如今，农业部门必须面对重大挑战，如气候变化、粮食安全、更有效地利用资源以及市场的物流不确定性。水耕栽培以其广泛的优势解决了上述问题，如提高产量、使用不适宜的土壤和扩大栽培面积（温室、垂直生产、PFAL's、城市农业）、生物强化产品、生产规划、提高养分利用效率，以及改善水管理。许多部门对水培系统的需求不断增加，特别是在蔬菜生产方面。因此，预计水培行业将以11.3%的复合年增长率增长，从2020年的95亿美元达到2026年的179亿美元[1]。上述前景也是基于对现代技术的需求增加，如人工照明植物工厂（PFAL）、浮动系统、鱼菜共生、气培等。
水培系统可以根据使用或不使用基质或根据营养液的管理来分类。无论水培系统的类型如何，由于没有土壤，因此亟需完全由外部提供营养物质。然而，使用这些养分的成本和环境影响需要最佳的管理方法，以提高作物的养分利用效率。植物生物刺激剂可以成为提高水培作物产量的宝贵工具。
图1.用岩棉进行水耕栽培
由于水培系统主要建立在受保护的环境中（即温室、PFAL），所以叶面施用生物刺激剂可以不受室外环境条件的影响，同时作物显示出高度均匀的大小。此外，在液体水培系统中，生物刺激剂可以直接加入营养液中。
不同类别的生物刺激剂可以在水培系统中使用并产生积极的效果。最近报道了使用沼渣作为有前途的生物刺激剂[2, 3]，因为它富含有机物和养分，可以很容易地应用于浮动系统。结果表明，添加生物刺激剂可以减少对无机肥料的需求，而不会对莴苣的产量和质量产生负面影响。此外，初步结果表明，使用沼渣后，叶子中的硝酸盐水平较低，这对种植者来说是令人鼓舞的，可以满足欧盟1258/2011号法规对莴苣中硝酸盐的可接受限度。应考虑pH值的调整，其最佳范围是6-7.2，以保证营养物质的可用性，以及消化液的物理化学特性。
图2.在漂浮系统中生长的火箭的根系
蛋白质水解物是植物生物刺激剂的一个主要类别，它基于通过部分水解得到的蛋白质来源[4]。一个重要的优点是可以选择作为叶面喷洒或在营养液中应用。在一项对漂浮系统中生长的绿毛头和红脆头生菜的研究中，在叶面和营养液中应用豆科蛋白水解物的生物刺激剂，提高了它们的产量，同时对植物的生理和质量参数产生了积极影响[5]。 同样，在营养液中使用氨基酸，即使矿物质浓度降低，也能提高产量并改善营养质量和安全性，特别是通过减少组织中硝酸盐的积累[6, 7]。
此外，植物生物刺激剂的有益作用也已在主要用于水果蔬菜生产的传统水培系统基质中得到证实。特别是，在降低营养物质浓度（标准溶液的30%）的情况下，在岩棉基质中生长的两个甜黄椒，添加了四种生物刺激剂，导致产量增加，并在抗氧化活性、维生素C和水果中的酚类含量方面改善了其营养质量[8]。在另一项涉及盐胁迫下水培番茄的研究中，由于总可溶性糖的积累增加，氨基酸的组合抑制了盐度的负面影响[9]。
此外，促进植物生长的根瘤菌（PGPR）是一类非常有吸引力的微生物生物刺激剂，它可以增强营养吸收，提高作物的重要数量和质量参数（即产量、质量），并提高其对非生物胁迫因素的耐受性[10]。尽管对PGPR应用的研究主要集中在土壤条件下，但在水培系统中的一些试验表明，使用假单胞菌和芽孢杆菌属的细菌可以增加一些蔬菜（番茄、黄瓜、辣椒）的产量[11-13] 。
欧盟的一个主要问题是水果和蔬菜的消费减少，低于世界卫生组织的建议量，尽管有几个项目旨在鼓励年轻人改善他们的饮食习惯。因此，作物生物强化计划已被提议作为增加促进健康物质的日常摄入量的工具。最近的一篇评论[14]报道了许多在水培系统中成功进行生物强化的例子，其中一个关键点是同时应用生物刺激剂对营养液中营养物质的可用性和相互作用的影响
总的来说，水培系统有望成为农业部门的焦点，特别是蔬菜生产，作为一种环境友好型技术和粮食安全方面的宝贵工具。植物生物刺激剂在水培系统中应用的一个主要优势是可以灵活地应用在营养液中或作为叶面喷洒，从而最大限度地降低成本；这是一个简单的程序，可以减少溶液中的营养浓度，提高产量，改善质量特性。然而，还需要进一步研究，以澄清在水培系统中使用生物刺激剂的最佳方式（类型、剂量、应用形式等），以提高作物在不同生长条件下的表现。
