氫氣與富氫水在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用分析

劉照啟 張蔚然 韓鑫 白京波

摘? ?要：氫氣是一種無(wú)色無(wú)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(yīng)用于醫(yī)療、化工、食品等行業(yè)，并發(fā)揮著積極的作用，其在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用剛剛起步。簡(jiǎn)述了氫氣與富氫水在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用及其作用，分析了使用氫氣與富氫水的優(yōu)點(diǎn)和目前存在的問(wèn)題，總結(jié)歸納了氫氣與富氫水未來(lái)的發(fā)展方向和應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：氫氣;富氫水;農(nóng)業(yè)生產(chǎn);應(yīng)用

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

1? ?概述

氫氣是一種無(wú)色無(wú)味、無(wú)毒無(wú)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(zhì)穩(wěn)定，不易與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，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(shí)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(chǎn)生的氫氣通入水中形成富氫水;第二種是通過(guò)氫化物分解制取，例如將MgH2放入水中即可產(chǎn)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(yīng)用在醫(yī)療、化工、食品等行業(yè)，并發(fā)揮著積極的作用，在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用剛剛起步，等待著廣大學(xué)者去探索和發(fā)現(xiàn)。

2? ?氫氣與富氫水的主要作用

2.1? ?改良土質(zhì)

使用氫氣處理土壤可有效改良植株根系環(huán)境，使其有利于植物生長(zhǎng)發(fā)育，減弱各種惡劣條件對(duì)其生長(zhǎng)發(fā)育的影響。

2.2? ?促進(jìn)種子萌發(fā)、幼苗生長(zhǎng)

通過(guò)氫氣處理種子或者土壤，可以調(diào)節(jié)種子的生理活動(dòng)，加快萌發(fā)速度，提高出芽率和存活率;通過(guò)富氫水處理幼苗，可以有效保證根尖細(xì)胞的完整性，促進(jìn)幼苗的生長(zhǎng)發(fā)育。例如，使用富氫水處理小蒼蘭植株，可有效增加葉長(zhǎng)和葉寬、縮短開(kāi)花時(shí)間，促進(jìn)其生長(zhǎng)發(fā)育，增加小蒼蘭大球、小球的鮮重和干重。

2.3? ?調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)狀態(tài)

氫氣可以調(diào)節(jié)植物的生理功能，并可以參與到植物的激素調(diào)節(jié)中去，促進(jìn)植物生成營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，加快其生長(zhǎng)發(fā)育，效果可表現(xiàn)為增加株高等。用富氫水灌溉小麥可有效調(diào)節(jié)小麥葉片氣孔的大小，使其適應(yīng)環(huán)境的改變，調(diào)節(jié)小麥根尖形態(tài)，促進(jìn)根部生長(zhǎng)。

2.4? ?提高植物的抗逆能力

氫氣可有效提高植物細(xì)胞的活性，清除植物體內(nèi)的自由基，促進(jìn)基因的表達(dá)，使其生成足夠的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，進(jìn)而促進(jìn)枝干、葉片的生長(zhǎng)，以抵抗重金屬危害和各種惡劣條件，例如在Cu2+濃度過(guò)高會(huì)阻礙植物的生長(zhǎng)，富氫水可以通過(guò)保持細(xì)胞的完整性和增大植物氣孔來(lái)減少銅的脅迫，提高植物的抗逆能力。

2.5? 提高果蔬保鮮時(shí)長(zhǎng)

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(jìn)而提高其保鮮時(shí)長(zhǎng)。

3? ?氫氣與富氫水應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)與問(wèn)題

3.1? ?應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)

3.1.1? ?安全性好

目前，在作物病蟲(chóng)害的防治過(guò)程中，大多數(shù)農(nóng)民以背負(fù)式噴藥箱為主，在施藥過(guò)程中可能會(huì)對(duì)農(nóng)民的皮膚、呼吸道造成損傷，如果早期使用富氫水可增強(qiáng)植物抵抗病蟲(chóng)害的能力，減少農(nóng)藥的使用，提高安全性;在施肥過(guò)程中，也可能對(duì)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(nóng)業(yè)生產(chǎn)的安全性。

3.1.2? ?代替化學(xué)藥劑，無(wú)污染

氫氣是一種新型的肥料，無(wú)毒、無(wú)害，目前我國(guó)使用農(nóng)藥、化肥過(guò)多，造成了土質(zhì)下降和環(huán)境污染，如果在植物生長(zhǎng)過(guò)程中使用氫氣或富氫水，可有效代替部分化肥、農(nóng)藥，作業(yè)過(guò)程無(wú)污染、無(wú)殘留，并可有效提高土質(zhì)，促進(jìn)植物的生長(zhǎng)發(fā)育。

3.1.3? ?提高產(chǎn)量

在種子萌發(fā)的過(guò)程中，通過(guò)氫氣處理可有效提高出芽率，進(jìn)而提高產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)增收;在幼苗期，通過(guò)富氫水灌溉也可提高植物的抗逆性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)。

3.2? ?存在的問(wèn)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(chǔ)存，從制備好富氫水到噴灑或者灌溉，中間過(guò)程時(shí)間較長(zhǎng)，濃度下降幅度大，影響其作用效果，從而錯(cuò)過(guò)作物最佳的治理時(shí)期。

3.2.2? ?氫氣具有易燃性

氫氣在使用過(guò)程中不安全因素有許多，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中使用氫氣需要專業(yè)人員進(jìn)行相關(guān)操作，推廣使用難度大，在使用過(guò)程中要嚴(yán)格控制氫氣的濃度，同時(shí)控制周圍的火源，做好安全防范措施以防發(fā)生火災(zāi)。

3.2.3? ?技術(shù)達(dá)不到要求

目前，對(duì)于氫氣在植物生長(zhǎng)發(fā)育中能起到哪些作用還沒(méi)有充分的研究，也沒(méi)有大量的試驗(yàn)和數(shù)據(jù)，更談不上應(yīng)用，并且制氫、監(jiān)測(cè)、調(diào)控設(shè)備的研發(fā)也達(dá)不到要求，將氫氣與富氫水廣泛投入到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中難以在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)，需要廣大研發(fā)人員進(jìn)一步研究與實(shí)踐。

4? ?氫氣與富氫水的應(yīng)用前景

氫氣與富氫水在植物生長(zhǎng)的各個(gè)階段均能發(fā)揮積極的作用，具有重要的研究?jī)r(jià)值。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，合理使用氫氣與富氫水可有效減少農(nóng)藥、化肥的使用，促進(jìn)生態(tài)農(nóng)業(yè)的發(fā)展。國(guó)內(nèi)外對(duì)氫氣與富氫水的研究取得了一定的成果，但是對(duì)于其作用機(jī)理、范圍、方式的研究仍不夠深入，缺少突破性的進(jìn)展。目前，通過(guò)試驗(yàn)研究氫氣促進(jìn)植株生長(zhǎng)發(fā)育的作用機(jī)理和潛在影響是主要任務(wù);如何解決氫氣在水中較長(zhǎng)時(shí)間地保持較高的溶解度和穩(wěn)定性是研究的重點(diǎn)，將理論研究不斷與實(shí)踐相結(jié)合，氫氣與富氫水的應(yīng)用會(huì)有突破性的發(fā)展，進(jìn)而逐步廣泛地應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。

參考文獻(xiàn)：

[ 1 ] 田婧蕓，張慧潔，陜嘉楠，等.富氫水處理對(duì)銅脅迫下小麥幼苗生長(zhǎng)及其細(xì)胞結(jié)構(gòu)的影響[J].河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2018（2）：193-198.

[ 2 ] 宋韻瓊.氫氣在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用研究進(jìn)展[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2019（11）：42-45.