氫氣與富氫水在農業生產上的應用分析

劉照啟 張蔚然 韓鑫 白京波

摘? ?要：氫氣是一種無色無味的氣體，具有還原性，溶于水后形成富氫水，目前氫氣與富氫水廣泛應用于醫療、化工、食品等行業，并發揮著積極的作用，其在農業上的應用剛剛起步。簡述了氫氣與富氫水在農業生產上的應用及其作用，分析了使用氫氣與富氫水的優點和目前存在的問題，總結歸納了氫氣與富氫水未來的發展方向和應用前景。

關鍵詞：氫氣;富氫水;農業生產;應用

文章編號： 1005-2690（2020）10-0102-01? ? ? ?中圖分類號： S511.6? ? ? ?文獻標志碼： A

1? ?概述

氫氣是一種無色無味、無毒無害的惰性氣體，是自然界中已知密度最小的雙原子分子，密度僅為空氣的1/14，其性質穩定，不易與其他物質發生反應，但氫元素可與眾多元素形成化合物[1]。氫氣可燃、易爆炸，同時也是最清潔的燃料，常溫常壓下在水中的溶解度很低。富氫水是氫氣溶于水后形成的，具有還原性和抗氧化能力，但氫氣仍是以分子的形式存在于富氫水中。常用的富氫水的制取方法主要分為兩種：一種是電解水方法制取，即將電解水產生的氫氣通入水中形成富氫水;第二種是通過氫化物分解制取，例如將MgH2放入水中即可產生氫氣，氫氣溶于水形成富氫水[2]。目前，氫氣與富氫水廣泛應用在醫療、化工、食品等行業，并發揮著積極的作用，在農業上的應用剛剛起步，等待著廣大學者去探索和發現。

2? ?氫氣與富氫水的主要作用

2.1? ?改良土質

使用氫氣處理土壤可有效改良植株根系環境，使其有利于植物生長發育，減弱各種惡劣條件對其生長發育的影響。

2.2? ?促進種子萌發、幼苗生長

通過氫氣處理種子或者土壤，可以調節種子的生理活動，加快萌發速度，提高出芽率和存活率;通過富氫水處理幼苗，可以有效保證根尖細胞的完整性，促進幼苗的生長發育。例如，使用富氫水處理小蒼蘭植株，可有效增加葉長和葉寬、縮短開花時間，促進其生長發育，增加小蒼蘭大球、小球的鮮重和干重。

2.3? ?調節植物生長狀態

氫氣可以調節植物的生理功能，并可以參與到植物的激素調節中去，促進植物生成營養物質，加快其生長發育，效果可表現為增加株高等。用富氫水灌溉小麥可有效調節小麥葉片氣孔的大小，使其適應環境的改變，調節小麥根尖形態，促進根部生長。

2.4? ?提高植物的抗逆能力

氫氣可有效提高植物細胞的活性，清除植物體內的自由基，促進基因的表達，使其生成足夠的營養物質，進而促進枝干、葉片的生長，以抵抗重金屬危害和各種惡劣條件，例如在Cu2+濃度過高會阻礙植物的生長，富氫水可以通過保持細胞的完整性和增大植物氣孔來減少銅的脅迫，提高植物的抗逆能力。

2.5? 提高果蔬保鮮時長

由于氫氣具有還原性，可有效提高果蔬抗氧化能力，降低果蔬的呼吸作用，進而提高其保鮮時長。

3? ?氫氣與富氫水應用的優點與問題

3.1? ?應用的優點

3.1.1? ?安全性好

目前，在作物病蟲害的防治過程中，大多數農民以背負式噴藥箱為主，在施藥過程中可能會對農民的皮膚、呼吸道造成損傷，如果早期使用富氫水可增強植物抵抗病蟲害的能力，減少農藥的使用，提高安全性;在施肥過程中，也可能對皮膚造成傷害，富氫水是一種理想的肥料，使用富氫水代替部分化肥可增加土地肥力，提高農業生產的安全性。

3.1.2? ?代替化學藥劑，無污染

氫氣是一種新型的肥料，無毒、無害，目前我國使用農藥、化肥過多，造成了土質下降和環境污染，如果在植物生長過程中使用氫氣或富氫水，可有效代替部分化肥、農藥，作業過程無污染、無殘留，并可有效提高土質，促進植物的生長發育。

3.1.3? ?提高產量

在種子萌發的過程中，通過氫氣處理可有效提高出芽率，進而提高產量，實現增產增收;在幼苗期，通過富氫水灌溉也可提高植物的抗逆性，進而實現增產。

3.2? ?存在的問題

3.2.1? ?富氫水濃度易降低

氫氣在水中的溶解度低，制備好的富氫水不易于儲存，從制備好富氫水到噴灑或者灌溉，中間過程時間較長，濃度下降幅度大，影響其作用效果，從而錯過作物最佳的治理時期。

3.2.2? ?氫氣具有易燃性

氫氣在使用過程中不安全因素有許多，農業生產過程中使用氫氣需要專業人員進行相關操作，推廣使用難度大，在使用過程中要嚴格控制氫氣的濃度，同時控制周圍的火源，做好安全防范措施以防發生火災。

3.2.3? ?技術達不到要求

目前，對于氫氣在植物生長發育中能起到哪些作用還沒有充分的研究，也沒有大量的試驗和數據，更談不上應用，并且制氫、監測、調控設備的研發也達不到要求，將氫氣與富氫水廣泛投入到農業生產中難以在短時間內實現，需要廣大研發人員進一步研究與實踐。

4? ?氫氣與富氫水的應用前景

氫氣與富氫水在植物生長的各個階段均能發揮積極的作用，具有重要的研究價值。在農業生產中，合理使用氫氣與富氫水可有效減少農藥、化肥的使用，促進生態農業的發展。國內外對氫氣與富氫水的研究取得了一定的成果，但是對于其作用機理、范圍、方式的研究仍不夠深入，缺少突破性的進展。目前，通過試驗研究氫氣促進植株生長發育的作用機理和潛在影響是主要任務;如何解決氫氣在水中較長時間地保持較高的溶解度和穩定性是研究的重點，將理論研究不斷與實踐相結合，氫氣與富氫水的應用會有突破性的發展，進而逐步廣泛地應用到農業生產中。

參考文獻：

[ 1 ] 田婧蕓，張慧潔，陜嘉楠，等.富氫水處理對銅脅迫下小麥幼苗生長及其細胞結構的影響[J].河南農業大學學報，2018（2）：193-198.

[ 2 ] 宋韻瓊.氫氣在農業上的應用研究進展[J].現代農業科技，2019（11）：42-45.