生物刺激剂的定义
生物刺激素：一种施用至种子、作物或根系后能够刺激其自然生长过程，进而增强或促进营养吸收、肥料利用效率、作物对非生物胁迫的耐受性，或提高作物质量和产量的物质或微生物。
生物刺激剂：生物刺激素的组合产品。
生物刺激素分类
腐植酸：（HumicAcid，简写HA）是动植物遗骸，主要是植物的遗骸，经过微生物的分解和转化，以及一系列复杂的地球化学反应过程和积累起来的一类有机物质。它是由芳香族及其多种官能团构成的高分子有机酸，具有良好的生理活性和吸收、络合、交换等功能。
氨基酸及蛋白水解产物：主要是由植物源（种子、农作物秸秆）和动物源（胶原、上皮组织）残留物通过酶解法、化学法或热水解法得到的产物，以及工农业副产品水解得到的氨基酸、多肽、蛋白混合物以及一些含氮化合物（如甜菜碱、多胺、非蛋白氨基酸）。植物根部通过吸收和转运蛋白质水解的氨基酸和小肽，调节植物的新陈代谢和生理生化反应，促进种子萌发与根系发育，增强营养物质吸收，提高植物的抗逆性进而提高农作物的产量。
海藻提取物：在传统农业中，有机物来源的海藻提取物一直被当作有机肥料使用，而海藻提取物具有生物刺激素的功效是近年来才被报道的。目前商业中使用的海藻提取物，主要包括多糖类物质如海带多糖、卡拉胶和海藻酸盐以及它们的分解产物；海藻提取物中的其他成分，如微量元素和大量元素、甾醇类、含氮化合物（甜菜碱、激素等），也具有促进植物生长的功效。海藻提取物通过调节农作物的新陈代谢和生理功能，促进作物根系生长，增加生物量进而提高农作物的产量，能缓解病虫害，预防冻害和干旱等非生物逆境，对农作物品质也有一定的改善作用。
甲壳素及其衍生物：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。几丁质是海洋甲壳动物的外壳和许多真菌细胞壁的组成成分，是由N-乙酰氨基葡萄糖通过β-1,4糖苷键连接形成的线性多聚糖。壳聚糖是几丁质的脱乙酰化的产物，而壳寡糖是壳聚糖的降解产物。几丁质和高分子量的壳聚糖溶解性很差，而低分子量壳聚糖和壳寡糖具有良好的水溶性，因此在农业生产得到广泛应用。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。通过增加植物细胞渗透性来提高营养物质吸收，促进根系发育、提高植物光合作用、调节作物生长和诱导植物抗病性。另外，壳聚糖还能抑制土壤中病原菌的生长，同时可有效改善土壤团粒结构，进而提高作物的产量和品质。
近些年关于海藻类生物刺激素研究较多，此处不再详细描述，具体可查看《一文详解：海洋性生物刺激素（海藻多糖、海藻寡糖、壳聚糖、壳寡糖）》（点击即可查看）。
微生物及代谢物：微生物菌剂是指一类富含特定微生物活体的有益真菌和细菌，可通过其所含微生物的生命活动，增加植物养分的供应量或促进植物生长，提高产量，改善农产品品质及农业生态环境。常见的微生物菌剂存在于各种不同的环境中，包括土壤、植物、植物残体、水和肥料堆肥。研究表明，微生物菌剂的施入可使土壤中微生物量显著增加，而增加的这些微生物的活动又可以促进土壤酶活性的增强，并且可以使土壤难溶性矿物养分得到分解并释放，与此同时这些微生物还能分泌植物激素，从而促进作物生长。
微生物在生长代谢过程中能够产生多种代谢产物，根据代谢产物与微生物生长繁殖的关系，分为初级代谢产物和次级代谢产物两类。初级代谢产物是指微生物通过代谢活动产生的、自身生长和繁殖所必需的物质，如氨基酸、核苷酸、多糖等。次级代谢产物是指微生物生长到一定阶段才产生的对该微生物无明显生理功能或并非所必需物质，如抗生素、毒素、激素、色素等。用于植物病害生物防治的微生物代谢产物主要是次级代谢产物。抗病微生物能产生多种抗菌物质，包括抗生素、脂肽、多肽、几丁质酶、β-1,3-葡聚糖酶、蛋白酶、纤维素酶、活性蛋白类及挥发性物质等。
植物提取物：植物源生物刺激素是指从植物中提取出来的，具有调节作物生长发育，提高作物抗逆、抗病能力，促进作物营养吸收等作用的一些高活性物质，如甙、酸、多酚、多糖、萜类、黄酮、生物碱等。实际上，我们常用的植物生长调节剂都是根据植物中提取的活性物质的结构，人工合成类似物产生的。而植物提取物由于其中的活性物质更加天然，与农作物的亲和力更强，因此表现的调节、抗逆等作用更佳。
无机盐类：无机肥一般可以直接被植物吸收，能促进植物代谢，激活植物防御反应，调节植物营养平衡，提高对非生物胁迫的耐受性等。例如亚磷酸盐对植物具有直接的生物刺激作用，对农作物具有增产抗病的功效。研究发现在一定浓度范围内，亚磷酸盐有助于植物生长发育、提高产量和品质。团队研究表明，与不施用亚磷酸盐的对照组相比，当施用亚磷酸钾占肥料质量比为3%～6%时，加快了种子萌发的速度，番茄叶片中后期株高、茎粗以及果实中可溶性糖含量都得到显著提高，作物病害率也明显下降；当施用亚磷酸钾占肥料质量比超过6%时，番茄的生长指标逐渐降低。
氨基酸、腐植酸、黄腐酸的作用与区别
氨基酸
氨基酸：（amino acid）是含有氨基和羧基的一类有机化合物的通称。生物功能大分子蛋白质的基本组成单位，是构成动植物营养所需蛋白质的基本物质。氨基酸结构包括氨基基团（NH2）、羧基（COOH）和侧链，其中侧链不同的氨基酸具有不同的性质。氨基连在α-碳上的为α-氨基酸,组成蛋白质的氨基酸均为α-氨基酸。在植物上的作用之一就是直接参与植物的各种生理活动和植物内源激素的合成。
作物生长发育过程需要各种营养元素、物质，这些营养元素、物质的吸收数量、比例以及在体内的平衡状况，对作物的营养生理影响很大，可直接关系到作物果实的品质，而氨基酸正是解决这一问题的关键成份，补充植物必需的氨基酸，可以刺激和调节植物快速生长，促使植物生长健壮，促进对营养物质的吸收，加剧干物质的积累和从植物根部或叶部向其他部位的运转速度和数量，调节大量元素、微量元素以及各 种营养成份的比例和平衡状态，从而起到调节植物正常生长的作用。
生产方法
酸水解法：生产成本低，工艺相对简单，采用盐酸或硫酸进行水解处理。
优劣
★酸解时羟基氨基酸（丝氨酸、苏氨酸）部分被分解；
★碱解时精氨酸会脱氨损失，这些氨基酸对植物有特定的生长调节作用；
★色氨酸完全被沸酸所破坏，色氨酸是植物生长素合成前体，损失会影响植物生长素含量；
★核苷酸含量低，多数被破坏；
★生产出的氨基酸中氯离子含量高。
发酵法：可分为直接发酵法和添加前体法。
优劣
★对发酵菌种要求严格；
★产物浓度低，水解度难以控制，生产周期长。
酶解法：与酸水解法相比，成本相对较高。
优劣
★氨基酸种类保留比较全面，寡肽含量较高；
★有害物质少，有益成分不易被破坏，活性高。
氨基酸(肥)的功能作用
氨基酸肥是以氨基酸作为基质，利用其巨大的表面活性和吸附保持能力，在用作肥料时，会添加一些植物生长发育所需要中微量元素（钙、镁、铁、铜、锰、锌、硼、钼等），经过鳌合（络合）形成的有机、无机复合物；既能保持大量元素的缓慢释放和充分利用，也能保证微量元素的稳效和长效；能增强植物呼吸，改善植物氧化还原过程，促进植物的新陈代谢的良好作用。同时，还能促进光合作用和叶绿素的形成，对氧化物活性酶类活性、种子发芽、营养物质吸收，根系生长发育等生理生化过程均有明显的促进和激活作用。尤其是它与植物的亲合性是其它任何一种物质所无法比的。
对于单体氨基酸的功能在此不再一一描述，具体可见之前本人发表的《一文详解：氨基酸、肽、蛋白质（酶）在植物领域的功能作用》（点击即可查看）
整体而言，氨基酸的作用如下
★为蛋白质合成提供基本成分；
★为植物提供优质的氮源、碳源和能量；
★为根际微生物提供营养（腐生菌）；
★钝化多种重金属元素，减轻其毒副作用，降低肥害；
★对硝酸盐也有一定的抑制作用；
★抗逆作用：提高作物对干旱、高温、盐胁迫等耐受能力，尤其小分子肽（少量氨基酸聚合物）能清除自由基、抗氧化、抗重金属毒害的能力；
★络合（螯合）多种中微量元素，为植物提供稳定的螯合（络合态）矿质元素（钙镁锌铜锰铁等），能快速被植物吸收和利用。
腐植酸
腐植酸：是动植物残体经过微生物的分解与转化以及漫长的地球物理化学转化过程，所形成的多种高分子有机弱酸的混合物。富含羧基、羟基、甲氧基、羰基、醌基等多种活性官能团。
腐植酸的主要元素组成为碳、氢、氧、氮、硫，是一种多价酚型芳香族化合物与氮化合物的缩聚物。广泛分布在低级别煤炭、土壤、水域沉积物、动物粪便、有机肥料、动植物残体等中。
生产流程：煤经人工氧化(如用空气、臭氧或硝酸处理)可形成再生腐植酸，如煤用硝酸轻度氧化所得的产物称为硝基草炭腐植酸专用干燥机腐植酸。提取的方法是先用酸处理，脱去部分矿物质，再用稀碱溶液萃取，萃取液加酸酸化，即可得到腐植酸沉淀。
根据腐植酸在溶剂中的溶解度，可分为三个组分:
★溶于丙酮或乙醇的部分称为棕腐酸;
★不溶于丙酮部分称为黑腐酸;
★溶于水或稀酸的部分称为黄腐酸(又称富里酸)。
常用腐植酸的种类和特性:目前作肥料常用的腐植酸分为褐煤腐植酸、风化煤腐植酸、泥炭(草滩腐植酸)。
褐煤腐植酸:是成煤过程中第二阶段(成岩作用)的产物，至烟煤阶段已不含腐植酸，褐煤腐植酸一般含量在1—85%,褐煤外观呈褐色，少数呈黑色，按深浅程度可分为三类：
1)土状褐煤：煤化程度较浅，碳含量较低，腐植酸含量较高，一般在40%以上；
2)亮褐煤：煤化程度较深，碳含量较高，腐植酸含量较低，一般在1—10%
3)致密褐煤：介于(1)和(2)之间，一般腐植酸含量可达30%左右。
风化煤腐植酸：即露头煤，俗称煤逊。一般接近或暴露地表的褐煤、烟煤、无烟煤，经过空气、阳光、雨雪、风沙、冰冻等的渗透风化作用，而形成的产物。由此过程生成的腐植酸成为风化煤腐植酸，也叫天然再生腐植酸，风化煤中的腐植酸含量波动较大，可以从5--80%不等。
泥炭(泥煤、草炭等)腐植酸：泥炭是成煤的初始阶段，又称泥煤。泥炭中的有机质，是由未分解的植物废体和腐植酸组成，中国泥炭中腐植酸含量在20--40%。
腐植酸大分子的基本结构是芳环和脂环，环上连有羧基、羟基、羰基、醌基、甲氧基等官能团。与金属离子有交换、吸附、络合、螯合等作用;在分散体系中作为聚电解质、有凝聚、胶溶、分散等作用。腐植酸分子上还有一定数量的自由基，具有生理活性。
腐植酸的作用：
1). 直接作用：促进植物生长，提高农作物产量。
2).间接作用
①物理作用
★改善土壤结构;
★防治土壤裂化和侵蚀;
★增加土壤持水量，提高抗寒能力;
★使土壤颜色变暗，有利于太阳能量吸收。
②化学作用
★调节土壤PH值;
★改善和优化植物对营养和水份的吸收;
★增加土壤缓冲能力;
★在碱性条件下，是一种天然螯合剂(与金属离子螯合，促进其被植物吸收);
★富含植物生长所必须的有机质和矿物质;
★提高有机肥料的溶解性，减少肥料的流失;
★使营养元素转化成易被植物吸收的状态;
★能加强植物对氮的吸收，降低磷的固定，能把深入土壤中的氮磷钾等元素，保护盒贮存于土壤中，并能加速营养元素进入植物体的过程，提高无机肥料的应用效果，所以说，腐植酸是植物营养元素和生理活性物质的“储备库”。
③生物作用
★刺激土壤中有益微生物的生长和繁殖;
★含有多种活性功能基因，可增强作物体内过氧化氢酶，多酚氧化酶的活性，刺激生理代谢，促进生长发育;
★能减少植物叶片气孔张开强度，减少叶面蒸腾，从而降低耗水量，使植株体内水分状况得到改善，保证作物在干旱条件下正常生长发育，增强抗旱性;
★腐植酸多为两性胶体，表面活性大，对真菌有抑制作用，可增强作物抗寒性，易被细胞膜吸附，改变细胞膜参透性，促进无机养分的吸收，防止腐烂病、根腐病，减少病虫害;
★腐植酸可以与微量元素形成络合物或螯合物，调节常量元素与微量元素的比例和平衡状况，加强酶对糖分、淀粉、蛋白质、脂肪及各种维生素的合成运转。可促进酶的活性，使多糖转化为可溶性单糖，使淀粉、蛋白质、脂肪物质的合成积累增加，加速各种代谢的初级产物从茎叶或根系向果实、种子运转，使果实丰满、厚实。
大量研究表明，腐植酸是无机肥料的挚友，是氮肥的缓释剂和稳定剂，磷肥的增效剂，钾肥的保护剂，是中、微量元素的调节剂和螯合剂，腐植酸对化肥有显着地增效作用。
黄腐酸
黄腐酸：（Fulvic Acid，简称FA）是腐植酸中分子量最小，活性基团含量最高的水溶性部分，其功能基团相互作用，反映出多种特定的物理化学特性，进入植物机体后，能发挥出多种多样的生理功能，通过抑制或激活酶而作用于植物机体的新陈代谢，反映出明显的刺激作用，通过内源激素的分泌、调节及提高机体免疫功能而发挥治疗作用。
功能特性
黄腐酸具有腐植酸的一般特性：
1).是它的分子量较小而易被生物吸收利用；
2).是它的功能团含量较多，比一般腐植酸的生理活性大，对金属离子的络合能力比较强；
3).可直接溶于水，其水溶液成酸性。
黄腐酸属于广谱植物生长调节剂，也被称之为生物刺激素，有促进植物生长尤其能适当控制作物叶面气孔的开放度，减少蒸腾，对抗旱有重要作用，能提高抗逆能力，增产和改善品质作用。
功能作用
★激发作物活性：具有高生物活性功能的未知的促长因子，能增强了作物细胞氧化酶活性及其他代谢活动。虽然黄腐酸不含激素类物质，但使用过程中却表现出来与化学合成的生长素，细胞分裂素、脱落酸等多种植物激素相类似的作用，且对植物的生长发育具有一定的调控作用；
★增强作物抗逆性：黄腐酸具有抗寒抗旱的功能；
★缓释肥料：改善化肥及农药利用，改良土壤团粒结构；
★螯合中微量营养元素：络合能力强，提高植物微量元素的吸收与运转，使其更好地为植物利用；
★增强抗病性：黄腐酸作为农药增效剂来提高防治效果，但不能替代农药；
★抗絮凝、具缓冲，溶解性好：与金属离子相互作用能力强。其抗絮凝能力明显高于腐植酸及同类产品，可溶于pH1~14的任何酸碱性水，在高钙镁硬水饱和盐水中絮凝不沉淀，且稳定性好，抗电解质能力强。
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