РЕГЕНЕРАЦИЯ ИОНООБМЕННОГО ВОЛОКНИСТОГО ПОЧВОЗАМЕНИТЕЛЯ ДЛЯ КОСМИЧЕСКИХ ОРАНЖЕРЕЙ

© А.С.Кривобок, Ю.А.Беркович, В.К.Ильин
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "К.Э. Циолковский и проблемы космической медицины и биологии"
2010 г.

В составе систем жизнеобеспечения для космических экипажей в длительных автономных экспедициях считается перспективным использовать установку для выращивания богатых витаминами овощных растений – космическую оранжерею (КО). Разрабатываемая нами технология предусматривает использование в качестве корневой среды растений в КО ионообменного волокнистого почвозаменителя (ВПЗ) на основе ионообменных смол. Срок использования ВПЗ в КО ограничивается двумя факторами: снижением емкости ионного обмена за счет выноса ионов нутриентов в биомассу растений и накоплением корневых остатков в ВПЗ. В настоящее время вкладыши из ВПЗ при выращивании салатных культур в прототипе КО «Фитоцикл-СД» служат не более двух товарных вегетаций, после чего удаляются в отходы, поэтому запасы свежего ВПЗ составляют наибольшую часть массы расходных материалов для КО. В работе исследовались возможности регенерации ионообменного ВПЗ марки «БИОНА-В3» путем биодеградации корневых остатков в отработанных субстратных вкладышах из корневых модулей КО с последующей коррекцией ионного состава ВПЗ. На примере пшеницы Triticum aestivum и капусты пекинской Brassica pekinensis показано, что основным структурным компонентом корневых остатков в ВПЗ является кристаллическая целлюлоза. Содержание целлюлозы в пшенице составляет в среднем 50% от сухой массы корней, а в капусте пекинской — 35%. В ходе исследования интенсивности процессов биодеградации корневых остатков под воздействием различных бактериальных ассоциаций в жидкой среде без внесения дополнительных источников питания было установлено, что убыль массы корневых остатков (за 21 сутки) не превышает 25% от сухой массы корней. При оценке эффективности разложения корневых остатков грибами рода Trichoderma было показано, что при различных методах культивирования в сравнительно короткие сроки (до 14 суток) содержание целлюлозы в корневых остатках снижается с 35 до 20% — в случае корней капусты, с 50 до 25% — в корнях пшеницы. Показано, что при использовании в качестве агентов биодеградации грибов рода Trichoderma наибольшая степень деструкции основных структурных компонентов корней достигается в процессе ферментации растительного материала в жидкой фазе на качалке. Было установлено, что ионообменные смолы в составе ВПЗ марки «БИОНА-В3» устойчивы к действию ферментной системы исследованных штаммов и не являются пищевым ресурсом для грибов рода Trichoderma. На примере ионообменного ВПЗ марки «БИОНА-В3» показана принципиальная возможность восстановления ионообменных свойств ВПЗ, прошедшего через процедуру биодеградации растительных остатков.