黃祥富

摘要：化學(xué)農(nóng)藥和肥料的應(yīng)用促進(jìn)了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展，但是隨著人們對(duì)生態(tài)環(huán)境的關(guān)注及農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展理念的踐行，越來(lái)越多的人意識(shí)到長(zhǎng)期及不合理使用農(nóng)藥化肥容易造成的土壤生態(tài)破壞，養(yǎng)分失調(diào)，作物品質(zhì)差，產(chǎn)量低，以及環(huán)境污染等一系列問(wèn)題。生物刺激素不同于肥料和農(nóng)藥。在宏觀上，生物刺激素通過(guò)刺激植物體內(nèi)自然的生理過(guò)程，改善植物健康狀況，提高植物營(yíng)養(yǎng)吸收效率，從而提高作物抗逆能力，增加產(chǎn)量，并且提高品質(zhì)；在微觀上，生物刺激素通過(guò)影響基因表達(dá)水平，進(jìn)而調(diào)節(jié)生理生化及信號(hào)傳遞過(guò)程，從而影響?zhàn)B分、水分吸收及同化產(chǎn)物代謝。因此，生物刺激素在提高作物產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)還能夠?qū)崿F(xiàn)“助力化肥農(nóng)藥減量增效”的目標(biāo)，且當(dāng)植物遇到非生物脅迫因素所造成的生理性病害或氣象災(zāi)害時(shí)，生物刺激素能提高植物抗性，解決肥料和農(nóng)藥解決不了的問(wèn)題。目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于番茄、辣椒、萵苣、胡蘿卜、草莓、葡萄、西瓜等多種園藝植物中，并起到了很好的作用。

關(guān)鍵詞：化學(xué)農(nóng)藥；肥料；生物刺激素

生物刺激素最早在法國(guó)、意大利、西班牙使用，隨后推廣其他國(guó)家。截至2018年，全球生物刺激素市場(chǎng)銷售為22.4億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率超過(guò)10%，預(yù)計(jì)2023年可達(dá)32億美元以上[1]。而中國(guó)生物刺激素還沒(méi)有明確的登記地位，大多數(shù)產(chǎn)品以新型肥料、肥料或微生物菌劑等形式登記。2018年中國(guó)市場(chǎng)銷售僅為2億美元，但是隨著國(guó)家2020年化肥農(nóng)藥使用量零增長(zhǎng)戰(zhàn)略的實(shí)施，生物刺激素具有巨大的市場(chǎng)空間，必然會(huì)有快速的發(fā)展[2-3]。

1 生物刺激素的分類和應(yīng)用

生物刺激素有很多類型，但尚未形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，其中已經(jīng)被廣泛應(yīng)用的包括海藻提取物、腐殖酸、氨基酸和肽、殼聚糖和微生物菌劑等。

1.1 海藻提取物

海藻是海洋中儲(chǔ)量最大且可再生的物質(zhì)資源，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用源遠(yuǎn)流長(zhǎng)。海藻提取物可以在許多方面影響植物的生長(zhǎng)，尤其是在果樹(shù)、蔬菜，糧食作物生產(chǎn)上，如玉米、水稻、辣椒、番茄、花菜、洋蔥、葡萄、柑橘等等進(jìn)行浸種、葉面噴施或者澆水施灌，目前已有大量的實(shí)踐和文獻(xiàn)報(bào)道[2-5]。首先，海藻富含多種陸地植物所缺乏的多糖類物質(zhì)，其中海藻酸是重要的指標(biāo)成分，具有凝膠、螯合及親水等特性，對(duì)保持水土、促進(jìn)團(tuán)粒結(jié)構(gòu)形成、活化礦質(zhì)元素、調(diào)節(jié)土壤 pH值具有良好作用。海藻酸中的羥基和羧基等可以結(jié)合氮肥中的 NH4+，形成絡(luò)合物，抑制土壤的硝化作用，從而促進(jìn)氮肥利用。海藻肥中多糖、甜菜堿等物質(zhì)可調(diào)節(jié)細(xì)胞的滲透作用、促進(jìn)植物體內(nèi)養(yǎng)分輸送，增強(qiáng)營(yíng)養(yǎng)吸收。海藻肥所含有機(jī)質(zhì)、活性物質(zhì)以及微量元素可激活土壤中各類有益菌，顯著提高土壤中細(xì)菌、真菌和細(xì)菌數(shù)量，增加有益菌群比例。這些作用有利于植物根系的生長(zhǎng)，并提高植物對(duì)營(yíng)養(yǎng)的利用率，從而達(dá)到化肥、農(nóng)藥減量增效，提高植物品質(zhì)的效果。

其次，海藻含有大量的礦物質(zhì)，多糖，多肽，多酚等物質(zhì)，這些物質(zhì)能夠使海藻在逆境中正常生存。而海藻提取物也保留了這些物質(zhì)特性，并能夠?qū)⑦@些特性傳遞給目標(biāo)作物，提高植物在逆境中的抵抗能力。已有研究證明海藻提取物可顯著提高植株體內(nèi)抗氧化酶活性，降低丙二醛和活性氧的含量，誘導(dǎo)植物體內(nèi)保護(hù)性蛋白合成，因此能夠有效減輕干旱和鹽分對(duì)植物生長(zhǎng)的有害影響。不過(guò)海藻提取物需要在逆境發(fā)生前進(jìn)行施用和預(yù)防，不能進(jìn)行時(shí)候的治療。

此外，噴施海藻提取物可有效提高植株葉片或幼果葉綠素、類胡蘿卜素等色素含量，從而提高植物光捕獲潛力，有效改善如辣椒、葡萄等植物果實(shí)的顏色[5]。同時(shí)海藻還富含生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑類成分能夠促進(jìn)扦插生根、打破種子休眠、促使萌發(fā)，促進(jìn)細(xì)胞分裂、胞體增大，還可解除頂端優(yōu)勢(shì)、促進(jìn)側(cè)芽生長(zhǎng)等。

海藻提取物產(chǎn)品形式多樣，有液體，固體，也有單一海藻提取物和與其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)或生物刺激素的混合提取物。在中國(guó)，目前海藻提取物產(chǎn)品主要以新型肥料的形式進(jìn)行登記。

1.2 腐殖質(zhì)

腐殖質(zhì)是動(dòng)物、植物等有機(jī)物殘?bào)w，經(jīng)微生物分解轉(zhuǎn)化而形成的一類天然有機(jī)的高分子聚合膠體物質(zhì)，廣泛地存在于土壤，沉積物和水生環(huán)境中，是土壤有機(jī)質(zhì)的主要組成部分（50%～65%）。腐殖質(zhì)主要包括胡敏酸，富里酸和胡敏素三種類型。胡敏酸是腐殖質(zhì)的主要組成成分，呈褐色，溶于堿而不溶于酸，具有膠體性質(zhì)，對(duì)土壤養(yǎng)分的保持及土壤結(jié)構(gòu)的形成具有重要的意義。富里酸顏色較淺，可溶于酸和堿，容易分解，對(duì)促進(jìn)礦物質(zhì)分解和養(yǎng)分釋放具有重要的作用。胡敏酸顏色最深，溶于堿而不溶于酸，性質(zhì)十分穩(wěn)定，難以分解。

腐殖質(zhì)的膠體性質(zhì)具有促進(jìn)土壤生物生長(zhǎng)，改善土壤結(jié)構(gòu)，從而促進(jìn)植物根系生長(zhǎng)，提高植物營(yíng)養(yǎng)的吸收，改善植物品質(zhì)。除此之外，腐殖質(zhì)，尤其是胡敏酸和富里酸，還含有大量的官能團(tuán)，如酚羥基，甲氧基，羧基，酮基和醌基等等。這些官能團(tuán)讓腐殖質(zhì)同時(shí)具有疏水和親水的特性，同時(shí)也表現(xiàn)出絡(luò)合能力，氧化還原能力及生理活性。因此具有提高陽(yáng)離子交換能力，調(diào)節(jié)土壤的酸堿平衡，修復(fù)由鹽和污染物而造成的損害，從而增加了植物的抗逆性，促進(jìn)了植物的健康生長(zhǎng)。如在石榴種植中葉面噴施含有腐殖酸的水溶肥，能夠增加10.58%的果實(shí)產(chǎn)量，同時(shí)減少裂果率，增加石榴果實(shí)中維生素C和總糖的含量[6]。在番茄上施用含腐殖酸的水溶肥，不僅能夠提高產(chǎn)量，提高肥料的利用率，還能夠使采收期提早10d，并增加番茄的產(chǎn)量[7]。

我國(guó)腐殖酸資源十分豐富，目前腐殖質(zhì)的產(chǎn)品種類也多種多樣，主要有土壤肥，葉面肥，抗旱劑，調(diào)整劑及作為復(fù)配產(chǎn)品的主要成分，腐化程度不同產(chǎn)品中所含胡敏酸和富里酸含量也會(huì)有所差異。目前腐殖質(zhì)產(chǎn)品在中國(guó)按照肥料登記，也可作為抗旱劑、調(diào)整劑和其他復(fù)配產(chǎn)品的主要成分。

1.3 氨基酸和肽

氨基酸和肽都是蛋白質(zhì)水解后的主要物質(zhì)，存在于所有動(dòng)物、植物和微生物中，通過(guò)酶解法、化學(xué)法或者熱水解法，可得到氨基酸，多肽和蛋白質(zhì)的混合物。肽是蛋白質(zhì)到氨基酸的化學(xué)過(guò)渡形式，由不同數(shù)量的單獨(dú)氨基酸組合而成。氨基酸作用于植物生長(zhǎng)和發(fā)育的過(guò)程，是許多次生代謝化合物的前身，在植物機(jī)體中具有重要的功能。比如脯氨酸，羥脯氨酸具有抗氧化活性，清除自由基從而增加了植物抗逆性；丙氨酸、精氨酸可以增加植物的耐寒性；絲氨酸，色氨酸，纈氨酸是生長(zhǎng)素的前體；天冬氨酸，谷氨酸，賴氨酸，蛋氨酸，苯丙氨酸能夠刺激發(fā)芽；半胱氨酸，谷氨酸，甘氨酸，組氨酸，賴氨酸具有螯合作用，可以通過(guò)減少重金屬元素對(duì)植物的毒害來(lái)緩解環(huán)境的壓力，同時(shí)有助于微量元素的轉(zhuǎn)運(yùn)和吸收。此外，研究表明氨基酸產(chǎn)品進(jìn)入植物體內(nèi)可以參與植物的新陳代謝，促進(jìn)光合作用，促進(jìn)二氧化碳滲透，提高酶活性，還能促進(jìn)種子發(fā)芽，木質(zhì)素的合成，蛋白質(zhì)降解，細(xì)胞組織分化，信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，刺激響應(yīng)、抑制病蟲害等，最終通過(guò)多重效應(yīng)來(lái)提高植物的品質(zhì)[2，8-9]。

目前在我國(guó)，氨基酸多肽產(chǎn)品主要以水溶肥料或者農(nóng)藥的形式進(jìn)行登記?？梢赃M(jìn)行土壤施用或者葉片施用。不過(guò)施用于土壤，氨基酸大部分被微生物利用，微生物利用氨基酸產(chǎn)生的次生代謝物或者分解后產(chǎn)生的銨，再被植物利用。而通過(guò)葉片吸收，則能利用施用氨基酸的50%。

1.4 殼聚糖

殼聚糖，又稱乙酰甲殼素，主要是甲殼類動(dòng)物、魚類和海產(chǎn)品外殼中天然的幾丁質(zhì)，通過(guò)脫乙酰后得到的產(chǎn)物，具有良好的生物降解性、抗菌活性和成膜性能。殼聚糖也被稱為“植物疫苗”，當(dāng)植物使用殼聚糖處理后，作物表面會(huì)形成一層薄膜，為植物提供了物理保護(hù)屏障。植物遭遇病原菌或害蟲的攻擊時(shí)，殼聚糖薄膜會(huì)與病原菌直接接觸，破壞病菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，抑制病原菌的生長(zhǎng)與繁殖。而殼聚糖分子還會(huì)向著作物表皮細(xì)胞內(nèi)部滲透，與植物細(xì)胞膜表面的特異性受體蛋白結(jié)合，刺激植物分泌幾丁質(zhì)水解酶，來(lái)降解病原菌或害蟲細(xì)胞壁的幾丁質(zhì)或殼聚糖，同時(shí)激活植物的先天性免疫系統(tǒng)，啟動(dòng)一系列的免疫防御反應(yīng)，應(yīng)對(duì)來(lái)自外界的攻擊或逆境脅迫[10]。殼聚糖可以有效地抑制鐮刀菌屬，鏈格孢屬，曲霉屬，青霉屬等多種植物病原真菌，對(duì)馬鈴薯、番茄、黃瓜等植物的常見(jiàn)病害，均有良好的抑制作用[11]。此外，殼寡糖還能促進(jìn)植物代謝，提高植物抗性，增加葉綠素含量，增加光合產(chǎn)物，促進(jìn)根系生長(zhǎng)等，提升植物對(duì)病蟲害的抵抗力、對(duì)肥料的吸收和利用力，最終提高作物產(chǎn)量。

目前殼聚糖大部分作為復(fù)配產(chǎn)品的成分，如植物保護(hù)劑、抗蒸騰劑等進(jìn)行應(yīng)用。主要應(yīng)用在土壤調(diào)理劑，葉面肥，營(yíng)養(yǎng)液，根部浸泡，種子處理和果實(shí)處理。同時(shí)，殼聚糖還可以作為載體，負(fù)載活性成分和礦質(zhì)元素，起到復(fù)合的作用。

1.5 微生物菌劑

土壤微生物的群落結(jié)構(gòu)與植株健康生長(zhǎng)發(fā)育之間有著密切的聯(lián)系。首先微生物與作物通過(guò)植株的根際效應(yīng)相互競(jìng)爭(zhēng)，抑制或拮抗有害病原菌的生長(zhǎng)繁殖，從而對(duì)土壤微生物群落產(chǎn)生影響；其次，微生物群落對(duì)植物產(chǎn)生有利的影響，包括有機(jī)質(zhì)的分解、植物激素類物質(zhì)的合成、養(yǎng)分的轉(zhuǎn)換和作物抗逆能力的提升；同時(shí)作物會(huì)受到有害微生物的影響造成土壤及植株本身的病害。因此，土壤健康的變化與微生物的種類和數(shù)量息息相關(guān)，有益微生物能激發(fā)土壤的多功能性。篩選和開(kāi)發(fā)優(yōu)良菌種及研究先進(jìn)的發(fā)酵工藝已成為當(dāng)下研究的熱點(diǎn)。如叢枝菌根菌是目前農(nóng)業(yè)應(yīng)用最廣泛的真菌。它可以改善植物根跡微環(huán)境，提高土壤肥力，同時(shí)還能夠促進(jìn)植物根系的生長(zhǎng)，提高植物光合效率，提高植物的抗性[8]。

目前微生物菌劑在中國(guó)以微生物菌劑或微生物菌肥進(jìn)行登記，從微生物種類物分，分為細(xì)菌性肥料、真菌性肥料和放線菌性肥料。根據(jù)肥料的不同狀態(tài)可以分為固體菌肥和液體菌肥。

2 生物刺激素在園藝植物中的發(fā)展前景

2.1 增強(qiáng)植物抵抗逆境和病蟲害的能力

隨著園藝產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，生產(chǎn)設(shè)施水平不斷提高。高值園藝植物使用專業(yè)的溫室，蔭棚等設(shè)施進(jìn)行生產(chǎn)。但是目前的集約化種植模式難免也會(huì)出現(xiàn)水分、溫度等脅迫條件，此外病害管理也是植物生產(chǎn)中的難點(diǎn)。生物刺激素的一大優(yōu)勢(shì)就是能夠通過(guò)提高植物自身抵抗力而提高植物抗逆境和抗病蟲害的能力。這一作用已經(jīng)在蔬菜、果樹(shù)、大田作物試驗(yàn)中得到了充分的證明。

2.2 改善土壤基質(zhì)生態(tài)

隨著無(wú)土栽培技術(shù)使用日漸廣泛，園藝植物常用栽培基質(zhì)泥炭土中就含有大量生物刺激素腐殖質(zhì)。泥炭土本身養(yǎng)分充足，腐殖質(zhì)的存在又加強(qiáng)了植物對(duì)養(yǎng)分的利用。同時(shí)泥炭土也具有良好保水透氣性和對(duì)植物有益的微生物，對(duì)于植物根系的生長(zhǎng)和植株的生長(zhǎng)都具有很好的效果。而使用其他基質(zhì)同時(shí)添加合適的生物刺激素，也具有改善土壤生態(tài)環(huán)境的效果。

2.3 提高植物品質(zhì)

不同于化學(xué)肥料，生物刺激素的效果往往是多重的，能解決肥料和農(nóng)藥解決不了的問(wèn)題。如生物刺激素海藻提取物，富含多種陸地植物所缺乏的多糖類物質(zhì)，具有增強(qiáng)植物抗性，加強(qiáng)植物營(yíng)養(yǎng)吸收，提高植物葉綠素、胡蘿卜素含量等效果，對(duì)于改善植物健康狀況和觀賞品質(zhì)可能具有意想不到的效果。

3 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)今環(huán)境的變化，能源的消耗以及消費(fèi)者對(duì)植物產(chǎn)品要求不斷增高，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提出了更高的要求。另外一方面，在鉀肥、尿素等大宗商品價(jià)格的暴漲，化學(xué)農(nóng)藥使用弊端日益顯現(xiàn)，使生物刺激素得到了越來(lái)越多人的關(guān)注。2012年12月第一屆國(guó)際生物刺激素大會(huì)在法國(guó)召開(kāi)，各種生物刺激素的產(chǎn)品也應(yīng)運(yùn)而生。但目前，國(guó)內(nèi)沒(méi)有生物刺激素明確的概念，沒(méi)有正規(guī)的生物刺激素產(chǎn)品備案和登記，缺乏相應(yīng)的統(tǒng)一管理和法規(guī)，農(nóng)資市場(chǎng)對(duì)生物刺激素產(chǎn)品推廣不足，農(nóng)戶對(duì)產(chǎn)品認(rèn)識(shí)模糊，這些因素一定程度上影響了生物刺激素銷售和應(yīng)用。但是我們相信，隨著越來(lái)越多的種植者和經(jīng)營(yíng)者對(duì)生物刺激素的了解和認(rèn)識(shí)，意識(shí)到當(dāng)前環(huán)境下農(nóng)作物高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)對(duì)具有環(huán)保和有機(jī)特征產(chǎn)品的需求，并結(jié)合我國(guó)綠色農(nóng)業(yè)的發(fā)展需求，生物刺激素這種新興的農(nóng)資產(chǎn)品會(huì)更好地服務(wù)未來(lái)的農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)，并擁有更廣闊的市場(chǎng)。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉國(guó)秀，沈宏.生物刺激素及其在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用[J].磷肥與復(fù)肥，2020，35（11）：22-26.

[2] 劉秀秀，馮小亮，呂東波.生物刺激素在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展前景[J].南方農(nóng)業(yè)，2017，11（14）：88-89.

[3] 陳傳武.中國(guó)或?qū)⒊蔀樯锎碳に貞?yīng)用的最大市場(chǎng)[J].農(nóng)藥市場(chǎng)信息，2017，30（2）：39-40.

[4] 柳紅，李江.淺議生物刺激素在農(nóng)業(yè)中的作用[J].青海農(nóng)技推廣，2015（2）：55-56.

[5] 馬德源，馬云飛，于金慧，等.海藻肥在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的研究進(jìn)展[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2020，52（8）：145-151.

[6] 趙敏，王詩(shī)成，楊曉花.葉面噴施含腐殖酸水溶肥對(duì)石榴產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J].農(nóng)技服務(wù)，2020，37（8）：23-24.

[7] 陳玉林，倪琳琳，周園園，等.生物刺激素在設(shè)施番茄上的應(yīng)用效果研究[J].上海蔬菜，2022（1）：51-55.

[8] 謝尚強(qiáng)，王文霞，張付云，等.植物生物刺激素研究進(jìn)展[J].中國(guó)生物防治學(xué)報(bào)，2019，35（33）：487-496.

[9] 王思懌，商照聰，于秀華，等.生物刺激素的研究進(jìn)展及相關(guān)歐盟管理制度解析[J].化肥工業(yè)，2019（2）：1-4.

[10] 張學(xué)峰，趙云霞，唐藝婷，等.殼聚糖在植物保護(hù)領(lǐng)域中的研究與應(yīng)用進(jìn)展[J].浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2023，64（4）：898-904.

[11] 孟玲，王雷.殼聚糖對(duì)多種植物病原菌的抑制效果概述[J].農(nóng)藥，2009，48（11）：781-783.