Los productos químicos en la agricultura son fertilizantes, encales y agentes acidificantes (destinados a cambiar el pH), acondicionadores del suelo, pesticidas y productos químicos utilizados en la cría de animales, como vitaminas, antibióticos y hormonas.

Los agroquímicos son cada vez más importantes para las granjas modernas. A medida que las granjas se han vuelto enormes, los desafíos de mantener los cultivos libres de daños han aumentado.

Fertilizantes

Los fertilizantes son sustancias agregadas a las tierras agrícolas para compensar las deficiencias de nutrientes, lo que permite un aumento significativo en el crecimiento de los cultivos. Se han utilizado más de 150 millones de toneladas de fertilizantes en la agricultura en todo el mundo desde 2006. En los Estados Unidos, la dosis promedio de fertilización es de aproximadamente 100 kilogramos por hectárea. En total, se consumen alrededor de 21 millones de toneladas (19 millones de toneladas métricas) anualmente.

Los fertilizantes más utilizados son los compuestos inorgánicos de nitrógeno (N). En condiciones en las que los cultivos agrícolas tienen acceso a suficiente agua, su productividad se limita con mayor frecuencia al proporcionar formas disponibles de nitrógeno, especialmente nitrato (NO3-) y, a veces, amonio (NH4 +). Los agricultores generalmente aumentan la disponibilidad de estas formas inorgánicas de nitrógeno mediante el uso de fertilizantes apropiados, como urea o nitrato de amonio. La tasa de fertilización en los sistemas de cultivo intensivo suele ser de más de una tonelada de nitrógeno por hectárea por año.

El fósforo (P) y el potasio (K) son otros nutrientes comúnmente utilizados en la agricultura. La mayoría de los fertilizantes de fosfato están hechos de fosfato de piedra y se conocen como superfosfato y superfosfato triple. Algunos otros fertilizantes de fósforo están hechos de harina de huesos o guano de aves marinas. Los fertilizantes de potasio se producen principalmente a partir de potasa extraída.

A menudo, estos tres macronutrientes se usan en una formulación combinada que contiene nitrógeno en el llamado fertilizante N-P-K. Por ejemplo, el 10-10-10 fertilizante contendría materiales como 10% de nitrógeno (N), 10% de P2O5 (fuente de fósforo [P]) y 10% de K2O (fuente de potasio [K]), mientras que 4-8-16 contendría estos nutrientes en concentraciones de 4%, 8% y 16% respectivamente. Las proporciones deseadas de estos tres nutrientes dependen de la calidad del suelo fertilizado y de las necesidades del cultivo específico.

Por ejemplo, el azufre, el calcio o el magnesio limitan el rendimiento de los cultivos en algunos lugares. Los micronutrientes como el cobre, el molibdeno o el zinc rara vez se deben utilizar para un crecimiento óptimo del cultivo.

Agentes calificantes y acidificantes

Las tierras cultivables suelen ser demasiado ácidas o demasiado básicas para el crecimiento óptimo de muchas especies de cultivos. En este caso, se pueden agregar fertilizantes al suelo para ajustar su pH a un rango más apropiado. Las materias primas químicas en la agricultura mejoran la calidad del suelo.

Los suelos ácidos son un problema particularmente común en la agricultura. El suelo ácido puede ser causado por varios factores, por ejemplo, la eliminación de los principios de neutralización del ácido contenidos en la biomasa de las plantas cosechadas, el uso de ciertos tipos de fertilizantes, lluvia ácida, oxidación de minerales sulfurados y la presencia de ciertos tipos de sustancias orgánicas en el suelo. Debido a que la acidificación del suelo es un fenómeno tan común, los materiales neutralizantes (o encalados) son uno de los agroquímicos más importantes utilizados en términos de la cantidad de suelo agregado cada año.

Los suelos ácidos generalmente se neutralizan mediante la adición de minerales que contienen calcio, generalmente calcita (CaCO3) en forma de piedra caliza en polvo o conchas o almejas trituradas. Alternativamente, la acidez del suelo puede neutralizarse con cal de acción más rápida (Ca [OH] 2). La cantidad de producto neutralizador de ácido utilizado en la agricultura puede variar considerablemente, de toneladas por hectárea por año a más de 3 toneladas por hectárea por año. Las dosis utilizadas dependen de la acidez del suelo, la velocidad a la que se genera nueva acidez y las necesidades de cultivos específicos.

Es menos probable que los suelos sean alcalinos y requieren cierta acidificación para llevarlos a un rango de pH adecuado para la mayoría de los cultivos. Este problema puede ser particularmente común en suelos desarrollados a partir de materiales madre con grandes cantidades de piedra caliza (CaCO3) o dolomita (CaMg [CO3] 2). El suelo puede acidificarse mediante la adición de compuestos de azufre que producen acidez durante la oxidación, o mediante la adición de ciertos tipos de sustancias orgánicas ácidas, como la turba extraída de las turberas.

Acondicionadores de suelo

Los mejoradores de suelos son ricos en materiales orgánicos que a veces se agregan a los suelos para mejorar la aireación y la retención de agua, que son aspectos muy importantes de la calidad del suelo. Se puede usar una variedad de materiales como agentes de mejora del suelo, incluyendo turba, residuos de cultivos, estiércol animal, lodos de depuradora e incluso periódicos triturados. Sin embargo, el compost es el acondicionador de suelo más deseable. El compost contiene grandes cantidades de compuestos orgánicos bien humectados y también proporciona nutrientes al suelo en forma de compuestos orgánicos de liberación lenta.

Pesticidas

Los pesticidas son agroquímicos que se usan para reducir las plagas, es decir, organismos que se consideran que interfieren con algunos objetivos humanos. Muchos tipos de pesticidas se usan en la agricultura, pero se pueden dividir en grupos simples basados ​​en los tipos de plagas que tienen el propósito de usar estos químicos. Los herbicidas se usan para matar las malas hierbas, es decir, las plantas no deseadas, que interfieren con el crecimiento de los cultivos y, por lo tanto, reducen su rendimiento. Las materias primas químicas en la agricultura son esenciales en el mundo de hoy.

Los fungicidas se usan para proteger las plantas agrícolas contra los patógenos fúngicos, que a veces pueden causar la falla completa de los cultivos. Los insecticidas se usan para matar insectos que desfolian cultivos o se alimentan de granos almacenados u otros productos agrícolas. Los acaricidas (o miticidas) se usan para matar los ácaros que son plagas de los cultivos, como las manzanas y las garrapatas, que pueden transmitir enfermedades devastadoras del ganado. Los nematocidas se usan para matar nematodos que son parásitos de las raíces de algunas especies de cultivos. Los rodenticidas se usan para matar ratas, ratones, pelos y otros roedores que son plagas en los campos o comen plantas almacenadas. Los conservantes son agroquímicos agregados a los alimentos procesados ​​para evitar el deterioro.

División de pesticidas

Los pesticidas son sustancias químicamente diversas. Actualmente, se usan alrededor de 300 insecticidas diferentes, así como también 290 herbicidas, 165 fungicidas y otros pesticidas. Sin embargo, cualquier químico pesticida específico (también conocido como “ingrediente activo”) puede venderse en una variedad de fórmulas que contienen sustancias adicionales que trabajan para aumentar la efectividad del pesticida real. Estos denominados ingredientes de formulación “inerte” pueden incluir solventes, detergentes, emulsionantes y químicos que permiten que el ingrediente activo se adhiera mejor a las hojas. En total, hay más de 3000 preparaciones diferentes de pesticidas.

Los pesticidas también se pueden clasificar según la similitud de sus estructuras químicas. Por ejemplo, los pesticidas inorgánicos son compuestos simples de elementos tóxicos como el arsénico, el cobre, el plomo y el mercurio. Los pesticidas inorgánicos se han usado previamente en grandes cantidades, especialmente como fungicidas. Sin embargo, han sido reemplazados en gran medida por varios pesticidas orgánicos (que contienen carbono).

Varios pesticidas orgánicos de uso común se basan en sustancias que las plantas sintetizan naturalmente como agentes de defensa bioquímicos y pueden extraerse y usarse contra las plagas. La piretrina es, por ejemplo, un insecticida a base de piretro, que se obtiene de la especie crisantemo, mientras que la rotenona es un rodenticida extraído de un arbusto tropical.

Pesticidas sintéticos

Sin embargo, la mayoría de los pesticidas orgánicos han sido sintetizados por químicos. Los pesticidas orgánicos sintéticos incluyen grupos bien conocidos como hidrocarburos clorados (incluidos insecticidas DDT y herbicidas 2, 4-D y 2, 4, 5-T), fosfatos orgánicos (como paratión y malatión), carbamatos (por ejemplo, carbaril y carbofurano) y herbicidas de triazina (como atrazina y simazina).

La clase final de pesticidas se basa en la acción de bacterias, hongos o virus que son patógenos para plagas específicas y pueden usarse como formulación de pesticidas. El insecticida biológico más utilizado se produce utilizando esporas de Bacillus thuringiensis, también conocido como Bt. Estas esporas pueden producirse en masa en fábricas de laboratorio y luego usarse para preparar una solución de insecticida. Los insecticidas que contienen Bt se usan principalmente contra las polillas que comen hojas, como las moscas y los mosquitos. La mayoría de los otros insectos tienen poco efecto sobre los insecticidas basados ​​en Bt, por lo que los efectos involuntarios no intencionales de su uso son relativamente pequeños.