目录
第 1 部分 简介和生物刺激剂表征
第1章 植物生物刺激素：作物可持续集约化的新范例
1 简介
2 “生物刺激剂”一词的确立
3 植物生物刺激素作为肥料产品的功能成分
4 鉴定植物生物刺激素的生物活性成分
5 微生物生物刺激剂
6 结论
第2章 生物活性化合物和生物刺激活性评价
1 简介
2 有效组分
3 数据要求
4 作用方式
5 组学方法
6 激素样活性和体外测定
7 结论和未来趋势
第 2 部分 生物刺激剂的非微生物和微生物类别
第3章 腐殖质（HS）作为农业中的植物生物刺激剂
1 简介
2 腐殖质的生产及特性
3 腐殖质和植物营养
4 腐殖质对土壤的影响
5 腐殖质的生物活性
6 农业中的商业腐植酸盐
7 结论
第4章 海藻提取物作为农业植物生物刺激剂
1 简介
2 生物刺激素的分类、注册法律要求和生物刺激素市场
3 海藻提取物对植物初级和次级代谢的影响和作用方式
4 海藻提取物对植物生理的影响
5 海藻提取物对园艺和农作物非生物胁迫耐受性的影响和作用方式
6 海藻提取物对根际微生物种群调节的影响
7 结论
第5章 蛋白质水解物对作物的生物刺激作用
1 简介
2 生物活性化合物
3 蛋白质水解物对作物发芽、生长和产量的影响
4 土壤养分有效性和养分利用效率
5 作物对非生物胁迫的耐受性
6 产品质量
7 结论和未来趋势
第6章 硅作为农业生物刺激剂
1 简介
2 肥料和生长介质中硅的可用性
3 植物对硅的积累、运输和沉积
4 硅和植物非生物防御：干旱和盐度
5 硅和植物非生物防御：对重金属的耐受性
6 硅和植物非生物防御：对其他环境胁迫的耐受性
7 硅和增强生长
8 硅和植物毒性
9 监管问题
10 总结和未来趋势
第7章 植物根际促生长细菌（PGPR）作为农业中的植物生物刺激剂
1 简介 197
2 促进植物生长
3 植物促生根际细菌 (PGPR) 和非生物胁迫
4 植物根际促生长细菌（PGPR）对抗生物胁迫
5 假设效应器或机制已知的危险
6 结论和未来趋势
第8章 丛枝菌根真菌作为可持续作物生产的生物刺激剂
1 简介
2 丛枝菌根（AM）真菌的功能和益处
3 在可持续植物生产中成功实施丛枝菌根（AM）真菌的要求
4 菌根产品的当前市场
5 结论
第三部分 创新与实际应用
第9章 设计和配制微生物和非微生物生物刺激剂
1 简介
2 生物刺激剂的开发过程
3 工业案例研究1：菌根接种剂
4 工业案例研究 2：植物蛋白水解物
5 未来趋势
第10章 植物生物刺激剂及其对养分利用效率（NUE）的影响
1 简介
2 腐殖酸和黄腐物质
3 微生物生物刺激剂
4 海藻和藻类
5 蛋白质水解物
6 结论和未来趋势
第11章 植物生物刺激素与精准农业的结合
1 简介
2 监测土壤和植物的空间变异
3 基于统一管理分区的定点管理
4 农业投入品的具体应用
5 生物刺激素的精准施用技术
6 案例研究：精准葡萄栽培中的生物刺激素
7 结论和未来趋势
介绍
欧盟肥料法规 2019/1009 将植物生物刺激剂定义为“肥料产品，其功能是模拟植物营养过程，与产品的营养成分无关”。 植物生物刺激素刺激作物的自然过程，以增强养分吸收、养分利用效率（NUE）、对非生物胁迫的抵抗力和品质性状，以及增加土壤或根际养分的可用性。 它们提供了增加化肥使用的机会，从而有助于实现更可持续的作物生产。 该合集回顾了理解和使用生物刺激剂的关键进展。 第 1 部分回顾了微生物和非微生物生物刺激剂的分类方法、生物活性化合物的类型以及生物刺激剂的评估方法。 第 2 部分调查了各种类型的生物刺激剂，从腐殖质和海藻提取物到蛋白质水解物、硅、促进植物生长的根际细菌 (PGPR) 和丛枝菌根真菌 (AMF)。 第 3 部分讨论第二代生物刺激剂的设计进展及其实际应用。
第 1 部分 简介和生物刺激剂表征
第一章通过讨论植物生物刺激素作为作物生产可持续集约化的新范例来进行介绍。 生物刺激剂作为改变植物生理功能和提高作物生产力或质量的一种方式应用于农作物。 它们可以被视为植物营养中的“功能成分”，与肥料和植物保护剂（例如杀虫剂或杀菌剂）不同。 尽管海藻提取物和腐殖酸等生物刺激剂已在农业中使用了数十年，但它们直到最近才得到施肥产品监管法规的认可。 投放市场的生物刺激素产品通过描述其对作物预期效果的声明来识别，例如提高养分利用效率和对非生物胁迫的耐受性。 这些影响有助于作物生产的可持续集约化。 然而，它们的进一步发展需要更好地了解它们对植物和相关微生物的生物活性作用、受体植物和环境对生物刺激剂活性的响应，以及它们与肥料和其他农业投入品的相互作用。
第2章指出不同国家和地区对生物刺激剂投放市场的法规仍然存在很大差异。 所有管理生物刺激素的上市前审批系统的一个关键因素是授权所需数据的规范。 大多数法规都关注成分声明，特别是功效声明。 建议结合实验室试验和专门的现场研究来确定植物生物刺激剂的作用模式和效果。 传统上，体外测定（例如激素样活性测试）已用于支持潜在生物刺激剂活性的研究。 分析、技术和大数据管理的最新进展提高了组学科学在理解、筛选和评估生物刺激剂作用方式方面的潜力。 特别是代谢组学和表型分析引起了越来越多的兴趣。
第 2 部分 生物刺激剂的非微生物和微生物类别
第 3 章所示，腐殖质 (HS) 影响许多与植物生长相互作用的农艺、环境和地球化学过程，例如土壤结构和孔隙度、水渗透率和土壤持水能力，并影响土壤微生物的多样性和活性。腐殖质 (HS) 是农业中使用最广泛的生物刺激剂之一，因为它们已被证明可以直接或间接显着改善植物生长，并改善土壤性质和肥力。此外，HS通过与植物生化和生理过程相互作用、刺激生长并增加根部对养分的吸收来影响植物生理。 现在大量的研究表明，在实验室和现场条件下，HS 可以对植物生长产生积极影响，包括增加芽和根的生物量、叶绿素浓度和侧根数量。 第 3 章回顾了 HS 关键方面的研究范围：生产和特性、生物活性、对土壤和植物营养的影响以及商业腐植酸盐在农业中的使用。
第4章回顾了海藻提取物作用机制的研究，特别关注作为生长刺激和保护因子以及抗菌剂的初级和次级代谢物。海藻提取物是一类广泛使用的生物刺激剂。 海藻提取物还调节根际微生物种群的生长。 它们直接影响植物生理，特别是种子的发芽、芽和根的生长、坐果的改善以及粮食作物的质量提高。 海藻提取物还可以提高作物非生物胁迫耐受性。 尽管已经取得了很大成就，但仍需要进一步研究以更全面地了解其作用机制。
第5章概述了植物和动物蛋白水解产物的特性和生产及其对养分利用效率、作物对非生物胁迫的耐受性和生产性状的有益影响。蛋白质水解产物 (PH) 是一类植物生物刺激剂，含有多肽、寡肽和氨基酸的混合物，通过部分水解从动物或植物来源的蛋白质来源生产。 蛋白质水解产物用于叶面施用，并在较小程度上用作土壤和种子包衣应用，以提高露地和温室条件下的作物性能。本章回顾了最近关于了解蛋白质水解物的作用方式、生理和分子机制以及优化应用时机和速率的方法的研究。
第6章首先评估肥料和生长介质中硅的有效性，然后总结我们对植物积累、运输和沉积的了解。 然后，它回顾了硅如何增强植物对干旱和盐度的非生物防御、对重金属和其他环境胁迫的耐受性的研究。 它还讨论了硅在促进作物生长方面的作用。硅 (Si) 是一种矿物质元素，众所周知，它可以保护许多作物免受一系列非生物胁迫，包括渗透和营养失衡。 虽然其确切的作用机制仍有待充分了解，但研究强调了硅在维持植物内部稳态方面的作用。
第 7 章回顾了我们对植物根际促生长细菌 (PGPR) 作为农业植物生物刺激剂的了解。 促进植物生长的根际细菌可以通过产生抗氧化酶来诱导非生物胁迫耐受性，改变植物代谢，影响光合作用速率并改变植物组织中的渗透剂浓度，从而改善胁迫生长条件下的生长。 这些细菌还通过与其他微生物竞争生态位空间和营养物质、产生抗生素化合物以及通过产生微生物到植物的信号分子诱导系统抗性来帮助植物抵抗生物胁迫。 然而，我们对促进植物根际细菌生长的作用机制的理解仍然相对较新。 根系分泌物和微生物间信号传导等因素的重要性需要成为未来研究的重点。
第 8 章重点介绍丛枝菌根真菌 (AMF) 作为可持续作物生产的生物刺激剂。 本章回顾了 AMF 的功能和优点。 研究表明，AMF 共生的基础是植物和 AMF 之间养分的双向交换。 寄主植物为 AMF 的专性生物营养生活方式提供了物理支持和有利的代谢框架。 AMF 接收寄主植物光合作用固定的碳，以换取它们通过真菌菌丝体网络向寄主植物提供的矿物质营养。 本章还评估了我们对在可持续工厂生产中成功实施 AMF 的要求的了解。 研究表明，有几个方面有助于确定 AMF 的成功应用。 首先，植物生产地点及其条件必须有利于菌根功能。 其次，植物的基因型必须支持共生的积极功能。 接种物还应该通过“训练”或与其他有益微生物结合来针对特定条件。 本章还评估了菌根产品的当前市场。
第三部分 创新与实际应用
第9章首次概述了微生物和非微生物生物刺激剂的优化设计和配方。 本章对植物生物刺激素开发的循环生产过程进行了创新性讨论，包括i）工艺开发，ii）作用模式的阐明（通过结合植物表型和组学科学），iii）质量控制，iv）现场 试验验证、v) 监管和 vi) 工业化/商业化。 本章包括已成功开发和商业化的微生物（菌根接种剂）和非微生物（植物来源的蛋白质水解产物）生物刺激剂产品的两个成功的工业案例研究。
第 10 章回顾了腐殖质和黄腐物质、微生物生物刺激剂、海藻和藻类以及蛋白质水解产物 (PH) 的影响。 它评估了生物刺激剂对农艺和内部养分利用效率影响的证据。 提高NUE具有很大的实用价值，因为它可以更好地利用添加的肥料并提高残留养分的回收率。 欧盟和其他司法管辖区的监管指南强调，生物刺激剂可以通过声称提高养分利用效率来识别，以提高耕作系统效率。 大量研究表明，许多生物刺激剂通过促进根部生长和土壤探查、增加土壤养分的溶解或上调养分吸收过程来提高“农艺”养分利用效率，从而使土壤养分储备总量中的更多部分能够被植物获得。 植物。 然而，很少有证据表明生物刺激剂通过提高作物在给定数量的获得养分的生产力来改变植物的内部养分利用效率。 这是未来研究的一个关键领域。
第 11 章着眼于监测和管理土壤和作物的可用工具和新兴技术，以解决空间和时间变异性并为特定地点的管理策略提供信息。生物刺激剂的精准定点应用是优化生物刺激剂功效和回报的绝佳机会。本章基于确定有针对性的处理的管理区域来评估特定地点的管理方法。 讨论了采用精准农业技术使用生物刺激剂的潜力，重点是生物刺激剂在葡萄栽培中的针对性应用，以缓解水、氮和磷缺乏等非生物胁迫。
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