تحلیل وضعیت و روند تحقیقات در کاربرد نانو کشاورزی

اخبار سبز کشاورزی، جمعیت جهان در سال 2022 از مرز 8 میلیارد نفر گذشته است و پیش بینی های مربوطه نشان می دهد که جمعیت جهان تا سال 2050 از مرز 9.7 میلیارد نفر خواهد گذشت. از این رو، پیش‌بینی می‌شود که تقاضای جهانی برای تولید محصولات زراعی در سال 2050 بین 50 تا 80 درصد افزایش یابد.

تولیدات جهانی

در شرایط فعلی فناوری کشاورزی (مانند بذرها، کودها و مواد شیمیایی کشاورزی بهبود یافته)، تولید جهانی غلات در سال 2050 به 3.1 میلیارد تن خواهد رسید، اما تولید غلات ذکر شده در بالا هنوز برای تامین غذای کافی برای جمعیت جهانی کم است. علاوه بر این، کارایی فناوری‌های کشاورزی سنتی به تدریج کاهش یافته است و روند رشد تولید غلات جهانی از سال 2000 کاهش یافته است.

علاوه بر این، کاهش سطح زمین زراعی، کمبود آب، تغییرات آب و هوایی، کاهش مقاومت در برابر تنش محصول، و تشدید تخریب محیط زیست، همگی تهدیدهای جدی برای امنیت غذایی جهانی خواهند بود. بنابراین، توسعه فناوری‌های جایگزین کشاورزی سنتی با بهره‌برداری بالا، کم خطر و استفاده پایدار، به یک مرکز تحقیقاتی و چالش کنونی در جامعه بین‌المللی تبدیل شده است.

توسعه نانو در سال های اخیر

در سال‌های اخیر، با توسعه سریع فناوری نانو، نانومواد مهندسی (NMs) با اندازه کوچک، مساحت سطح بزرگ، فعالیت شیمیایی بالا و اثربخشی بیولوژیکی بالا، امکاناتی را برای توسعه فناوری‌های کشاورزی ایمن، کارآمد و پایدار فراهم کرده‌اند. وانگ و همکاران (2020b) گزارش داد که کارایی محرک رشد نانوکودها 20 تا 30 درصد بیشتر از کودهای سنتی است. وانگ و وایت (2022) دریافتند که NMها 43 درصد سمیت کمتری برای پاتوژن‌های غیرهدف دارند در حالی که از اثرات کنترل بیماری آن‌ها در مقایسه با آفت‌کش‌های سنتی اطمینان می‌دهند. علاوه بر این، NM های مختلف با پروب های زیستی بارگیری (شامل DNA، آنتی بادی ها و آپتامرهای اسید نوکلئیک) نیز تشخیص سریع و راحت بیماری های محصول را در مقایسه با روش های سنتی تشخیص بیماری های گیاهی امکان پذیر می کنند و در نهایت به پیشگیری و کنترل بیماری های محصول کمک می کنند.

همه نتایج فوق نشان می دهد که NM ها اثرات امیدوارکننده ای در ترویج رشد محصول و کنترل بیماری های محصول نشان داده اند. اخیراً تعداد فزاینده ای از NMs در مدیریت و تولید کشاورزی به کار گرفته شده است. به عنوان مثال، Kah و همکاران. (2019) نشان داد که تعداد اختراعات اعطا شده در مورد کاربرد کشاورزی NMs بین سال های 1990 تا 2016 به طور تصاعدی افزایش یافته است و 3279 اختراع ثبت شده و 1254 اختراع از سال 1990 به دست آمده است.

میشرا و همکاران (2017) همچنین دریافتند که سرمایه گذاری فناوری نانو در کشاورزی جهانی تا سال 2020 به 75.8 میلیارد دلار رسیده است که منجر به رشد اقتصاد جهانی 3.4 تریلیون دلار آمریکا می شود. بنابراین، پتانسیل کاربرد عظیم و ارزش تحقیقاتی NMs در کشاورزی به موضوعات تحقیقاتی داغ و چالش برانگیز در زمینه‌های بین‌المللی کشاورزی و محیطی تبدیل شده است.

تحقیقات در مورد نانو

در حال حاضر، حجم زیادی از تحقیقات در مورد کاربرد نانو کشاورزی انجام شده است. در همین حال، وانگ، ژائو، المر و سایر محققان بررسی های جامعی را در مورد ارتقای رشد محصول و افزایش مقاومت به تنش محصول توسط NM ها انجام داده اند که نقش روشنگر و ترویجی در این زمینه ایفا می کند. با این حال، گزارش های کمی در مورد تجزیه و تحلیل تعداد مقالات منتشر شده گذشته، مجلات، رشته های وابسته، نویسندگان، کشورها و موسسات نویسندگان، محتوای پژوهشی اصلی و مسیرهای توسعه در این زمینه وجود دارد.

برخلاف مرورهای سنتی، کتاب‌سنجی یک حوزه بین‌رشته‌ای است که از روش‌های آماری و ریاضی برای تجزیه و تحلیل کمی حامل‌های اطلاعات استفاده می‌کند، که به شناسایی و تجسم روندهای تحقیقاتی در طول زمان کمک می‌کند (لیو و همکاران، 2023). کتاب‌سنجی می‌تواند شبکه‌های موضوعی را با ترسیم روابط بین موضوعات مختلف تحقیق، نشان دهد که چگونه آنها به هم متصل می‌شوند و تکامل می‌یابند.

علاوه بر این، می‌تواند الگوهای همکاری را با تجزیه و تحلیل هم‌نویسندگی و وابستگی‌های نهادی نشان دهد، و بینش‌هایی را در مورد پویایی همکاری‌های پژوهشی در نهادهای مختلف ارائه دهد. به طور خلاصه، رویکرد کتاب‌سنجی چشم‌انداز جامع‌تر و عینی‌تری را درباره چشم‌انداز تحقیق ارائه می‌کند و آن را به ابزاری ارزشمند برای درک توسعه یک زمینه با استفاده از مجموعه داده‌های بزرگ و تکنیک‌های آماری تبدیل می‌کند. در سال‌های اخیر، با توسعه علوم کامپیوتر و فناوری اطلاعات، نرم‌افزارهای تحلیل تجسم کتاب‌سنجی مانند CiteSpace و VOSviewer به طور گسترده در تحقیقات در رشته‌های مختلف از جمله در علوم محیطی، زراعت، پزشکی، اقتصاد و غیره مورد استفاده قرار گرفته‌اند.