شیمی کشاورزی

از مواد شیمیایی آلی موجود در فضولات حیوانات گرفته تا آفت کش های معدنی تولید انبوه، مواد شیمیایی نقش مهمی در صنعت کشاورزی دارند.

دو دسته اصلی از مواد شیمیایی مورد استفاده در کشاورزی عبارتند از:

• کودها
• آفت کش ها، از جمله حشره کش ها، علف کش ها و قارچ کش ها

دامپروری که یکی دیگر از بخش‌های کلیدی بخش کشاورزی است، از انواع دیگر مواد شیمیایی در مواردی مانند واکسن‌ها، آنتی‌بیوتیک‌ها و خوراک‌های فرموله‌شده استفاده می‌کند. با این حال، برای اهداف این مقاله، ما بر کشاورزی زراعی تمرکز خواهیم کرد.

چرا از مواد شیمیایی در کشاورزی استفاده می شود؟

مواد شیمیایی به سه دلیل عمده در کشاورزی استفاده می شود:

• برای پیشگیری یا درمان بیماری ها
• برای افزایش تولید
• برای کشتن آفات

پیشگیری یا درمان بیماری ها

قارچ کش ها معمولا برای پیشگیری و درمان بیماری ها در محصولات کشاورزی استفاده می شوند. گیاهان سبزی به ویژه در برابر بیماری های محلول پاشی ناشی از قارچ های زیر حساس هستند:

کپک پرزکی – اینها انگلهای اجباری هستند که متعلق به خانواده قارچهای Peronosporaceae با 21 جنس هستند. رایج ترین گونه از این گونه ها Peronospora farinosa است
گونه‌های مختلف آسکومیست‌ها – اینها به راسته اریسیفال تعلق دارند و باعث ایجاد کپک پودری می‌شوند.
آلبوگو کاندیدا – این اغلب به عنوان قارچ شناخته می شود، اما در واقع متعلق به دودمان مشخصی از اوومیست ها است که بیشتر به عنوان کپک های آبی شناخته می شوند. این بیماری باعث بیماری تاول سفید در محصولات براسیکا مانند کلم بروکلی و گل کلم می شود
در حالی که قارچ کش ها می توانند بسیار موثر باشند، اصلاح انتخابی گیاهان در طول هزاران سال، پیشگیری و درمان بیماری ها را بسیار چالش برانگیز کرده است. این به این دلیل است که همخونی اکنون به نقطه ای رسیده است که برخی از ناهنجاری های ژنتیکی مغلوب به صورت فنوتیپی بیان و تقویت می شوند.

برخی از صفات مطلوب گیاهان مانند بی دانه بودن نیز می تواند گیاهان را در برابر بیماری آسیب پذیرتر کند. بسیاری از آنها توانایی خود را برای تکثیر بدون دخالت انسان از دست می دهند، به این معنی که در محیط طبیعی قابل دوام نیستند.

افزایش تولید

کودها چه ارگانیک و چه معدنی، مواد مغذی لازم را برای کمک به رشد و عملکرد گیاهان فراهم می کنند. آنها معمولاً در خاکی که محصولات در آن کاشته می شوند اعمال می شوند، اگرچه سایر سیستم های کشت محصولات مانند هیدروپونیک می توانند مواد مغذی را مستقیماً به ریشه های گیاه عرضه کنند.

کودها حاوی مواد مغذی کلیدی مانند نیتروژن، فسفر و ترکیبات پتاسیم هستند که به راحتی توسط گیاهان قابل جذب هستند. این مواد مغذی به حفظ سلامت گیاهان و در نتیجه افزایش تولید کمک می کنند. به عنوان مثال، نیتروژن موجود در کودهای مبتنی بر آمونیاک برای تولید اسیدهای آمینه، که بلوک های سازنده پروتئین ها هستند، ضروری است.

کشتن آفات

با توجه به روش های همخونی و تک کشت، بسیاری از محصولات زراعی در برابر آفاتی مانند گیاهان مهاجم و انگلی، حشرات، حلزون ها و جوندگان آسیب پذیر هستند. آفت کش ها مانند علف کش ها، حشره کش ها، نرم تن کش ها و جونده کش ها حاوی مواد شیمیایی هستند که به طور خاص برای از بین بردن انواع خاصی از آفات طراحی شده اند.

صنعت کشاورزی چقدر است؟

کشاورزی هم شامل کشت محصولات زراعی و هم دامداری می شود. همچنین می توان آن را به تخصص هایی مانند کشاورزی گندم و پرورش طیور تقسیم کرد.

کشاورزی در سطح معیشتی وجود دارد که اغلب در بسیاری از کشورهای فقیر و در حال توسعه و همچنین در مقیاس تجاری یا صنعتی وجود دارد. مورد دوم شامل هواپیماهای بدون سرنشین، ماشین آلات و مراکز پردازش بزرگ است.

اعتقاد بر این است که صنعت کشاورزی به عنوان یک کل، از جمله تولیدکنندگان کود، حدود 2.1 تریلیون پوند (2.4 تریلیون دلار) به اقتصاد جهانی کمک می کند.

چه مواد شیمیایی در کشاورزی استفاده می شود؟

مواد شیمیایی مورد استفاده در کشاورزی شامل مواردی است که هم برای دامداری و هم برای تولید محصولات در نظر گرفته شده است.

برای حیوانات یا دام، مواد شیمیایی شامل ویتامین ها، خوراک های فرموله شده، مواد معدنی و داروها است. مواد شیمیایی مورد استفاده در تولید محصولات زراعی عبارتند از علف کش ها، قارچ کش ها، حشره کش ها و کودها.

1. علف کش ها

علف کش ها می توانند گیاه آفت هدف یا علف های هرز را بدون کشتن گیاهان زراعی از بین ببرند.

علف کش چیست؟

علف کش ها مواد شیمیایی هستند که برای کشتن علف های هرز و سایر گیاهان مهاجم و ناخواسته که با محصولات کشاورزی تداخل یا رقابت می کنند، فرموله شده اند. آنها می توانند گیاهان آفتی را به چهار روش از بین ببرند:

• مهار تولید اسید آمینه
• مهار فرآیندهای فتوسنتزی
• تقلید اکسین (هورمون رشد گیاهی)
• مهار تقسیم سلولی

2. قارچ کش

سبزیجات و محصولات ریشه ای به ویژه در برابر انواع مختلف قارچ آسیب پذیر هستند که می تواند باعث پوسیدگی آنها شود. قارچ کش ها برای رفع این مشکل طراحی شده اند.

قارچ کش چیست؟
قارچ کش ها به طور خاص برای کشتن قارچ ها و اومیست ها (کپک های آبی) که گیاهان را آلوده می کنند، فرموله شده اند. این مواد شیمیایی به روش های مختلفی مانند آسیب رساندن به غشای سلولی یا مهار برخی فرآیندهای ضروری در متابولیسم قارچ عمل می کنند.

3. فسفر

فسفر یکی از سه ماده معدنی مهمی است که گیاهان برای رشد و سالم ماندن به آن نیاز دارند (دو مورد دیگر نیتروژن و پتاسیم هستند).

فسفر چیست؟
فسفر یک ماده معدنی است که معمولاً وقتی از خاک جذب می شود به شکل ارتوفسفات است. نقش مهمی در رشد ریشه و افزایش راندمان مصرف آب گیاه دارد.

4. نیتروژن

نیتروژن 78 درصد اتمسفر زمین را تشکیل می دهد اما گیاهان نمی توانند به راحتی آن را جذب کنند.

نیتروژن چیست؟
نیتروژن یک ماده مغذی ضروری است که گیاهان برای سنتز پروتئین به آن نیاز دارند. باکتری های تثبیت کننده نیتروژن برای تبدیل آن به ترکیبات نیتراتی که می تواند از طریق ریشه گیاه جذب شود، مورد نیاز است.

5. پتاسیم

پتاسیم عنصر مهم دیگری است که نقش ویژه ای در رشد و عملکرد گیاه دارد.

پتاسیم چیست؟
پتاسیم به شکل کلرید پتاسیم توسط گیاهان جذب می شود. این کود هم به صورت طبیعی و هم در کودهای تجاری یافت می شود و با حرکت کربوهیدرات ها، آب و سایر مواد مغذی در بافت های گیاهی مرتبط است. همچنین در فعال سازی آنزیمی که سنتز پروتئین و ATP را تنظیم می کند، مهم است.

6. حشره کش

ازدحام حشرات مانند ملخ آفات فصلی هستند که می توانند به مناطق وسیعی از محصولات آسیب برسانند. حشره کش ها برای کشتن حشرات و در نتیجه محافظت از گیاهان طراحی شده اند.

حشره کش چیست؟حشره کش ها مواد شیمیایی هستند که برای کشتن حشرات با تداخل در سیستم عصبی یا رشد آنها ساخته می شوند.

مواد شیمیایی خوب در کشاورزی

مواد شیمیایی خوب در کشاورزی، مواد شیمیایی فوق خالص هستند که به عنوان استاندارد عمل می کنند. آنها که عمدتاً در دسته های سفارشی ساخته می شوند، گاهی اوقات به فرآیندهای پیچیده و چند مرحله ای تحت شرایط سخت بر اساس مشخصات صنعت نیاز دارند.

مواد شیمیایی خوب ممکن است شامل کودها، آفت کش ها و تهویه کننده خاک باشد.

چرا صنعت کشاورزی مهم است؟

کشاورزی رگ حیات اقتصاد جهانی است. این مواد غذایی اصلی و سایر محصولات مرتبط مورد نیاز ما مانند شیر، تخم مرغ، گوشت، ماهی، سبزیجات، میوه ها، محصولات ریشه و غلات را فراهم می کند. این برای امنیت غذایی ما و در نهایت بقای ما ضروری است.

خلاصه

از مواد شیمیایی در کودها و آفت کش ها و همچنین انواع مختلف غذا و محصولات دام استفاده می شود. صنعت کشاورزی برای درمان و پیشگیری از بیماری در گیاهان، افزایش تولید محصول و کشتن آفات به مواد شیمیایی متکی است. تخمین زده می شود که این بخش 2.1 تریلیون پوند به اقتصاد جهانی کمک کند.