如果像魯濱遜一樣流落荒島,就得靠種田活下去;而如果是一個(gè)人流落火星呢?科幻大片《火星救援》里的宇航員馬克·沃特尼,靠種土豆在火星上待了一年多。不過他應(yīng)該慶幸,因?yàn)槿绻麕У牟皇峭炼苟莿e的,片名估計(jì)就要改成別的了。
一場猛烈風(fēng)暴讓馬克·沃特尼與火星考察隊(duì)的隊(duì)友們失散,沒能登上救生飛船,而獨(dú)自被困火星。這可是比荒島求生還難N倍的生存挑戰(zhàn)。幸好他的職業(yè)合適:植物學(xué)家+機(jī)械師。他從倉庫里找出土豆自己種,至少餓不死。
土豆、馬鈴薯、洋芋、山藥蛋……說的都是這種大家無比熟悉的作物,后文為了方便就用土豆稱呼它吧。從大航海時(shí)代開始,它就從南美老家走向世界各地,如今已是全球性的重要糧食作物。
土豆之所以得到高度認(rèn)可,味道在其次,主要是種植方便——耐低溫,對(duì)光照和土壤要求不高,生長期只需80~90天,單產(chǎn)是谷物的好幾倍。而且土豆切成塊就能播種,稍一加工就能吃。在寒冷昏暗的火星上、寸土寸金的棲息艙里,沃特尼選擇種土豆自救真是太英明了。
可是考察隊(duì)原本只計(jì)劃在火星上待31天,為啥要帶土豆?如果你認(rèn)真看過電影就知道,這些土豆并不是拿來播種的,而是NASA(美國宇航局)特意準(zhǔn)備的感恩節(jié)食材,想讓大家吃點(diǎn)原生態(tài)的食品。也就是說,沃特尼能在火星種土豆,完全是運(yùn)氣而已。
那么,如果他找到的是其他作物,他還能生存嗎?
小麥、水稻和玉米,是當(dāng)今全球三大糧食作物,總產(chǎn)量個(gè)個(gè)超過土豆。其中小麥的耕種面積位居榜首,用小麥粉制成的面包在許多國家?guī)缀跏恰笆澄铩钡耐x詞。如果將來人類在火星上定居,應(yīng)該會(huì)在那里種小麥,但沃特尼一個(gè)人能做到嗎?
小麥可分為冬小麥、春小麥兩種,其中春小麥生長期短,從播種到收獲需要80~100天,需水量也不多。不過,春小麥的畝產(chǎn)量很難超過500千克,比起畝產(chǎn)輕松破噸、條件好時(shí)可過5噸的土豆那就差遠(yuǎn)了。再說小麥播種之后,出苗、分蘗、返青、起身、拔節(jié)、抽穗、開花、灌漿、成熟……各個(gè)環(huán)節(jié)都不能出岔子,不是地道的農(nóng)民還真玩不轉(zhuǎn)。
再說水稻,種植需要大量的水,這對(duì)撒個(gè)尿都要循環(huán)后當(dāng)水喝的沃特尼來說太奢侈了,所以直接出局。
那么玉米呢,這可是電影《星際穿越》里不懼枯萎病的作物啊,也是出了名的耐旱耐寒作物。播下一顆玉米種子,能長出好多個(gè)玉米棒子,畝產(chǎn)可接近1噸。但玉米高產(chǎn)的基礎(chǔ)是充足的光照、發(fā)達(dá)的根系,宇航員棲息艙里的燈光還是弱了點(diǎn),土層也太薄,所以玉米根本長不好。
看來沃特尼是沒法在火星上烤面包、蒸米飯了,那如果換成紅薯、山藥、芋頭等根莖類作物,是不是能代替土豆呢?
根莖類作物又稱“薯類”,但這只是農(nóng)業(yè)界的叫法,在植物學(xué)上它們之間八竿子打不著。土豆是茄科植物,紅薯屬旋花科,山藥屬薯蕷科,芋頭則屬天南星科。只因?yàn)樗鼈兊牡叵聣K莖或塊根都可以吃,才被歸在了一起。
先說紅薯。紅薯的生長期、產(chǎn)量和耗水量都跟土豆接近,味道更香甜??墒羌t薯的淀粉、蛋白質(zhì)含量都比土豆低,吃少了營養(yǎng)不夠,吃多了有副作用:一是紅薯的含糖量高,會(huì)在胃里產(chǎn)生大量胃酸,讓人感覺 “燒心”;二是因?yàn)榧t薯含有氧化酶,容易引起胃腸脹氣、打嗝放屁……因此,在地球上除了一些貧困地區(qū),人們很少拿紅薯當(dāng)主糧,美國人除了感恩節(jié)也不怎么吃紅薯。幸虧NASA當(dāng)初沒把紅薯當(dāng)感恩節(jié)食材,不然沃特尼非得吃到崩潰不可。
山藥、芋頭就更別提了,它們的產(chǎn)量雖然不比土豆、紅薯差,可它們對(duì)溫度、土壤、水分的要求都挺高,比如山藥生長需要1~12米厚的土壤這一點(diǎn)就辦不到。
那么火星上種地,除了作物本身的特殊要求外,還要面臨哪些挑戰(zhàn)呢?
火星種地面臨的挑戰(zhàn)
1.缺陽光火星與太陽的距離是日地距離的1.5倍,因此,火星地表平均每天接受的陽光照射量只有地球的43%。而且火星上經(jīng)常刮起遮天蔽日的沙塵暴。萬物生長靠太陽,照不到陽光,搞農(nóng)業(yè)就只是一種想象了。
2.低溫別看火星表面紅得跟火焰山似的,因?yàn)殡x太陽遠(yuǎn)加上大氣稀薄,散熱特別快,比地球的南極還冷得多:火星地表平均溫度-60℃,兩極地區(qū)的最低溫度達(dá)-125℃。除非有全封閉的保溫艙保護(hù),否則地球植物過去立馬就死了。
3.缺水嚴(yán)格來說,火星并不是完全干旱的星球,兩極的冰冠中有大量結(jié)冰的水??茖W(xué)家還在2015年證實(shí)了火星上有液態(tài)水。但火星表面的大部分地區(qū)還是荒漠,給莊稼澆的水只能靠人工合成。
4.缺氮在火星上,沃特尼最寶貴的財(cái)富之一就是他自己拉的便便,因?yàn)槔锩嫠牡腔鹦瞧嫒钡闹参锓柿??;鹦峭寥啦粌H干燥缺水,含有多種有毒鹽類,而且含氮量很低,而氮正是植物從土壤中吸收的三大營養(yǎng)元素之一。所以將來人類要想發(fā)展火星農(nóng)業(yè),還得想辦法制造出氮。