הפצה: פתרונות בר קיימא לחקלאות מודרנית

שחרור ממוחזר של Pesticides: A Shift לעבר Smarter Crop Protection

החקלאות המודרנית עומדת בצומת דרכים קריטי.חקלאים חייבים לספק תשואה גבוהה יותר להאכיל אוכלוסייה גלובלית הולכת וגדלה ובמקביל להפחית את טביעת הרגל הסביבתית של יישום חומרי הדברה לאמנה – שבו כמויות גדולות של כימיקלים מרוססים שוב ושוב – יעילות אך נושאת חסרונות משמעותיים: הפעלת צינורות משמרות משמעותיים: הפעלת צינורות מים, אורגניזמים לא-טרטנטטים נפגעים, ומזיקים מפתחים התנגדות.

דרישות האמנה Pesticide

כדי להעריך מדוע נושאים הקשורים לשחרור מבוקר, זה עוזר להבין את החסרונות של שיטות סטנדרטיות. ניסוחים חומרי הדברה טיפוסיים נועדו לשחרור מיידי: המרכיב הפעיל הופך זמין ברגע שהמוצר מוחל. בעוד זה מספק דופק מהיר של מזיקים, זה גם יוצר עלייה של ריכוז כימי מזוהה במהירות ירידה מזהמים.התוצאה היא חלון חשיפה לא אחיד - רמות גבוהות שעשויות לעלות על מה שנדרש, לאחר מכן מדגישות רמות תת-חלוכות אשר יכול לאפשר לניצולים ולהפחית את רמת הג'ים של כדור הארץ, ובסופו של משקעים, ובסופו של אותם, ובסופו של אותם, ובסופו של דבר, יותר, יותר, כמו גם כן, ירידה מהירה יותר, חסימתיים, חסימתם של ירידה של חשיפה לא אחידה, מאשר זרם חשמלי, או חסימתם, מאשר זרם גבוה יותר, מאשר חסימתם, ירידה של גשם, או חסימתם של מים, ירידה של משקעים חקלאיים, ירידה של גשם, ובסופו של מים, ובסופו של מזהמים, ובסופו של מזהמים, בסופו של גשם, בסופו של יותר, ובסופו של דבר, ירידה של מזהמים, ירידה של יותר, בסופו של דבר, בסופו של דבר, היא חלון חשיפה לא אחידה, היא חלון חשיפה נמוכה יותר, ירידה של דבר, בסופו של דבר, ירידה מהירה יותר, ירידה

יישומים חוזרים הם לעתים קרובות הכרחיים כדי לשמור על יעילות, נהיגה בעלויות עבודה וחומריות.החל הסביבתי כולל שיבוש מיקרוביאלי הקרקע, ירידה במזהמים וביאקומולציה בשרשראות מזון.אתגרים אלה העלו עניין במערכות משלוח אשר משחררות חומרי הדברה באופן מבוקר וממושך.

מה שולט בשחרור של פמינזים?

שחרור מבוקר הוא אסטרטגיה פורמולה שבה מרכיב חומרי הדברה הפעיל משולב ב-Assent או ציפוי המאמת את זמינותו לאורך זמן.במקום לשחרר את הכימיה בבת אחת, המערכות הללו מספקות אותה ברציפות בקצב המתוכנן – דקות, ימים, שבועות, שבועות, או אפילו חודשים – תלוי בניסוח ובמחזור החיים של המזיקים.

הרעיון המרכזי הוא פשוט: להתאים את פרופיל השחרור בחלון הפגיעות של המזיקים.עבור פתוגנים יליד הקרקע, מנה איטית ויציבה במשך כמה שבועות עשוי להיות אידיאלי.עבור מזיקים פוליאר מופעלים על ידי דפוסי מזג אוויר ספציפיים, שחרור יכול להיות מופעל על ידי גשם או לחות. על ידי שליטה כאשר וכמה חומרי הדברה הופכת זמין, מגדלים יכולים להפחית את קלט כימי הכולל תוך שמירה או שיפור.

מפתח מכניזם של שליטה

כמה גישות פיזיות וכימיקליות משמשות להשגת שחרור מבוקר:

• (FLT:0) מערכות מבוקרות על ידי פולימפוזיה: FLT:1 המרכיב הפעיל מתמוסס או diffuses דרך מזכר פולימר או ממטריקס.השיעור תלוי עובי של פולימר, פורוזיות, והתאמה עם חומרי הדברה.
• (FLT:0) מערכות מבוקרות:FLT:1 חומר המוביל - באופן חד-משמעי ביופוימר, שעווה, או פולימר סינתטי - נדדות או דצינות בסביבה הקרקע. as the matrix מתפרק, חומרי הדברה המבודדת משוחררת בהדרגה.
• (FLT:0) מערכות מבוקרות ונפיחות: ⁇ 1 מים נכנס לניסוח, מה שגורם ל-Sub לנפח או לייצר לחץ אוסמוטי הדוחף את המרכיב הפעיל החוצה.
• (FLT:0) שחרור מופעל באופן זמני:FearLT:1 , מערכות ניונר משתמשות בחומרים תגובתיים גירויים המשחררים חומרי הדברה כאשר נחשפים לתנאים ספציפיים - כגון עלייה בטמפרטורה, שינוי ב- pH, או נוכחות של אנזימים מפני מזיקים לקרקע או מיקרובים.זה יוצר משלוח "על-ביקוש" הממזער את ההשפעות של הגט.

היתרונות של טכנולוגיות מבוזרות

היתרונות של שחרור מבוקר להאריך הרבה מעבר לנוחות פשוטות.כאשר הם מתוכננים כראוי, ניסוחים אלה מספקים רווחים סביבתיים וכלכליים הניתנים למדידה.

מטען כימי מופחת ו Runoff

מכיוון שמערכות שחרור מבוקרות משפרות את היעילות של כל יישום, החקלאים יכולים להשתמש ברכיב פעיל פחות כדי להשיג את אותן תוצאות או טובות יותר.אנליזה-אנליזה שפורסמה ב-FLT:0 מדע של Total EnvironmentalFLT:1 מצא כי ניסוחים מבוקרים מופחתים לריצה כימית ב-30 עד 70 אחוזים בהשוואה לריטריבס קונבנציונליים.

ההרחבה Extended Efficacy with Fewer Passes

יישום יחיד מבוקר יכול להחליף טיפולים קונבנציונליים מרובים.לדוגמה, ניסוח גרפי המכיל פולימרניים המופעל על ידי נטישה עשוי לספק הגנה לאורך העונה נגד חרקים ופתוגנים קרקעיים, חיסול הצורך תרסיסים באמצע העונה.זה חותך עלויות עבודה, להפחית צריכת דלק טרקטור, ומדס את חלון העבודה במהלך תקופות ארוכות של נטישה עסוקות.

בטיחות מוגברת עבור Applicators ו- Bystanders

ריסוס ארוזיאלי יוצר אווירוסולים וסחף שיכולים לחשוף עובדים חקלאיים, תושבים סמוכים, ואורגניזמים שאינם target כדי מרוכזים טיפות חומרי הדברה.שליטה בנוסחאות שחרור, במיוחד מוצרים גרינוריים או מבודדים, יש הרבה יותר שאיפה וחשיפה דרמטית של הסוכנות להגנת הסביבה של ארצות הברית (EPA) הגדירו כמה פורמולציות מבוקרות כסיכון מופחת, משום שהם מורידים סיכון גבוה יותר באזורים שבהם הוא חיוני של אמצעי הגנה או אזורי מגורים.

הגנה על האורגניזמים הבנגליים

אחת מהביקורת החזקה ביותר של חומרי הדברה קונבנציונלית היא ההשפעה חסרת הבחנה על מינים שאינם target - כולל מאביקים, אויבים טבעיים של מזיקים, ושחרור הקרקע נשלט יכול להפחית את הנזק הזה בשתי דרכים. ראשית, על ידי צמצום ריכוז הפסגות, זה נמנע מהריגת חרקים יעילים באופן מיידי.

ניהול עקבי של Pest Suppression וניהול התנגדות

Pests נשלטים בצורה יעילה ביותר כאשר רמות החשיפה נותרו מעל סף קטלני לתקופה הפגיעית כולה.שחרור מבוקר שומר ריכוז יציב, צמצום תקופות "הההה" שבמהלכן ניצולים יכולים להכפיל או להצמיח. עקביות זו מאטה גם את האבולוציה של ההתנגדות, כי יש פחות חלונות שבהם מינונים תת-לחתים מאפשרים לאנשים עמידים חלקית לשרוד ולהתרבות.

סוגים של פורמולציה חופשית מבוקרת

המגוון של מוצרי שחרור מבוקרים בשוק משקף את המגוון הרחב של מערכות היבול, לחץי מזיקים והעדפות גדלות.

« « « ⁇ ⁇

(הפולימרים הסינטיים כגון פוליאורטן, פולימיד, ופוליאתילן גליקול משמשים בדרך כלל ליצירת מיקרו-capsules או matrices כי מלכודות חומרי הדברה.פגז פולימר או matrix נבחרים עבור תנאי ההסתברות שלה, אחוזי ההשפלה, והתאמה עם המרכיב הפעיל של פולימרים עמידים - שמקורם בכוכב, צלול, שיטור, או פולינזין טבעי (למשל, ירידה) להורדת חומרים מסוכנים (למשל, ירידה) ל- 0.5%) ל- HIV (למשל, ירידה) ל- HIV (Factin) ל-ACT) ל-ACT) ל-Vicial) ל-ACTFactin).

גרנואל ומטריקס פורמולציה

מוצרים גרנוריים מורכבים מחומרי הדברה מפוזרים בכל נושא מוצק - צפיפות המריצה, חול או חומר צמחי קרקע - אשר נוצר לתוך אגן קטן.קצב השחרור תלוי בגודל החלקיקים, צפיפות הממטריקס, ואת הסולילות של המרכיב הפעיל. Granules מוכחים באופן נרחב עבור חומרים מחסנים-קרקע-applied insecticides, nematicides, ואת herbicides. הם קלים ליישם עם דשן סטנדרטי ופורצים המשמשים בהדרגה את החומרים הפעילים.

מיקרו-capsules ו-Nanocapsules

מיקרונסול כולל טיפות קטנות או חלקיקים מוצקים של חומרי הדברה עם סרט פולימרים דק.הפסולות וכתוצאה מכך, בדרך כלל 1-100 מיקרון בקוטר, ניתן להשעות במים כדי לרסיס כמו נוזל קונבנציונלי, אך לשחרר את המרכיב הפעיל במשך שעות עד שבועות. מיקרוקופסים מציעים כיסוי מעולה וניתן לתכנן כדי לשחרר בתגובה לטריקים ספציפיים כגון עלות pH או אנזימים סינתטיים.

עקבו אחרי Implants and Implants

זרעי מסטיקה עם שכבת פולימר מבוקרת המכילה אינסטלקטייד, פטריות, ולפעמים דשן הוא אחד האסטרטגיות היעילים ביותר משלוח.החומרה ממוקמת בדיוק היכן שהיא נחוצה – באזור השורש - והוא שוחרר כמו הזרעים של הזרעים ומערכת השורש מתפתחת.דיוק זה מקטין פסולת ותנועת מחוץ לטרגן.

אתגרים ושיקולים

למרות הבטחתו, טכנולוגיית השחרור הנשלטת אינה פתרון אוניברסלי.

עלויות גבוהות יותר

החומרים והתהליכי הייצור הנדרשים לcapsulation, מטבוליות פולימר, וציפוי דיוק יקרים יותר מאשר פשוט ערבוב מרכיבים פעילים עם ממלאי אינרט. כתוצאה מכך, ניסוחים מבוקרים לעתים קרובות לשאת פרמיה מחירים של 20 עד 50 אחוזים בהשוואה למקבילות קונבנציונליות. עבור גידול גדול, גידולי שכר נמוך כמו חיטה או סויה, העלות הזו עשויה להיות קשה להצדיק חקלאות אלא אם כן יש ירידה משמעותית של יבולים באיכות גבוהה יותר.

שחרור צפוי וזמין בתנאים שונים

סביבות שדה הן הרבה פחות אחידות מאשר מעבדה. Soil לחות, טמפרטורה, pH, פעילות מיקרוביאלית, ותוכן חומר אורגני המשפיע על קצב השחרור של פורמולות מבוקרות. מוצר שמבצע היטב באדמה שופעת ב-20 מעלות צלזיוס עשוי לשחרר במהירות רבה מדי באדמה חולנית, חום או לאט מדי באדום קר, יצרני חימר חייבים להשקיע בבדיקות שדה קפדניות על פני אקלים מגוון רחב וסוגים כדי להבטיח ביצועים עקביים, אז, גם מזג אווירי מזג אוויר לא צפוי - או ירידה קשה - או ירידה של טמפרטורות גבוהות מדי.

« « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « «

ניסוחים מבוקרים מוסדרים כמוצרים חומרי הדברה חדשים ברוב תחומי השיפוט.תהליך הרישום דורש נתונים נרחבים על מנת לייעל פוטנציאל, קינטיקה השפלה, אקולוגיה של חומר המוביל, ואפקטים על אורגניזמים שאינם target. בעוד נתונים אלה מגנים על הסביבה ובריאות האדם, הם גם מוסיפים שנים ומיליוני דולרים לזמני פיתוח מוצרים.

פוטנציאל להפחתה של חומרים נשאיים

בעוד חומרי הדברה עצמם מידרדרים או נצרך, חומרי המוביל - במיוחד אם הם פולימרים שאינם בריידיים - יכולים להימשך באדמה או בסביבות מימיות. זיהום מיקרופלסטיק מפלסטיקים חקלאיים הוא דאגה מתפתחת, ופסולות שחרור מבוקרות שבוצעו מפולימרים סינתטיים לתרום לבעיה זו אם הם לא לשבור לחלוטין.התעשייה מתמקדת יותר ויותר על נושאים ביו-דידיים ומבוססים, אבל עלות ביצועים משותפים, אך לא צריכים פתרון חיים אחד.

שילוב עם תרגולים קיימים

מגדלים שהתרגלו לבדיקה חזותית ותגובה מהירה ריסוס עשוי להיות צורך להתאים את החשיבה הניהולית שלהם עבור מערכות שחרור מבוקרות. כי חומרי הדברה שוחרר באופן אוטומטי, יש פחות מקום להחלטות של דקות האחרונות בהתבסס על סייר מזיקים.במקרים מסוימים, מוצרי שחרור מבוקרים חייבים להיות מיושם לפני שלחץ המזיקים הוא אישר, אשר יכול להרגיש כלי תמיכה נגדידוד ומודלים חיזוי הם לפתח כדי לעזור לחזות מזיקים והתפרצות המוצר הנכון, אך עדיין לא זמין כלי תזמון, אבל עדיין לא זמין.

כיוונים עתידיים וחדשנות

תחום השחרור הנשלט מתפתח במהירות, מונע על ידי התקדמות במדעי החומרים, ננוטכנולוגיה וחקלאות דיגיטלית. התפתחויות גבוליות רבות מבטיחות לטפל במגבלות הנוכחיות ולפתוח אפשרויות חדשות.

מערכות משלוח חכמות עם רגישויות סביבתיות

החוקרים מעצבים ספקים אשר מגיבים לרמזים סביבתיים בזמן אמת.לדוגמה, ניסוח מבוסס הידרוגל עשוי להרחיב ולשחרר יותר חומרי הדברה כאשר לחות הקרקע עולה - אינדיקטור כי תנאי הזיה פטרייתיים הם נוחים.מערכות אחרות משתמשות פולימרים רגישים pH אשר משחררים את המרכיב הפעיל כאשר ה- pH של יעד inect נתקל, ומבטיח כי חומרי הדברה מגיעה למגף פנימי ולא לשטוף את פני השטח ה"מכאן" יכול להפחית באופן דרמטי או לפשט את כמות הנוסחאות.

שילוב מוצרים: Pesticide Plus Biostimulant

פלטפורמות שחרור מבוקרות יכולות להיות נועדו לספק מרכיבים פעילים רבים בו זמנית - תוך שימוש בחומרה עם דשן, ביוסמן, או מיקרוב מועיל. לדוגמה, granules מכוסים המכילים גם פטריות לספק תזונה ודיכוי מחלה ביישום יחיד. מחקר מוקדם מציע כי שילובים כאלה יכולים לשפר חוסן מעבר למה שיש להשיג לבד, פוטנציאל להפחית את המוצרים המסחריים של חנקן עם מוצרים חנקן.

אינטגרציה דיגיטלית וחקלאות

מאחר שהחוות מאמצות טכנולוגיות מתקדמות ויישומים מודרך GPS, ניתן להתאים לנוסחאות שחרור מבוקרות למפות ברזולוציה גבוהה של סוג הקרקע, היסטוריה של מזיקים וגידולים vigor. במקום יישום שיעור אחיד על פני שדה, מגדלים בעתיד עשויים להשתמש באלגוריתמים כדי לבחור את השחרור האופטימלי עבור כל אזור ניהול.ד.ד.ד.ד.ד.ד.ד. מבוסס הדמיה וחיישנים על האגו יכול לספק משוב על לחץ ומעמד של יבול, החלת, החלת במהירויות כגון אסטרוגן.

חברת Bio-based and Renewable Carriers

(הדחיפה לחיסול פולימרים סינתטיים ממערכות חקלאיות היא מחקר מעמיק של נושאים שנעשו משמן צ'יטוסאן (מפגזי ⁇ ), לignin (מממממ"ג), אלג'ינטה (ממים ים), ושמן צמחי-דרטיבי מ-90% מהחומרים הללו הם מתחדשים, ביו-דידנטים, ולעתים קרובות לשאת את התכונות המועילות שלהם - כגון, יש פעילות אנטיביאלית של 29%) של שליטה על ידי תפוצה על ידי מספר תמונות של מספר 1F23.

מסקנה

שחרור מבוקר של חומרי הדברה אינו טכנולוגיה אחת, אלא משפחה של גישות המאוחדות על ידי תובנה הליבה: מתן כמות נכונה של מרכיב פעיל בזמן הנכון ובמקום משפר את התוצאות עבור החקלאים, הצרכנים והמערכת האקולוגית.על ידי צמצום העומס הכימי הכולל, הורדת סיכונים החשיפה, ומאפשרת עמידה של הגנה לטווח ארוך, ניסוחים אלה עומדים בפני הרבה ביקורת דחופה ביותר של חקלאות קונבנציונלית.

[ה]הקריאה נוספת על היתרונות הסביבתיים של פורמולות שחרור מבוקרות, להתייעץ עם הסקירה מקיפה זו במדע של Total EnvironmentcioFLT:2 [הנחיות מעשיות לבחירת מוצרים מבוקרים ליבולים ספציפיים זמינים מ-FLT 3:Penn State ExtensionFLT:4FLT:5Fbil:506]