Въведение

На фона на нарастващото глобално население и изменението на климата, как да се изхранят все повече и повече хора с ограничени земни и водни ресурси се превърна в основно предизвикателство за съвременното земеделие. Като ключов двигател на селскостопанската производителност, селскостопански химикали - от торове през пестициди до регулатори на растежа на растенията - не само са увеличили значително производството на храни, но също така са причинили редица екологични проблеми поради неправилна употреба. В този документ ще обсъдим основната роля на селскостопанските химикали, сценариите за тяхното приложение и бъдещата посока на устойчиво развитие от научна гледна точка.

I. Определение и класификация на селскостопански химикали

Торове: използвани главно за попълване на хранителните вещества в почвата за подпомагане на здравословния растеж на културите, типични представители като урея, калиев дихидроген фосфат и др.

Пестициди: Използват се за контрол на вредители и болести по културите, за да се гарантира, че растежът на културите не е застрашен, често срещаните включват пропиконазол (CAS 60207-90-1), Паклобутразол (CAS 76738-62-0) и хербициди като глифозат.

Регулатори на растежа на растенията: оптимизират растежа на културите чрез регулиране на физиологичния процес на растенията, като гиберелинова киселина за насърчаване на уголемяването на плодовете и хлормекват хлорид за предотвратяване на падането на културите.

Функционални химикали: Те включват почвени кондиционери и консерванти, които могат да подобрят качеството на почвата и да удължат срока на годност на културите, като хуминова киселина за възстановяване на солени почви и 1-MCP за удължаване на свежестта на плодовете и зеленчуците.

II. Основната роля на селскостопанските химикали: повишаване на добива и устойчиво развитие

1. Повишаване на добивите и осигуряване на продоволствена сигурност

Доставка на хранителни вещества от торове: Торовете се считат за важен двигател на глобалното производство на храни, особено в развиващите се страни, където използването им е довело до значително повишаване на производителността. Например, листните пръскания с калиев дихидроген фосфат могат да повишат нивата на захар в гроздето и да намалят разцепването на плодовете, като по този начин повишават добива и качеството на културата.

Пестицидите са „защита срещу болести“: В световен мащаб около 30-40 процента от годишните загуби на реколта могат да бъдат предотвратени с пестициди. Вземете пропиконазол като пример, той може ефективно да предотврати и контролира ръждата по пшеницата с превантивен ефект от повече от 85%.

Прецизен контрол на регулаторите на растежа: Регулаторите на растежа на растенията могат прецизно да регулират физиологичния процес на културите, за да осигурят здравословен растеж на културите. Например полиоксазолът може ефективно да контролира растежа на ориза, да намали риска от колапс, като по този начин подобрява стабилния добив на ориз.

2、Насърчаване на устойчивото развитие на селското стопанство

Възходът на зелените алтернативи: С повишаването на екологичното съзнание, прилагането на биопестициди и екологично чисти торове постепенно замени традиционните химически пестициди. Например, Bacillus subtilis, като вид биопестицид, не само има значителен ефект за предотвратяване на заболявания, но също така намалява замърсяването на околната среда.

Иновации в технологията за отстраняване на замърсяването: Химикалите в селското стопанство играят също толкова важна роля в отстраняването на замърсяването на почвата и водата. Калиевият тиосулфат може ефективно да пасивира тежкия метал кадмий в почвата, намалявайки риска от замърсяване на културите и помагайки за възстановяване на здравето на почвата.

3. Справяне с глобалните предизвикателства

Устойчивост: Устойчивостта на културите позволява на културите да издържат при екстремни метеорологични условия. Химикали като силикатите могат да позволят на културите да растат в среда с недостиг на вода, като повишат тяхната устойчивост на суша.

III. Специфични приложения на селскостопански химикали: от подобряване на почвата до контрол на вредителите

Калиев дихидроген фосфат (CAS 7778-77-0): като важен листен тор, калиевият дихидроген фосфат може ефективно да повиши съдържанието на захар в културите, да увеличи сладостта на плодовете и да подобри пазарната стойност на плодовете чрез намаляване на феномена на напукване на плодовете.

Фосфорна киселина (CAS 13598-36-2): Фосфорната киселина не само повишава естествения имунитет на растенията, но също така ефективно предотвратява и контролира много болести по културите, като късна болест по картофите, като осигурява здравословен растеж на културите чрез повишаване на устойчивостта им към болести.

Калиев тиосулфат (CAS 10294-66-3): Като синергичен тор, калиевият тиосулфат може не само да намали изпаряването на амоняка, но и ефективно да намали замърсяването с кадмий в почвата и съдържанието на тежки метали в културите, когато се използва в комбинация с урея.

Биоразградимо селскостопанско фолио: Биоразградимото селскостопанско фолио на базата на нишесте, използвано при отглеждането на домати, е в състояние да се разложи естествено само за 60 дни, намалявайки проблема с дългосрочното замърсяване на почвата и околната среда, причинено от традиционното селскостопанско фолио, и въплъщавайки концепцията за устойчиво развитие на зелено земеделие.

IV. Предизвикателства, пред които са изправени селскостопанските химикали: екологични и здравни съображения

Въпреки че селскостопанските химикали играят огромна роля за подобряване на селскостопанската производителност и осигуряване на продоволствена сигурност, тяхната употреба също поставя предизвикателства, които не могат да бъдат пренебрегнати:

Рискове за околната среда: Прекомерната употреба на торове може да доведе до еутрофикация на водните тела, а прекомерната употреба на пестициди също може да има отрицателно въздействие върху екосистемите. Освен това остатъците от традиционните селскостопански фолиа могат да причинят замърсяване с микропластмаса на почвата и да навредят на околната среда.

Опасности за здравето: Някои силно токсични пестициди, особено пестициди с висок риск, използвани за дълъг период от време, могат да бъдат обогатени чрез хранителната верига, застрашавайки човешкото здраве и увеличавайки риска от хронични заболявания.

Проблем с резистентността: При дългосрочната употреба на единични пестициди, някои вредители и болести са развили резистентност към пестициди, което води до спад в ефективността на контрола на пестицидите от година на година, носейки нови предизвикателства пред селскостопанското производство.

V. Бъдещи тенденции: Зелени технологии и интелигентно земеделие

1、Зелени химически технологии

Нано торове с контролирано освобождаване: прилагането на нанотехнологиите значително подобрява ефективността на торовете с контролирано освобождаване, а използването на нови видове торове, като урея, покрита с полимлечна киселина, увеличи степента на използване на хранителните вещества до 80%, значително намалявайки замърсяването на околната среда.

Микробен тор: Чрез използването на азотфиксиращи бактерии и други микробни торове, зависимостта от химически азотни торове е намалена, осигурявайки по-щадяща околната среда алтернатива на торовете за селското стопанство.

2.Интелигентно управление

Приложение на технологията IoT и AI: IoT сензорите могат да наблюдават хранителните вещества и влажността на почвата в реално време и чрез анализиране на данните чрез AI модели фермерите могат точно да коригират програмите за торове и напояване, за да постигнат по-ефективно земеделско производство.

Заключение

Селскостопански химикали са незаменимите „невидими пазители“ на съвременното селско стопанство, които осигуряват важна гаранция за глобалната продоволствена сигурност, но също така са изправени пред двойните предизвикателства на околната среда и здравето. В бъдеще прилагането на селскостопански химикали ще има тенденция да бъде по-прецизно и щадящо околната среда, така че да се реализира устойчивото развитие на селскостопанското производство чрез баланс между научни и технологични иновации и екологична защита и да се позволи на селскостопанските химикали да осигурят оцеляването на човешките същества, докато съжителстват в хармония с природата.