天员科研训练中心北京100094

目的了解受控生态生保系统下长期生存对乘员体表微生物种群状况的影响。方法利用地面密闭舱4人180天实验,分别于实验前、进舱后30天、60天、90天、120天、150天及撤离前,对4名乘员的体表(包括额头、耳后、肘窝、腋窝,腹股沟)进行采样,采... 详细信息

目的了解受控生态生保系统下长期生存对乘员体表微生物种群状况的影响。方法利用地面密闭舱4人180天实验,分别于实验前、进舱后30天、60天、90天、120天、150天及撤离前,对4名乘员的体表(包括额头、耳后、肘窝、腋窝,腹股沟)进行采样,采用16S r DNA V3-V4区的Illumina高通量测序技术,并进行生物信息学分析,包括群落结构、多样性、主坐标及物种丰度分析。结果肘窝和前额菌群多样性显著高于其他体表位置。体表菌属主要分属放线菌门、厚壁菌门、变形菌门和拟杆菌门等。在属水平,5个部位优势菌属为棒状杆菌和葡萄球菌,此外丙酸杆菌属在额头和耳后两位置也占优势比例。主坐标分析结果显示在属水平,肘窝在构成上有独立性,腋下和腹股沟菌群结构相似,额头和耳后菌群结构相似。与进舱前比较,乘员在进舱后第1个月菌群变化明显,之后逐渐恢复稳态。结论人体在不同体表位置菌群多样性不同;菌群结构在门水平差异小,但在属水平不同部位菌群结果有所差异。受控生态生保系统密闭环境作为应激因素可影响体表菌群结构。

关键词：受控生态生保系统 Illumina Miseq 微生物群落航天飞行

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受控生态生保系统内红萍供氧特性研究

空间科学学报 2012年第2期32卷 223-229页

作者：陈敏邓素芳杨有泉黄毅斌刘中柱福建省农业科学院农业生态研究所福州350013

研究红萍载人供O_2特征,为红萍生物部件进行系统总体地面模拟试验及空间应用奠定基础,构建了受控生态生保系统密闭试验舱和红萍栽培装置,在"红萍-鱼-人"共存情况下,测定密闭舱内O_2,CO_2浓度的变化.试验结果显示,单位重量的鱼耗O_2量为0... 详细信息

研究红萍载人供O_2特征,为红萍生物部件进行系统总体地面模拟试验及空间应用奠定基础,构建了受控生态生保系统密闭试验舱和红萍栽培装置,在"红萍-鱼-人"共存情况下,测定密闭舱内O_2,CO_2浓度的变化.试验结果显示,单位重量的鱼耗O_2量为0.0805～0.0831 L·kg^(-1)·h^(-1),排放CO_2量为0.0705～0.0736 L·kg^(-1)·h^(-1);试验志愿者耗O_2量19.71 L·h^(-1),呼吸释放CO_2量18.90 L·h^(-1).人工光照保持7000～8000 lx条件下,红萍的光合作用与人和鱼的呼吸作用相辅相成,舱内O_2,CO_2浓度趋于平衡.密闭舱内CO_2浓度升高对促进红萍群体净光合效率有明显效果,红萍光合放O_2能力很强,能有效促使密闭舱内O_2,CO_2浓度朝着有利于人生存的环境方向平衡,进而验证了红萍的空间应用前景.

关键词：受控生态生保系统红萍载人供氧光合作用

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受控生态生保系统螺旋藻藻种筛选研究

载人航天 2013年第6期19卷 58-63页

作者：艾为党郭双生董文平中国航天员科研训练中心人因工程重点实验室北京100094

以目前应用较多的7个螺旋藻品种为研究对象,采用摇床培养的方式,在光照强度为200μmol·m-2·s-1,光照周期为24 h,培养温度为(30.0±1.0)℃的条件下进行培养,通过比较不同藻种的形态特征、生长速率、碳源利用率、营养组分、光合放氧特... 详细信息

以目前应用较多的7个螺旋藻品种为研究对象,采用摇床培养的方式,在光照强度为200μmol·m-2·s-1,光照周期为24 h,培养温度为(30.0±1.0)℃的条件下进行培养,通过比较不同藻种的形态特征、生长速率、碳源利用率、营养组分、光合放氧特性以及耐电离辐射能力等指标,从中筛选出满足受控生态生保技术研究所需的螺旋藻藻种。实验结果表明,6号和7号藻种的各项指标比较突出,尤其是6号藻种,在生长速率、蛋白质等含量、光合放氧活性、以及抗辐射的能力表现更为突出,可作为今后受控生态生保技术研究中进一步研究对象和关键生物部件候选藻种。

关键词：螺旋藻生物部件电离辐射受控生态生保系统

受控生态生保系统中植物的耐盐性比较及应用评价

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受控生态生保系统中植物的耐盐性比较及应用评价

作者：杨益志中国地质大学(北京)

学位级别：硕士

随着神舟十一号以及天宫二号的载人航天任务的成功实施,我国在载人航天技术上又实现了新的突破,目前完成了为期一个月的飞行任务。多乘员、长时间、远距离的空间飞行探索任务是我国载人航天的必然趋势。为了延长飞行时间,减少地面的物... 详细信息

随着神舟十一号以及天宫二号的载人航天任务的成功实施,我国在载人航天技术上又实现了新的突破,目前完成了为期一个月的飞行任务。多乘员、长时间、远距离的空间飞行探索任务是我国载人航天的必然趋势。为了延长飞行时间,减少地面的物质携带,可以利用载人航天器中各种各样的废弃物资。但是物质循环利用效率低下,为了解决这个问题,NASA提出了受控生态生保系统技术。在这种系统中,可以实现人类必需的基本物质再生,但也存在某些单元技术的难关,其中包括废物再生利用技术。人类每天约排出1.5L尿液,其中水占95%,其余物质主要由人每天所必需的Na、N等元素所构成。如果提高尿液废水的再生利用效率包括其中重要的矿质元素,实现受控生态生保系统内尿液废水-植物-人的良性循环,那么不仅有利于减少空间环境污染还能够提高系统物质闭合度。本研究以受控生态生保系统(CELSS)为研究背景,比较三种植物在这种环境下的耐盐性以及对介质中Na的去除效率,验证筛选后的植物在尿液废水中的生长状态以及矿质元素的差异状况,获得以下主要认识:(1)盐角草与芹菜、蒲公英相比,介质中的NaCl显然能够促进其生物量的积累。后两者均在NaCl胁迫后生物量下降。(2)比较发现介质中的NaCl减少了芹菜和蒲公英的耗水量,但盐角草呈现相反趋势,(3)并且盐角草对介质中的Na的去除效率最高几乎到50%。(4)NaCl还能增加盐角草光合色素的含量,后两者均在胁迫后叶绿素含量下降,显然NaCl胁迫能够抑制芹菜和蒲公英的光合作用。(5)相关抗逆性指标如膜透性、MDA、SOD等也表明蒲公英和芹菜正常生理反应受到NaCl胁迫的严重危害。(6)三种植物均在NaCl胁迫后增加对Na的富集能力,但均减少了组织中K含量。(7)尿液废水培养植物的验证结果表明,浓度较高的废水显著促进盐角草的生长,其组织中重要元素如K、Na等总含量最高。

关键词：受控生态生保系统蒲公英芹菜盐角草耐盐性

受控生态生保系统中小麦秸秆好氧堆肥工艺及微生物菌剂制备研究

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受控生态生保系统中小麦秸秆好氧堆肥工艺及微生物菌剂制备研究

作者：张秧中国地质大学(北京)

学位级别：硕士

随着我国载人航天工程的发展,开展载人登月、建立星球基地已成为我国下一个载人航天的重大战略目标,而要实现这一目标需要突破的关键技术之一是建立CELSS(受控生态生保系统)。为解决CELSS中生物质固体废物的资源化处理问题,本研究以CELS... 详细信息

随着我国载人航天工程的发展,开展载人登月、建立星球基地已成为我国下一个载人航天的重大战略目标,而要实现这一目标需要突破的关键技术之一是建立CELSS(受控生态生保系统)。为解决CELSS中生物质固体废物的资源化处理问题,本研究以CELSS中主要粮食候选作物小麦的秸秆为研究对象,研制获得专用复合微生物菌剂,优化小麦秸秆好氧堆肥处理工艺参数,并从处理能力、堆肥产品品质以及产品用于植物培养的效果等方面进一步评价其用于CELSS的可行性,为未来月球基地CELSS固废资源化处理与回用提供技术支撑。课题首先开展了3种商业菌剂(QD、DH、VT)用于小麦秸秆好氧堆肥发酵试验,分析了堆肥过程典型发酵阶段物料特性指标以及微生物多样性,探明了各阶段的优势功能菌群。然后通过研究优势菌群对淀粉、蛋白质、脂肪和纤维素等物质的降解能力,研制了一种高效降解小麦秸秆的专用微生物复合菌剂,并对研制的复合菌剂的适配性、高效性进行了实际物料验证试验研究,获得了最优堆肥发酵条件,最后利用获得的堆肥产品开展了植物培养试验,通过测试植物生长状态、营养品质等,分析氮磷钾等元素在“固废处理-植物栽培”过程中的变化,进一步评价其用于CELSS生物质固废资源化处理的可行性。本研究获得以下主要认识:(1)接种不同菌剂对小麦秸秆的好氧堆肥处理效果存在一定差异,具体体现在温度、含水率、有机质降解率、C/N比等参数指标的变化等方面。(2)堆肥升温期的优势菌群主要有戊糖片球菌、绿色魏斯氏菌、嗜酒假丝酵母、红曲霉和黑曲霉;高温期的优势菌群有枯草芽孢杆菌、热球状尿素芽孢杆菌、嗜热淀粉芽孢杆菌、烟曲霉和微小根毛霉;降温期的优势菌群有堆肥螯台球菌、草分枝杆菌、嗜热真菌和棉毛状嗜热霉。(3)通过初筛(透明圈测定)和复筛(酶活测定),确定了9株对淀粉、蛋白质、脂肪和纤维素有较强降解能力的菌株,并运用真空冷冻干燥法研制获得了专用于处理小麦秸秆的微生物复合菌剂LH。(4)接种LH菌剂可使堆肥的温度峰值达到65.7℃,在高温期维持9天,有机质降解率达到28.17%,C/N值降至11.17,GI达到114.46%,各项指标均满足无害化和腐熟标准。(5)确定了最优工艺发酵条件,即当物料的初始含水率为60%、初始C/N比为25:1、通风量为1.0 L·min时,小麦秸秆的好氧堆肥效果最佳,能够有效提升堆温和有机质降解率。(6)施用LH有机肥在植物栽培实验中的应用效果最为显著,施用LH有机肥且当施用量与蛭石质量比为1:1时,能明显提高基质中的养分含量,对作物的生长促进作用最为显著,能有效提升植物的品质。

关键词：受控生态生保系统小麦秸秆好氧堆肥优势菌种微生物菌剂