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氢气肥料研究新进展

2007年以后,关于氢气通过抗氧化抗炎症对许多重要疾病具有改善作用的研究十分火爆,不仅有大量细胞和动物疾病模型的研究,也先后有相当数量的临床研究证明氢气对糖尿病、代谢综合征、类风湿关节炎、帕金森病、心肌梗死等具有改善或潜在改善价值,逐渐建立了氢气医学的新领域。
 

氢气不仅作为一种医疗气体受到医学领域的重视,在植物学和农业领域也有广泛的应用前景。不仅有氢气对植物抗逆作用的研究,也有关于氢气促进植物生长,提高蔬菜营养等方面的研究。也有一个“氢肥理论”,引起大量关注。2002年,Dong 首次提出豆科植物固氮时释放氢气可被土壤氢氧化细菌利用,进一步促进植物生长的氢肥新概念(Dong Layzell)。氢氧化细菌能增加土壤肥力和作物产量,用分离出的氢氧化细菌处理植物可促进根的伸长(陈兴都2007;Dong 等2003;Irvine 等2004)。最近加拿大阿曼德弗雷皮尔研究所Philippe Constant教授小组再次发表论文,证明氢气能影响土壤内氢氧化菌比例,改善土壤菌群多样性和功能,研究论文发表在Appl. Environ. Microbiol上。
 

固氮根瘤中固氮菌产生的氢气能滋养周围氢氧化细菌,发挥改良土壤的增肥效果,能提高多种作物产量。过去认为氢氧化细菌代谢产物中存在促进植物生子的物质是氢肥效应的基础,但是氢氧化细菌有可能能通过影响土壤中其他微生物的生长,这方面过去没有受到重视。最新研究发现,作为微生物能源的氢气加入土壤后,会对土壤内微生物群产生整体影响,改变土壤中细菌和真菌的比例,对土壤菌群产生多方面影响。
 

给土壤内加入氢气后,土壤内两种氢氧化细菌受到直接影响,土壤利用分解有机质能力增强,吸收甲烷的能力降低。研究发现,氢气能促进突然菌群多样性和再生能力。研究提示,氢气影响土壤不仅决定于土壤生物特征,也受到非生物特征的影响。关于氢气对土壤微生物的影响需要进一步研究。
 

感觉这个研究存在一个局限,或许作者认为氢肥只能来自固氮菌,不能使用外来氢气原料,因此使用的氢气浓度非常低,似乎属于土壤生理性研究范畴,没有达到药理学境界。如果人工在土壤中增加氢气浓度,会不会对土壤菌产生更大影响,这需要研究。另外这个研究给我们一个提示,虽然有利用氢气的细菌可以直接受到氢气的影响,因为细菌具有相互影响的特点,一旦一种细菌受到直接影响,其他细菌也会间接受到影响。那么我们使用氢水过程中,少量氢气对肠道细菌的影响可能不只是甲烷菌,产生氢气的菌,还有更多其他类型的细菌受到影响。总之菌群是一个整体,类似一个生态系统,对一种细菌的影响可能会对整体产生影响,要重视这个影响的长期效果。氢气医学的研究,菌群是个重点,但是研究要从哲学高度进行把握。
 

KhdhiriM, Piché-Choquette S, Tremblay J, Tringe SG3, Constant P.The tale of aneglected energy source: Elevated hydrogen exposure affects both microbialdiversity and function in soil. Appl Environ Microbiol. 2017 Mar 31.
 

DongZ, Wu L, Kettlewell B, Caldwell CD, Layzell DB. 2003. Hydrogen fertilization ofsoils is this a benefit of legumes in rotation? Plant Cell Environ26:1875-1879.
 

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