Wageningen, The Netherlands
May 7, 2024
Scientists from Wageningen University & Research have achieved a remarkable milestone in space agriculture with a pioneering study showing that intercropping – the practice of growing different crops close together – can significantly boost plant growth on Martian soil under certain conditions and help secure the self-sustainability of future colonies on Mars.
The technique of intercropping is an ancient method that has been used on Earth for centuries, and is now for the first time being applied to space agriculture too. The technique involves cultivating plants with complementary properties that can aid each other in growth, resulting in higher yields and the optimisation of resources such as water and nutrients. Since the first Martian colonies will be extremely limited on such precious resources, this ancient approach may hold the key to our future on Mars, especially during the first few missions.
The team of researchers included astrobiologist Rebeca Gonçalves, Martian studies expert Dr. Wieger Wamelink, and agricultural systems expert Dr. Jochem Evers. The researchers grew peas, carrots, and tomatoes in a type of Mars regolith simulant (“regolith” being the technical term for a soil that has no organic matter or life present). This Martian regolith simulant, produced by a team of researchers at NASA, is a near perfect physical and chemical match to the real Martian regolith, used by NASA itself to test the rovers that go on Martian missions.
All three species grew well in the Martian regolith, yielding over half a kilo of fresh produce with only a minimum addition of nutrients. However, the research breakthrough came through the fact that one of the species, tomato, performed remarkably better when grown using the intercropping technique compared to the traditional monocropping method, with significant increases in both size and overall yield.
The use of intercropping to save up on resource use can be a game changer for the local production of fresh food in exploration missions, increasing the colony’s food security and self-sustainability, an essential feature for the independence of colonies and for the future of long-term human settlement on Mars and beyond.
“An even greater aspect of this line of research is that all the technology developed for a self-sustainable colony on Mars, which includes soil regeneration techniques and the development of closed self-sufficient and self-sustainable systems, can be directly applied for the benefit of agricultural systems also here on Earth” said lead researcher Rebeca Gonçalves.
Today, 40% of Earth’s agricultural land has been degraded either by human action or climate change [1], affecting about 1.5 billion people worldwide [2]. Space agriculture research can provide critical insights into resilient Earth agricultural practices that can benefit such arid and degraded soils.
In fact, the study carried out a control treatment utilising sandy soil, which has similar properties to degrading soils on Earth, and results were even more promising than with the Martian regolith, where intercropping led to a significant increase in yield for 2 out of the 3 species present, and gave an overall significant advantageous performance compared to the species monocropping counterparts. These results contribute to collective progress of intercropping research to tackle global matters.
Gonçalves emphasised, "I believe that this type of research holds extraordinary potential for providing out-of-the-box solutions that can significantly contribute to our joint efforts of tackling climate change and ensuring food security for people worldwide, especially if we can add to the ongoing efforts of intercropping research on these issues. Whatever we learn from farming on Mars can be practically and directly translated to farming on Earth. If we can unlock the secret to regenerating poor soils while developing a high-yielding, self-sustainable food production system—exactly the goal of Martian agriculture research—we will have found a solution for two problems with a single strike.”
Photo by Rebeca Gonçalves
Read the article
Read more about this project
Read more about space farming
‘Giant leap’ voor landbouw op Mars: mengteelt vergroot kans op succes
Wetenschappers van Wageningen University & Research hebben een belangrijke ontdekking gedaan in hun onderzoek naar ruimtelandbouw. Het toepassen van mengteelt blijkt een positief effect te hebben op de plantengroei in de onvruchtbare bodem van Mars. Deze ontdekking is volgens de onderzoekers van groot belang, omdat het gebruik van mengteelt in de ruimtelandbouw kan bijdragen aan de zelfvoorzienendheid van toekomstige kolonies op Mars.
Mengteelt is een eeuwenoude, beproefde landbouwmethode die nu voor het eerst is toegepast in het onderzoek naar ruimtelandbouw. Bij mengteelt worden verschillende gewassen door elkaar geplant. Door gewassen te combineren die elkaar versterken, bijvoorbeeld door het verbeteren van de bodemkwaliteit of het afweren van plagen, kan dit leiden tot een hogere opbrengst. De onderzoekers concluderen dat het in de ruimtelandbouw effectief is. Het leidde in hun onderzoek tot hogere opbrengsten en een efficiënter gebruik van schaarse hulpbronnen zoals water en voedingsstoffen. Mengteelt kan de sleutel zijn voor onze toekomst op Mars, vooral tijdens de eerste missies, denken de onderzoekers.
Het onderzoeksteam bestaat uit astrobioloog Rebeca Gonçalves, Mars-deskundige Wieger Wamelink en landbouwsystemenexpert Jochem Evers. De onderzoekers kweekten voor de studie erwten, wortelen en tomaten in een Mars regolith-simulant (‘regolith’ is de technische term voor een bodem waar geen organisch materiaal of leven aanwezig is). Deze Mars-omgeving, ontwikkeld door een team van onderzoekers bij NASA, geeft een goede overeenkomst met de echte Mars-bodem. Het wordt door NASA zelf gebruikt om de voertuigen te testen die op Marsmissies gaan.
De toepassing van mengteelt kan volgens de onderzoekers een gamechanger zijn voor de lokale productie van vers voedsel tijdens verkenningsmissies op buitenaardse planeten. Het kan de voedselzekerheid en zelfvoorzienendheid van een kolonie op Mars vergroten, wat cruciaal is voor de onafhankelijkheid van kolonies en voor de toekomst van langdurige vestiging van mensen op Mars, onze maan en daarbuiten.
"Alle technologie die we hebben ontwikkeld voor een zelfvoorzienende kolonie op Mars kan bovendien direct worden toegepast om landbouwsystemen hier op aarde te verbeteren", zegt hoofdonderzoeker Rebeca Gonçalves. “Vandaag de dag is 40% van de landbouwgrond op aarde aangetast door menselijk handelen of klimaatverandering, wat ongeveer 1,5 miljard mensen wereldwijd treft. Onderzoek naar ruimtelandbouw kan waardevolle inzichten opleveren voor veerkrachtige landbouwpraktijken op aarde, met name voor het herstel van droge en aangetaste bodems.”
Gonçalves ziet dan ook kansen voor de aanpak van landbouwproblemen op aarde: "Ik geloof dat dit type onderzoek grote potentie heeft om out-of-the-box oplossingen te bieden die een grote bijdrage kunnen leveren om klimaatverandering aan te pakken en de voedselzekerheid voor mensen wereldwijd te waarborgen. Wat we leren van het verbouwen van gewassen op Mars, kan praktisch en direct worden vertaald naar de landbouw op aarde. Als we ontdekken hoe we uitgeputte bodems kunnen herstellen terwijl we tegelijkertijd een efficiënt, zelfvoorzienend voedselproductiesysteem ontwikkelen – precies waar het onderzoek naar Marslandbouw op is gericht - dan kunnen we twee problemen tegelijk oplossen.”
Topics
Species
