Введение

На фоне растущего мирового населения и изменения климата, как накормить всё большее количество людей при ограниченных земельных и водных ресурсах стало одной из главных задач современного сельского хозяйства. Как ключевой фактор сельскохозяйственной продуктивности, Агрокيميκи - от удобрений до пестицидов до регуляторов роста растений - не только значительно увеличили производство продовольствия, но и вызвали ряд экологических проблем из-за неправильного использования. В данной статье мы обсудим ключевую роль химикатов в сельском хозяйстве, их области применения и будущее направление устойчивого развития с научной точки зрения.

I. Определение и классификация химикатов в сельском хозяйстве

Удобрения:主要用于 пополнения питательных веществ в почве для поддержания здорового роста культур, типичные представители, такие как мочевина, двойной фосфат калия и т.д.

Пестициды: Используются для контроля вредителей и болезней культур, чтобы их рост не был под угрозой, распространенные включают пропиконазол (CAS 60207-90-1) , паклобутразол (CAS 76738-62-0) и гербициды, такие как глифосат.

Регуляторы роста растений: оптимизируют рост культур за счет регулирования физиологических процессов растений, таких как гибберелловая кислота для стимуляции увеличения плодов и хлормекват хлорид для предотвращения падения культур.

Функциональные химические вещества: К ним относятся модификаторы почвы и консерванты, которые могут улучшать качество почвы и продлевать срок годности культур, например, гуминовая кислота для восстановления солончаковых почв и 1-MCP для поддержания свежести фруктов и овощей.

II. Основная роль агрокемикатов: повышение урожайности и устойчивое развитие

1. Увеличение урожайности и обеспечение продовольственной безопасности

Поставка питательных веществ из удобрений: Удобрения считаются важным двигателем глобального производства продовольствия, особенно в развивающихся странах, где их использование привело к значительным приростам продуктивности. Например, листовые опрыскивания двуводным фосфатом калия могут увеличивать содержание сахара в винограде и снижать растрескивание плодов, что повышает урожайность и качество культуры.

Пестициды являются «защитой от болезней»: во всем мире примерно 30-40 процентов потерь урожая в год можно предотвратить с помощью пестицидов. Возьмем пропиконазол как пример, он может эффективно предотвращать и контролировать ржавчину на пшенице, с профилактической эффективностью более 85%.

Точное управление регуляторами роста: регуляторы роста растений могут точно регулировать физиологические процессы культур для обеспечения их здорового роста. Например, поликсазол может эффективно контролировать рост риса, снижая риск его повреждения, что способствует стабильному урожаю.

2. Способствовать устойчивому развитию сельского хозяйства

Возникновение зеленых альтернатив: с повышением экологического осознания использование биопестицидов и экологически чистых удобрений постепенно заменяет традиционные химические пестициды. Например, Бациллус субтилис, как вид биопестицида, не только обладает значительным эффектом профилактики заболеваний, но и снижает загрязнение окружающей среды.

Инновации в технологии устранения загрязнений: Агрокомпоненты играют не менее важную роль в восстановлении почвы и воды от загрязнений. Тиосульфат калия может эффективно инактивировать тяжелый металл - кадмий в почве, снижая риск заражения культур и помогая восстановить здоровье почвы.

3. Решение глобальных вызовов

Устойчивость: Устойчивость культур позволяет им выживать при экстремальной погоде. Химические вещества, такие как силикаты, могут способствовать росту культур в условиях дефицита воды, увеличивая их устойчивость к засухе.

III. Специфические применения агрокомпонентов: от улучшения почвы до контроля вредителей

Дифосфат калия (CAS 7778-77-0) : как важное внекорневое удобрение, дифосфат калия может эффективно повышать содержание сахара в культурах, увеличивать сладость фруктов и улучшать рыночную стоимость фруктов, уменьшая явление растрескивания плодов.

Фосфорная кислота (CAS 13598-36-2) : Фосфорная кислота не только усиливает естественный иммунитет растений, но и эффективно предотвращает и контролирует множество болезней культур, таких как поздняя парша картофеля, обеспечивая здоровый рост культур за счет повышения их сопротивляемости заболеваниям.

Тиосульфат калия (CAS 10294-66-3) : В качестве синергетического удобрения тиосульфат калия может не только снижать выделение аммиака, но и эффективно уменьшать загрязнение почвы кадмием и содержание тяжелых металлов в культурах при совместном использовании с мочевиной.

Биоразлагаемая сельскохозяйственная пленка: крахмалсодержащая биоразлагаемая сельскохозяйственная пленка, используемая в выращивании томатов, способна разлагаться естественным образом всего за 60 дней, сокращая проблему долгосрочного загрязнения почвы и окружающей среды, вызванного традиционной сельскохозяйственной пленкой, и отражая концепцию устойчивого развития зеленого сельского хозяйства.

IV. Проблемы, с которыми сталкиваются аграрные химикаты: экологические и медицинские аспекты

Хотя химические удобрения играют огромную роль в повышении продуктивности сельского хозяйства и обеспечении продовольственной безопасности, их использование также создает проблемы, которые нельзя игнорировать:

Экологические риски: Перенасыщение удобрений может привести к эвтрофированию водоемов, а чрезмерное использование пестицидов может оказать негативное влияние на экосистемы. Кроме того, остатки традиционных сельскохозяйственных пленок могут вызывать микропластиковое загрязнение почвы и вредить окружающей среде.

Угроза здоровью: Некоторые высоко токсичные пестициды, особенно те, что используются длительное время, могут накапливаться через пищевую цепочку, угрожая здоровью человека и увеличивая риск хронических заболеваний.

Проблема устойчивости: При длительном использовании одного пестицида некоторые вредители и болезни развили устойчивость к нему, что приводит к снижению эффективности контроля вредителей из года в год, создавая новые вызовы для сельского хозяйства.

V. Будущие тенденции: Зелёные технологии и умное сельское хозяйство

1. Зелёная химическая технология

Наноуправляемые удобрения: применение нанотехнологий значительно повышает управляемый выпуск удобрений, а использование новых типов удобрений, таких как мочевина, покрытая полилактидом, увеличивает коэффициент использования питательных веществ до 80%, значительно снижая загрязнение окружающей среды.

Микробиологические удобрения: благодаря использованию азотфиксирующих бактерий и других микробиологических удобрений снижается зависимость от химических азотных удобрений, предоставляя более экологичную альтернативу для сельского хозяйства.

2. Интеллектуальное управление

Применение технологий IoT и ИИ: датчики Интернета вещей могут в реальном времени мониторить питательные вещества почвы и её влажность, а анализ данных через модели искусственного интеллекта позволяет фермерам точно корректировать программы удобрения и орошения для достижения более эффективного производства в сельском хозяйстве.

Заключение

Агрокيميκи являются незаменимыми «невидимыми хранителями» современного сельского хозяйства, обеспечивая важную гарантию глобальной продовольственной безопасности, но при этом сталкиваясь с двойными вызовами окружающей среды и здоровья. В будущем применение агрокемикатов будет стремиться к большей точности и экологичности, чтобы достичь устойчивого развития сельскохозяйственного производства через баланс научно-технологической инновации и охраны экосистем, позволяя агрокемикатам обеспечивать выживание человечества при гармоничном сосуществовании с природой.