Einleitung

Angesichts der wachsenden Weltbevölkerung und des Klimawandels ist die Frage, wie immer mehr Menschen auf begrenzten Land- und Wasserressourcen ernährt werden können, zu einer großen Herausforderung für die moderne Landwirtschaft geworden. Als Haupttreiber der landwirtschaftlichen Produktivität Agrarchemikalien - von Düngemitteln über Pestizide bis hin zu Pflanzenwachstumsregulatoren - haben nicht nur die Nahrungsmittelproduktion stark erhöht, sondern durch unsachgemäßen Einsatz auch eine Reihe von Umweltproblemen verursacht. In diesem Artikel werden wir die zentrale Rolle von Agrarchemikalien, ihre Anwendungsszenarien und die zukünftige Richtung der nachhaltigen Entwicklung aus wissenschaftlicher Sicht diskutieren.

I. Definition und Klassifizierung von Agrarchemikalien

Düngemittel: dienen hauptsächlich dazu, die Nährstoffe im Boden wieder aufzufüllen, um das gesunde Wachstum von Nutzpflanzen zu unterstützen; typische Vertreter sind beispielsweise Harnstoff, Kaliumdihydrogenphosphat usw.

Pestizide: Sie werden zur Bekämpfung von Schädlingen und Krankheiten bei Nutzpflanzen eingesetzt, um sicherzustellen, dass das Wachstum der Nutzpflanzen nicht gefährdet wird. Zu den häufigsten Pestiziden gehören Propiconazol (CAS 60207-90-1), Paclobutrazol (CAS 76738-62-0) und Herbizide wie Glyphosat.

Pflanzenwachstumsregulatoren: Optimieren das Wachstum von Nutzpflanzen durch die Regulierung physiologischer Prozesse der Pflanzen, wie zum Beispiel Gibberellinsäure zur Förderung des Fruchtwachstums und Chlormequatchlorid zur Verhinderung des Abfallens von Nutzpflanzen.

Funktionelle Chemikalien: Dazu gehören Bodenverbesserer und Konservierungsmittel, die die Bodenqualität verbessern und die Haltbarkeit von Nutzpflanzen verlängern können, wie etwa Huminsäure zur Wiederherstellung salzhaltiger Böden und 1-MCP zur Verlängerung der Frische von Obst und Gemüse.

II. Die zentrale Rolle von Agrarchemikalien: Ertragssteigerung und nachhaltige Entwicklung

1. Erträge steigern und Ernährungssicherheit gewährleisten

Nährstoffversorgung durch Düngemittel: Düngemittel gelten als wichtiger Motor der weltweiten Nahrungsmittelproduktion, insbesondere in Entwicklungsländern, wo ihr Einsatz zu erheblichen Produktivitätssteigerungen geführt hat. Blattsprays mit Kaliumdihydrogenphosphat können beispielsweise den Zuckergehalt von Weintrauben erhöhen und das Platzen der Früchte verringern, wodurch Ernteertrag und -qualität verbessert werden.

Pestizide sind die „Abwehr gegen Krankheiten“: Weltweit können etwa 30 bis 40 Prozent der jährlichen Ernteverluste durch Pestizide verhindert werden. Ein Beispiel: Propiconazol kann Weizenrost wirksam verhindern und bekämpfen, mit einer vorbeugenden Wirkung von über 85 Prozent.

Präzise Kontrolle von Wachstumsregulatoren: Pflanzenwachstumsregulatoren können den physiologischen Prozess von Nutzpflanzen präzise anpassen, um ein gesundes Wachstum der Nutzpflanzen zu gewährleisten. Beispielsweise kann Polyoxazol das Wachstum von Reis wirksam kontrollieren, das Risiko eines Zusammenbruchs verringern und so den stabilen Reisertrag verbessern.

2. Förderung einer nachhaltigen Entwicklung der Landwirtschaft

Der Aufstieg grüner Alternativen: Mit dem wachsenden Umweltbewusstsein werden herkömmliche chemische Pestizide zunehmend durch Biopestizide und umweltfreundliche Düngemittel ersetzt. Beispielsweise hat Bacillus subtilis als eine Art Biopestizid nicht nur eine signifikante krankheitsvorbeugende Wirkung, sondern reduziert auch die Umweltverschmutzung.

Innovation in der Technologie zur Beseitigung von Umweltverschmutzung: Agrarchemikalien spielen bei der Beseitigung von Boden- und Wasserverschmutzung eine ebenso wichtige Rolle. Kaliumthiosulfat kann das Schwermetall Cadmium im Boden wirksam passivieren, wodurch das Risiko einer Kontamination von Nutzpflanzen verringert und die Bodengesundheit wiederhergestellt wird.

3. Globale Herausforderungen angehen

Widerstandsfähigkeit: Die Widerstandsfähigkeit von Nutzpflanzen ermöglicht es ihnen, extremen Wetterbedingungen standzuhalten. Chemikalien wie Silikate können Nutzpflanzen das Wachstum in wasserarmen Umgebungen ermöglichen, indem sie ihre Dürretoleranz erhöhen.

III. Spezifische Anwendungen von Agrarchemikalien: von der Bodenverbesserung bis zur Schädlingsbekämpfung

Kaliumdihydrogenphosphat (CAS 7778-77-0): Als wichtiger Blattdünger kann Kaliumdihydrogenphosphat den Zuckergehalt von Nutzpflanzen wirksam steigern, die Süße von Früchten erhöhen und den Marktwert von Früchten verbessern, indem es das Phänomen des Aufplatzens von Früchten verringert.

Phosphorige Säure (CAS 13598-36-2): Phosphorsäure stärkt nicht nur die natürliche Immunität der Pflanzen, sondern beugt auch vielen Pflanzenkrankheiten wie der Kraut- und Knollenfäule vor und bekämpft sie wirksam. Durch die Stärkung der Krankheitsresistenz sorgt sie für ein gesundes Wachstum der Pflanzen.

Kaliumthiosulfat (CAS 10294-66-3): Als synergistischer Dünger kann Kaliumthiosulfat nicht nur die Ammoniakverflüchtigung verringern, sondern in Kombination mit Harnstoff auch die Cadmiumbelastung des Bodens und den Schwermetallgehalt der Pflanzen wirksam senken.

Biologisch abbaubare Agrarfolie: Die im Tomatenanbau verwendete biologisch abbaubare Agrarfolie auf Stärkebasis kann in nur 60 Tagen auf natürliche Weise zerfallen. Dadurch wird das Problem der langfristigen Verschmutzung von Boden und Umwelt durch herkömmliche Agrarfolien verringert und das Konzept einer nachhaltigen Entwicklung der grünen Landwirtschaft verkörpert.

IV. Herausforderungen für Agrarchemikalien: Umwelt- und Gesundheitsaspekte

Obwohl Agrarchemikalien eine enorme Rolle bei der Verbesserung der landwirtschaftlichen Produktivität und der Gewährleistung der Nahrungsmittelsicherheit spielen, bringt ihr Einsatz auch Herausforderungen mit sich, die nicht ignoriert werden können:

Umweltrisiken: Übermäßiger Einsatz von Düngemitteln kann zur Eutrophierung von Gewässern führen, und ein übermäßiger Einsatz von Pestiziden kann sich ebenfalls negativ auf Ökosysteme auswirken. Darüber hinaus können Rückstände herkömmlicher Agrarfolien zu einer Mikroplastikbelastung des Bodens führen und der Umwelt schaden.

Gesundheitsgefahren: Bestimmte hochgiftige Pestizide, insbesondere langfristig eingesetzte Hochrisiko-Pestizide, können sich über die Nahrungskette anreichern und so die menschliche Gesundheit gefährden und das Risiko chronischer Erkrankungen erhöhen.

Resistenzproblem: Durch den langfristigen Einsatz einzelner Pestizide haben einige Schädlinge und Krankheiten Resistenzen gegen Pestizide entwickelt, was dazu führt, dass die Wirksamkeit der Pestizidkontrolle von Jahr zu Jahr abnimmt und neue Herausforderungen für die landwirtschaftliche Produktion mit sich bringt.

V. Zukünftige Trends: Grüne Technologie und intelligente Landwirtschaft

1. Grüne Chemietechnologie

Nano-Düngemittel mit kontrollierter Freisetzung: Durch die Anwendung der Nanotechnologie wird die Leistung der kontrollierten Freisetzung von Düngemitteln erheblich verbessert, und durch die Verwendung neuer Düngemitteltypen wie mit Polymilchsäure beschichtetem Harnstoff konnte die Nährstoffnutzungsrate auf 80 % gesteigert und so die Umweltverschmutzung deutlich verringert werden.

Mikrobieller Dünger: Durch die Verwendung stickstoffbindender Bakterien und anderer mikrobieller Düngemittel konnte die Abhängigkeit von chemischen Stickstoffdüngern verringert werden, sodass eine umweltfreundlichere Alternative zu Düngemitteln für die Landwirtschaft entsteht.

2.Intelligentes Management

Anwendung von IoT- und KI-Technologie: IoT-Sensoren können Nährstoffe und Feuchtigkeit im Boden in Echtzeit überwachen. Durch die Analyse der Daten mithilfe von KI-Modellen können Landwirte Dünge- und Bewässerungsprogramme präzise anpassen und so eine effizientere landwirtschaftliche Produktion erreichen.

Schlussfolgerung

Chemikalien für die Landwirtschaft sind die unverzichtbaren „unsichtbaren Wächter“ der modernen Landwirtschaft, die eine wichtige Garantie für die globale Nahrungsmittelsicherheit bieten, aber auch mit den doppelten Herausforderungen von Umwelt und Gesundheit konfrontiert sind. In Zukunft wird die Anwendung von Agrarchemikalien eher präziser und umweltfreundlicher erfolgen, um durch ein Gleichgewicht zwischen wissenschaftlicher und technologischer Innovation und ökologischem Schutz eine nachhaltige Entwicklung der landwirtschaftlichen Produktion zu erreichen und Agrarchemikalien das Überleben der Menschheit in harmonischer Koexistenz mit der Natur zu sichern.