毫无疑问，植物可以对H₂做出反应；实际上，它已被建议适用于农业的广泛应用（Li等人，2021a）。

3.1 在农业中应用H₂的方法

可以通过多种方法对植物进行H₂暴露和处理，从使用产H₂的细菌、将其用作气体、使用富含H₂的水或含水饲料（富氢水（HRW）），或者创建纳米气泡（氢纳米气泡水（HNW）），如表2所述。这些方法各有优点，但也存在问题。例如，H₂气体非常轻，会迅速上升至大气层，限制了地面层的暴露时间。这给熏蒸带来了挑战，特别是在大面积区域，因为H₂会在露天环境中过快地消散。在封闭环境，如温室中，H₂在空气中的易燃性存在重大安全隐患。然而，随着H₂作为燃料的普及，未来的协议有望缓解这些易燃性问题。Table 2

表2. 用H₂处理植物的常见方法示例。

3.1.1 富氢水（HRW）处理

细胞需要暴露于H₂才能发挥作用，这对农业中H₂的使用提出了挑战。将H₂以HRW（或HNW）的形式提供给植物相对容易，因为它可以喷洒在叶子上或直接用于土壤作为灌溉水。然而，H₂可能不会长时间停留在溶液中，因此使用HRW（或HNW）可能只有较短的时间框架来促进H₂暴露。

HRW相对不稳定，H₂会迅速进入气相，限制了HRW溶液的保质期，因此如上所述，其有效性也受到限制。一种变体是使用富氢盐水（HRS），它已经在动物研究中使用，但可能对植物的盐胁迫实验有帮助（例如，Wu等人，2020b）。然而，HRS的稳定性仍然是一个难题。纳米气泡技术部分缓解了富氢溶液的稳定性问题，但从长期来看，它仍然不稳定。

3.1.2 产氢纳米颗粒

可以使用供体分子（如装载氨硼烷的空心介孔二氧化硅纳米颗粒（AB@hMSN））来供应H₂，就像在西红柿上使用的一样。或者，可以使用氢化镁（MgH₂）进行治疗，如切割花的报道所述。然而，使用这些材料也带来了挑战。如果使用供体分子，会在植物或环境中留下副产品，这些副产品可能是固有毒性的。因此，在大田作物上喷洒大量此类供体分子可能不可取。这里还值得注意的一点是，使用供体分子的成本很可能更高，因此总体成本效益分析可能在财务上不太有利，如果有的话。

因此，至少在不久的将来，农业中H₂应用的最可能方法是HRW或HNW。HNW可以非常简单地生产。据报道，通过竹竿将H₂输送到溶液中可以产生纳米气泡，这增加了H₂在溶液中的持久时间，使其成为更理想的输送系统。然而，未来可能会开发出安全且易于使用的H₂供体，这将增加H₂治疗的有效性，简化其交付方式，并可能提供更好的成本效益结果，尽管供体分子的可持续性问题也需要考虑。对于农业采用的任何方法，成本效益分析必须使其使用具有吸引力。然而，随着H₂的制造、使用和储存变得更加普遍且成本更低，其在生物系统（如农业和医学）中的使用可能会增加。例如，除了其潜在的收获前后用途外，H₂还在探索作为车辆燃料来源，这可能会减少运输易腐货物时的排放和与燃料消耗相关的成本。很明显，H₂对植物和食品产品有许多积极影响，只要考虑到H₂的安全性，其使用对人类健康来说是安全的。

3.2 H₂与采后作物的保存

如上所述，H₂可以作为富氢水（HRW）使用，已被广泛应用（表3）。H₂最令人兴奋的潜在用途之一是在采后植物材料的储存中，如水果和蔬菜。

表3. 采后作物和食品产品中氢气应用的效果示例。

Hu等人（2014）研究了HRW对延长猕猴桃保质期及其潜在机制的影响。他们的研究表明，用80% HRW（0.6 mM）预处理可以有效减少腐烂发生率并抑制采后猕猴桃的呼吸强度。具体来说，80% HRW处理通过缓解果胶溶解和抑制纤维素酶、多聚半乳糖醛酸酶和果胶甲酯酶活性，延迟了猕猴桃硬度的下降。此外，HRW处理通过增加SOD活性和自由基清除活性，减少了脂质过氧化。因此，结果表明HRW处理可以通过调节抗氧化防御来延迟果实在储存过程中的成熟和衰老。Dong等人（2022）进行的一项综合研究发现，HRW的应用（20%，60%，100%；分别为0.12 mM、0.36 mM和0.6 mM）影响了R. sterilis果实品质的保持。HRW处理显著延迟了总酸度（TA）、总可溶性固体（TSS）和果实硬度的下降。此外，H₂应用有效推迟了腐烂的开始、重量损失、呼吸率增加和丙二醛（MDA）积累的增加。还有，抗氧化系统相关酶的活性和表达也同时增加。进一步分析还表明，处理过的果实中腺苷二磷酸（ADP）和三磷酸腺苷（ATP）水平升高。这些发现表明，HRW处理调节了室温储存期间的抗氧化能力和能量状态，并为R. sterilis果实的保存策略带来了巨大希望。Dong B.等人（2023）进行了进一步研究，探索了不同浓度HRW（0, 0.2, 0.4和0.8 mM）在低温（4°C）下对鲜切Gastrodia elata质量保持的影响。结果显示，HRW应用有效抑制了重量损失和呼吸率增加的下降。HRW还减缓了总酸度和可溶性固体在储存期间的减少。此外，HRW处理最小化了O2•-和H2O2的产生，增加了各种抗氧化相关酶的活性和表达。HRW还提高了非酶类抗氧化物质如抗坏血酸和谷胱甘肽（GSH）的水平。同时观察到过氧化物酶和多酚氧化酶的活性和表达减少。此外，HRW处理阻碍了ADP和ATP含量及能量状态的下降，并减缓了H+-ATPase、琥珀酸脱氢酶、Ca2+-ATPase和细胞色素氧化酶活性的减少，证明了HRW处理可以保持鲜切G. elata的采后质量。