Diseño experimental. R: Descripción general de los tratamientos experimentales. B: Diseño de bloques completos al azar con cinco réplicas y recipientes de tratamiento agrupados rotados al azar. C: Foto del experimento (día 48). -plos.org
Los futuros colonos de Marte necesitarán producir alimentos frescos localmente para adquirir los nutrientes esenciales que se pierden en la deshidratación de los alimentos, la principal técnica para enviar alimentos al espacio. En este estudio pretendemos probar la viabilidad y perspectiva de aplicar un sistema de consorcio como método de producción de alimentos en el suelo de colonias marcianas.
Este nuevo enfoque de la agricultura marciana agrega información valiosa sobre cómo podemos optimizar la utilización de recursos y mejorar la autosostenibilidad de las colonias, ya que las colonias marcianas operarán con espacio, energía y suministros terrestres muy limitados. Se simuló un probable escenario agrícola primitivo en Marte utilizando macetas pequeñas, un ambiente de invernadero controlado y especies que se ajustan a los requisitos de la misión espacial.
Se cultivaron guisantes (Pisum sativum), zanahorias (Daucus carota) y tomates (Solanum lycopersicum) en tres tipos de suelo (simulador de regolito de Marte “MMS-1”, tierra para macetas y arena), se plantaron de forma mixta (cultivo intercalado) o por separado (monocultivo). .
Se agregaron bacterias Rhizobium (Rhizobium leguminosarum) como simbiontes de guisantes para la fijación de nitrógeno. El rendimiento de la planta se midió como biomasa aérea (g), rendimiento (g), índice de cosecha (%) y contenido de nitrógeno/fósforo/potasio en el rendimiento (g/kg). El rendimiento general del sistema del consorcio se calculó como rendimiento total relativo (RYT).
El cultivo intercalado tuvo efectos claros sobre el rendimiento de las plantas en el regolito marciano, siendo beneficioso para los tomates pero principalmente perjudicial para los guisantes y las zanahorias, generando en última instancia una desventaja general en el rendimiento en comparación con el monocultivo (RYT = 0,93). Este efecto probablemente se debió a la ausencia observada de nodulación de rizobios en el regolito marciano, negando la fijación de nitrógeno e impidiendo que las plantas intercaladas aprovechen su complementariedad.
Las condiciones adversas del regolito (pH alto, alta compactación y deficiencias de nutrientes) presumiblemente restringieron la supervivencia/nodulación de los rizobios. En arena, donde las condiciones más favorables del suelo promovieron una nodulación efectiva, el cultivo intercalado superó significativamente al monocultivo (RYT = 1,32).
Dado esto, sugerimos que, con mejoras simples en el regolito, mejorando 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 el simulador de regolito de Marte. A: Tratamiento intercalado (izquierda) y monocultivo de tomate (derecha). B: Tratamiento intercalado (izquierda) y monocultivo de guisantes (derecha). C: Tratamiento intercalado (izquierda) y monocultivo de zanahoria (derecha). Las flechas apuntan a las pequeñas hojas de zanahoria del tratamiento intercalado. Las fotos fueron tomadas el día de la cosecha (día 105). -plos.org
Comparación de raíces y nódulos entre suelos. A: Raíces de guisantes procedentes del tratamiento con monocultivo en tierra para macetas, con los nódulos intactos. B: Raíces de guisantes del tratamiento de monocultivo en arena, con nódulos disecados, donde se observa color rosado, indicando que los nódulos fueron activos en la fijación de N. C: Raíces de guisantes del simulador de regolito de Marte (tratamiento consorcio), mostrándose más gruesas y más raíces tortuosas. D: Raíces de guisante del regolito de Marte (tratamiento de monocultivo), de la única réplica que mostró presencia de nódulos. Estas raíces también parecen más gruesas y tortuosas. -plos.org
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