Plant biostimulants in sustainable agriculture: current understanding, physiological responses, field applications and future perspectives

全球农业面临双重挑战：既要提高粮食产量，又要减少环境影响。传统上对农用化学品的依赖提高了产量，但加速了土壤退化、生物多样性丧失和污染。植物生物刺激素（plant biostimulants, PBs）已成为可持续投入品；然而，关于其生化机制、田间尺度功效、剂量–响应关系及法规衔接的认识仍较为零散。本批判性综述通过将微生物源和非微生物源生物刺激素纳入多尺度综合框架，弥补上述不足。本文整合了关于海藻提取物、腐殖酸和黄腐酸类物质、蛋白质水解物、壳聚糖、硅、亚磷酸盐、丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi, AMF）、植物促生根际细菌和木霉属（Trichoderma spp.）如何影响养分利用效率、光合性能、根系发育和抗逆性的证据。尽管在识别植物生物刺激素诱导的生理和生化响应方面已取得显著进展，但调控植物–生物刺激素相互作用的精确分子机制仍未被完全理解，需要进一步研究。本文特别强调毒物兴奋效应剂量–响应动态及作物或环境特异性结果，并分析方法学挑战，这些挑战常常掩盖可重复性。研究结果表明，在测量养分动态、土壤–植物–微生物相互作用和产量稳定性的多地点析因田间试验中，可一致获得稳健效果。本综述还梳理了全球法规框架，并强调精准农业和智慧农业技术在优化施用位置、用量和时机方面的潜力。本文提供前瞻性路线图，优先考虑标准化功效指标、基于组学的机制发现和用于产品开发的循环原料。总体而言，本综合表明植物生物刺激素在推进可持续农业中的核心作用，同时为可信和可扩展的采用设定研究和政策优先事项。亮点：从分子机制到田间结果的综合集成；毒物兴奋效应剂量–响应被确定为功效的关键决定因素；多地点析因试验对于可重复性能至关重要；比较全球法规框架的一致性和差距；智慧农业和循环原料被列为未来优先事项。