综述：植物生物刺激剂相互作用：科学趋势、市场动态与现实意义

《Journal of Plant Interactions》：Plant-biostimulants interaction: scientific trends, markets dynamics, and real-world implication

本综述系统梳理了植物生物刺激剂（Plant Biostimulants）领域近二十年的研究进展，采用多维视角（涵盖科学研究演变、生理作用与农艺应用、市场与产业动态及社会认知）进行批判性分析。文章指出，尽管欧盟法规2019/1009提供了基于效果的定义，但该领域仍面临概念模糊、作用机制不清及评估标准缺失等挑战。综述强调需超越传统生物学视角，采用G×E×M×B（基因型×环境×管理×生物刺激剂）模型理解其复杂相互作用，并展望了从复杂配方转向明确活性分子（如脯氨酸、多胺、植源褪黑素phytomelatonin）等新兴趋势，为农业可持续发展提供了重要见解。

　　

植物生物刺激剂相互作用：科学趋势、市场动态与现实意义

摘要

过去二十年，人们对植物生物刺激剂的兴趣日益增长，推动了科学研究、产业举措和监管努力。欧盟（EU）法规2019/1009将其定义为无论营养成分如何，能够刺激植物营养过程，从而提高养分利用效率、胁迫耐受性、产品质量或土壤/根际养分有效性的产品。然而，关于其与肥料和植物保护产品的区别仍然存在模糊之处，而效果评估则受到农艺变异性和缺乏标准化方案的阻碍。科学文献主要集中于生理相互作用，强调其对生长、生产力和胁迫抗性的影响，但往往忽略了更广泛的系统视角。本综述采用多维方法，分析了：（i）研究的演变，（ii）生理作用和农艺应用，（iii）市场和产业动态，以及（iv）社会认知。通过综合文献计量分析，提供了一个批判性和全面的概述，超越生物学范畴，探讨生物刺激剂在农业、产业和社会中带来的机遇与挑战。

引言

近二十年来，对植物生物刺激剂的兴趣呈指数级增长，伴随着科学研究的激增、产业举措和特定法规的出台。根据欧盟法规2019/1009，植物生物刺激剂被定义为能够刺激植物营养过程的产品，其目的不在于提供养分，而在于提高养分利用效率、对非生物胁迫的耐受性、品质参数或土壤/根际养分有效性。然而，尽管该监管定义为在欧盟营销此类产品提供了明确的法律基础，但关于其科学和分类的争论仍在继续。首先，该定义基于可观察的效果而非已知的作用机制，因此包含了成分、来源和功能各异的大量物质和微生物。其次，生物刺激剂与特种肥料及作物保护剂之间的区别仍然模糊，尤其是在存在多重或重叠效应的情况下。由于田间示范结果的高度可变性（强烈依赖于环境和文化因素）以及迄今为止缺乏完全标准化和普遍采用的功效评估方案，这一问题更加复杂。在此背景下，监管定义是一个必要的起点，但远未完全巩固。

科学文献主要关注植物与生物刺激剂之间的生理相互作用，分析其对生长、生产力和胁迫抗性等参数的影响。然而，这种视角往往忽略了涉及农业场景其他层面的系统性相互作用：现有研究体系、农业实践、市场动态和社会表征。本文将采用多维视角探讨植物与生物刺激剂之间的相互作用，分析这种关系的不同多面性。特别将探讨四个主要领域：（i）科学研究的演变和趋势；（ii）生理作用及在农艺中的实际应用；（iii）市场动态和产业发展；以及（iv）对这些产品的社会和文化认知。这种综合方法将提供一个更全面和批判性的观点，超越传统且单一的生物学焦点，并开启关于生物刺激剂相关机遇与挑战的新思考。

科学趋势：研究增长与概念模糊之间

科学研究增长与学科扩展

为了进行文献计量分析，通过最初在多个数据库（包括Scopus、Google Scholar和PubMed）中进行的文献计量调查来考察与生物刺激剂相关的科学趋势。为确保一致性并避免重复，数据随后被合并到一个综合数据库中。本次分析于2025年8月1日进行查询。采用了探索性的广泛方法，使用通用、非特定的术语“生物刺激剂biostimulant”作为唯一关键词，在标题、摘要和关键词字段中进行搜索。这种方法论选择，而非专注于特定类别或商业产品，旨在以横向方式捕捉研究现状，突出该领域特征的复杂性和概念碎片化。

查询结果始于2010年至2025年间发表的3750篇文献，随后应用筛选标准将范围缩小至以最终形式发表的英文科学文章。在排除会议论文集、技术笔记和非最终出版物后，最终集合包括2742篇同行评审文章。获得的数据用于分析科学产出的时间演变、主要涉及的期刊和学科领域、最活跃的国家、作者和机构，以及文献比较中出现的方法论和定义上的关键问题。

根据文献计量分析，在过去十五年中，关于生物刺激剂的科学研究在数量上和主题多样性上都经历了显著增长。总共识别出发表在632种来源（包括期刊和书籍）的2742篇文献。年均增长率为30.26%，表明科学界持续增长的兴趣。文献的平均发表年限为3.2年，每篇文献平均被引15.65次，表明文献更新速度快且引用影响力显著。大量的参考文献（134,116篇）突出了该领域密集的引用活动和知识构建。具体而言，从2010年每年不到10篇出版物开始，这一趋势持续增长，到2024年已超过580篇，2025年初已超过360篇，表明科学界的兴趣已经巩固。

在内容方面，识别出6990个作者关键词，证实了该领域的主题多样性和复杂性。作者分析显示共有10,684位贡献者，合作占主导地位。平均每篇文献有5.95位合著者，只有37篇文献为单独署名。国际合作占24.36%，表明该主题具有良好的国际化程度。这种扩展涉及了广泛的科学期刊，主要出版物集中在属于MDPI、Frontiers、Springer和Elsevier等出版集团的开放获取期刊中。其中，MDPI处于领先地位（436篇出版物）。在不同出版商中，《Agronomy》（194篇）、《Frontiers in Plant Science》（146篇）、《Plants》（145篇）和《Horticulturae》（95篇）成为研究传播的主要渠道，也表明研究明显倾向于与生物刺激剂使用相关的生理学、农艺学和生物技术方面。

为证实这一点，分析文献库中最具代表性的学科主要属于农业和生物科学领域，有超过2000篇索引出版物，其次是环境科学（607篇）、生物化学与分子生物学（469篇）和化学（144篇）。此外，尽管从数量上看是边缘性的，但医学、工程学、材料科学和社会科学等领域也出现了显著贡献，这不仅反映了生物刺激剂主题的跨学科性质，也反映了科学界试图从日益整合和系统的视角来处理该问题。

在地理分布上，意大利在科学产出量上表现突出，有超过440篇文章，其次是巴西（309篇）、西班牙（270篇）、波兰（207篇）和印度（195篇）。意大利的机构尤其突出，包括那不勒斯腓特烈二世大学（137篇出版物）、图西亚大学（82篇）和意大利国家研究委员会（59篇）位列全球最高产机构。最活跃的作者包括Youssef R.（75篇）、Colla G.（50篇）、El Nakhel C.（30篇）和Cardarelli M.（27篇）。多年来，意大利在生物刺激剂方面保持了稳定且持续的科学产出，出版物数量稳步增长，总引用次数达到9,935次（占2025年全球份额的26.35%）。这一表现使意大利遥遥领先于该领域的其他主要国家，如波兰（2,798次引用；15.21%）、西班牙（2,770次；14.28%）、巴西（2,573次；10.05%）和印度（2,398次；14.62%），确认了其在国际研究格局中的核心作用和持续影响力。

定义与证据：概念和方法学挑战

欧盟最近在法规EU 2019/1009中引入了统一的定义，将生物刺激剂与作物保护产品和肥料区分开来。当前的定义并非线性科学进步的结果，而是政治进程的产物，其中欧洲机构、行业协会、科学界和农业实体相互博弈。具体而言，对统一监管的压力源于生物刺激剂市场的指数级增长，而此前该市场处于监管真空或零散的国家监管框架中。诸如欧洲生物刺激剂产业理事会（EBIC）等组织在推动基于效果而非作用机制的定义方面发挥了决定性作用，以提供更大的商业灵活性并简化市场准入。在这个意义上，欧洲定义不仅反映了技术妥协，也反映了经济利益、监管需求和当前科学知识局限之间的调解。

生物刺激剂概念的演变始于1950年代，当时俄国生理学家Filatov引入了“生物源刺激素biogenic stimulators”一词，指由遭受非致死胁迫的活组织产生的、能够刺激机体生命反应的物质。此后，该概念经历了持续演变，逐渐形成当前形式。关键的里程碑包括：1991年出现了“有机生物刺激剂organic biostimulant”的定义，同年也诞生了更简洁且现在广泛使用的“生物刺激剂biostimulator”一词，该词源自Filatov“生物源刺激素”概念的缩合，并添加了形容词“有机”以强调这些产品主要具有天然和非合成的性质。“有机生物刺激剂”的定义 thus 强调那些虽然不是传统肥料，但能通过提高养分和水分吸收效率来改善植物生长和健康的物质。

自1990年代以来，“生物刺激剂biostimulant”一词与其他相关术语共存并交替使用，但这些术语强调刺激活性的不同方面。例如，“化感制剂allelopathic preparations”指具有广谱活性的基于生物物质的多组分配方；“代谢增强剂metabolic enhancers”侧重于刺激植物特定代谢活动的非矿物质物质；而“植物强壮剂plant strengtheners”则定义通过刺激防御机制或与有害生物竞争作用来保护植物的产品。此外，诸如“植物生长促进剂plant growth promoters”（强调能刺激生长发育且不损害环境的天然化合物或激素）和“植物刺激素phytostimulators”（特指由微生物产生的能够产生或改变植物激素浓度的物质）等术语也已确立。2014年发生了一个重要的术语创新，当时微生物也被认可可作为生物刺激剂发挥作用，从而将类别从化学或有机物质扩展到包含有益微生物。这导致生物刺激剂被定义为包含能够改善植物生长、胁迫抗性和作物品质、但不直接作为肥料或农药起作用的天然有机物质和有益微生物的产品。

生物刺激剂最更新的定义，如EBIC所提出，指应用于植物或土壤的能够刺激自然过程、提高养分利用效率、非生物胁迫耐受性以及养分品质和有效性的物质或微生物，无论其直接养分含量如何。这意味着生物刺激剂不像肥料那样以传统方式提供养分，而是通过刺激植物的生理和代谢来帮助其更好地生长并应对困难条件。

生物刺激剂定义的这种持续演变导致了缺乏标准化的定义和评估这些产品功效的方法。通常不清楚哪种成分或成分组合真正负责生物刺激效应，并且即使看似相似的商业产品，其成分本身也可能有很大差异。此外，这种复杂性助长了某种术语混乱：术语生物刺激剂、生物肥料、生长调节剂、土壤改良剂、植物刺激素或化感物质目前可互换或重叠使用，没有严格标准。含有数百种活性分子的复杂天然提取物的使用使得产品的科学评估和比较更加复杂。

另一个导致生物刺激剂领域整体混乱的方面是倾向于过度扩展其范围以包含不符合当前官方监管定义的产品或效应。例如，虽然大多数现代定义侧重于生物刺激剂在改善生长、非生物胁迫耐受性或营养效率方面的作用，但常见的是将旨在防御生物胁迫（即病原体、昆虫或其他有害生物攻击）的产品也标记为生物刺激剂。这种将概念扩展到包含如今属于生物农药或生物防治剂典型作用的倾向，造成了术语和法规的重叠，因为防御生物胁迫受不同于生物刺激剂的法规管辖。为此，迄今为止尚无明确且公认的指南承认产品对抗病原体的能力属于监管意义上的生物刺激剂作用。

新兴趋势：作为生物刺激剂的分离和纯分子

最近，科学界和工业界对作为生物刺激剂的分离或纯分子的兴趣日益增长。这一趋势响应了从复杂和异质配方（如提取物、水解物或微生物群落）转向更具明确性、具有可识别作用机制、在可重复性、标准化和监管认可方面具有优势的化合物的需求。其中，氨基酸及相关化合物在生理上被证明在植物应对非生物胁迫（如干旱、盐度或重金属胁迫）中起关键作用。例如，脯氨酸处理可以在多个层面上作为生物刺激剂分子，不仅作为渗透保护剂和水养分代谢调节剂，也作为光合作用的调节剂。例如，已证明脯氨酸处理能促进根和芽的发育，提高吸收光能转化为化学能的效率，并减轻盐分对早期发育阶段的影响。

同时，多胺也显示出作为生物刺激剂分子的作用。它们参与众多生理过程，调节生长、开花、坐果和对非生物胁迫的抗性。植物中的多胺水平受复杂的反馈机制控制，这些机制与H₂O₂和NO等信号代谢物、γ-氨基丁酸（GABA）、植物激素以及氮代谢相互作用。例如，外源施用多胺被证明能增加胁迫抗性，刺激生物活性化合物的合成，并延长农产品的货架期。最近的研究还强调了它们在植物与有益微生物共生关系中的作用，其代谢已被确定为开发无害杀菌剂的潜在靶点。

其他天然化合物，如三十烷醇和植源褪黑素（phytomelatonin），已显示出显著的生物刺激效应。三十烷醇是一种存在于许多叶片和植物蜡中的脂肪醇，能刺激光合作用，提高光吸收效率，促进叶绿素产生，从而导致更旺盛的根芽生长和更强的对干旱、盐度和热胁迫等非生物胁迫的耐受性。关于褪黑素，与其他难以分离或用作生物刺激剂的激素化合物不同，它可以很容易地从不同的植物基质中提取，包括农食品废弃物和农业副产品。这使得获得富含高褪黑素含量的植物提取物（称为植源褪黑素）成为可能，可在可持续农业中用作生物刺激剂。

植源褪黑素对植物具有广泛的生理效应，同时在不同层面发挥作用。首先，它具有强大的抗氧化特性，使其能够保护植物细胞免受由干旱、盐度、极端温度和过量光辐射等非生物胁迫引起的氧化损伤。通过这种方式，吲哚胺有助于维持细胞膜的完整性、叶绿体的功能和光合色素的稳定性。此外，植源褪黑素调节细胞内氧化还原平衡和活性氧（ROS）的产生，调节胁迫信号并促进内源防御机制的激活。这导致光合作用改善，既通过增加光吸收和利用能力，也通过保护光系统复合体，优化光能向化学能的转化。植源褪黑素还促进营养生长，刺激根和芽的发育，改善植物的整体生物量。同样重要的是其在调节次生代谢物和作物品质方面的作用：施用植源褪黑素可以增加生物活性化合物的合成，改善果实成熟，并延长农产品的货架期。一些研究还表明其与其他生物刺激剂具有协同效应，放大了植物抵抗多重胁迫和提高生产力的能力。

植物中生理存在的分子降解产生的产物可以作为生物刺激剂，正是由于其作为次级信号的能力，能够调节不同的分子和生化途径。当内源分子，如蛋白质、复杂糖类、类胡萝卜素或次生代谢物被降解时，产生的化合物不仅仅是废物，它们可以被植物感知为能够激活预防性生理反应的化学信使。通过这种方式，植物可以通过调节基因表达、激活抗氧化系统、调节能量流和合成保护性代谢物来快速应对潜在胁迫。例如，来自淀粉降解的糖类，如麦芽糖，可以干预能量胁迫或不利渗透条件的信号传导，诱导渗透保护剂和抗氧化剂的积累。类似地，来自色素或芳香化合物降解的酚类产物可以刺激防御途径并调节对病原体或环境胁迫的响应。

生理作用与农艺应用：田间现实与技术挑战

根据文献计量数据，生物刺激剂正在经历快速的商业扩张和科学巩固，过去15年致力于该主题的出版物数量不断增长。然而，数量的增长并不一定等同于认识论的成熟。相反，这种扩张提出了一个重要问题：它究竟是带来了概念清晰度和方法学稳健性，还是仅仅放大了该领域已有的模糊性和关键问题？

为了研究这种动态，我们对上述同一数据库进行了荟萃分析，这次重点关注每篇手稿的关键词和术语。使用VOSviewer进行了术语共现分析，该软件广泛用于基于网络数据创建图谱。在此背景下，VOSviewer能够识别术语之间的语义邻近关系，以主题聚类和共现网络的形式显示它们。通过文献计量分析和术语共现图谱，识别出四个主题聚类，每个聚类代表一个具有核心概念、连接密度和特定时间趋势的连贯研究领域。因此，勾勒出了目标顶级领域内的主要科学方向。

聚类1：植物胁迫生理与环境恢复力

聚类1，正如文献计量分析所显示，代表了一个高度内聚的研究领域，专注于植物胁迫生理和环境恢复力。最具代表性的术语，包括“非生物胁迫abiotic stress”、“水分胁迫water stress”、“氧化胁迫oxidative stress”、“干旱drought”、“盐度salinity”、“根际rhizosphere”、“生理胁迫physiological stress”和“微生物群落microbial community”，勾勒出一个以理解植物对环境胁迫响应机制为概念核心的领域。内部连接密度特别高：“非生物胁迫”的总连接强度达到881，是整个文献库中最高的值之一，表明这个概念在知识网络中充当中心结构节点。这种中心性表明，对非生物胁迫响应的研究并不局限于特定部门，而是充当了连接不同学科的桥梁，从植物生理学到土壤微生物学再到应用农艺学。

从时间视角看，该聚类显示出一个既有成熟领域又与近期扩展部分共存的轮廓。许多关键术语，如“氧化胁迫”（平均年份2022.19）和“盐度”（2022.35），具有非常近的平均发表年份，表明当前兴趣和仍在增长的科学产出。然而，其他条目，如“气候变化climate change”（2019.92）或“生理学physiology”（2019.30），时间上更早，反映了其基础性而非前沿性作用。这表明该聚类的活力并非依赖于所有组成部分的均匀扩张，而是建立在基础概念与以此为基础的新研究方向之间的相互作用上。

引用影响力分析提供了同样多方面的图景。一些概念，如“根际”（标准化引用1.724）和“干旱”（1.5929），因其在生态和农艺方面的高度相关性而吸引显著的科学关注。相反，即使是高度中心的概念如非生物胁迫，其标准化引用值也更为适中（1.0045），证明共现网络中的高中心性并不自动转化为高引用影响力。这种脱节需要谨慎解读：在文献中结构上必需的主题并不总是引用“可见度”最高的主题，因为研究社区的规模或术语使用频率等因素会影响观测值。

与VosViewer分析一致，越来越多的科学文章强调需要超越仅仅描述经验和农艺效应，更好地聚焦于识别作用机制。理解效应如何及为何发生，不仅对于巩固生物刺激剂研究的科学基础至关重要，也确保其以更具针对性和可重复性的方式应用。在此背景下，植物生理学和生物化学等学科为破译植物响应动态提供了基础，为解读细胞和系统层面的过程提供了钥匙。同时，现代方法如转录组学和基因调控研究使我们能够获取关于处理诱导的分子调控的详细信息。然而，在转录变化和最终表型之间仍然经常存在脱节，突出了调控网络的复杂性和对更整合方法的需求。为弥合这一差距，来自其他领域（特别是生物医学）开发和巩固的方法学可能做出显著贡献。分子对接分析和蛋白质结构建模等工具的应用可以为生物活性化合物与特定细胞靶点之间的相互作用提供宝贵的见解。类似地，整合多组学方法的使用，辅以先进的生物信息学和机器学习工具，允许重建复杂的相互作用网络并识别功效的预测性标记物。先进成像技术，如共聚焦显微镜、高光谱成像和成像质谱，可以进一步有助于定位和量化植物组织内的生物活性化合物，提供空间和分子视角。

从聚类间连接来看，聚类1与探索生物活性化合物和生物缓解方法的领域（如聚类2）紧密交织，并与涉及通过精准农业和物联网系统进行胁迫监测和管理的技术创新领域（特别是聚类4）紧密相连。这种双重连接表明该领域正朝着生物学基础与先进技术工具整合的方向发展，其中胁迫生理学不仅是研究对象，也成为实时检测和干预系统的目标。

聚类2：植物胁迫中的生物活性化合物与生物缓解策略

聚类2从文献计量分析中浮现为一个研究领域，专注于识别和利用生物活性化合物、次生代谢物以及功能性微生物/真菌来调节植物对环境胁迫的响应。最具代表性的术语，包括“生物活性化合物bioactive compounds”、“抗氧化剂antioxidants”、“植物提取物plant extracts”、“激发子elicitors”、“次生代谢物secondary metabolites”、“胁迫耐受性stress tolerance”、“微生物接种剂microbial inoculants”和“信号分子signaling molecules”，勾勒出一个以植物防御的生物操纵为概念焦点的背景。聚类内部网络显示出具有高中心性的节点：“生物活性化合物”总连接强度达到732，位列整个文献库中连接度最高的术语之一，表明其在整合化学、生理学和农艺学知识方面扮演中心结构角色。这突出了生物活性化合物研究并不局限于单一实验方法，而是与不同学科相交织，从植物化学到应用微生物学再到农业生物工程。

从时间视角看，该聚类显示出近期的增长动态：术语如“激发子”（平均年份2022.78）和“微生物接种剂”（2022.61）具有非常近的平均发表年份，表明科学产出正在快速扩张。然而，概念如“次生代谢物”（2019.45）和“抗氧化剂”（2019.88）平均年份更早，表明该聚类的基础建立在已有知识之上，而创新则聚焦于新分子或生物策略的应用和发现。这种时间分层反映了一个科学发展过程，其中传统知识的积累推动了旨在改善胁迫耐受性的先进解决方案的实验。

该聚类的关键假设是，在分子或微生物水平上的干预可以有效调节植物的生理响应，以比传统化学投入更可持续的方式提高恢复力和改善生产性能。这种方法具有不可否认的优势：减少环境影响，潜在提高感官和营养品质，以及与有机或综合农业系统更好的兼容性。然而，也存在一些关键问题。生物刺激剂和生物活性化合物的有效性可能因土壤和气候条件、栽培物种和配方本身而有很大差异，使得标准化和商业规模化变得复杂。此外，这些产品的监管常常游走于肥料和植物保护产品之间，可能造成监管不确定性和市场壁垒。

标准化引用分析揭示了一个多方面的图景。一些概念，如“抗氧化剂”（1.842）和“植物提取物”（1.675），吸引了显著的科学关注，可能源于其在作物保护和天然产物增值方面的实际应用性。相比之下，“生物活性化合物”尽管在网络中处于中心地位，其标准化引用值却较低（1.102），表明结构影响力并不总是与引用可见度一致。这种错位凸显了一个术语在聚类中的概念重要性可能源于其连接不同研究领域的能力，而非其在文献中的单纯流行度。

一个相关的方面是聚类2在知识网络中所处的中间位置。确实，它为聚类3提供了通过生物活性投入改善产量和品质的具体工具，但它也从聚类1接收关于植物、微生物和环境之间相互作用的理论和实验支持，以及证明使用此类物质合理性的非生物胁迫知识。展望未来，与聚类4的技术和指标整合可以实现田间有效性的更精确监测，改善益处的可追溯性和验证。

聚类3：从植物生理学到产量与品质

聚类3深深植根于作物的农艺和生理科学，主要关注植物的生产、品质和生理方面。构成它的术语网络——包括“作物生产crop production”、“肥料施用fertilizer application”、“光合作用photosynthesis”、“植物生长plant growth”、“萌发germination”、“种子seed”、“养分吸收nutrient uptake”、“果实品质fruit quality”等众多术语——揭示了一个以作物因子直接管理和改善植物在不同环境与生产背景下性能为核心的概念框架。从时间视角看，平均发表年份约在2022年，表明这是一个当前的研究方向，可能受到粮食安全需求和经济压力以提高生产效率的双重推动。平均引用水平虽然不高，但多个案例的标准化引用值高于1.5，表明某些工作路线，特别是那些与程序或特定植物生理管理技术应用相关的技术创新，能够定位在学科平均水平之上。

在结构上，该聚类围绕三个主要轴心组织。第一个是营养和生长因子管理：“肥料fertilizers”、“养分nutrients”、“养分吸收nutrient uptake”、“肥料施用fertilizer application”以及生理刺激剂和生长调节剂（“植物生长调节剂plant growth regulators”和“叶面施用foliar application”）的使用。这里的重点是通过改变资源可用性或植物代谢响应的投入和技术。第二个轴心是植物生理和形态发生，其中概念如“光合作用”、“植物发育plant development”、“萌发”、“幼苗seedlings”、“芽shoots”、“植物根plant roots”和“叶leaves”围绕植物的生命过程及其优化形成一个连贯的星座。第三个轴心关乎作物生产和品质，术语如作物“产量yield”、“果实品质”、“番茄tomato”、“小麦wheat”和“玉米maize”表明不仅关注数量，也关注最终产品的商业和营养价值。

从解释角度看，该聚类反映了一个受品质和可持续性日益关注所缓和的产出主义范式，但尚未实现向更具治理或系统创新导向的聚类所体现的新兴社会经济、政治或技术维度的概念飞跃。其底层逻辑似乎基于这样一个假设：产量和品质的改善主要通过种植系统内技术和生理因子的优化来实现。对此假设的批判性分析可能指出，虽然必要，但如果脱离更广泛的气候变化适应战略、可持续资源管理以及经济和社会维度的纳入，这种优化是不充分的。此外，这些研究主要偏向实验和应用导向，可能导致忽略系统和长期变量，在受控条件下产生出色结果但难以转移到复杂环境中。

聚类3与聚类1紧密相连，从中汲取关于非生物胁迫和土壤微生物学以改善作物产量和品质的知识。它与聚类2存在操作联系，聚类2提供可用于农艺实践的生物刺激剂和生物活性化合物。最后，它与聚类4存在战略联系，聚类4的精准农业工具、监测和社会经济分析可以补充