氢气是一种透明无色、无味的气体，是已知数据密度进行最小的气体。曾被认为是生理惰性气体，直到1975年，日本研究人员才首次报道氢气可以治疗鳞状细胞癌肿瘤,才渐渐出现了有关氢气的生物学效应的报道。目前我们认为氢气具有抗氧化、抗炎、抗凋亡等生物学功能特性，并且发展具有极高的生物技术安全性。由于化肥和农药的大规模使用、环境污染、土壤耗竭和食品安全问题，氢气引起了社会的关注。因此，由于其多种植物特性、安全性和经济性，使得其在农业生产方面具有广阔的应用前景。
一、植物中产生氢气的过程
H2最早被发现于某些藻类和细菌中，主要是通过氢酶（也叫氢化酶）催化产生。除了使用氢酶来产生氢气之外，一些细菌的固氮酶也能催化氢气的合成。虽然目前的研究尚未在高等植物中发现氢化酶的存在，但高等植物也能够产生氢气。研究表明，在无氧或低氧条件下，大麦、玉米和冬黑麦等作物可以释放氢气，而黑麦的产氢过程与微生物无关。张凤章等人的研究可以发现，在经过24小时无氧处理后，小麦、玉米、高粱、水稻、空心菜、豇豆、油菜、四季豆等作物的根部问题都能检测到一个释放大量氢气的现象。此外，干旱、盐碱、寒冷、重金属和植物激素等外界环境刺激也能诱导内源性产氢，但具体的产氢机制尚不清楚。
二、氢对植物生长的影响
1、氢气对植物的生长和发育有着重要的影响。
种子萌发是植物生长发育的重要工作环节，也是一个最为脆弱的阶段，容易发展受到外界经济环境的影响。1964年，Renwick等的研究已经表明，氢气可以促进黑麦种子的发芽。在对绿豆、水稻等植物的研究中发现，用富氢水处理也能不同程度地促进种子的萌发。研究工作人员Xu（2013）的研究分析发现，使用富氢水来浸泡水稻种子，可以有效缓解盐胁迫对种子萌发的抑制影响作用，从而不断提高在盐胁迫中国环境条件下作物种子的萌发率。
丰富的氢元素含量能够刺激植物根系的生长。根系是植物直接吸收养分和水分的主要结构，其健康状况会对整个植株的发育产生影响。不定根和侧根的生长可以有效增加根系的表面积，提高吸收养分和水分的能力。据研究，含有生长素诱导产生的富氢水能够促进拟南芥的侧根发育。
氢处理土壤对黄瓜幼苗的生长有明显的促进作用。同时，经过富氢水处理也可以促进黄瓜的外植体不定根生长，并且对于富氢水处理的饱和度不同，其效果也有所差异。其中，50％和100％饱和度富氢水处理的效果较为理想。类似的结果也在猪笼草、万寿菊、当归和玉米等植物中观察到。富氢水处理能促进万寿菊和猪笼草不定根的形成，显著促进当归根系生长，提高当归产量。
2、氢气在提高作物对逆境的抗性方面具有积极作用。
环境因素严重影响植物的生长和发育。干旱、低温和盐渍等不良因素会限制植物的生长。研究发现，当拟南芥遭受盐胁迫时，体内的氢气含量会迅速增加。同时，植物激素ABA也可以诱导体内氢气的产生。氢气可能可以通过与植物激素相互作用来进行参与植株的抗氧化作用过程，从而能够减少环境胁迫引起的氧化损伤。此外，外源的富氢水还可以通过降低气孔开度的方式，帮助拟南芥抵抗干旱胁迫。
在水稻研究领域，当受到盐胁迫时，水稻会增加氢化酶基因的表达，从而诱导氢气的产生，增强相关抗氧化酶基因的表达，从而提高抗氧化酶的活性，降低氧化损伤。当水稻遭受冻害时，内源氢气含量也会增加。外源富氢水处理技术能够有效缓解盐胁迫对种子萌发的抑制影响作用，主要可以通过市场调节水稻种子中相关酶活性及抗氧化酶基因的转录因子水平来实现。类似的研究已经在黄瓜、玉米、鸢尾和其他作物上进行。氢主要通过提高植物自身的抗氧化能力来减轻胁迫引起的氧化损伤，从而缓解植物的生长抑制。
178 0012 6383