随着全球人口的持续增加，粮食安全问题愈发引起社会关注。全球人口已超过 70 亿，按照目前的趋势，到 2050 年全球人口将达到 97 亿，这一增长将导致粮食需求量比目前的产量高出 25% ～ 70%[ 1]。但气候变化却对作物生产造成威胁，气候变化加剧了生物胁迫和非生物胁迫，包括病虫害的数量增加、土壤有益微生物减少、干旱、内涝等，以多种方式影响植物生长，最终造成农作物降质减产[2]。此外，肥料等化学品的不合理施用也不利于农业的可持续发展。我国肥料的平均施用量达到 346.5 kg/hm2 ，是欧美国家的两倍以上，远远超出国际标准，但肥料利用率经过多年的努力刚突破 40%[3]。肥料低效率施用已经成为农业污染中的主要环境因子之一，为积极应对气候变化，切实加强环境污染防治，实现农业生产的可持续发展，适当减少肥料等物质要素的投入势在必行，社会各界对于控制和减少肥料施用量的呼声越来越高。

　　自党的十八大以来，我国始终贯彻新发展理念，着力推动农业可持续发展。2017 年，《农业部关于推进农业供给侧结构性改革的实施意见》明确了面源

　　污染防治攻坚战的工作目标，旨在实现“一控两减三基本”，并将重点放在实施化肥零增长行动上。2015年，《农业部关于打好农业面源污染防治攻坚战的实施意见》提出，要积极迈出农业绿色发展的新步伐，重点推进化肥的减量增效。2024 年，中央一号文件再次明确通过实现投入品减量化，不断推进农业可持续发展的重要方针。然而，传统化肥产品和施肥技术的局限性使得粮食安全与生态环境安全之间难以实现协同发展。因此，提高作物抵抗胁迫能力、发展新型绿色肥料以及推动肥料产业转型升级成为保障国家粮食安全和农业可持续发展的必然选择[4]。

　　生物刺激素又称为生物活性物质，指具有促进植物生长和提高应激作用的物质，主要包括腐植酸、蛋白水解物与氨基酸、海藻酸等，这些物质施用于植物或根周围时，会对植物的自然进程起到刺激作用，包括加强或有益于养分吸收、营养功效、逆境胁迫能力以及作物产量和品质[5]。生物活性物质因其对环境危害小、见效快的特点而备受关注[6]，被视为作物种植和可持续性的第四大支柱[7]。多项研究表明，该物质对于作物生长影响显著，既能增强作物本身抗逆境胁迫能力，也能够改善作物生长的土壤环境，进而实现作物增质增产的效果[8]。我国含生物活性物质的肥料以复合肥为主，年产量约为 900 万 t，占复合肥料总产量的 20%[9]。尽管如此，我国目前在售的各类生物活性物质产品的施用效果仍有较大的不确定性，这主要是由于大部分生物活性物质类产品缺乏农艺原理的研究，研发技术还不够成熟以及营养配方未能满足农作物类型、土壤或气候差异化的精确匹配，抑制了生物活性物质产业的发展。

​相比于传统肥料而言，生物活性物质具备可持续开发的潜力，是值得长期发展的产品。近些年来，我国有关生物活性物质类产品的研发与应用水平虽取得了一定进步，但依旧存在产品缺乏规范化、实际应用技术不够成熟、产品发展方向不明确等问题。本研究系统归纳了 2000 年以来我国对于生物活性物质研究的现状与进展，注意到，腐植酸是多种生物活性物质中增长最快的形式，氨基酸是最大的形式，而海藻酸的研究近年来也颇受重视，故选取上述 3 种关注度较高的生物活性物质进行详细分析，同时系统梳理该 3 类生物活性物质的相关增效肥料产品标准，以期为我国持续深化生物活性物质类产品的研发与应用提供参考。

　　1 生物活性物质有助于实现肥料减施增效

　　生物活性物质有着植物生长素类似的活性，通过直接或间接方式作用于植物，可提高植物的养分利用率和胁迫耐受性，同时有利于土壤有益微生物的生存，改善土壤质量，最终实现作物的提质增产[ 10]。目前应用研究的生物活性物质主要是腐植

　　酸、氨基酸和海藻酸 3 类。腐植酸可改善植物对养分和水分的吸收情况，促进根系的生长发育，增强对环境胁迫的耐受性;氨基酸的应用有利于作物的生长，提高其非生物胁迫的耐受性;海藻酸来源于各种海藻提取物，显著影响作物产量、产品质量以及对非生物胁迫的耐受性。当前，生物活性物质在农业生产方面发挥着重要作用，主要通过追肥(叶喷、土施)和基肥的方式与肥料配施或者制成新型增效肥料，以提高肥料利用率并促进作物生长[ 11]。

　　相关专业的研究学者已经对生物活性物质产品开展了大量田间试验和 Meta 分析，初步明确了生物活性物质在改善作物品质，提升作物产量和肥料利用率，减少养分损失等方面的潜力(表 1)。相比于传统肥料，生物活性物质类新型增效肥料或者与生物活性物质配施对作物产量和养分利用率影响显著，增产率范围为 2.6% ～ 32.1%， 肥料利用率提高 9.04% ～ 55.0%。需要注意的是，生物活性物质的最佳效果依赖于合理的施用方法，例如， Li 等[ 12 ]的 Meta 分析发现，生物活性物质多次使用效果反而变差。故而，需要考虑不同作物、土壤、气候条件，有针对性地使用生物活性物质进行肥料增效技术的改良创新。

2 我国生物活性物质产业的发展现状

　　“生物活性物质”这一概念最早在 1974 年由西班牙格莱姆矿业公司提出，当时并未引起重视。至 2010 年，科学界及相关行业开始关注这一物质并推出了大量相关产品，但仍旧未能明确生物活性物质的定义。2015 年，欧洲生物刺激素产业联盟给出了当前普遍认可的定义：植物生物活性物质是一种包含某些成分和微生物的物质，这些成分和微生物在施用于植物或者根围时，其功效是对植物的 自然进程起到刺激作用，包括加强或有益于营养吸收、营养功效、非生物胁迫抗力及作物品质，而与营养成分无关[31]。 2016 年，欧洲生物刺激素产业联盟公布了肥料的修订案，将生物活性物质归纳到了肥料管理范围[31]。

　　生物活性物质的总体检索可以反映我国生物活性物质产业的研究现状。以分析生物活性物质在作物以及肥料发展方面的应用现状为目的，确定生物活性物质的总体检索的检索式：主题 =[腐植酸(腐殖酸) + 聚谷氨酸 +γ- 聚谷氨酸 + 聚天门冬氨酸 + 聚天冬氨酸 + 海藻酸 + 海藻提取物];数据库 = 中国知网(CNKI)数据库;时间跨度 = 2000-01-01—2023-01-01。 检 索 得 到 中 文 文 献16121 篇。

　　检索结果(图 1)表 明，2000—2022 年关 于生物活性物质相关研究的发文量呈现上升趋势。 2017—2020 年 CNKI 数据库中的年度发文量增长迅速，其年度发文量从最初的 10 余篇逐步增至 150余篇，由此可见，我国研究学者对生物活性物质的相关研究持续升温。已有众多研究表明，生物活性物质能够改善土壤理化性质，改善作物生长环境[32];同时能够刺激作物根系，提高作物的养分吸收能力，有利于实现“肥料减施”;提高作物抵抗逆境胁迫能力，进而提高作物产量和品质。

　　为凸显生物活性物质领域目前的研究布局与分布，对 CNKI 核心数据库中生物活性物质研究领域出现频次不低于 30 的关键词进行聚类共现分析，通过 VOSviewer 软件对关键词进行处理。2010— 2022 年，关于生物活性物质研究的高频关键词为产量、品质、腐植酸(腐殖酸)、聚天冬氨酸、 γ- 聚谷氨酸、干旱胁迫、低温胁迫、土壤养分、

　　土壤理化性质、化肥减量、经济效益、棉花、玉米等。结合图 1 和图 2 可以看出，我国对于生物活性物质的研究开始较晚，三种酸类物质研究侧重于腐植酸的研究，氨基酸的研究主要集中在聚合类氨基酸，而海藻酸的研究则相对较少，且未形成明显聚类。生物活性物质的应用作物包括粮食作物、蔬菜、果蔬以及经济作物，其中，小麦、玉米和水稻等粮食作物是主要研究对象，且效果研究主要集中在作物产量、经济效益和品质指标 3 个方面。近年来，对于大量研究结果的系统整合分析，基本确定腐植酸作物增产增质、化肥增效、营养增值、土壤质量改良和环境友好的优势潜力，而对于氨基酸和海藻酸仍缺乏系统研究。