Giới thiệu

Trước bối cảnh dân số thế giới ngày càng tăng và biến đổi khí hậu, làm thế nào để nuôi sống ngày càng nhiều người với nguồn tài nguyên đất và nước hạn chế đã trở thành một thách thức lớn đối với nông nghiệp hiện đại. Là một động lực chính của năng suất nông nghiệp, Hóa chất nông nghiệp - từ phân bón đến thuốc trừ sâu đến chất điều tiết sự tăng trưởng của cây - không chỉ đã tăng đáng kể sản lượng thực phẩm, mà còn gây ra một loạt các vấn đề môi trường do sử dụng không đúng cách. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ thảo luận về vai trò cốt lõi của hóa chất nông nghiệp, các tình huống ứng dụng và hướng phát triển bền vững trong tương lai từ góc độ khoa học.

I. Định nghĩa và Phân loại Hóa Chất Nông Nghiệp

Phân bón: chủ yếu được sử dụng để bổ sung dinh dưỡng cho đất để hỗ trợ sự tăng trưởng khỏe mạnh của cây trồng, các đại diện điển hình như ure, kali dihydrogen phosphate và các loại khác.

Thuốc trừ sâu: Được sử dụng để kiểm soát sâu bệnh hại cây trồng để đảm bảo rằng sự tăng trưởng của cây không bị đe dọa, các loại phổ biến bao gồm propiconazole (CAS 60207-90-1) , Paclobutrazol (CAS 76738-62-0) và thuốc diệt cỏ như glyphosate.

Chất điều tiết sự tăng trưởng thực vật: tối ưu hóa sự tăng trưởng của cây trồng bằng cách điều chỉnh quá trình sinh lý của thực vật, chẳng hạn như axit gibberellic để thúc đẩy sự mở rộng quả và clorid chlormequat để ngăn ngừa cây trồng bị ngã đổ.

Hóa chất chức năng: Bao gồm các chất cải tạo đất và chất bảo quản, có thể cải thiện chất lượng đất và kéo dài thời gian bảo quản của cây trồng, ví dụ như axit humic để phục hồi đất mặn và 1-MCP để kéo dài độ tươi của trái cây và rau củ.

II. Vai trò cốt lõi của Hóa chất Nông nghiệp: nâng cao năng suất và phát triển bền vững

1. Tăng năng suất và đảm bảo an ninh lương thực

Cung cấp dinh dưỡng từ phân bón: Phân bón được coi là một động lực quan trọng của sản xuất lương thực toàn cầu, đặc biệt ở các quốc gia đang phát triển, nơi mà việc sử dụng chúng đã dẫn đến những lợi ích đáng kể về năng suất. Ví dụ, phun foliar kali dihydrogen phosphate có thể tăng mức đường trong nho và giảm hiện tượng nứt quả, từ đó tăng năng suất và chất lượng cây trồng.

Thuốc trừ sâu là ‘lá chắn phòng chống bệnh tật’: Trên toàn cầu, khoảng 30-40% tổn thất sản lượng cây trồng hàng năm có thể được ngăn chặn bằng thuốc trừ sâu. Hãy lấy propiconazole làm ví dụ, nó có thể hiệu quả trong việc phòng và kiểm soát gỉ sắt trên lúa mì, với hiệu quả phòng ngừa hơn 85%.

Kiểm soát chính xác chất điều tiết sinh trưởng: Chất điều tiết sinh trưởng thực vật có thể điều chỉnh chính xác quá trình sinh lý của cây trồng để đảm bảo sự phát triển khỏe mạnh của cây. Ví dụ, polyoxazole có thể kiểm soát hiệu quả sự tăng trưởng của lúa, giảm nguy cơ đổ伏, từ đó cải thiện năng suất ổn định của lúa.

2、Thúc đẩy sự phát triển bền vững của nông nghiệp

Sự trỗi dậy của các giải pháp thay thế xanh: Cùng với việc nâng cao ý thức về môi trường, việc sử dụng thuốc trừ sâu sinh học và phân bón thân thiện với môi trường đã dần thay thế thuốc trừ sâu hóa học truyền thống. Ví dụ, Bacillus subtilis, như một loại thuốc trừ sâu sinh học, không chỉ có tác dụng phòng ngừa bệnh rõ rệt mà còn giảm ô nhiễm môi trường.

Sáng kiến trong công nghệ khắc phục ô nhiễm: Hóa chất nông nghiệp đóng vai trò quan trọng như nhau trong việc khắc phục ô nhiễm đất và nước. Thuốc potassium thiosulfate có thể hiệu quả làm bất hoạt kim loại nặng cadmium trong đất, giảm nguy cơ ô nhiễm cây trồng và giúp khôi phục sức khỏe của đất.

3. Đối mặt với những thách thức toàn cầu

Khả năng chịu đựng: Khả năng chịu đựng của cây trồng cho phép cây đứng vững trong thời tiết cực đoan. Các hóa chất như silicate có thể cho phép cây trồng phát triển trong môi trường thiếu nước bằng cách tăng khả năng chịu hạn hán.

III. Ứng dụng cụ thể của hóa chất nông nghiệp: từ cải thiện đất đến kiểm soát sâu bệnh

Potassium dihydrogen phosphate (CAS 7778-77-0) : với vai trò là phân bón lá quan trọng, potassium dihydrogen phosphate có thể hiệu quả tăng hàm lượng đường trong cây trồng, tăng độ ngọt của trái cây và cải thiện giá trị thị trường của trái cây bằng cách giảm hiện tượng nứt trái.

Phosphorous acid (CAS 13598-36-2) : Axit photphoric không chỉ tăng cường miễn dịch tự nhiên của cây trồng mà còn phòng ngừa và kiểm soát hiệu quả nhiều loại bệnh hại trên cây trồng, như bệnh thán thư khoai tây, đảm bảo sự phát triển khỏe mạnh của cây trồng bằng cách tăng cường khả năng kháng bệnh.

Kalium thiosulfat (CAS 10294-66-3) : Là phân bón có tác dụng hiệp đồng, kalium thiosulfat không chỉ có thể giảm bay hơi amoniac mà còn hiệu quả trong việc giảm ô nhiễm cadmium trong đất và hàm lượng kim loại nặng trong cây trồng khi được sử dụng kết hợp với ure.

Màng nông nghiệp phân hủy sinh học: Màng nông nghiệp phân hủy sinh học dựa trên tinh bột được sử dụng trong canh tác cà chua có thể phân hủy tự nhiên trong vòng ít nhất 60 ngày, giảm thiểu vấn đề ô nhiễm lâu dài đối với đất và môi trường do màng nông nghiệp truyền thống gây ra, và thể hiện khái niệm phát triển bền vững của nông nghiệp xanh.

IV. Thách thức đối với hóa chất nông nghiệp: các yếu tố về môi trường và sức khỏe

Trong khi hóa chất nông nghiệp đóng vai trò lớn trong việc cải thiện năng suất nông nghiệp và đảm bảo an ninh lương thực, việc sử dụng chúng cũng đặt ra những thách thức không thể bỏ qua:

Rủi ro môi trường: Sử dụng quá mức phân bón có thể dẫn đến hiện tượng phú dưỡng nguồn nước, và lạm dụng thuốc trừ sâu cũng có thể ảnh hưởng tiêu cực đến hệ sinh thái. Ngoài ra, tàn dư của màng phủ nông nghiệp truyền thống có thể gây ô nhiễm vi nhựa trong đất và làm tổn hại môi trường.

Nguy cơ đối với sức khỏe: Một số loại thuốc trừ sâu cực độc, đặc biệt là các loại thuốc trừ sâu nguy hiểm được sử dụng trong thời gian dài, có thể tích tụ thông qua chuỗi thức ăn, đe dọa sức khỏe con người và tăng nguy cơ mắc bệnh mãn tính.

Vấn đề kháng thuốc: Với việc sử dụng lâu dài một loại thuốc trừ sâu duy nhất, một số côn trùng và bệnh害 đã phát triển khả năng kháng thuốc, dẫn đến hiệu quả kiểm soát dịch hại giảm dần qua các năm, đặt ra những thách thức mới cho sản xuất nông nghiệp.

Xu hướng tương lai: Công nghệ xanh và Nông nghiệp thông minh

1、Công nghệ hóa học xanh

Phân bón phóng thích kiểm soát bằng công nghệ nano: Việc áp dụng công nghệ nano đã làm tăng đáng kể hiệu suất phóng thích của phân bón, và việc sử dụng các loại phân bón mới như ure bọc polylactic acid đã nâng cao tỷ lệ sử dụng chất dinh dưỡng lên 80%, giảm đáng kể ô nhiễm môi trường.

Phân bón vi sinh: Thông qua việc sử dụng phân bón vi sinh như vi khuẩn cố định đạm, sự phụ thuộc vào phân bón đạm hóa học đã được giảm thiểu, cung cấp một giải pháp thay thế thân thiện với môi trường hơn cho nông nghiệp.

2.Quản lý thông minh

Ứng dụng công nghệ IoT và AI: Các cảm biến IoT có thể theo dõi dinh dưỡng đất và độ ẩm thời gian thực, và thông qua việc phân tích dữ liệu bằng các mô hình AI, người nông dân có thể điều chỉnh chính xác chương trình phân bón và tưới tiêu để đạt được sản xuất nông nghiệp hiệu quả hơn.

Phần kết luận

Hóa chất nông nghiệp là những 'người bảo vệ vô hình' không thể thiếu của nông nghiệp hiện đại, cung cấp một garant important cho an ninh lương thực toàn cầu, nhưng cũng đối mặt với thách thức kép về môi trường và sức khỏe. Trong tương lai, việc sử dụng hóa chất nông nghiệp sẽ có xu hướng chính xác và thân thiện với môi trường hơn, nhằm thực hiện sự phát triển bền vững của sản xuất nông nghiệp thông qua việc cân bằng giữa đổi mới khoa học công nghệ và bảo vệ sinh thái, và để hóa chất nông nghiệp đảm bảo sự sống còn của con người trong khi đồng hành hài hòa với thiên nhiên.