Wstęp

Na tle rosnącej liczby ludności świata i zmian klimatu, jak nakarmić coraz więcej ludzi przy ograniczonych zasobach ziemi i wody stało się wielkim wyzwaniem dla współczesnego rolnictwa. Jako kluczowy czynnik produkcyjności rolniczej, Chemia rolnicza - od nawozów po pestycydy po regulatory wzrostu roślin - nie tylko znacznie zwiększyły produkcję żywności, ale również spowodowały szereg problemów środowiskowych z powodu niewłaściwego użytkowania. W niniejszym artykule omówimy podstawowe znaczenie chemikaliów rolniczych, ich scenariusze zastosowań oraz przyszłe kierunki zrównoważonego rozwoju z punktu widzenia naukowego.

I. Definicja i klasyfikacja chemikaliów rolniczych

Nawozy: głównie stosowane do uzupełniania składników odżywczych w glebie w celu wspierania zdrowego wzrostu upraw, typowymi reprezentantami są np. moczarka, fosforan dwupotasowy itd.

Pestycydy: Służą do kontroli szkodników i chorób upraw, aby zapewnić, że wzrost roślin nie jest zagrożony, powszechnie stosowane to m.in. propikonazol (CAS 60207-90-1) , pakistanazol (CAS 76738-62-0) oraz herbicydy takie jak glifosat.

Regulatoryory wzrostu roślin: optymalizują wzrost upraw poprzez regulację procesów fizjologicznych roślin, takich jak kwas giberelowy do promowania powiększenia owoców i chlormequat chlorid do zapobiegania przewracaniu się upraw.

Chemia funkcyjna: Do tego grupy należą modyfikatory gleby i konserwanty, które mogą poprawić jakość gleby i przedłużyć czas trzymania się świeżych produktów rolno-spożywczych, na przykład kwas humusowy do regeneracji gleb solonoziemnych i 1-MCP do przedłużania свежości owoców i warzyw.

II. Podstawowe znaczenie chemii rolniczej: zwiększenie plonów i rozwój zrównoważony

1. Zwiększenie plonów i zapewnienie bezpieczeństwa żywnościowego

Dostarczanie składników odżywczych za pomocą nawozów: Nawozy uchodzą zaważny czynnik globalnej produkcji żywności, zwłaszcza w krajach rozwijających się, gdzie ich stosowanie spowodowało istotne zwiększenie produktywności. Na przykład liściowe opryskiwanie fosfatem dwutlenkowym potasu może zwiększyć poziom cukrów w winogronach i zmniejszyć pęknięcie owoców, co zwiększa plon i jakość upraw.

Srodki owadobojcze to 'obrona przed chorobami': Na świecie około 30-40 procent rocznych strat plonów można zapobiec dzięki środkom owadobojczym. Weźmy na przykład propikonazol, który skutecznie przeciwdziała i kontroluje rdzę pszennej, z efektem profilaktycznym powyżej 85%.

Precyzyjne kontrolowanie调节regulatorów wzrostu: Regulatory wzrostu roślin mogą precyzyjnie dostosowywać procesy fizjologiczne upraw, aby zapewnić zdrowy rozwój roślin. Na przykład polioksazol skutecznie kontroluje wzrost ryżu, zmniejszając ryzyko przewracania się, co poprawia stabilność plonów ryżu.

2、Promowanie zrównoważonego rozwoju rolnictwa

Rozwój zielonych alternatyw: Wraz z wzrostem świadomości ekologicznej, zastosowanie biopestycydów i przyjaznych środowisku nawozów stopniowo zastępuje tradycyjne pestycydy chemiczne. Na przykład Bacillus subtilis, jako rodzaj biopestycydu, nie tylko ma znaczący efekt przeciwbakteryjny, ale również zmniejsza zanieczyszczenie środowiska.

Innowacja w technologii oczyszczania zanieczyszczeń: Chemikalia rolnicze odgrywają równie ważną rolę w oczyszczaniu zanieczyszczeń gleby i wody. Tiosulfian potasu może skutecznie钝zaktywować ciężkie metale, takie jak kadmu w glebie, redukując ryzyko zanieczyszczenia upraw i pomagając przywrócić zdrowie gleby.

3. Radzenie sobie z globalnymi wyzwaniami

Wytrzymałość: Wytrzymałość upraw umożliwia roślinom przetrwanie w warunkach ekstremalnej pogody. Chemikalnie, takie jak silikaty, mogą umożliwić rośrośnięciu roślin w środowiskach z ograniczoną dostępnością wody, zwiększając ich odporność na suszę.

III. Konkretne zastosowania chemikalii rolniczych: od poprawy gleby do kontroli szkodników

Difosforan potasu (CAS 7778-77-0) : jakoważny nawóz liściowy, difosforan potasu może skutecznie zwiększyć zawartość cukru w uprawach, zwiększyć słodycz owoców oraz poprawić wartość rynkową owoców, zmniejszając zjawisko pękania owoców.

Kwas fosforany (CAS 13598-36-2) : Kwas fosforowy nie tylko wzmacnia naturalną odporność roślin, ale również skutecznie zapobiega i kontroluje wiele chorób upraw, takich jak zgnilizna późna na ziemniakach, zapewniając zdrowy rozwój upraw poprzez wzmocnienie ich odporności na choroby.

Tiosulfian potasu (CAS 10294-66-3) : Jako nawóz synergiczny, tiosulfian potasu nie tylko może zmniejszyć utlenianie amonii, ale także skutecznie obniżyć zanieczyszczenie gleby kadmiem oraz zawartość metali ciężkich w uprawach, gdy jest stosowany w połączeniu z ureą.

Biodegradowalna Folia Rolnicza: Używana w uprawie pomidorów folia rolnicza na bazie skrobi może się rozkładać naturalnie w ciągu zaledwie 60 dni, co zmniejsza problem długoterminowego zanieczyszczenia gleby i środowiska spowodowanego tradycyjną folią rolniczą, embodując koncept zrównoważonego rozwoju Zielonej Rolnictwa.

IV. Wyzwania stojące przed chemią rolbniczą: zagadnienia związane ze środowiskiem i zdrowiem

Podczas gdy chemikalia rolnicze odgrywają kluczową rolę w poprawie produktywności rolniczej i zapewnieniu bezpieczeństwa żywnościowego, ich użycie wiąże się również z wyzwaniami, które nie mogą zostać zignorowane:

Ryzyka środowiskowe: Przekraczanie dopuszczalnych dawek nawozów może prowadzić do eutrofizacji ciał wodnych, a nadmierna ilość pestycydów może mieć negatywny wpływ na ekosystemy. Ponadto, resztki tradycyjnych folii rolniczych mogą powodować kontaminację gleby mikropластykami i szkodzić środowisku.

Nagrody zdrowotne: Niektóre wysoko toksyczne pestycydy, zwłaszcza te o wysokim ryzyku stosowane przez długi okres czasu, mogą ulegać bioakumulacji w łańcuchach pokarmowych, co stanowi zagrożenie dla zdrowia człowieka i zwiększa ryzyko chorób przewlekłych.

Problem oporności: W wyniku długotrwałego stosowania pojedynczych pestycydów niektóre szkodniki i choroby rozwijały oporność na te środki, co prowadzi do stopniowego obniżenia skuteczności ich działania i stwarza nowe wyzwania dla produkcji rolnej.

V. Przyszłe trendy: technologia zielona i inteligentne rolnictwo

1. Zielona technologia chemiczna

Nanofertilizery o zwolnionym wydzielaniu: zastosowanie nanotechnologii znacząco poprawia wydajność zwolnionego wydzielania się nawozów, a korzystanie z nowych typów nawozów, takich jak moczarka otoczona kwasem polilaktycznym, zwiększyło wykorzystanie składników odżywczych do 80%, co znacznie zmniejsza zanieczyszczenie środowiska.

Nawozy mikrobiologiczne: Dzięki użytkowaniu nawozów mikrobiologicznych, takich jak bakterie spęgające azot, zmniejszono zależność od chemicznych nawozów azotowych, oferując bardziej przyjazną środowisku alternatywę dla rolnictwa.

2. Inteligencja zarządzania

Zastosowanie technologii IoT i SI: czujniki IoT mogą monitorować składniki odżywcze gleby oraz wilgotność w czasie rzeczywistym, a po analizie danych za pomocą modeli SI, farmerzy mogą precyzyjnie dostosowywać programy nawożenia i podlewania, osiągając bardziej efektywną produkcję rolniczą.

Wnioski

Chemia rolnicza są niezastąpionymi „niewidzialnymi strażnikami” współczesnego rolnictwa, które zapewniająważne gwarancje dla bezpieczeństwa żywności na świecie, ale jednocześnie stoją przed podwójnym wyzwaniem w postaci środowiska i zdrowia. W przyszłości zastosowanie środków chemicznych w rolnictwie będzie tendencjonalnie bardziej precyzyjne i przyjazne środowisku, aby zrealizować zrównoważony rozwój produkcji rolnej poprzez równowagę między innowacjami naukowo-technologicznymi a ochroną ekologiczną, pozwalającym środkom chemicznym w rolnictwie zagwarantować przetrwanie ludzkości w harmonijnym współżyciu z naturą.