Agricultural chemistry

Plant biochemistry encompasses the chemical reactions that occur within plants. In principle, knowledge at a molecular level informs technologies for providing food. Particular focus is on the biochemical differences between plants and other organisms as well as the differences within the plant kingdom, such as dicotyledons vs monocotyledons, gymnosperms vs angiosperms, C2- vs C4-fixers, etc.

Chemical materials developed to assist in the production of food, feed, and fiber include herbicides, insecticides, fungicides,^[2] and other pesticides. Pesticides are chemicals that play an important role in increasing crop yield and mitigating crop losses.^[3] These work to keep insects and other animals away from crops to allow them to grow undisturbed, effectively regulating pests and diseases.

Disadvantages of pesticides include contamination of the ground and water (see persistent organic pollutants). They may be toxic to non-target species, including birds, fish,^[4] pollinators,^[5] as well as the farmworkers themselves.

Agricultural chemistry often aims at preserving or increasing the fertility of soil with the goals of maintaining or improving the agricultural yield and improving the quality of the crop. Soils are analyzed with attention to the inorganic matter (minerals), which comprise most of the mass of dry soil, and organic matter, which consists of living organisms, their degradation products, humic acids and fulvic acids.^[8]

Fertilizers are a major consideration. While organic fertilizers are time-honored, their use has largely been displaced by chemicals produced from mining (phosphate rock) and the Haber-Bosch process. The use of these materials dramatically increased the rate at which crops are produced, which is able to support the growing human population. Common fertilizers include urea, ammonium sulphate, diammonium phosphate, and calcium ammonium phosphate.^[9][10]

الكائنات المعدلة وراثيًا هي نباتات أو كائنات حية تم تعديلها على المستوى الجيني من قبل العلماء لتحسين خصائصها. تشمل هذه الخصائص توفير لقاحات جديدة للبشر، وزيادة إمدادات العناصر الغذائية، وإنتاج أنواع فريدة من البلاستيك. ^{[ 15 ]} وقد تكون قادرة أيضًا على النمو في مناخات غير ملائمة عادةً لنمو الكائن الأصلي. ^{[ 15 ]} من أمثلة الكائنات المعدلة وراثيًا: التبغ والقرع المقاومان للفيروسات، والطماطم المتأخرة النضج، وفول الصويا المقاوم لمبيدات الأعشاب. ^{[ 15 ]}

تزامن ظهور الكائنات المعدلة وراثيًا مع ازدياد الاهتمام باستخدام التقنية الحيوية لإنتاج الأسمدة والمبيدات. ونظرًا لتزايد اهتمام السوق بالتقنية الحيوية في سبعينيات القرن الماضي، شهدت هذه التقنية تطورًا ملحوظًا في التكنولوجيا والبنية التحتية، وانخفاضًا في التكاليف، وتقدمًا في الأبحاث. ومنذ أوائل ثمانينيات القرن الماضي، بدأ إدخال المحاصيل المعدلة وراثيًا في الزراعة. ويتطلب العمل المتزايد في مجال التقنية الحيوية دمج علم الأحياء والكيمياء لإنتاج محاصيل محسّنة، ويعود السبب الرئيسي وراء ذلك إلى تزايد كمية الغذاء اللازمة لإطعام السكان المتزايدين. ^{[ 16 ]}

مع ذلك، تشمل المخاوف المتعلقة بالكائنات المعدلة وراثيًا احتمالية ظهور مقاومة للمضادات الحيوية نتيجة تناولها. ^{[ 15 ]} كما توجد مخاوف بشأن آثارها طويلة المدى على جسم الإنسان، نظرًا لأن العديد من الكائنات المعدلة وراثيًا طُوّرت حديثًا. ^{[ 15 ]}

يحيط بالكائنات المعدلة وراثيًا جدل كبير. في الولايات المتحدة، يجب وضع ملصق على جميع الأطعمة التي تحتوي على كائنات معدلة وراثيًا. ^{[ 17 ]}

وتكتسب البروتينات أهمية خاصة لأن البروتين (التغذية) يوجه الكثير من الزراعة.