Uvod

S obzirom na rastuću globalnu populaciju i klimatske promjene, kako prehraniti sve više i više ljudi na ograničenim zemljišnim i vodnim resursima postao je veliki izazov za modernu poljoprivredu. Kao ključni pokretač poljoprivredne produktivnosti, poljoprivredne kemikalije - od gnojiva preko pesticida do regulatora rasta biljaka - ne samo da su uvelike povećali proizvodnju hrane, već su uzrokovali i niz ekoloških problema zbog nepravilne uporabe. U ovom ćemo radu raspravljati o središnjoj ulozi poljoprivrednih kemikalija, scenarijima njihove primjene i budućem smjeru održivog razvoja sa znanstvenog gledišta.

I. Definicija i klasifikacija kemikalija u poljoprivredi

Gnojiva: uglavnom se koriste za obnavljanje hranjivih tvari u tlu kako bi se podržao zdrav rast usjeva, tipični predstavnici kao što su urea, kalijev dihidrogen fosfat i tako dalje.

Pesticidi: koriste se za suzbijanje štetočina i bolesti usjeva kako bi se osiguralo da rast usjeva nije ugrožen, uobičajeni uključuju propikonazol (CAS 60207-90-1), Paklobutrazol (CAS 76738-62-0) i herbicide kao što je glifosat.

Regulatori rasta biljaka: optimiziraju rast usjeva reguliranjem fizioloških procesa biljaka, kao što je giberelična kiselina za poticanje povećanja plodova i klormekvat klorid za sprječavanje pada usjeva.

Funkcionalne kemikalije: To uključuje sredstva za poboljšanje tla i konzervanse, koji mogu poboljšati kvalitetu tla i produžiti vijek trajanja usjeva, poput huminske kiseline za obnavljanje slanog tla i 1-MCP za produljenje svježine voća i povrća.

II. Temeljna uloga kemikalija u poljoprivredi: povećanje prinosa i održivi razvoj

1. Povećanje prinosa i osiguranje sigurnosti hrane

Opskrba hranjivim tvarima putem gnojiva: Gnojiva se smatraju važnim pokretačem globalne proizvodnje hrane, posebno u zemljama u razvoju, gdje je njihova uporaba dovela do značajnog povećanja produktivnosti. Na primjer, folijarno prskanje kalij dihidrogen fosfatom može povećati razinu šećera u grožđu i smanjiti cijepanje plodova, čime se povećava prinos i kvaliteta usjeva.

Pesticidi su 'obrana od bolesti': globalno, oko 30-40 posto godišnjih gubitaka usjeva može se spriječiti pesticidima. Uzmimo propikonazol kao primjer, on može učinkovito spriječiti i kontrolirati hrđu pšenice, s preventivnim učinkom većim od 85%.

Precizna kontrola regulatora rasta: Regulatori rasta biljaka mogu precizno prilagoditi fiziološki proces usjeva kako bi osigurali zdrav rast usjeva. Na primjer, polioksazol može učinkovito kontrolirati rast riže, smanjiti rizik od kolapsa, čime se poboljšava stabilan prinos riže.

2、Promicanje održivog razvoja poljoprivrede

Uspon zelenih alternativa: S povećanjem ekološke svijesti, primjena bio-pesticida i ekološki prihvatljivih gnojiva postupno je zamijenila tradicionalne kemijske pesticide. Na primjer, Bacillus subtilis, kao vrsta biopesticida, ne samo da ima značajan učinak prevencije bolesti, već i smanjuje zagađenje okoliša.

Inovacija u tehnologiji sanacije onečišćenja: Poljoprivredne kemikalije igraju jednako važnu ulogu u sanaciji onečišćenja tla i vode. Kalijev tiosulfat može učinkovito pasivizirati teški metal kadmij u tlu, smanjujući rizik od kontaminacije usjeva i pomažući u obnovi zdravlja tla.

3. Rješavanje globalnih izazova

Otpornost: Otpornost usjeva omogućuje usjevima da izdrže u ekstremnim vremenskim uvjetima. Kemikalije kao što su silikati mogu omogućiti usjevima da rastu u okruženjima s nedostatkom vode povećavajući njihovu otpornost na sušu.

III. Specifične primjene kemikalija u poljoprivredi: od poboljšanja tla do kontrole štetočina

Kalijev dihidrogen fosfat (CAS 7778-77-0): kao važno folijarno gnojivo, kalijev dihidrogen fosfat može učinkovito povećati sadržaj šećera u usjevima, povećati slatkoću voća i poboljšati tržišnu vrijednost voća smanjenjem fenomena pucanja plodova.

Fosforna kiselina (CAS 13598-36-2): Fosforna kiselina ne samo da pojačava prirodni imunitet biljaka, već također učinkovito sprječava i kontrolira mnoge bolesti usjeva, kao što je plamenjača krumpira, osiguravajući zdrav rast usjeva povećavajući njihovu otpornost na bolesti.

Kalijev tiosulfat (CAS 10294-66-3): Kao sinergističko gnojivo, kalijev tiosulfat ne samo da može smanjiti isparavanje amonijaka, već i učinkovito smanjiti onečišćenje tla kadmijem i sadržaj teških metala u usjevima kada se koristi u kombinaciji s ureom.

Biorazgradiva poljoprivredna folija: Biorazgradiva poljoprivredna folija na bazi škroba koja se koristi u uzgoju rajčice može se prirodno razgraditi u samo 60 dana, smanjujući problem dugotrajnog onečišćenja tla i okoliša uzrokovan tradicionalnim poljoprivrednim filmom i utjelovljujući koncept održivog razvoja zelene poljoprivrede.

IV. Izazovi s kojima se suočavaju kemikalije u poljoprivredi: okolišna i zdravstvena razmatranja

Iako poljoprivredne kemikalije igraju veliku ulogu u poboljšanju poljoprivredne produktivnosti i osiguravanju sigurnosti hrane, njihova uporaba također predstavlja izazove koji se ne mogu zanemariti:

Rizici za okoliš: prekomjerna uporaba gnojiva može dovesti do eutrofikacije vodenih tijela, a prekomjerna uporaba pesticida također može imati negativan utjecaj na ekosustave. Osim toga, ostaci tradicionalnih poljoprivrednih folija mogu uzrokovati kontaminaciju tla mikroplastikom i naštetiti okolišu.

Opasnosti po zdravlje: Određeni visoko toksični pesticidi, posebno visokorizični pesticidi koji se koriste tijekom dugog vremenskog razdoblja, mogu se obogatiti kroz prehrambeni lanac, ugrožavajući ljudsko zdravlje i povećavajući rizik od kroničnih bolesti.

Problem otpornosti: Dugoročnom upotrebom pojedinačnih pesticida, neke štetočine i bolesti razvile su otpornost na pesticide, što dovodi do pada učinkovitosti kontrole pesticida iz godine u godinu, donoseći nove izazove poljoprivrednoj proizvodnji.

V. Budući trendovi: zelena tehnologija i inteligentna poljoprivreda

1、Zelena kemijska tehnologija

Nano gnojiva s kontroliranim otpuštanjem: primjena nanotehnologije uvelike poboljšava učinkovitost kontroliranog otpuštanja gnojiva, a upotreba novih vrsta gnojiva kao što je urea obložena polimliječnom kiselinom povećala je stopu iskorištenja hranjivih tvari na 80%, značajno smanjujući onečišćenje okoliša.

Mikrobno gnojivo: Upotrebom bakterija koje vežu dušik i drugih mikrobnih gnojiva, smanjeno je oslanjanje na kemijska dušična gnojiva, čime se pruža ekološki prihvatljivija alternativa gnojivima za poljoprivredu.

2. Inteligentno upravljanje

Primjena IoT i AI tehnologije: IoT senzori mogu pratiti hranjive tvari u tlu i vlažnost u stvarnom vremenu, a analizom podataka putem AI modela poljoprivrednici mogu točno prilagoditi programe gnojidbe i navodnjavanja kako bi postigli učinkovitiju poljoprivrednu proizvodnju.

Zaključak

Poljoprivredne kemikalije su nezaobilazni 'nevidljivi čuvari' moderne poljoprivrede, koji daju važno jamstvo za globalnu sigurnost hrane, ali se također suočavaju s dvostrukim izazovima okoliša i zdravlja. U budućnosti će primjena poljoprivrednih kemikalija težiti preciznijoj i ekološki prihvatljivijoj, kako bi se ostvario održivi razvoj poljoprivredne proizvodnje kroz ravnotežu znanstvenih i tehnoloških inovacija i ekološke zaštite, te omogućila poljoprivrednim kemikalijama da osiguraju opstanak ljudi uz suživot u harmoniji s prirodom.