Įvadas

Didėjant pasaulio gyventojų skaičiui ir klimato kaitai, kaip išmaitinti vis daugiau žmonių ribotais žemės ir vandens ištekliais tapo dideliu šiuolaikinio žemės ūkio iššūkiu. Kaip pagrindinis žemės ūkio produktyvumo variklis, žemės ūkio chemikalai - nuo trąšų iki pesticidų iki augalų augimo reguliatorių - ne tik labai padidino maisto gamybą, bet ir sukėlė daugybę aplinkos problemų dėl netinkamo naudojimo. Šiame darbe moksliniu požiūriu aptarsime pagrindinį žemės ūkio cheminių medžiagų vaidmenį, jų taikymo scenarijus ir būsimą tvaraus vystymosi kryptį.

I. Žemės ūkio cheminių medžiagų apibrėžimas ir klasifikavimas

Trąšos: daugiausia naudojamos papildyti maistinėmis medžiagomis dirvožemyje, kad būtų palaikomas sveikas pasėlių augimas, tipiški atstovai, tokie kaip karbamidas, kalio-divandenilio fosfatas ir pan.

Pesticidai: naudojami pasėlių kenkėjams ir ligoms kontroliuoti, siekiant užtikrinti, kad javų augimui nekiltų grėsmė. propikonazolas (CAS 60207-90-1), Paklobutrazolas (CAS 76738-62-0) ir herbicidai, tokie kaip glifosatas.

Augalų augimo reguliatoriai: optimizuoja pasėlių augimą reguliuodama fiziologinį augalų procesą, pvz., giberelio rūgštis, skatinanti vaisių augimą, ir chlormekvato chloridas, kad pasėliai nenukristų.

Funkcinės cheminės medžiagos: tai dirvožemio gerinimo priemonės ir konservantai, kurie gali pagerinti dirvožemio kokybę ir pailginti pasėlių galiojimo laiką, pvz., humino rūgštis druskingam dirvožemiui atkurti ir 1-MCP, skirta vaisių ir daržovių šviežumui padidinti.

II. Pagrindinis žemės ūkio cheminių medžiagų vaidmuo: derliaus didinimas ir tvarus vystymasis

1. Derliaus didinimas ir aprūpinimo maistu užtikrinimas

Maistinių medžiagų tiekimas iš trąšų: manoma, kad trąšos yra svarbi pasaulinės maisto gamybos varomoji jėga, ypač besivystančiose šalyse, kur jų naudojimas labai padidino produktyvumą. Pavyzdžiui, kalio-divandenilio fosfato purškimas ant lapų gali padidinti cukraus kiekį vynuogėse ir sumažinti vaisių skilimą, taip padidindamas pasėlių derlių ir kokybę.

Pesticidai yra „apsauga nuo ligų“: pasaulyje pesticidais galima išvengti maždaug 30–40 procentų metinių pasėlių nuostolių. Pavyzdžiui, propikonazolas gali veiksmingai užkirsti kelią ir kontroliuoti kviečių rūdis, o prevencinis poveikis yra didesnis nei 85%.

Tiksli augimo reguliatorių kontrolė: augalų augimo reguliatoriai gali tiksliai reguliuoti pasėlių fiziologinį procesą, kad būtų užtikrintas sveikas pasėlių augimas. Pavyzdžiui, polioksazolas gali veiksmingai kontroliuoti ryžių augimą, sumažinti žlugimo riziką, taip pagerindamas stabilų ryžių derlių.

2. Skatinti tvarią žemės ūkio plėtrą

Žaliųjų alternatyvų augimas: Didėjant aplinkosauginiam sąmoningumui, biologinių pesticidų ir aplinkai nekenksmingų trąšų naudojimas palaipsniui pakeitė tradicinius cheminius pesticidus. Pavyzdžiui, Bacillus subtilis, kaip savotiškas biopesticidas, turi ne tik reikšmingą ligų prevencinį poveikį, bet ir mažina aplinkos taršą.

Taršos valymo technologijos naujovės: žemės ūkio chemikalai atlieka vienodai svarbų vaidmenį išvalant dirvožemio ir vandens taršą. Kalio tiosulfatas gali veiksmingai pasyvinti sunkiųjų metalų kadmį dirvožemyje, sumažindamas pasėlių užteršimo riziką ir padėdamas atkurti dirvožemio sveikatą.

3. Pasaulinių iššūkių sprendimas

Atsparumas: pasėlių atsparumas leidžia pasėliams išsilaikyti esant ekstremalioms oro sąlygoms. Cheminės medžiagos, tokios kaip silikatai, gali padėti pasėliams augti vandens įtemptose aplinkose, nes padidina jų atsparumą sausrai.

III. Specifiniai žemės ūkio chemikalų pritaikymai: nuo dirvožemio gerinimo iki kenkėjų kontrolės

Kalio divandenilio fosfatas (CAS 7778-77-0): kaip svarbi lapų trąša, kalio-divandenilio fosfatas gali veiksmingai padidinti cukraus kiekį pasėliuose, padidinti vaisių saldumą ir pagerinti vaisių rinkos vertę, sumažindamas vaisių įtrūkimo reiškinį.

Fosforo rūgštis (CAS 13598-36-2): Fosforo rūgštis ne tik stiprina natūralų augalų imunitetą, bet ir veiksmingai užkerta kelią daugeliui pasėlių ligų, tokių kaip bulvių vėlyvasis maras, ir jas kontroliuoja, užtikrindama sveiką pasėlių augimą, didindama jų atsparumą ligoms.

Kalio tiosulfatas (CAS 10294-66-3): Kalio tiosulfatas, kaip sinergetinė trąša, gali ne tik sumažinti amoniako išgaravimą, bet ir veiksmingai sumažinti kadmio užterštumą dirvožemyje bei sunkiųjų metalų kiekį pasėliuose, kai naudojamas kartu su karbamidu.

Biologiškai skaidi žemės ūkio plėvelė: pomidorų auginimui naudojama krakmolo pagrindu pagaminta biologiškai skaidi žemės ūkio plėvelė gali natūraliai suirti vos per 60 dienų, sumažindama ilgalaikės dirvožemio ir aplinkos taršos problemą, kurią sukelia tradicinė žemės ūkio plėvelė, ir įkūnija tvarios žaliosios žemės ūkio plėtros koncepciją.

IV. Iššūkiai, su kuriais susiduria žemės ūkio chemikalai: aplinkos ir sveikatos klausimai

Nors žemės ūkio chemikalai atlieka didžiulį vaidmenį didinant žemės ūkio produktyvumą ir užtikrinant aprūpinimą maistu, jų naudojimas taip pat kelia iššūkių, kurių negalima ignoruoti:

Rizika aplinkai: Per didelis trąšų naudojimas gali sukelti vandens telkinių eutrofikaciją, o per didelis pesticidų naudojimas taip pat gali turėti neigiamos įtakos ekosistemoms. Be to, tradicinių žemės ūkio plėvelių likučiai gali užteršti dirvą mikroplastika ir pakenkti aplinkai.

Pavojai sveikatai: tam tikri labai toksiški pesticidai, ypač didelės rizikos pesticidai, naudojami ilgą laiką, gali būti praturtinti maisto grandinėje, o tai kelti grėsmę žmonių sveikatai ir padidinti lėtinių ligų riziką.

Atsparumo problema: Ilgą laiką naudojant pavienius pesticidus, kai kurie kenkėjai ir ligos sukėlė atsparumą pesticidams, todėl kasmet mažėja pesticidų kontrolės veiksmingumas, todėl žemės ūkio gamybai kyla naujų iššūkių.

V. Ateities tendencijos: žaliosios technologijos ir protingas žemės ūkis

1 、 Žalioji cheminė technologija

Nano kontroliuojamo atpalaidavimo trąšos: taikant nanotechnologiją, kontroliuojamo atpalaidavimo trąšų efektyvumas labai pagerėja, o naudojant naujų tipų trąšas, pvz., polipieno rūgštimi padengtą karbamidą, maistinių medžiagų panaudojimo lygis padidėjo iki 80%, o tai žymiai sumažina aplinkos taršą.

Mikrobinės trąšos: naudojant azotą fiksuojančias bakterijas ir kitas mikrobines trąšas, sumažėjo priklausomybė nuo cheminių azoto trąšų, todėl tai yra ekologiškesnė alternatyva žemės ūkiui skirtoms trąšoms.

2. Pažangus valdymas

Daiktų interneto ir AI technologijos taikymas: IoT jutikliai gali stebėti dirvožemio maistines medžiagas ir drėgmę realiu laiku, o analizuodami duomenis per AI modelius, ūkininkai gali tiksliai koreguoti trąšų ir drėkinimo programas, siekdami efektyvesnės žemės ūkio gamybos.

Išvada

Žemės ūkio chemikalai yra nepakeičiami šiuolaikinio žemės ūkio „nematomi sargai“, kurie yra svarbi pasaulinio aprūpinimo maistu garantija, tačiau taip pat susiduria su dvejopais aplinkos ir sveikatos iššūkiais. Ateityje žemės ūkio chemikalų panaudojimas bus tikslesnis ir draugiškesnis aplinkai, kad būtų galima įgyvendinti tvarią žemės ūkio gamybos plėtrą per mokslo ir technologijų inovacijų bei ekologinės apsaugos balansą, o žemės ūkio chemikalai užtikrinti žmonių išlikimą, darniai sugyvenant su gamta.