恭喜绿微生物成为生物刺激剂专委会会员单位

科学发展生物刺激剂产业，建设现代生态文明农业

陈绍荣（中国生物刺激剂联盟）

进入21世纪后，我国农业发展出现了一些新情况和新问题，尤其是化肥、农药等农业生产资料的过度投入，对大气、土壤和水体带来面源污染，直接危及食品安全和人体健康。党的十八大以来，习近平主席多次提出树立和践行”绿水青山就是金山银山”的生态文明农业理念，中共中央办公厅、国务院办公厅印发了《关于创新体制机制推进农业绿色发展的意见》的文件，国家农业农村部提出”到2020年化肥使用量零增长”的指示。建设生态文明农业，推进农业绿色发展是农业供给侧改革的重要内容和主攻方向。大量科学研究以及实践应用表明，生物刺激剂是提高化肥利用率、实施农作物健康栽培、防治面源污染、保证食品安全、建设生态文明农业的创新产品。因此，必须彻底改变生物刺激剂是所谓的纯化学激素的错误观念：第一，生物刺激剂是植物体本身具有的而且必不可少的生物调控物质的组成成分；第二，生物刺激剂产品主要来源于生物；第三，生物刺激剂是绿色、安全的农业生产资料，无毒、微毒或低毒，在植物体内残留时间短，残留量少，不仅对人体健康和土壤环境无不利影响，还可提高化肥利用率，减轻环境污染，是绿色环保的生产资料。

1生物刺激剂在建设我国现代生态文明农业中的作用

许秀成教授指出：”生物刺激素刺激作物生长就像肥料，但不被认为是肥料，可归入农业投入品。在欧洲，一个很好用的生物刺激素产品可以减少超过100万t的氮肥施用量。”足以证明生物刺激剂在建设我国现代生态文明农业中作用重大，值得高度关注。

1.1应用生物刺激剂是化肥减施增效的有效途径之一

(1）生物刺激剂能提高化肥有效成分的利用率。大量研究表明，应用生物刺激剂后，化肥有效成分吸收利用率明显提高。李丽等报道，添加腐植酸后，磷肥的当季利用率从15.4％提高到19.3%；土壤中w（速效磷）从21.6mg/kg提高到26.9mg/kg。杨志福报道，土壤施用腐植酸肥料后，可使碳铵在6d中的氮素挥发从13.10％减少到2.04%，氮肥利用率从30.1％提高到34.1%，土壤中的速效氮含量增加一倍。贺英的研究表明，腐植酸具有对肥料增效的功能，具有硝化抑制，促进作物对氮吸收的作用，可提高氮的利用率；可抑制土壤对磷的固定，提高土壤中磷的有效性；通过吸收和贮存钾离子，抑制土壤对钾肥的固定，防止钾肥流失，提高钾肥利用率。中国农业大学研究者发现，在等氮对照条件下，过磷酸钙有效磷利用率为23.3%；添加腐植酸后，有效磷利用率为28.8%；加入硝基腐植酸铵后有效磷的利用率上升到32.2%。江西省鹰潭市余江区老科技工作者协会农业分会于2015-2016年连续应用腐植酸型大三元”生态肥进行试验示范，试验示范面积达200667m2。结果表明，w(N+P2O3+K-0)30％的腐植酸型”大三元”生态肥比1o(N+P203+K30)45%~51%的复混肥显著促进作物增产，在每667m2纯养分投入减少8.80~17.05kg时，每667m2早稻平均增产83.2kg，增产率19.12%，晚稻平均增产79.34kg,增产率14.94%，充分显示了腐植酸型”大三元”生态肥的减施增效作用。

2）生物刺激剂能缓释氮肥，促使氮肥速效变长效。我国现有的主流缓控释氮肥产品生产大多参考国外技术，没有自主知识产权，产品价格昂贵而中国科学院石家庄农业现代化研究所阎宗彪团队研发的符合我国国情且具有自主知识产权的腐植酸涂层缓释肥，利用亲水性材料，以腐植酸为载体，通过包膜物质水溶胀形成的大分子团絮结构，增强对溶出养分的吸附，并通过调节包膜厚度和改性包膜材料控制养分的水溶出，创造了独特的缓释高效机制，是具有中国特色的新型缓释肥料。这种腐植酸涂层缓释肥从20世纪90年代以来，已推广应用2000多万hm2，增产节肥效益超过2000亿元，并获得了国家科技进步二等奖。2008年，中国农业大学教授、河北省小麦首席专家等测产验收了河北省百万亩小麦腐植酸涂层缓释肥示范样板区，小麦667m2平均产量为600.25kg，比常规施肥对照增产15.38%。

(3）生物刺激剂能螯合中微量营养元素及有益营养元素，提高中微肥、有益元素肥的利用率。众所周知，许多中微量营养元素及少数有益营养元素施用在土壤中或添加在肥料中，易和磷酸盐等发生化学反应，形成不溶性化合物，致使作物无法吸收。因此，许多微量元素及有益营养元素必须采用整合剂整合后形成比较稳定的离子态，才能施用。当前国内外常用的螯合剂为EDTA（乙二胺四乙酸），利用EDTA生产的整合微肥在酸性土壤中比较适宜，而在碱性土壤中则不太稳定，而且成本太高。而生物刺激剂产品中腐植酸和氨基酸等都是性能优良而且成本低的整合剂，尤其是氨基酸整合效果好，成本也最低。常用的3种整合剂制备的中微肥性能比较见表1。

钛是有益营养元素，但只有螯合形态的钛才可以被作物吸收。当前钛的螯合物主要有抗坏血酸钛和柠檬酸钛。这2类螯合物均溶于水，不污染土壤和环境。但是抗坏血酸易被空气中的氧分解而导致钛沉淀，稳定性差。2015年江苏省农业科学院邵建华专家团队指导四川龙蟒福生科技有限责任公司创新推出了氨基酸型有机态钛肥，经4年示范推广，增产提质效果极显著，深受农民消费者欢迎。

(4）生物刺激剂能增强作物对养分的吸收利用能力。秦万德报道，腐植酸可以影响细胞膜的通透性，从而促进作物对营养元素的吸收利用。日本研究者按50mg/kg的浓度向土壤施入腐植酸肥料后，发现水稻、小麦、黄瓜、油菜的根吸收能力分别提高155%、110%、80%、37%。广西壮族自治区农业科学院研究者发现，早稻齐穗期施腐植酸铵比施碳铵植株多吸收氮11.4%，晚稻齐穗期施腐植酸铵比施碳铵植株多吸收氮8.6%。

(5）生物刺激剂能活化土壤养分，促进土壤中的无效养分有效化。应用生物刺激剂产品能够增加土壤中的有效养分，还可活化土壤中的养分，使许多难溶态的无效养分有效化。例如，生物刺激剂中的微生物成分，根瘤菌、自生固氮菌、光合细菌等可以吸收利用空气中的游离氮素，增加土壤中的氮养分含量；硅酸盐细菌、解磷钾细菌、枯草芽孢杆菌等可以分解土壤中难溶态的磷、钾、硅等营养元素，丰富土壤中可溶态的磷、钾、硅等有效养分库容；有机成分中的腐植酸、氨基酸、海藻提取物等均能一定程度地活化土壤中的养分，增强土壤的养分供给能力。

1.2应用生物刺激剂是作物增产提质的有效手段

1.2.1生物刺激剂能有效促进作物新陈代谢，提高进作物的营养效率。

(1）促进叶绿素的形成，提高光合作用效率。大量的生物刺激剂产品如腐植酸、氨基酸、锰、铁、钛、硅等都有促进叶绿素形成和提高光合作用效率的功能”。陈淑云等”报道，施用腐植酸营养液后，美女樱叶绿素含量比对照处理增加24%;四季梅的叶绿素含量比对照增加24.34%。万春候报道，应用钛肥后，叶片单位鲜质量的总光合色素平均提高20％左右，其功能转换效率及光合作用速率增加10%~20%。陈绍荣等报道，水稻应用氨基酸钛后，叶绿素含量提高24.9%。李安民等（回也做过类似报道，对花生、苦瓜、茄子施用腐植酸叶面肥（每667m2施用量分别为200、500、200g),与对照相比、花生（上午10时测定）光合有效辐射、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度分别提高了1.7%、105.0%、135.7%、43.0%；苦瓜（下午3时测定）光合有效辐射、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度分别提高了10.4%、49.1%、113.0%、107.1%；茄子（下午4时测定）光合有效辐射、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度分别提高了10.1%、281.6%、8.7%、9.1%。

(2）提高作物体内酶的活性，参与多种酶促反应。研究资料及应用实践证实，大多数生物刺激剂均能有效提高作物体内多种酶的活性、膜转运蛋白活性和基因表达的多样性，参与多种酶促反应，促进作物的新陈代谢。陈绍荣等报道，氨基酸钛能提高过氧化氢酶、过氧化物酶的活性，促使作物体内生化程加快，促进作物的新陈代谢。万春候报道，叶面喷施钛肥后，小麦的硝酸还原酶活性可提高50%~150%，其对氮的利用率可提高10%~40%。王统正”报道，腐植酸可以影响作物中超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、过氧化物酶、多酚氧化酶等200多种酶的活性。吴承欢等采用3种氮源培育水稻，发现谷草转氨酶、谷丙转氨酶和谷氨酸脱氢酶的活性提高，证明氨基酸态氮可提高氨基酸转氨酶和谷氨酸脱氢酶的活性。秦万德”报道，西瓜用腐植酸处理后，过氧化氢酶的活性为89.13%~134.68%，远远超过对照处理的46.40%。国外也有报道，腐植酸成分中的酚类物质能破坏哚乙酸氧化酶，促进作物体内生长素含量的相对提高，因而能促进作物根、茎、叶、花、果的快速生长发育。许多微生物种群的代谢产物或次生代谢产物也能促进作物的新陈代谢，提高多种酶的活性，陈捷”指出，木霉菌＋芽孢杆菌的代谢产物可提高磷酸酶、植酸酶的活性，诱导作物的抗病与促生作用。

1.2.2生物刺激剂能双向调控作物生长发育，大幅度增产提质

生物刺激剂最大的功效之一就是双向调控作物的生长发育，既能正向调控，即促进营养生长和生殖生长，促进根、茎、叶、花、果、种子的发育，又能逆向调控，协调营养生长和生殖生长，如抑制过度的营养生长，促进花芽分化，减少瓜果脱落等。

(1）促进根系生长，增强对水分和养分的吸收利用。李安民等研究发现，腐植酸对多种作物的根系生长促进作用明显。对水稻、花生施用腐植酸叶面肥后，与对照相比，水稻根幅、根干质量、白根根系活力分别提高了71.3%~88.2%、74.9%~91.8%、28.0%~28.7%；花生根幅、根干质量、白根根系活力分别提高了69.4%~254.1%、47.3%~125.2%、75.1%~93.1%。

(2）促进茎、叶生长。有关报道”“指出北京市农业科学院果树研究所研究者对鸭梨施用腐植酸肥料后，鸭梨的新梢长度、叶片数及叶片大小均明显优于对照。江西省华农科技开发有限公司试验发现，每667m2施用腐植酸叶面肥300g后，茶叶、桑叶、白菜叶生长明显优于对照。茶叶叶数、平均单叶叶幅、鲜叶质量分别比对照增加了31.5%、49.6%、76.4%；桑叶叶数、平均单叶叶幅、鲜叶质量分别比对照增加了59.5%、39.0%、55.5%；白菜叶数、平均单叶叶幅、鲜叶质量分别比对照增加了61.9%、44.3%、30.0%。

(3）促进花、果实、种子生长。腐植酸、氨基酸、海藻提取物等生物刺激剂产品能显著促进作物生殖生长，大幅度提高经济产量。李安民等”研究发现，棉花应用腐植酸后，产量增加50.3%；柑橘应用腐植酸保果比BA+GA（细胞分裂素类＋赤霉素类）保果座果率提高1.30~1.42个百分点；西瓜应用腐植酸增产21.4%~45.1%。邵建华等”研究发现，应用氨基酸钛叶面肥后，水稻增产27.35%，辣椒增产51.9%；晚熟石榴应用氨基酸型硼镁钛增产28.32%；应用氨基酸型微生物有机﹣无机复混肥（”大三元”生态肥），水稻增产35.51%~36.90%，玉米增产12.85%，花生增产13.03%；应用腐植酸型微生物有机﹣无机复混肥（”大三元”生态肥），水稻增产14.94%~19.12%，小麦增产9.80%。

（4）提高农产品品质。陈绍荣等报道，应用硅肥后，可使水稻糙米率增加0.3%，精米率增加12.9%，而胶稠度却减少了11mm，增强了米质、食味和口感。应用腐植酸涂层缓释肥＋硅肥后，苹果的单果质量增加，果形指数由对照的0.82提高到0.89，着色面积由82.5%增加到90.5%，果实硬度由8.49提高到9.47，w（可溶性固形物）由13.67%提高到14.90%。李安民等报道，应用腐植酸肥后，早西瓜西农8号w（糖）增加3.8个百分点，甜瓜日本2号w（糖）增加3.1个百分点，日本甜珍西瓜w（糖）增加3.5个百分点，秋西瓜红玉w（糖）增加3.0个百分点；稻谷出米率提高4%~5%；茶叶的水浸出物浓度提高2.66个百分点，茶多酚增加2.95个百分点，咖啡碱增加0.05个百分点；烟叶上等叶比例提高116%。邵建华［20］报道，黑龙江省农业科学院应用氨基酸微肥后甜菜w（糖）提高0.38%~0.47%，马铃薯块茎淀粉质量分数增加0.30%~1.04%，VC含量也有所上升；福建省农业科学院应用氨基酸微肥后，龙眼、荔枝、柑橘等果实w（糖）增加0.7%~2.4%，100mL果实汁液中VC增加1.3~6.7mg。

1.3生物刺激剂是建设生态文明农业的绿色农资（1）生物刺激剂能促进农作物健康栽培。建设生态文明农业必须建立和践行农作物健康栽培的理念。健康栽培可以激发农作物的新陈代谢机能及其抵抗生物胁迫、非生物胁迫的机制，才能在充分满足其正常营养需求的基础上，进一步提高营养效率，增强对肥料有效成分的吸收利用，并有效提升其免疫性和抗逆性，是化肥减施增效的最佳途径。农作物健康栽培必须从土壤环境健康开始，包括选用健康生态的农作物优良品种、培育健康的幼苗、全程的大田健康管理等多个环节。通过健康栽培充分满足农作物的正常营养需求，提升对不良环境条件（高温、冷冻、旱涝、土壤酸化或盐碱化、病虫害等）的抵抗能力，极大地减少化肥、农药、水等生产资料的投入，从而达到生态和绿色的效果。实施农作物健康栽培，一是要选择对不良环境条件抵抗力强的优质良种；二是要应用生物刺激剂提升作物的抗病力与免疫力；三是要实施病虫害绿色防治战略。因此，应用生物刺激剂对实施农作物健康栽培十分重要，必须高度关注。

(2）生物刺激剂能诱发作物的抗生物胁迫机制。近年来，由于气候变化以及化肥农药的过量施用，农作物的生物胁迫与非生物胁迫日趋严重。陈捷”指出，应用生物刺激剂激发农作物的抗胁迫机制是保证食品安全的关键技术。木霉菌及其次生代谢产物可以直接抑制病原菌生长，木霉菌纤维素酶可以诱导作物根系或根际产生拮抗性代谢物质，能抑制病源镰刀菌致病蛋白和脱氧雪腐镰孢菌烯醇霉素合成相关蛋白的活性。他们研制的JDO14、JDO15、JDO16等能有效防治水稻稻瘟病、纹枯病，小麦赤霉病，蔬菜叶斑病，黄瓜白粉病等。陈清指出，功能性微生物既能促进作物健康生长，还能改良土壤，增强作物抗生物胁迫能力。申嗪酵素可在病菌细胞内抑制氧化、磷酸化过程，抑制菌丝的正常生长，引起植物病原细菌菌丝体的肿胀、变形和裂解，对防治枯萎病、根腐病、蔓枯病、疫病、青枯病等都有效。还有许多研究应用资料说明海藻提取物、腐植酸、氨基酸、壳聚糖等生物刺激剂都有很好的防病免疫作用。

(3）生物刺激剂能诱发作物的抗非生物胁迫机制。腐植酸、S﹣诱抗素及其他多种生物刺激剂均有诱导作物产生抗旱害。据秃泰雄”研究，当温度提高10℃或更高时，作物对钾、钙、镁、磷等矿物质的吸收受阻。而且如果降雨或日照不足情况持续一段时间，这种影响会加重。在高温条件下应用S﹣诱抗素制剂，能使作物对钾、钙、镁、磷的吸收加倍，使作物的营养生长和生殖生长均可正常进行，促进作物增产提质。

1.4生物刺激剂能高效治理修复土壤的退化和污染

(1）促进土壤微生物活动，增加土壤微生物多样性。多种生物刺激剂产品都能增加作物根际和土壤中的生物多样性，扩大有益微生物种群，改良与优化土壤微生态区系，尤其是微生物﹣-“未来科学领域的明星”在治理修复土壤退化及污染方面极有发展前景。

(2）优化生态，有效治理修复被化肥、重金属等污染的土壤。熊思健等指出，应用腐植酸型有机-无机复混肥能有效治理稻田镉污染。其对重金属污染的缓解和净化机制为：①参与离子的交换反应，与重金属离子发生络合（螯合）作用；②改善土壤结构，为土壤微生物活动提供基质与能源，间接影响土壤重金属的行为。研究资料还指出，在一定的pH条件下，土壤镉的最大收附量与有机质、铁铝氧化物有明显的相关性。因此，腐植酸对镉等重金属离子的吸附作用很显著。另外，硅肥也有明显的抑制水稻吸收镉的作用。水稻糙米、茎叶、根中的镉含量随硅肥用量的增加而明显下降。应用腐植酸肥、富硒肥、铁硒微肥均能有效降低稻米中的铅、镉、铬、汞、砷含量，而且能使稻谷增产7.82%~11.00%。还要提及的是多种微生物对土壤重金属污染的修复效果更为显著。这些微生物产生的酶可使重金属还原或与重金属结合变成毒性小且稳定的状态。多种细菌可以吸附积累或钝化重金属，降低重金属在土壤环境中的生物有效性，其氧化还原作用能促使变价金属离子的价态发生变化，降低重金属离子的毒性。（3）治理土壤酸化、盐渍化。熊思健等研究发现，应用腐植酸与硅钙营养元素制成的新型土壤调理剂治理酸性土壤效果良好。据黑龙江省土肥站2年连续试验，土壤pH升高0.52~0.81，平均升高0.63。陈绍荣等研究发现风化煤（主要含腐植酸）等生物刺激剂产品能有效治理盐渍化土壤。风化煤中的腐植酸具有极强的化学活性与生物活性，对土壤酸碱度有很大的缓冲作用。还有一种主要成分是黄腐酸的土壤改良剂，其治理盐渍效果突出，脱盐率为30.3%，对照区则为10.4%，可使棉花增产21.1%。

2我国生物刺激剂产业的现状和问题

我国生物刺激剂产业，始于二十世纪六七十年代，当时微生物产业有根瘤菌、”5406”放线菌等生产。腐植酸产业在20世纪70年代起步。20世纪80年代以来，中微量元素肥料开始进入市场。进入21世纪后，我国的生物刺激剂产业得到了更加长足的发展，特别是腐植酸、氨基酸、海藻提取物、微生物、中微量元素与有益营养元素、植物生长调节剂六大产业发展更快。但是，由于在政策扶持、产品登记及生产监管等方面都存在着不少问题，使许多种生物刺激剂产品一直得不到市场客观和全面的认识，在一定程度上影响了生物刺激剂产品的进一步开发和利用。同时，有些生物刺激剂厂家为了一味追求利润，使一些低效甚至无效的假冒伪劣产品进入市场，既伤害了农民消费者，也阻碍了我国生物刺激剂产业的健康发展。

纵观我国生物刺激剂产业现状，大多数生物刺激剂厂家发展方向明确，产品质量较好，而且重视市场信誉。笔者认为，为了适应现代生态文明农业的需求，必须克服当前的产品单一化、同质化、市场竞争力低的弊端，要在研发新的更多功能、更高质量的技术创新产品上下功夫，要和科研教学机构强强联合，做到产学研一体化，让我国的生物刺激剂产业步入良性发展的高速通道。

3科学发展我国生物刺激剂产业的建议

3.1复配创新，研发生物刺激剂高端产品

我国是生物刺激剂生产大国和消费大国，但没有跨进强国的行列。笔者认为，我们应该高度关注生物刺激剂产业的科学发展，迅速改变现在这种生产原料产品、简单加工产品的现状，应该采取复配创新手段，集中精力，加大投入，进行技术攻关，力争产品升级换代，研发一批世界级的生物刺激剂高端产品，创立著名品牌，抢占国内外的销售市场，让我国的生物刺激剂厂家做大做强，更好地为中国现代生态文明农业发展服务。熊思健［28］认为，今后一段时间，我国生物刺激剂产业的发展应集中在以下3个热点：①新型免疫增强剂——甲壳寡聚糖，甲壳寡聚糖又称植物疫苗，能够诱导抗性基因表达，使植物对有害生物侵染产生防卫反应，提高作物对土壤病害的抵抗力；②多肽，包括植物源多肽和动物性多肽，多肽可在逆境下增强保花保果、膨果上色，改善和提高作物品质；③生防菌如木芽菌（木霉菌+枯草芽孢杆菌），生防菌的研发及应用，可解决土壤退化、重茬病害多的问题，以微生物及其代谢产物，结合优质载体，改造土壤微生态系统，促进作物健康生长。

3.2有机结合，无机化肥产业和生物刺激剂产业

融合发展20多年的实践证明，实行无机化肥与生物刺激剂的有机结合，走无机化肥产业与生物刺激剂产业融合发展的道路，是我国生物刺激剂产业向绿色、高效生态肥料转型升级的最佳选择。江苏省农业科学院邵建华技术团队推出的高利用率、高经济效益和能有效推动农业可持续发展的”大三元”新型生态肥就是化肥与生物刺激剂有机结合的较好案例。”大三元”生态肥主要由化肥、有机肥和生物肥科学配制而成。化肥成分主要是氮、磷、钾及中微量元素和有益元素，一般w（N+P2O5+K2O）为30%~35%。有机成分包括腐植酸、氨基酸、海藻提取物等高活性有机酸等生物刺激剂成分。生物成分包括细菌、真菌等固氮微生物、解磷钾微生物、促生和生防微生物等。80万hm（21200多万亩）耕地的应用推广结果表明，该生态肥与w（N+P2O5+K2O）45%~51%的化肥相比，虽然w（N+P2O5+K2O）下降了15~20个百分点，但肥效提高10%~15%，而且农产品的营养品质、外观品质、安全品质显著提高，是减施增效肥料，完全符合生态文明农业的要求。

3.3重在应用，强化生物刺激剂创新产品的推广服务

我国生物刺激剂产业发展除受国家政策影响外，一个很重要的问题是受农化服务推广滞后制约。因此，在完善国家农化服务体系的同时，要求厂商建立健全农化服务网络，做好生物刺激剂创新产品的试验、示范和推广服务。笔者建议要坚持”讲给农民听，做给农民看，带着农民干”的农化服务模式，大力宣传推广生物刺激剂产品，提高厂家供销人员和农民消费者的科学用肥水平。必须突破生产企业以生产管理为中心的传统管理模式，尽快转向以农民消费者为中心的现代经营模式，促进我国生物刺激剂企业的健康发展。