氢农业 | 农业发展的新趋势——氢农学

氢农业的发展史是一个涉及多个学科和领域的前沿科技领域，氢农学的研究起源于氢气的植物学效应：

1964年，美国科学家伦威克（G.M. Renwick）等发现外源氢气可提高冬黑麦种子发芽率，这是氢气生物学效应在氢农学领域的最早研究记载。

此后科学家陆续发现藻类、微生物、植物和动物（来自于肠道微生物）均能产生并释放氢气。

1998 年，华中农业大学吴礼树教授申请 “土壤氢吸收的农业意义及其机理研究” 项目，是中国氢农业基础研究领域第一个获批的国家自然科学基金项目。

2003 年，加拿大科学家发现氢气通气处理过的土壤能显著改善春小麦、油菜、大麦和大豆的生长指标，提出氢气作为气体 “氢肥” 的概念。

2007 年，日本科学家太田成男教授课题组报道外源氢气可有效缓解大鼠缺血再灌注导致的氧化损伤，此后与氢医学和氢农学相关的研究激增，并逐步形成氢气生物学。

2012-2013 年，中国南京农业大学氢气生物学研究团队在 PLOS ONE 上发表国内第一篇氢气植物学效应的研究论文，开启国内氢农学研究。

2014 年，南京农业大学团队在苏北地区进行富氢水灌溉提高黄花菜产量和延长采后保鲜的大田试验。

2018 年，南京农业大学氢农业项目在法国液空科学挑战赛中获奖，并建立多个法国液空 - 南京农业大学氢农业实验基地。

2019 年，上海交通大学成立以丁文江院士为主任的氢科学中心。

2024 年 12 月 6 日，国内首个富氢水稻种植技术规程标准《水稻富氢水灌溉种植技术规程团体标准》在上海青浦正式出台，标志着中国在推广富氢水灌溉技术方面迈出坚实一步。

于2024年8月13日出版的《科技导报》2024年第42卷第15期，由上海市氢科学重点实验室&上海交通大学氢科学中心、上海交通大学材料科学与工程学院、工程师杨海燕，以及上海市氢科学重点实验室&上海交通大学氢科学中心、上海交通大学材料科学与工程学院、上海交通大学轻合金精密成型国家工程研究中心、中国工程院院士、丁文江教授在内的七名作者共作发表了论文《氢在农业中的研发进展》：

氢由于其抗氧化、生长因子调节、酶活性调节等多种生物学效应以及使用的安全性、环保性，使其在农业生产上的应用前景十分广阔。综述了氢在农业中的研究进展，从氢促进植物生根发芽、调节农产品产量/品质、增强植物抗逆性、延长农产品保鲜期以及提升养殖存活率和产品品质等方面盘点了氢的使用方法，并分析了氢对植物的生物学效应机制。展望了氢在农业中的发展趋势，指出氢农业未来应围绕核心技术研发、应用范围扩大、环保与可持续发展等展开研究。

在农业中，氢气可以通过多种方式进行应用，包括富氢水、固态储氢材料和微生物产氢等。在中国，氢农业的研究和应用已经取得了一定的进展。

于2024年12月20日出版的《前瞻科技》2024年第3卷第4期，南京农业大学教授、博士研究生导师沈文飚教授和南京农业大学王日桥，以及南京农业大学博士、南京农业大学钟山青年研究员程鹏飞共作发表了论文《新兴的中国氢农业现状及建议》：

文章在简要介绍生命起源过程中氢气的可能生物学作用的基础上，结合氢气地球生物化学循环的背景知识和世界氢农业的发展历史，重点论述中国氢农业的重要发展历程，包括相关的科学理论进展、从采前到采后延长农产品保鲜期/贮藏期的实施案例和多年多点的增产提质大田试验。结合目前开展的“药肥双减”行动方案、乡村振兴战略规划，以及健康中国的需求，提出了今后中国开展氢农业的发展思路，包括针对合适的大田给氢方式、以粮食作物和中药材为主的种植业和特种养殖业相匹配的氢农业标准，以及如何确保氢农业理论和实践双领先3个方面提出相关的发展建议。

在实际应用中，氢农业已经被证明可以增强农作物、牧草、蔬菜和水果的应对生物（主要是病虫害）或环境因素的不利作用（非生物胁迫），调节植物和微生物的生长发育，促进植物种子萌发和根系形态建成，改善农作物品质，延长果蔬的货架期以及切花的保鲜等。

氢农业被视为一种低碳和无污染的农业模式，可以提高农作物产量，减少化肥农药的使用，改善土壤微生物的种类和数量，从而成为真正的氢肥。未来，随着相关技术和设备的进一步成熟，氢农业也将得到进一步发展，为解决世界范围内农业问题提供一种全新的解决方案。