1 生物刺激素定义的发展

生物刺激素最早于1974年被西班牙格莱西姆矿业公司提出，当时并没有引起业内关注。1997年，弗吉尼亚理工学院和州立大学的Zhang和Schmidt重新定义生物刺激素：能促进植物生长的微量材料。2012年后，生物刺激素在农业生产中的研发应用愈加广泛，随着世界各国的深入研究及国际相关组织对生物刺激素标准的制定，相信生物刺激素的定义会被不断完善并达成统一标准。

目前国际上较为认可的是欧盟标准，2019年，在巴塞罗那举办的第四届国际生物刺激素大会上，欧洲生物刺激素工业委员会（EBIC）将其定义为：含有某些物质或微生物，将其用于植物植株或其根际，刺激植物的天然过程（如改善植物的营养吸收、营养利用、非生物胁迫抗性，以及产品质量）的材料。

2 生物刺激素的种类

不同国家与地区给出的生物刺激素定义不尽相同，其被冠以不同的名称，如生物促进剂、代谢增强剂、植物强壮剂、正向植物生长调节剂、诱导因子、化感制剂、植物调理剂等。

广义来说，生物刺激素是指具有促进植物生长和提高应激响应的物质，包括腐殖酸类物质、复合有机物质、有益化学元素、非有机矿物（包括亚磷酸）、海藻类、甲壳素和壳聚糖、抗蒸腾剂、游离氨基酸、微生物。各类生物刺激素无需严格区分，并非相互独立。

（１）腐殖酸类物质

腐殖酸类物质是天然土壤有机质，源于死亡细胞基质的分解，在土壤微生物的代谢下生成腐殖质、腐殖酸和富里酸，可由土壤（泥碳土、火山土）、废弃物（污水淤泥）中的腐殖质有机物提取得到。腐殖酸作为营养剂作用于土壤和植物，可提高土壤的物化特性和生物活性。腐殖酸通过吸附多价态阳离子，提高土壤的通气性和水合作用，提高养分的吸收和利用率，提高土壤的钙离子交换能力、固碳作用和促进细菌呼吸，从而提高酶的活性，促进植物的应激响应能力。

（２）非有机矿物

非有机矿物的来源为化学合成及矿物提取物，包括亚磷酸盐、磷酸盐、碳酸氢盐、硫酸盐、硝酸盐，都能通过刺激植物自身防御机制来达到杀菌的效果，从而提高植物的产量。如亚磷酸盐在氧化成磷酸盐的过程中能将有效磷传递给植物，促进植物细胞生长。同时，生物刺激素可调控生物大分子的活性，参与多重酶促反应和机体新陈代谢，调控细胞的分化和增殖，提高植物抗病能力。

（３）海藻类

海藻来源广、种类多，包括褐微藻类、红微藻类和绿微藻类。海藻及其提取物富含促进植物生长的活性物质，如多糖物质（海藻酸盐、海带多糖、角叉蔡胶）、固醇、含氮化合物（甜菜碱、荷尔蒙），可作为生物肥料、土壤调节剂和生物刺激素作用于土壤和植物。作用于土壤时，多糖物质利于凝胶的形成，维持土壤的保水性和透气性。海藻提取物富含的聚阴离子化合物利于阳离子的固定和交换、重金属的固定、土壤修复，并通过抑制细菌和病菌来促进植物生长。作用于植物时，海藻及其提取物不仅提供养分，还提供类荷尔蒙活性物质（固醇类和多胺类），刺激细胞分裂和植物生长发育，提高离子摄入能力、土壤透气性和保水性。

（４）甲壳素和壳聚糖

甲壳素是昆虫和甲壳类动物外骨骼、真菌类细胞壁的组成物质，甲壳类和真菌类是工业壳聚糖提取物的主要来源。甲壳素和壳聚糖具有生物活性，常被作为植物保护剂、抗蒸腾剂、生长刺激素。壳聚糖衍生物作为聚阳离子和脂质结合分子作用于细胞外，在植物叶面上形成壳聚糖保护膜，使植物免受病原体侵害，并通过诱导植物的自身防御来预防细菌、病菌和昆虫的侵害，其诱导的植物防御响应包括木质化作用、蛋白酶抑制剂合成、细胞壁水解、细胞液酸化、蛋白质磷酸化等。

（５）抗蒸腾剂

成膜性抗蒸腾剂包括合成化合物（薄荷油、松脂二烯、萘、聚丙烯酰胺等）、无机化合物（高岭土、硅酸盐等）、天然生物聚合物（壳聚糖），可在植物表面和器官内产生物理作用。从表面上看，乳液状抗蒸腾剂喷洒在叶面上并形成薄膜后，可阻碍气孔向空气中扩散水蒸气，减少叶面反射和水分蒸发，降低热能吸收和叶子温度。从内部看，抗蒸腾剂可调控叶面上气孔的打开和水蒸气的扩散，作用于控制细胞防御的荷尔蒙物质，激发叶子蒸腾信号，提高作物保水率和抗旱性。

（６）游离氨基酸

有机含氮化合物包括游离氨基酸、多肽、聚胺类、甜菜碱等，可以施于叶面、土壤和种子，是动物、植物和微生物的工业水解副产物。

除了２０种作为蛋白质合成前驱体的氨基酸，研究者还在植物中发现了２５０种非蛋白质氨基酸，它们与多重细胞和生理过程息息相关，参与木质素合成、种子发芽、细胞组织分化、信号转导、蛋白质降解、刺激应激响应等。氨基酸通过与土壤中的养分形成螯合物来促进吸收，同时作用于植物的新陈代谢，促进光合作用和二氧化碳渗透，提高酶活及作物品质。

（7）微生物

微生物包括细菌、酵母、丝状真菌和微藻，主要来源于土壤、植物、水、堆肥、粪肥。农用微生物菌剂主要是指发酵有效菌制成的活性生物制剂，被广泛应用于农业生产，其主要作用：促进植物对微量元素和其他营养物质的吸收；促进土壤中物质的有效循环；通过调节植物的激素状态促进植物分泌细胞分裂素、植物生长素等；提高对非生物胁迫的耐受性。筛选优良菌种及研究先进的发酵工艺成为当下的研究热点。何宗均等［17］研究了枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌和长柄木霉菌对黄瓜和水稻产量及品质的影响。结果表明，与不施菌剂相比，不同微生物菌剂对黄瓜和水稻的增产效果均显著，黄瓜瓜长和可溶性糖含量、水稻的总穗数和穗粒数均有所提高。

3 生物刺激素的作用机理

一方面，生物刺激素能改善土壤的理化性质，促进土壤有益微生物生长，提高土壤保水效果。另一方面，生物刺激素具有类似细胞分裂素和生长素的活性，充当一个化学信号，即告诉植物何时切换它们的防御系统以应对恶劣环境，植物以此来启动或增加生理过程，提高对胁迫的耐受性，调节和改善体内水分，促进营养物质吸收、运转和使用，从而提高作物质量。

从细胞层面上看，生物刺激素影响酶活、膜转运蛋白活性和基因表达。从器官层面上看，生物刺激素促进叶子上的气体交换、激发根茎的生长。从整个植物层面上看，生物刺激素作为营养摄入、光合作用、器官生长等过程的化学调节剂起到控制、整合、协调的作用。从任何层面上看，生物刺激素都具有改善植物生理过程的功能。

选自《农业种植小知识》