الكيمياء الزراعية

يشمل علم الكيمياء الحيوية النباتية التفاعلات الكيميائية التي تحدث داخل النباتات. من حيث المبدأ، تُسهم المعرفة على المستوى الجزيئي في تطوير تقنيات توفير الغذاء. وينصب التركيز بشكل خاص على الاختلافات الكيميائية الحيوية بين النباتات والكائنات الحية الأخرى، بالإضافة إلى الاختلافات داخل المملكة النباتية، مثل ذوات الفلقتين مقابل ذوات الفلقة الواحدة ، وعاريات البذور مقابل كاسيات البذور، ومثبتات الكربون من نوع C2 مقابل مثبتات الكربون من نوع C4 ، وما إلى ذلك.

تشمل المواد الكيميائية المُطوَّرة للمساعدة في إنتاج الغذاء والعلف والألياف مبيدات الأعشاب والحشرات والفطريات ، ^{[ 2 ]} وغيرها من المبيدات . تُعدّ المبيدات مواد كيميائية تلعب دورًا هامًا في زيادة إنتاجية المحاصيل والحدّ من خسائرها. ^{[ 3 ]} تعمل هذه المبيدات على إبعاد الحشرات والحيوانات الأخرى عن المحاصيل، مما يسمح لها بالنمو دون إزعاج، وبالتالي تنظيم الآفات والأمراض بفعالية.

تشمل عيوب المبيدات تلوث التربة والمياه (انظر الملوثات العضوية الثابتة ). وقد تكون سامة للأنواع غير المستهدفة، بما في ذلك الطيور والأسماك ^{[ 4 ]} والملقحات ^{[ 5 ]} ، وكذلك عمال المزارع أنفسهم.

يهدف علم الكيمياء الزراعية في كثير من الأحيان إلى الحفاظ على خصوبة التربة أو زيادتها بهدف الحفاظ على المحصول الزراعي أو تحسينه ، وتحسين جودته. ويتم تحليل التربة مع التركيز على المواد غير العضوية (المعادن)، التي تشكل معظم كتلة التربة الجافة، والمواد العضوية، التي تتكون من الكائنات الحية، ونواتج تحللها، وأحماض الهيوميك ، وأحماض الفولفيك . ^{[ 8 ]}

تُعدّ الأسمدة من الاعتبارات الرئيسية. ورغم أن الأسمدة العضوية تُستخدم منذ القدم ، إلا أن استخدامها قد تراجع بشكل كبير لصالح المواد الكيميائية المُستخرجة من التعدين ( صخور الفوسفات ) وعملية هابر-بوش . وقد أدى استخدام هذه المواد إلى زيادة كبيرة في معدل إنتاج المحاصيل، مما يُسهم في تلبية احتياجات النمو السكاني المتزايد. ومن الأسمدة الشائعة: اليوريا ، وكبريتات الأمونيوم ، وفوسفات ثنائي الأمونيوم ، وفوسفات الكالسيوم والأمونيوم. ^{[ 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.