化学农药和化肥的广泛应用曾极大地推动现代农业发展,但过量使用与滥用也随之带来土壤养分失衡、作物品质下降、抗逆性减弱,以及环境污染和食品安全等一系列问题。在此背景下,一类新型农业投入品——植物生物刺激素,因其能调节植物自身生理过程、促进健康生长而日益受到关注。
植物生物刺激素一词最早由西班牙格莱西姆矿业公司于1976年提出,当时更多是一种商业概念,并未有科学界定。直至2007年,Kauffman等研究者首次给出科学定义:它是一种不同于常规肥料的物质,在低浓度下即可促进植物生长。此后的研究热度快速升温。2011年,欧洲生物刺激素产业联盟(EBIC)成立;2012年EBIC重新定义:植物生物刺激素是含有某些成分和/或微生物的产品,施用于植物叶片或根际后能调节植物生理过程,如促进营养吸收、增强非生物胁迫抗性、提升作物品质等,且作用与营养成分无关。由此,生物刺激素从商业用语逐步演变为科学术语,相关功能与机制研究也愈发深入。
生物刺激素的作用靶标涵盖作物本身与根际土壤环境,贯穿从种子萌发到成熟收获的整个生命周期。与常规农药肥料相比,其主要功能可归纳为五点:一是增强养分吸收和运输效率,促进植物生长;二是激活植物自身免疫系统,提高抗病和抗逆能力;三是调节体内水分平衡,增强对干旱等逆境胁迫的适应力;四是改善土壤理化性质,保护土壤并促进有益微生物增殖;五是提高农产品糖度和色泽,并延长贮藏时间。此外,生物刺激素与植物生长调节剂有相近之处,但来源更广、功能更多。它不只作用于植物,还能影响土壤微生物群落;更重要的是,它通过调节代谢过程发挥功效,并不改变植物固有的代谢途径,因而被视为绿色可持续农业的重要发展方向。