CN116390643A - 用于工业作物灌溉的氢气纳米气泡注入水 - Google Patents

Abstract

披露了一种用于使用纳米气泡富氢水灌溉作物以提高该作物中的大麻二酚(CBD)的浓度的方法。

Description

用于工业作物灌溉的氢气纳米气泡注入水

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年9月14日提交的美国临时专利申请号63,077,762的权益，出于所有的目的将该申请通过援引以其全文并入本文。

技术领域

本发明涉及用于生产富氢水(HRW)的方法和工艺以及用于使用其灌溉工业作物、特别是用于灌溉工业作物如大麻、玉米、用于生产精油(例如，薰衣草、油菜、亚麻籽)和纤维(例如，椰壳纤维、棉花、亚麻)的作物的方法。

背景技术

研究表明，分子氢具有有益于农业生产的独特特性。例如，Lim等人,“Geneticengineering in agriculture:hydrogen uptake(hup)genes[农业中的基因工程：吸氢(hup)基因]”,Trends in biochemical sciences[生物化学趋势],5(6),167-170,1980；Zeng等人,“Progress in the study of biological effects of hydrogen on higherplants and its promising application in agriculture[氢气对高等植物的生物效应的研究进展及其在农业中的应用前景]”,Medical Gas Research[医学气体研究],4(1),15,2014)；Hu等人,“Hydrogen-rich water delays postharvest ripening andsenescence of kiwifruit[富氢水延缓猕猴桃的采后成熟和衰老]”,Food chemistry[食品化学],156,100-109,2014；Zhang等人,“Protective effects of hydrogen-rich wateron the photosynthetic apparatus of maize seedlings(Zea mays L.)as a result ofan increase in antioxidant enzyme activities under high light stress[在高光胁迫下由于抗氧化酶活性增加，富氢水对玉米幼苗(玉蜀黍)的光合器官的保护作用]”,Plantgrowth regulation[植物生长调节],77(1),43-56,2015；Wang等人,“Linking hydrogen-mediated boron toxicity tolerance with improvement of root elongation,waterstatus and reactive oxygen species balance:a case study for rice[将氢气介导的硼毒性耐受性与根伸长、水分状况和活性氧物质平衡的改善联系起来：水稻的个案研究]”,Annals of botany[植物学年报],118(7),1279-1291,2016。在农业灌溉过程中使用氢气有大的潜力，这可能提高农业产量，改变生长期，增强对病害的抵抗力并减少农药的使用。然而，由于氢气在水中的溶解度有限，需要对常规的气体注入方法进行修改。纳米气泡是具有大表面积与体积比的极小气泡。较大的表面积允许增加的质量传递。因此，通过应用纳米气泡可以解决在水中H₂的低溶解度和溶解的H₂的快速消退的问题。

氢气是强还原剂。Zhang等人,“Hydrogen-rich water alleviates thetoxicities of different stresses to mycelial growth in Hypsizygus marmoreus[富氢水减轻了不同胁迫对真姬菇的菌丝生长的毒性]”,AMB Express[AMB快报],7(1),107,2017披露了氢气增强了抗氧化活性并降低了菌丝体中的活性氧物质(ROS)水平。Liu等人,“Antioxidant activity of hydrogen nanobubbles in water with differentreactive oxygen species both in vivo and in vitro[在体内和体外具有不同活性氧物质的水中氢气纳米气泡的抗氧化活性]”,Langmuir[朗缪尔],34(39),11878-11885,2018披露了纳米气泡增强了氢水的抗氧化能力并且纳米气泡氢水可以去除水中的ROS(^·OH、ClO^-、ONOO^-和O₂ ^·-)。Zeng等人,“Molecular hydrogen is involved in phytohormonesignaling and stress responses in plants[分子氢参与植物的植物激素信号传递和胁迫反应]”,PLoS ONE[公共科学图书馆期刊],8(8),2013披露了氢气还可能诱导抗氧化酶基因表达。Zeng等人认为，氢可能是重要的信号传递分子，它可能参与植物生长和胁迫适应中涉及的植物激素信号传递途径的调节。Jin等人,“Hydrogen gas acts as a novelbioactive molecule in enhancing plant tolerance to paraquat-induced oxidativestress via the modulation of heme oxygenase-1signaling system[氢气充当通过调节血红素加氧酶-1信号传递系统增强植物对百草枯诱导的氧化胁迫的耐受性的新颖生物活性分子]”,Plant,Cell&Environment[植物、细胞与环境],36(5),956-969,2013认为氢气通过调节血红素加氧酶-1(HO-1)信号传递来减轻百草枯诱导的氧化胁迫。Ohsawa等人,“Hydrogen acts as a therapeutic antioxidant by selectively reducing cytotoxicoxygen radicals[氢气通过选择性地减少细胞毒性氧自由基充当治疗性抗氧化剂]”,Nature medicine[自然医学],13(6),688-694,2007披露了氢气还通过选择性地减少细胞毒性氧自由基充当治疗性抗氧化剂。

Scribner等人的WO 01/08493A1披露了通过将土壤暴露于氢气(5％至100％)来提高植物生长或产量(干重增加了10％-30％)的方法。氢气可以通过水电解、电流或产H₂微生物产生，这些微生物直接在土壤中产生氢气。

Laurenzi等人的US 2017/0135295 A1披露了通过使用结构化微水进行灌溉来改进植物生长速率、植物健康和植物产量的方法。溶解的氢气范围为从0.01至10ppm。微水是通过电解/电离或添加化学物质产生的，并且更容易通过植物的水通道蛋白被植物吸收。

Ishikawa等人的EP 3190091 A1披露了通过电解水产生用于农业使用的富氢水的装置。该发明声称，具有增强氢键的带正电的水可以减少植物根系细胞壁的氧化，并且因此强化根系。

Li等人的CN 108901763 A披露了氢气纳米气泡产生器装置，该装置具有用于农业灌溉的可调节氢气浓度的特征。氢气是通过电解产生的。通过串联多个电解池来控制可调节氢气浓度。

Sun等人的KR 101989021 B1披露了产生用于农业、畜牧业和海产品领域的富氢水的装置。通过增加预处理水中的氢气溶解速率来产生高氢气浓度水。

Liu等人的CN 110367426 A披露了使用超声波和电极的氢气纳米气泡产生设备的发明。所产生的纳米气泡的范围可以是从20-1000nm。预期的溶解氢气浓度可达到3-6ppm。该设备用于产生具有抗氧化和抗菌特性的富氢饮料。

Shen等人的CN 102657221 B披露了制备和应用HRW以调节植物生长的方法，其中通过水电解、化学反应、发酵或气体钢筒制备范围为从0.1％-100％的HRW。应用领域包括植物的植物灌溉、喷洒、浸泡或浸种，该植物包括单子叶植物、双子叶植物或种子裸子植物的植株、花序、果实或植物组织。

Shen等人的CN 206494303 U披露了便携式水壶的设计，该水壶可以产生富氢水以在日常生活中保持蔬菜和花卉的水分并增加其保质期。富氢水由水壶底部的电解装置产生。

Shen等人的CN 206612119 U披露了保鲜箱的设计，该保鲜箱可以将产生的富氢水喷洒到水果和蔬菜上以增加保质期。富氢水由保鲜箱内的电解装置产生并且可以监测和调节浓度。

发明内容

披露了一种用于灌溉能够生产大麻二酚(CBD)的作物的方法，该方法包括：

用纳米气泡富氢水(HRW-纳米(HRW-nano))灌溉该作物，

由此与用除了没有添加氢气之外具有相同组成的灌溉水的灌溉(对照灌溉)相比，由于用该HRW-纳米灌溉，该作物中的CBD的浓度增加。

在一些实施例中，该方法进一步包括以下步骤

将进料水泵送到纳米气泡产生器；以及

将氢气注入该纳米气泡产生器以在其中的水中形成氢气纳米气泡，

其中控制氢气的流速和进料到纳米气泡产生器的水的流速以实现一致的氢气纳米气泡尺寸。

在一些实施例中，对于线性交叉长度距离的最大直径，这些一致的平均氢气纳米气泡尺寸范围为从大约20至大约1000nm、优选小于大约200nm。

在一些实施例中，所披露的HRW中溶解的氢气的浓度范围为从大约0.1至1.6mg/L。

在一些实施例中，HRW中溶解的氢气的浓度为从大约0.6mg/L至大约1.00mg/L。

在一些实施例中，HRW中溶解的氢气的浓度为大约0.8mg/L。

在一些实施例中，作物是大麻科的植物。

在一些实施例中，作物是大麻属的植物。

在一些实施例中，作物包括以下中的一种或多种：大麻、玉米、用于生产精油(例如，薰衣草、油菜、亚麻籽)和纤维(例如，椰壳纤维、棉花、亚麻)的作物。

在一些实施例中，作物是大麻。

在一些实施例中，与对照灌溉相比，通过用该HRW-纳米灌溉，大麻二酚(CBD)的浓度增加了20％至40％。

在一些实施例中，该纳米气泡产生器是能够在水中产生平均氢气纳米气泡尺寸为大约20至大约1000nm、优选小于大约200nm的氢气纳米气泡的装置。

在一些实施例中，纳米气泡产生器是离心或涡轮泵送气体混合装置或具有适当表面涂层的陶瓷扩散器。

在一些实施例中，栽培作物并且与未用HRW灌溉的栽培作物相比，所得栽培作物的平均尺寸或重量增加。

在一些实施例中，栽培作物并且与未用HRW-纳米灌溉的栽培作物相比，所得栽培作物的平均尺寸或重量增加。

注解和命名

以下详细说明和权利要求书利用了本领域中通常众所周知的许多缩写、符号和术语，并且包括：

如本文所使用，不定冠词“一个/一种(a/an)”通常应被解释为意指“一个或多个/一种或多种(one or more)”，除非另有说明或从上下文清楚地指向单数形式。

如本文所使用，在正文或权利要求书中的“约(about)”或“大约(around或approximately)”意指所述值的±10％。

如本文所使用，在正文或权利要求书中的“接近于”或“接近”意指在所述项的10％内。例如，“接近于饱和浓度”是指在饱和浓度的10％内。

术语“HRW-纳米”是指通过氢气纳米气泡注入产生的含氢水。HRW-纳米具有范围为从大约0.1ppm至大约1.6ppm的溶解氢气浓度。HRW-纳米中的溶解氢气将在溶液中保持在目标浓度下持续数小时，例如长达8小时。

术语“HRW-常规”是指通过常规氢气注入(例如，使用扩散器和文丘里(Venturi)注入系统)产生的含氢水。HRW-常规具有范围为从大约0.1ppm至大约1.6ppm的溶解氢气浓度。HRW-常规中的溶解氢气将在溶液中保持在目标浓度下长达4小时。

术语“进料水”是指普通灌溉水和/或营养介质，如新鲜地表水、自来水、地下水、出水、已通过三级处理工艺处理以满足灌溉要求的废水(例如，加利福尼亚要求高级物理-化学处理和延长消毒以满足小于2/100mL的大肠杆菌标准)等。

术语“生物质产量”或“产量”是指包括茎、叶和芽的整个植物的干重。

术语“花质量”是指芽和叶的干重。

术语“真叶”是指具有5至7个端点的叶。

术语“最佳或一致”是指液体中一定浓度的溶解气体，其在大气条件下是稳定的并且不会在短时间(即，几小时至长达一天或两天)内脱气。

在本文中对“一些实施例”或“实施例”的提及意指关于该实施例描述的特定特征、结构或特性可以包括在本发明的至少一些实施例中。说明书中不同地方出现的短语“在一些实施例中”不一定全部是指同一个实施例，单独的或替代性的实施例也不一定与其他实施例互斥。上述情况也适用于术语“实施”。

如本申请所使用，词语“示例性的”在本文中用于意指充当实例、示例或例证。本文中描述为“示例性的”的任何方面或设计并不一定被解释为优于或有利于其他方面或设计。而是，使用词语示例性的旨在以具体的方式呈现概念。

此外，术语“或”旨在意指包括性的“或”而不是排他性的“或”。也就是说，除非另有说明或从上下文中清楚，否则“X采用A或B”旨在意指任何自然的包括性排列。也就是说，如果X采用A；X采用B；或X采用A和B两者，则在任何前述情况下均满足“X采用A或B”。此外，如在本申请和所附权利要求书中使用的冠词“一个/一种(a/an)”通常应被解释为意指“一个或多个/一种或多种(one or more)”，除非另有说明或从上下文清楚地指向单数形式。

权利要求书中的“包括”是开放式过渡术语，其意指随后确定的权利要求书要素是无排他性的清单，即其他任何事物可以另外地被包括并且保持在“包括”的范围内。“包括”在本文中被定义为必要地涵盖更受限制的过渡术语“基本上由……组成”和“由……组成”；因此“包括”可以被“基本上由……组成”或“由……组成”代替并且保持在“包括”的清楚地限定的范围内。

权利要求书中的“提供”被定义为意指供给、供应、使可获得或制备某物。该步骤可以相反地由任何行动者在权利要求书中没有明确的语言的情况下执行。

在本文中范围可以表述为从约一个具体值和/或到约另一个具体值。当表述此种范围时，应理解的是另一个实施例是从该一个具体值和/或到该另一个具体值、连同在所述范围内的所有组合。本文中列举的任何和所有范围都包括其端点，即，x＝1至4或x范围为从1至4包括x＝1、x＝4以及x＝其间的任何数值，无论是否使用术语“包括端点”。

附图说明

为了进一步理解本发明的本质和目的，应结合附图来参考以下详细说明，在附图中相似元件给予相同或类似的参考号，并且其中：

图1是用于产生富氢水(HRW)或富氢灌溉水的示例性实施例的框图；

图2是用于产生HRW或富氢灌溉水的替代性示例性实施例的框图；

图3是氢气纳米气泡产生的示例性实施例的框图；

图4是氢气纳米气泡产生的替代性示例性实施例的框图；

图5是根据本发明的实施例的应用于敞田上的植物的HRW产生系统的框图；

图6是大麻的以英寸计的每周平均高度的结果；

图7是大麻的平均每周叶绿素含量的结果；

图8是大麻的每次处理的每周真叶计数的结果；

图9是大麻的每次处理的芽计数的结果；

图10是大麻的每次处理的平均重量的结果；以及

图11是大麻的每次处理的总平均％CBD的结果。

具体实施方式

披露了用于使用氢气纳米气泡注入生产富氢灌溉水或用于灌溉的富氢水(HRW)的方法，以及用于使用其灌溉作物或植物(如工业作物和/或食用作物)的方法。所披露的HRW是“HRW-纳米”，其是指通过氢气纳米气泡注入产生的含有溶解氢气的水或富氢水。相比之下，“HRW-常规”此处用来表示通过常规氢气注入(即，扩散器和文丘里注入系统)产生的HRW。所披露的HRW-纳米通常具有范围为从大约0.1ppm至最大1.6ppm的溶解氢气浓度。HRW-纳米中的溶解氢气预计将在HRW中停留至少8小时。HRW-常规中的溶解氢气预计将在HRW中停留大约4小时。

此处，工业作物包括大麻科的植物和大麻属的植物，如大麻(Cannabis)(例如，大麻(hemp))，玉米，用于生产精油(例如，薰衣草、油菜和亚麻籽)、纤维(例如，椰壳纤维、棉花和亚麻)的作物等。大麻在本文中用作示例性工业作物。

工业作物可在室外如敞田种植，或在室内如温室种植。

种植大麻有很多不同的方法，栽培在室外或室内(例如温室)进行。在选择所希望的大麻品系的种子或克隆体后，可以选择以下基本大麻种植方法之一。

土壤栽培可在室外或室内进行(例如，温室中的盆栽植物)。在室外(即，敞田)的土壤中种植大麻是最容易且最便宜的方法。室内种植可通过水培栽培和气培栽培进行。水培栽培涉及在没有土壤的情况下，通过在水性溶剂中使用矿物营养液来种植植物。在此种系统中，植物根系暴露于营养液，或者，此外，根系可以由惰性介质如珍珠岩、砾石或其他基材物理支撑。水培系统中使用的营养素可以来自许多不同的来源，包括鱼粪、鸭粪、购买的化学肥料、或人工营养液。气培栽培涉及在空气中而不是在土壤、砾石或任何其他介质中种植植物的根系。典型地，植物被安置在网篮中并将水和肥料的连续雾喷洒在悬挂的根系上。

水培种植比传统土壤方法更昂贵。种植者将需要在项目开始前购买泵、容器、蓄水池和砾石。此方法还需要种植者进行更多的工作，因为营养素的水平以及pH平衡将需要持续管理。

在一些实施例中，所披露的HRW是提高作物产量并增加工业作物中主要化合物的浓度的含有氢气纳米气泡(HRW-纳米)的水。例如，HRW-纳米增强了大麻栽培并增加了大麻中的化合物大麻二酚(CBD)的浓度。

所披露的HRW可具有从大约0.1mg/L至大约1.6mg/L的水中溶解氢气浓度。在P＝1巴以及分别T＝273.1K和T＝298.1K下，纯水中氢气的饱和浓度是1.95和1.60mg/L(Yong,C.L,1981.Solubility Data Series[溶解度数据丛书]，第5/6卷，Hydrogen andDeuterium[氢和氘])。优选地，所披露的HRW中所披露的氢气的浓度范围为从大约0.1至1.6mg/L。更优选地，HRW中溶解的氢气的浓度为从大约0.6mg/L至大约1.00mg/L。甚至更优选地，所披露的HRW中所披露的氢气的浓度是大约0.8mg/L或0.8ppm。气态氢可以从纳米气泡产生器以纳米气泡的形式注入水中。可以控制氢气的流速和进料到纳米气泡产生器的水的流速以实现对于线性交叉长度距离的最大直径而言20至1000nm、优选小于大约200nm的最佳且一致的平均纳米气泡尺寸。已知的是，考虑到氢气在水中的低溶解度，在273K下氢气的亨利定律常数K_H ^o＝7.8×10-4mol/kg-巴(NIST化学网络图书(NIST ChemistryWebBook))，难以将氢气注入水中。

通过如本文所披露的在大气条件下注入具有氢气纳米气泡的灌溉水，氢气脱气显著减少。氢气纳米气泡非常稳定并且可以在水中停留长时间段。例如，一旦达到目标浓度，氢气纳米气泡可以在水中停留至少8小时。这种在水中保持稳定的品质可以帮助氢气在氢气注入和灌溉过程期间消除其低溶解度问题和高逸度问题。小浮力和小布朗运动力作用在平均尺寸为20至1000nm、优选小于200nm的气泡上，导致气泡(即，纳米气泡)在水中的稳定性提高。

所披露的方法优选使用纳米气泡产生器在灌溉水中产生氢气纳米气泡，这增加了水中溶解氢气的寿命并消除了使用高压装置以达到所需的溶解氢气水平的需要。在所披露的方法中，为了作物的最佳生长增强，所产生的灌溉水中溶解氢气的浓度优选为至少0.8mg/L。

图1是用于产生HRW或富氢灌溉水的示例性实施例的框图。如所示，将由进料水泵102泵送的进料水和氢气进料到纳米气泡产生器104，在其中产生水中的氢气纳米气泡。纳米气泡产生器104下游的水箱106接收水中的氢气纳米气泡并在其中产生氢气纳米气泡注入灌溉水(即，HRW-纳米)，用于灌溉作物或植物。本文所使用的进料水包括普通灌溉水和/或营养介质，如新鲜地表水、自来水、地下水、出水、已通过三级处理工艺处理以满足灌溉要求的废水(例如，加利福尼亚要求高级物理-化学处理和延长消毒以满足小于2/100mL的大肠杆菌标准)等。进料水泵102可以是离心泵。水箱106可以是可以在环境条件下使用的任何可商购水箱。

图2是用于产生富氢水或富氢灌溉水的替代性示例性实施例的框图。将进料水进料到水箱206并且然后通过进料水泵202泵送到纳米气泡产生器204。将氢气注入纳米气泡产生器204中，在其中在水中产生氢气纳米气泡。氢气纳米气泡注入水然后返回到水箱206以形成氢气纳米气泡注入灌溉水，即，HRW-纳米灌溉水。在此实施例中，HRW-纳米可以i)从水箱206排出用于作物或植物灌溉和/或ii)再循环回到纳米气泡产生器204以为纳米气泡产生器204提供进料水，使得由此提高水中的氢气纳米气泡的浓度。

水中的氢气纳米气泡可以以各种方式产生。在一些实施例中，氢气通过装置302注入进料水中以形成进入泵304的吸入口的气体-液体混合物，如图3所示。装置302可以是文丘里喷嘴。离开泵304的排出口的气体-液体混合物然后在纳米气泡产生器306的混合室中混合，产生水中的氢气纳米气泡。水中的氢气纳米气泡然后从其排出。纳米气泡产生器306可以是能够产生平均尺寸为20至1000nm、优选小于大约200nm的水中的氢气纳米气泡的装置。在本文中，可以控制氢气的流速和水的流速以从纳米气泡产生器306获得最佳且一致的纳米气泡尺寸。所产生的氢气纳米气泡的平均尺寸是20至1000nm、优选小于大约200nm。

可替代地，氢气纳米气泡可以由具有适当表面涂层的由氧化铝或氧化铝、氧化钛和氧化硅的混合物制成的陶瓷扩散器产生，如图4所示。陶瓷扩散器404具有在100至1000nm之间的孔径并且可以涂覆有各种有机化合物以产生合适的表面化学。将水和氢气进料到陶瓷扩散器404，其中水中的氢气纳米气泡从该陶瓷扩散器排出。在本文中，可以控制氢气的流速和水的流速以从纳米气泡产生器404获得最佳且一致的纳米气泡尺寸。所产生的氢气纳米气泡的平均尺寸是20至1000nm、优选小于大约200nm。

图5是根据本发明的实施例的应用于敞田上的植物的HRW产生系统的框图。图5所示的所披露的HRW产生系统也适用于室内(如在温室中)生长的植物。如所示，将来自钢筒的氢气502分别注入纳米气泡产生器504和气体-液体混合器或扩散器506。氢气纳米气泡通过纳米气泡产生器504在水中产生并且然后返回水箱508，在其中氢气纳米气泡注入灌溉水(即，HRW-纳米)如图1或图2所描述产生。水-氢气混合物通过液体-气体混合器或扩散器506形成并且然后返回水箱510，在其中产生氢化水(HRW-常规)。此处，混合器506可以是静态混合器。本领域普通技术人员将认识到，混合器506可以是本领域中使用的并且可商购的任何混合器。纳米气泡产生器504是能够产生平均尺寸优选为20至1000nm的水中的氢气纳米气泡的装置。来自箱508的HRW-纳米和来自箱510的HRW-常规二者都用于在敞田中灌溉作物或植物，如大麻。收获时测量了大麻产量和大麻中的主要化合物CBD的浓度。在此实施例中，可编程逻辑控制器(PLC)512用于控制整个过程，包括氢气注入、氢气纳米气泡产生、水-氢气混合物、进料水、HRW-纳米和HRW-常规二者的排出等。图5中的虚线示出了系统操作所需的部件与PLC 512之间的所需连接。将进料水分别进料到箱508和箱510，其也由PLC 512控制(未示出)。进料到纳米气泡产生器504和混合器或扩散器506的水分别是从箱508和箱510循环的水流514和516。使用从箱508排出的HRW-纳米对敞田上的大麻进行灌溉以及使用从箱510排出的HRW-常规对与由HRW灌溉的大麻不同的敞田上的大麻进行灌溉也由PLC 512控制(未示出)。本文所使用的进料水包括普通灌溉水和/或营养介质，如新鲜地表水、自来水、地下水、出水、已通过三级处理工艺处理以满足灌溉要求的废水(例如，加利福尼亚要求高级物理-化学处理和延长消毒以满足小于2/100mL的大肠杆菌标准)等。进料到箱508和箱510的进料水可以来自同一水源，或者来自不同的水源。

实例

提供以下非限制性实例来进一步说明本发明的实施例。然而，这些实例不旨在包括所有实例，并且不旨在限制本文所述发明的范围。

用不同的灌溉水在敞田上进行了三组大麻植物的比较。这三组大麻植物分别是用以下灌溉的大麻植物：(i)在本文中产生的具有氢气纳米气泡的HRW，在此文献中被标识为HRW-纳米；(ii)在大气条件下通过常规方法(如静态混合器或文丘里注入)产生的HRW水，在此文献中被标识为HRW-常规；和(iii)对照水，即，不含溶解氢气的水(在下文中“对照”)。

每组由以下组成：4行，每行50株植物并且植物之间的株距为48英寸且行距为60英寸。实验总共包括12行和600株植物。

在收获前从所有地块采集土壤样品以评估施肥是否会影响结果。对土壤样品进行了铵、硝酸盐、磷、钾、钙、钠和有机物含量分析。进行了微小调整以确保所有地块具有相同的特性。

对于田地地点，建议每株大麻植物每小时0.7加仑水，灌溉运行8小时/天。在强降雨时间段期间，评估土壤水分水平并在土壤干燥后灌溉大麻植物。

安装滴灌系统。灌溉系统覆盖有白色塑料覆盖物以减少杂草生长。

将大麻植物种子种植在温室中并进行培育，直到幼苗长出一组真叶(大约3周)。然后将幼苗手动移植到田地。

在生长季节期间，选择随机选择的植物进行评估。对于每种条件(HRW-纳米、HRW-常规和对照)，每行选择10株随机选择的植物(使用随机数产生器)，每种条件总共n＝40株植物。这样做是为了评估每次处理的平均每周高度、每次处理的平均每周叶绿素含量、真叶计数和每次处理的平均芽计数。

总植物高度是通过码尺以英寸计测量的。

叶绿素水平是使用SPAD-502型计量器测量的。通过将测量头夹在叶上进行测量。此程序测量了植物中的氮含量并有助于判断植物的健康状况。为了指示生长阶段，确定了植物获得真叶、次生叶等的天数。

生长阶段分析由植物获得真叶、次生叶等的天数确定。

96天后，收获植物，然后在温室中干燥3天，同时每天翻转植物三次以确保植物完全干燥。通过干燥每组随机选择的样品来测量总植物质量以比较总植物生长。每株植物在校准的秤上称重。

然后收集并研磨干燥的花团(包括芽和叶)。然后将干燥的、经研磨的花团送至经认证的实验室进行CBC测量。CBD根据方法Storm,C.等人Dedicated Cannabinoid PotencyTesting for Cannabis or Hemp Products Using the Agilent 1220Infinity II LCSystem[使用安捷伦1220Infinity II LC系统对大麻产品进行专用大麻素效力测试].安捷伦技术应用说明(Agilent Technologies Application Note)，公开号5991-9285，2018进行分析。

使用标准统计分析方法评估结果。单向方差分析(ANOVA)和T测试用于确定不同大麻灌溉选项的数据差异是否显著：对照(普通灌溉水)、HRW-纳米和HRW-常规。如果此概率小于或等于显著性水平(α＝0.05)，则拒绝虚假设。ANOVA测试允许测试所有三种处理选项内是否存在差异。T测试用于比较对照与HRW-常规、对照与HRW-纳米以及HRW-纳米与HRW-常规的平均值。

实例1：以英寸计的每周平均高度

表1和图6示出了三组高度参数的结果。高度参数的ANOVA测试结果是统计上显著的，具有小的效应量(η2_高度＝0.026)，p值＝1.08817E-07(α≤0.05)。事后比较分析证明，两种处理与对照的结果是统计上显著的。T测试表明，两种处理内存在统计显著性。对照与纳米：p＝2.32E-08，对照与常规：p＝1.89E-05。在HRW-纳米与HRW-常规之间存在显著性差异：p＝0.22。

表1

实例2：叶绿素含量(n＝40)

表2和图7示出了叶绿素含量参数的每周平均值(n＝40)。表3是每次处理的平均叶绿素(n＝40)。叶绿素含量的ANOVA结果是统计上显著的，具有小的效应量(η2＝0.021)并且p值＝0.000462861(α≤0.05)。事后比较分析证明，两种处理与对照的结果是统计上显著的。T测试表明，两种处理内存在统计显著性：对照与纳米：p＝0.0036并且对照与常规：p＝0.0002。然而，HRW-纳米与HRW-常规不显著：p＝0.385。

表2

表3

实例3：真叶

表4和图8示出了每周平均真叶计数(n＝40)。表5是平均真叶(n＝40)。收获时真叶参数的ANOVA结果是统计上显著的，具有小的效应量(η2＝0.3881)，其中p值＝5.34E-8(α≤0.05)。事后比较分析证明，两种处理与对照的结果是统计上显著的。T测试表明，两种处理内存在统计显著性：对照与纳米：p＝7.49E-15，对照与常规：p＝4.61E-11。HRW-纳米与HRW-常规的T测试显示不存在统计显著性：p＝0.396。

表4

表5

实例4：芽

表6和图9示出了每次处理的总芽计数参数(n＝40)。芽计数参数的ANOVA结果不是统计上显著的，其中p值＝0.0723(α>0.05)。事后比较分析证明，一种处理与对照的结果是统计上显著的。T测试表明，两种处理内不存在统计显著性：纳米与常规：p＝0.173并且对照与常规：p＝0.33。对照与纳米具有统计显著性：p＝0.027。

表6

实例5：产量(重量)

表7和图10示出了以千克计的每次处理的总产量参数结果(n＝40)。产量参数的ANOVA结果是统计上显著的，p＝6.53E-22(α<0.05)。事后比较分析证明，两种处理与对照的结果是统计上显著的。T测试表明，在所有组中都存在统计显著性：对照与纳米：p＝1.50E-16，对照与常规：p＝4.79E-19，并且纳米与常规：p＝0.012。用常规和纳米HRW灌溉的植物具有是对照两倍的生物质产量。值得注意的是，HRW-纳米比HRW-常规产生更低的产量，但仍远高于对照。HRW-纳米的此稍差的结果与接下来描述的对CBD含量的出乎意料的影响形成对比。

表7

实例6：％CBD

表8和图11示出了每次处理的％CBD参数(n＝40)。常规HRW处理具有为9.01的最低的％CBD。对照处理具有为9.20的最低的％CBD。HRW-纳米处理具有最高的百分比平均CBD，11.64，其与对照和常规HRW的那些相比，增加了大约30％。因此，通过HRW-纳米处理，％CBD可从大约20％增加到40％。此外，常规处理具有为9.01的最低的CBD百分比。％CBD参数的ANOVA结果是统计上显著的，p＝1.25E-08(α<0.05)。事后比较分析证明，一种处理与对照的结果是统计上显著的。T测试表明，两种处理内存在统计显著性：HRW-纳米与对照：p＝2.51E-06并且HRW-纳米与HRW-常规：p＝3.69E-06。在对照与常规之间不存在统计显著性：p＝0.18。这种HRW-纳米对CBD含量的特定影响是与HRW-常规的出乎意料的差异，鉴于对产量重量的影响，甚至更出人意料。

表8

尽管本文描述的主题可以在说明性实现方式的上下文中描述，以处理具有用户交互组件的计算应用的一个或多个计算应用特征/操作，但是主题不限于这些特定实施例。而是，本文描述的技术可以应用于任何合适类型的用户交互组件执行管理方法、系统、平台和/或设备。

应当理解，由本领域技术人员可在如所附权利要求书中所表述的本发明的原则和范围内做出本文已经描述且阐明以解释本发明的本质的细节、材料、步骤和零件布置上的许多附加的改变。因此，本发明不意图限于上面给出的实例和/或附图中的特定实施例。

尽管已示出且描述了本发明的实施例，但本领域技术人员可在不脱离本发明的精神或传授内容的情况下对其进行修改。本文描述的实施例仅是示例性的而不是限制性的。组合物和方法的许多变化和修改是可能的，并且在本发明的范围内。因此，保护范围不限于本文描述的实施例，而仅受随后的权利要求书所限定，其范围应包括权利要求书的主题的所有等效物。

Claims (8)

1.一种用于灌溉能够生产大麻二酚(CBD)的作物的方法，该方法包括：

用纳米气泡富氢水(HRW-纳米)灌溉该作物，

由此与用除了没有添加氢气之外具有相同组成的灌溉水的灌溉(对照灌溉)相比，由于用该HRW-纳米灌溉，该作物中的CBD的浓度增加。

2.如1所述的方法，其进一步包括以下步骤：

将进料水泵送到纳米气泡产生器；以及

将氢气注入该纳米气泡产生器以在其中的水中形成氢气纳米气泡，

其中控制该氢气的流速和该进料水的流速以实现一致的平均氢气纳米气泡尺寸。

3.如权利要求2所述的方法，其中，对于线性交叉长度距离的最大直径，这些一致的平均氢气纳米气泡尺寸范围为从大约20至大约1000nm、优选小于大约200nm。

4.如权利要求1所述的方法，其中，该HRW-纳米中溶解的氢气的浓度范围为从大约0.6mg/L至大约1.00mg/L、优选大约0.8mg/L(或0.8ppm)。

5.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，这些作物是大麻科的植物。

6.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，这些作物是大麻属的植物。

7.如权利要求5或6所述的方法，其中，与对照灌溉相比，通过用该HRW-纳米灌溉，大麻二酚(CBD)的浓度增加了20％至40％。

8.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，该纳米气泡产生器是能够在水中产生平均氢气纳米气泡尺寸为大约20至大约1000nm、优选小于大约200nm的氢气纳米气泡的装置。

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