Chemistry Labs

工業化学・応用化学

肥料・農薬

植物栄養の供給と作物保護の化学を、効果・環境中の運命・リスクに着目して学ぶ。

直観植物が必要とするのは元素であり製品名ではない

肥料は生育を支える無機養分を供給する。窒素、リン、カリウムが重視されるが、二次養分や微量元素も必要である。適量は作物、土壌、生育段階、養分の利用可能性で異なる。

学校養分の化学形態が重要

定義: 植物が利用できる養分

その条件下で根や葉が利用できる化学形態・場所にある養分。全養分含量と植物の利用可能量は同じではない。

土壌pH、鉱物表面、有機物、水分は、イオンが溶存するか、吸着・沈殿・変換されるかに影響する。したがって肥料処方は孤立して作用せず、土壌・植物系と相互作用する。

大学土壌中の窒素変換

アンモニウムは負に帯電した交換サイトに保持されうる一方、硝酸イオンは一般に土壌水とともに移動しやすい。微生物は無機化、硝化、脱窒を通じて窒素を変換し、作物の利用と損失に影響する。

NHX4X+→nitrificationNOX3X−→denitrificationNX2O,NX2\ce{NH4+ ->[nitrification] NO3- ->[denitrification] N2O, N2}

この簡略経路は微生物、中間体、環境制御因子を省略している。酸素、水分、温度、炭素源、pHが実際の速度を左右する。亜酸化窒素は強力な温室効果ガスであり、硝酸は地下水へ溶脱しうる。

大学放出速度と施用位置

粒径、被覆の透過性、溶解、土壌水分が養分の利用可能時期を決める。緩効性製品は供給を作物需要に合わせることを目指すが、実際の放出は温度や水分で変わるため、表示と圃場条件の両方が重要である。

上級作物保護は化学と生態学の両方

植物保護剤には除草剤、殺虫剤、殺菌剤がある。選択性は曝露、吸収、代謝、標的生物の性質に依存し、曝露があれば同じ有効成分が非標的生物にも影響しうる。

用量、時期、天候、施用法、抵抗性管理が効果に影響する。総合的病害虫管理は監視、予防、生物的・耕種的防除を組み合わせ、必要な場合に慎重に選んだ化学的防除を行う。

上級環境中の移行経路を追う

施用後、化合物は植物に吸収され、分解し、土壌に結合し、揮発し、流出水や排水で移動することがある。残留性と移動性は別の性質であり、毒性・曝露と合わせてリスクを左右する。

研究研究の最前線

参考文献

  • Marschner’s Mineral Nutrition of Higher Plants · P. Marschner, editor, 2012
  • The Nature and Properties of Soils · N. C. Brady, R. R. Weil, 2016
  • The State of Food and Agriculture 2022: Leveraging automation in agriculture for transforming agrifood systems · Food and Agriculture Organization of the United Nations, 2022