Введение

На фоне растущего населения мира и изменения климата, как прокормить все больше людей на ограниченных земельных и водных ресурсах стало серьезной проблемой для современного сельского хозяйства. Являясь ключевым фактором производительности сельского хозяйства, сельскохозяйственные химикаты - от удобрений до пестицидов и регуляторов роста растений - не только значительно увеличили производство продовольствия, но и вызвали ряд экологических проблем из-за неправильного использования. В этой статье мы обсудим основную роль сельскохозяйственных химикатов, сценарии их применения и будущее направление устойчивого развития с научной точки зрения.

I. Определение и классификация сельскохозяйственных химикатов

Удобрения: в основном используются для пополнения питательных веществ в почве с целью поддержки здорового роста сельскохозяйственных культур, типичными представителями являются мочевина, дигидрофосфат калия и т. д.

Пестициды: используются для борьбы с вредителями и болезнями сельскохозяйственных культур, чтобы гарантировать, что рост сельскохозяйственных культур не находится под угрозой. К наиболее распространенным относятся: пропиконазол (CAS 60207-90-1), Паклобутразол (CAS 76738-62-0) и гербициды, такие как глифосат.

Регуляторы роста растений: оптимизируют рост сельскохозяйственных культур путем регулирования физиологических процессов растений, например, гибберелловая кислота для стимуляции увеличения плодов и хлормекватхлорид для предотвращения опадения урожая.

Функциональные химикаты: К ним относятся почвенные кондиционеры и консерванты, которые могут улучшить качество почвы и продлить срок хранения урожая, например, гуминовая кислота для восстановления засоленных почв и 1-МЦП для продления свежести фруктов и овощей.

II. Основная роль агрохимикатов: повышение урожайности и устойчивое развитие

1. Повышение урожайности и обеспечение продовольственной безопасности

Поставка питательных веществ из удобрений: удобрения считаются важным фактором мирового производства продовольствия, особенно в развивающихся странах, где их использование привело к значительному росту производительности. Например, опрыскивание листьев дигидрофосфатом калия может повысить уровень сахара в винограде и уменьшить расщепление плодов, тем самым увеличивая урожайность и качество урожая.

Пестициды — это «защита от болезней»: в глобальном масштабе около 30–40 процентов ежегодных потерь урожая можно предотвратить с помощью пестицидов. Возьмем, к примеру, пропиконазол: он может эффективно предотвращать и контролировать ржавчину пшеницы, с профилактическим эффектом более 85%.

Точный контроль регуляторов роста: Регуляторы роста растений могут точно регулировать физиологический процесс сельскохозяйственных культур, чтобы обеспечить здоровый рост сельскохозяйственных культур. Например, полиоксазол может эффективно контролировать рост риса, снижать риск коллапса, тем самым улучшая стабильный урожай риса.

2. Содействие устойчивому развитию сельского хозяйства.

Рост зеленых альтернатив: с ростом экологической осведомленности применение биопестицидов и экологически чистых удобрений постепенно заменило традиционные химические пестициды. Например, Bacillus subtilis, как вид биопестицида, не только имеет значительный эффект профилактики заболеваний, но и снижает загрязнение окружающей среды.

Инновации в технологии очистки от загрязнений: сельскохозяйственные химикаты играют не менее важную роль в очистке почвы и воды от загрязнений. Тиосульфат калия может эффективно пассивировать тяжелый металл кадмий в почве, снижая риск загрязнения сельскохозяйственных культур и помогая восстановить здоровье почвы.

3. Решение глобальных проблем

Устойчивость: Устойчивость культур позволяет культурам выдерживать экстремальные погодные условия. Химикаты, такие как силикаты, могут позволить культурам расти в условиях дефицита воды, повышая их устойчивость к засухе.

III. Конкретные области применения агрохимикатов: от улучшения почвы до борьбы с вредителями

Дигидрофосфат калия (CAS 7778-77-0): как важное внекорневое удобрение, дигидрофосфат калия может эффективно повышать содержание сахара в культурах, увеличивать сладость фруктов и улучшать рыночную стоимость фруктов за счет снижения явления растрескивания плодов.

Фосфористая кислота (CAS 13598-36-2): Фосфорная кислота не только усиливает естественный иммунитет растений, но и эффективно предотвращает и контролирует многие заболевания сельскохозяйственных культур, такие как фитофтороз картофеля, обеспечивая здоровый рост сельскохозяйственных культур за счет повышения их устойчивости к болезням.

Тиосульфат калия (CAS 10294-66-3): Как синергетическое удобрение тиосульфат калия может не только снизить улетучивание аммиака, но и эффективно снизить загрязнение почвы кадмием и содержание тяжелых металлов в сельскохозяйственных культурах при использовании в сочетании с мочевиной.

Биоразлагаемая сельскохозяйственная пленка: биоразлагаемая сельскохозяйственная пленка на основе крахмала, используемая при выращивании томатов, способна разлагаться естественным образом всего за 60 дней, что снижает проблему долгосрочного загрязнения почвы и окружающей среды, вызванного традиционной сельскохозяйственной пленкой, и воплощает концепцию устойчивого развития зеленого сельского хозяйства.

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

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

Экологические риски: Чрезмерное использование удобрений может привести к эвтрофикации водоемов, а чрезмерное использование пестицидов также может оказать негативное воздействие на экосистемы. Кроме того, остатки традиционных сельскохозяйственных пленок могут вызвать загрязнение почвы микропластиком и нанести вред окружающей среде.

Опасность для здоровья: Некоторые высокотоксичные пестициды, особенно высокорисковые пестициды, используемые в течение длительного периода времени, могут обогащаться через пищевую цепочку, угрожая здоровью человека и увеличивая риск хронических заболеваний.

Проблема устойчивости: при длительном использовании отдельных пестицидов у некоторых вредителей и болезней выработалась устойчивость к пестицидам, что приводит к снижению эффективности борьбы с пестицидами из года в год и создает новые проблемы для сельскохозяйственного производства.

V. Будущие тенденции: зеленые технологии и интеллектуальное сельское хозяйство

1. Зеленая химическая технология

Наноудобрения с контролируемым высвобождением: применение нанотехнологий значительно повышает эффективность контролируемого высвобождения удобрений, а использование новых типов удобрений, таких как мочевина, покрытая полимолочной кислотой, увеличило коэффициент использования питательных веществ до 80%, значительно сократив загрязнение окружающей среды.

Микробные удобрения: благодаря использованию азотфиксирующих бактерий и других микробных удобрений удалось сократить использование химических азотных удобрений, что стало более экологически чистой альтернативой удобрениям для сельского хозяйства.

2.Интеллектуальное управление

Применение технологий Интернета вещей и искусственного интеллекта: датчики Интернета вещей могут отслеживать уровень питательных веществ и влажность почвы в режиме реального времени, а анализируя данные с помощью моделей искусственного интеллекта, фермеры могут точно корректировать программы внесения удобрений и орошения для повышения эффективности сельскохозяйственного производства.

Заключение

Сельскохозяйственные химикаты являются незаменимыми «невидимыми стражами» современного сельского хозяйства, которые обеспечивают важную гарантию глобальной продовольственной безопасности, но также сталкиваются с двойными проблемами окружающей среды и здоровья. В будущем применение сельскохозяйственных химикатов будет иметь тенденцию быть более точным и экологически безопасным, чтобы реализовать устойчивое развитие сельскохозяйственного производства посредством баланса научных и технологических инноваций и экологической защиты, и позволить сельскохозяйственным химикатам обеспечить выживание людей, сосуществуя в гармонии с природой.