经历几十年的发展,尤其是近10年的发展,世界农药发展波澜起伏。世界农药市场从1994年的278亿美元,至2014年历经2个10年达到了566亿美元,20年翻了一番。归根结底,世界农药及其市场发展主要呈现了“十大”特点。
1 农药品种及应用向更有效、安全和健康方向发展
当今,环境友好型成为农药的首选因素,要求农药向更高效、更环保和更安全的方向发展。改变了以前仅以高效、低毒为首选的状态,要求把药剂对环境安全作为首要条件。
从引起水俣病的有机汞及高毒的无机砷,到引起神经毒性的有机磷类及因残留导致环境污染的有机氯类,以及近年来对环境产生不良影响的磷化铝、溴甲烷等都被禁用。
同时,对于对生物有不良影响的药剂,即要求深入试验并予以暂禁或限制,如氟虫腈、新烟碱类杀虫剂等。
由表1可见,近年上市的杀虫剂毒性相差1~2个数量级。
表1 各时期开发上市的代表性杀虫剂的毒性
品种 |
上市日期 |
LD50(mg/kg) |
敌敌畏 |
1950 |
80 |
毒死蜱 |
1965 |
163 |
克百威 |
1967 |
8 |
乙酰甲胺磷 |
1971 |
866 |
甲胺磷 |
1972 |
35 |
丙溴磷 |
1975 |
358 |
溴氰菊酯 |
1977 |
31 |
氯氰菊酯 |
1978 |
251 |
顺式氯氰菊酯 |
1983 |
79 |
吡虫啉 |
1991 |
450 |
吡蚜酮 |
1994 |
1,710 |
氟虫腈 |
1993 |
97 |
噻虫嗪 |
1997 |
563 |
溴虫腈 |
1996 |
626 |
茚虫威 |
1999 |
>5,000 |
氟啶虫酰胺 |
2003 |
884 |
啶虫脒 |
1996 |
>5,000 |
氰氟虫腙 |
2007 |
>5,000 |
氟苯虫酰胺 |
2007 |
>5,000 |
螺虫乙酯 |
2008 |
>5,000 |
氯虫苯甲酰胺 |
2008 |
>5,000 |
2 除草剂一直鳌居各类农药首位,几个大型除草剂品种对世界农药起着举足轻重的作用
20世纪60年代前,杀菌剂列第一位。70年代,杀虫剂上升到第一位,除草剂列第二位。从20世纪80年代起,除草剂一直雄踞三大类农药之首,并一直保持45%左右的份额,常年不衰。
表2 不同年代除草剂在农药中所占比例(%)
1960年 |
1970年 |
1980年 |
1990年 |
20 |
35 |
41 |
44 |
从20世纪90年代起,除草剂的销售额一直占世界农药市场的46%~50%。若以销售额上亿美元的品种数计,除草剂中销售额上亿美元的品种亦占45%左右。
3 转基因作物的问世,大大推进了世界农药的发展
自1996年抗草甘膦等转基因作物问世后,全球农药市场发生了极大的变化,特别是除草剂。它使草甘膦成为全球销售额市场最大的除草剂品种,也是世界最大的农药品种。
抗草甘膦转基因大豆的诞生,使氰胺公司主要用于大豆的咪唑啉酮类除草剂遭受“灭顶之灾”,使该公司不得不退出农药市场,被迫转让给巴斯夫公司。
同时,转基因作物也出现飞速发展,目前全球抗转基因作物种植面积已达到1.8亿公顷,较1996年增加了100余倍。有28个国家,约1,730万余户农民种植转基因作物。
目前,抗草甘膦等转基因作物主要为大豆、玉米、棉花、油菜、甜菜,现还涉及到水稻、花生、烟草、向日葵、马铃薯、小麦、苜蓿、番木瓜、黑麦草、番茄、胡萝卜、洋葱、南瓜等几乎遍及人类种植的所有作物。其中,抗草甘膦转基因作物占绝对优势,达0.7亿公顷,占总面积的40%以上。
抗除草剂转基因作物的除草剂也有很大发展,除草甘膦外,还有草铵膦、2,4-滴、麦草畏……转基因作物的开发也推动了一大批除草剂的发展及其他转基因工程,包括叠加的转基因作物等。
除孟山都公司外,还有很多企业,尤其不少大公司均投身于转基因作物的研究、开发和生产。
表3 2013年全球主要公司转基因种子销售额及投入研发费用
公司 |
销售额(亿美元) |
种子工程研发费用(亿美元) |
研发所占比例(%) |
孟山都 |
102.61 |
15.40 |
15.01 |
杜邦 |
81.81 |
8.37 |
10.23 |
先正达 |
32.04 |
5.10 |
15.92 |
陶氏益农 |
16.14 |
2.90 |
17.97 |
拜耳 |
12.93 |
4.58 |
35.42 |
纽发姆 |
0.98 |
0.05 |
5.10 |
巴斯夫 |
— |
2.00 |
— |
表4 预计到2019年全球各转基因作物销售额及所占份额
作物 |
销售额(亿美元) |
所占比例(%) |
玉米 |
139.01 |
57.2 |
大豆 |
74.37 |
30.6 |
棉花 |
18.71 |
7.6 |
油菜 |
8.75 |
3.6 |
其他 |
2.43 |
1.0 |
合计 |
243.03 |
100.0 |
4 灭生性除草剂越来越受青睐,发展十分迅速
随着抗除草剂转基因作物的发展及耕作制度的改变,使灭生性的非选择性除草剂得以迅速发展。仅就草甘膦、百草枯、草铵膦、敌草快等4个灭生性除草剂市场就达63.45亿美元,占当年(2012年)除草剂市场的36%以上。
新的灭生性除草剂不断被开发,如陶氏益农的氯氨吡啶酸,近几年已成为销售额上亿美元的大型品种。此外,还有该公司的氟氯吡啶酯(halauxifen-methyl),杜邦公司的环丙嘧啶酸及明治制果的草铵膦钠盐等。
5 全球农药市场重心从北美移向南美和亚洲,而原长年来一直位列首位的北美下落到五大地区之第四位
几十年来,北美地区的农药市场一直高居首位,但近年来,拉美已升居第一,亚洲列第二。
表5 2014年世界五大地区各类农药销售额(亿美元)
地区 |
除草剂 |
杀虫剂 |
杀菌剂 |
其他 |
合计 |
拉美 |
59.31 |
59.27 |
38.50 |
4.37 |
161.47 |
亚洲 |
56.82 |
53.59 |
32.27 |
3.76 |
146.44 |
欧洲 |
62.03 |
18.88 |
53.06 |
4.88 |
138.85 |
北美 |
53.86 |
21.71 |
19.23 |
3.30 |
98.10 |
中亚/非洲 |
9.28 |
8.22 |
3.84 |
0.35 |
21.69 |
合计 |
241.30 |
161.67 |
146.90 |
16.66 |
566.55 |
6 几家超级农药大公司主宰世界农药市场
通过兼并、收购、合作等,使全球形成了几家超级大公司。这几家大公司垄断了世界农药市场,如汽巴-嘉基公司与捷利康公司合并成为世界第一的先正达公司;拜耳并入安万特公司列世界第二;陶氏益农与杜邦合并,使之排位全球第三;巴斯夫公司早先购入氰胺公司,列全球第四位;孟山都凭借转基因事业及草甘膦列全球第五位。
目前,先正达、拜耳、陶氏益农、杜邦、巴斯夫及孟山都公司的农药市场占世界农药销售额的70%以上,她们往往牵一线而动全局。
她们系经过30余年的兼并、收购、合作所形成。在近30年中,全球先后有10余家大的农药公司被购并。这些公司有:希尔、罗纳-普朗克、赫斯特、帝国化学(ICI)、捷利康、礼来、联碳、雪夫龙、斯托夫、氰胺、罗姆-哈斯、山道士、汽巴-嘉基、武田药品、马克西姆-阿甘、凯米诺瓦等。
7 十大作物的农药市场是全球农药的主体市场
7.1 十大作物用农药市场及占总市场比例
果树和蔬菜(包括马铃薯、葡萄、柑橘及其他果树和蔬菜)、谷物、大豆、玉米、水稻、棉花、油菜、甘蔗、甜菜、向日葵是排于农药市场前10位的作物。以上十大作物用农药占世界农药市场的91.22%。
表6 2013年全球十大作物的农药市场及占总市场比例(亿美元)
作物 |
除草剂 |
杀虫剂 |
杀菌剂 |
其他 |
合计 |
比例(%) |
果树与蔬菜 |
30.29 |
44.04 |
52.56 |
4.37 |
131.26 |
24.2 |
马铃薯 |
3.56 |
3.88 |
8.61 |
0.53 |
16.58 |
|
葡萄 |
2.75 |
2.94 |
11.17 |
0.44 |
17.30 |
|
梨 |
2.13 |
5.12 |
6.19 |
0.58 |
14.05 |
|
柑橘 |
5.38 |
8.45 |
2.96 |
0.71 |
17.50 |
|
其他果蔬 |
16.47 |
23.65 |
23.63 |
2.11 |
65.86 |
|
谷物 |
45.98 |
8.36 |
32.15 |
3.86 |
90.35 |
16.7 |
大豆 |
32.01 |
25.54 |
19.04 |
0.36 |
76.95 |
14.2 |
玉米 |
44.09 |
12.85 |
6.43 |
0.27 |
63.64 |
11.7 |
水稻 |
21.00 |
17.82 |
11.53 |
1.16 |
51.51 |
9.5 |
棉花 |
7.09 |
16.43 |
1.18 |
3.09 |
27.91 |
5.1 |
油菜 |
11.47 |
4.12 |
6.17 |
0.15 |
21.91 |
4.0 |
甘蔗 |
11.57 |
4.48 |
0.10 |
0.57 |
16.72 |
3.1 |
甜菜 |
5.77 |
0.82 |
0.86 |
0.02 |
7.47 |
1.4 |
向日葵 |
5.93 |
0.50 |
0.43 |
0 |
6.86 |
1.3 |
其他作物 |
21.65 |
13.89 |
9.63 |
2.45 |
47.62 |
8.79 |
合计 |
236.85 |
148.85 |
140.08 |
16.30 |
542.08 |
100.0 |
表7 十大作物用农药销售额增长率(%)
作物 |
2013/2012年同比增长率 |
2008—2013年平均增长率 |
果树与蔬菜 |
+7.9 |
+2.9 |
谷物 |
+4.9 |
+3.2 |
玉米 |
+10.6 |
+2.9 |
大豆 |
+26.8 |
+12.9 |
水稻 |
-2.0 |
+3.9 |
棉花 |
+3.9 |
+3.2 |
甜菜 |
-7.0 |
+2.0 |
油菜 |
+21.6 |
+8.9 |
甘蔗 |
+18.1 |
+12.9 |
向日葵 |
+18.1 |
+8.2 |
7.2 十大作物用农药销售额列前10位的农药品种
7.2.1 水果
葡萄用杀菌剂:铜制剂、硫磺、乙膦铝、代森锰锌、灭菌丹、霜脲氰、烯酰吗啉、苯氧喹啉、甲霜灵、嘧菌酯。
梨果用杀菌剂:克菌丹、代森锰锌、二氰蒽醌、苯醚甲环唑、甲基硫菌灵、腈菌唑、戊唑醇、肟菌酯、啶酰菌胺。
7.2.2 谷物
谷物用除草剂:唑啉草酯、2,4-滴丁酯、炔草酯、甲基二磺隆、噁唑禾草灵、双氟磺草胺、氯氟吡氧乙酸、苯磺隆、啶磺草胺、氟噻草胺。
谷物用杀菌剂:丙硫菌唑、氟环唑、戊唑醇、丙环唑、嘧菌酯、吡唑醚菌酯、氟唑菌酰胺、叶菌唑、环菌唑(即环丙唑醇)、咪鲜胺。
7.2.3 大豆
大豆用除草剂:草甘膦,氯嘧磺隆、2,4-滴、咪唑乙烟酸、氟磺胺草醚、烯草酮、双氯磺草胺、丙炔氟草胺、百草枯、异丙甲草胺。
大豆用杀菌剂:环菌唑(即环丙唑醇)、吡唑醚菌酯、嘧菌酯、肟菌酯、氟环唑、啶氧菌酯、丙硫菌唑、多菌灵、氟啶胺、福美双。
大豆用杀虫剂:氯虫苯甲酰胺、氟苯虫酰胺、噻虫嗪、精高效氯氰菊酯、氟虫腈、乙酰甲胺磷、吡虫啉、灭多威、氟苯脲、甲胺磷。
7.2.4 玉米
玉米用除草剂:草甘膦、莠去津、乙草胺、硝磺草酮、异丙甲草胺、烟嘧磺隆、环磺酮(tembotrione)、百草枯、2,4-滴、甲酰氨基嘧磺隆。
玉米用杀虫剂:噻虫胺、噻虫嗪、吡虫啉、七氟菊酯、精高效氯氟氰菊酯、毒死蜱、氟氯氰菊酯、氯氰菊酯、硫双威、氟虫腈。
7.2.5 水稻
水稻用除草剂:氰氟草酯、五氟磺草胺、丙草胺、丁草胺、敌稗、双草醚、苄嘧磺隆、二氯喹啉酸、噁嗪草酮、2,4-滴。
水稻用杀菌剂:三环唑、嘧菌酯、苯醚甲环唑、烯丙异噻唑、稻瘟灵、春雷霉素、代森锰锌、丙环唑、戊唑醇、多菌灵。
水稻用杀虫剂:吡虫啉、毒死蜱、氟虫腈、噻嗪酮、杀螟丹、三唑磷、噻虫嗪、呋虫胺、噻虫胺、敌敌畏。
7.2.6 棉花
棉花用除草剂:草甘膦、草铵膦、二甲戊灵、噻草硫醚、氟乐灵、异丙甲草胺、三氟啶磺隆、百草枯、异噁草松、丙炔氟草胺。
棉花用杀虫剂:吡虫啉、氯虫苯甲酰胺、阿维菌素、丁醚脲、氟苯虫酰胺、乙酰甲胺磷、啶虫脒、丁硫克百威、多杀霉素、毒死蜱。
7.2.7 甜菜
甜菜用除草剂:苯嗪草酮、甜菜宁、氟胺磺隆、乙氧呋草黄、甜菜安、二氯吡啶酸、炔草酯、氯草敏、环草定、草甘膦。
7.2.8 油菜
油菜用除草剂:吡草胺、草甘膦、异噁草松、草铵膦、二氯吡啶酸、氯甲喹啉酸、烯草酮、喹禾灵、炔苯酰草胺、甲氧咪草烟。
7.2.9 甘蔗
甘蔗用除草剂:环嗪酮、甲磺草胺、异噁唑草酮、丁噻隆、莠灭净、异噁草松、氨唑草酮、草甘膦、敌草隆、2,4-滴。
7.2.10 向日葵
向日葵用除草剂:甲氧咪草烟、乙草胺、异丙甲草胺、氟咯草酮、扑草净、二甲戊灵、苯甲草醚、烯草酮、苯磺隆、精喹禾灵。
8 新药创制是农药发展的硬道理,具新颖结构和新作用机制的农药品种和系列不断被开发
为了取代对环境有不良影响或抗性问题的品种,人们必须不断开发新农药。每年,不少农药公司,特别是超级大公司均投入相当的资金从事新农药创制。
表8 2013年全球销售额前10位农药公司的研发费用及占销售比例
公司 |
销售额(亿美元) |
研发费用(亿美元) |
研发费用/销售额(%) |
先正达 |
114.13 |
8.35 |
7.3 |
拜耳 |
104.18 |
6.80 |
6.5 |
巴斯夫 |
69.42 |
6.23 |
9.0 |
陶氏益农 |
55.23 |
3.40 |
6.2 |
杜邦 |
35.58 |
2.95 |
8.3 |
住友化学 |
20.20 |
1.50 |
7.4 |
富美实 |
21.46 |
1.01 |
4.7 |
石原产业 |
5.02 |
0.77 |
15.3 |
凯米诺瓦 |
11.01 |
0.56 |
5.1 |
联合磷化 |
16.07 |
0.53 |
3.3 |
由表8可知,前5位公司2013年农药销售额共378.54亿美元,而她们用于科研的费用为27.73亿美元,占销售额的7.3%。
这些公司通过努力也开发了一批具有新作用机制的新农药品种,如鱼尼丁受体作用剂类杀虫剂、螺环季酮酸酯类杀虫剂、琥珀酸脱氢酶抑制剂类杀菌剂等。
为了解决新烟碱类杀虫剂对蜜蜂毒性问题,拜耳公司开发了对蜜蜂安全的新烟碱类杀虫剂flupyradifurone,石原产业开发了对飞虱有效的双酰胺类杀虫剂环溴虫酰胺(cyclaniliprole)。
9 农药的非农用途越来越受到关注,并稳定增长
农药不仅是农业生产中不可或缺的生产资料,也是人类生活、工业生产、交通运输、保健防疫等众多方面的重要物资。
现今,农药被广泛用于家庭卫生和环境、畜牧、工业品及设备、交通运输、道路、水库、餐饮场所、交通工具、渔业、食品、医药品、饲料、中草药、化妆品、洗涤剂、皮革、电器电缆、工艺品、文物、档案、家具木材、纸张等。几乎涉及人类生活生产的所有环境。
表9 近10年来全球农用及非农用农药的销售额(亿美元)
年份 |
农用农药销售额 |
非农用农药销售额 |
同比增长率(%) |
2001 |
257.10 |
41.30↑ |
— |
2002 |
251.50↓ |
42.70↑ |
+3.39 |
2003 |
267.10↑ |
44.75↑ |
+4.10 |
2004 |
307.25↑ |
46.75↑ |
+5.14 |
2005 |
311.90↑ |
49.05↑ |
+4.92 |
2006 |
304.25↓ |
51.50↑ |
+5.00 |
2007 |
333.90↑ |
53.65↑ |
+4.18 |
2008 |
404.75↑ |
56.55↑ |
+5.41 |
2009 |
378.60↓ |
58.60↑ |
+5.66 |
2010 |
382.00↑ |
60.55↑ |
+3.33 |
2011 |
440.15↑ |
62.92↑ |
+3.77 |
2012 |
473.60↑ |
63.72↑ |
+1.28 |
2013 |
526.15↑ |
64.95↑ |
+1.95 |
2014 |
566.55↑ |
65.57↑ |
+0.96 |
由表9可知,农用的农药市场有升有降,而非农用途则在2001—2014年的14年来呈稳定增长。关注农药在非农领域上的应用,是发展农药市场、扩大使用范围的极重要方向。
10 农药的剂型研究成为新老农药开发和发展的关键点
一个农药的成功,一半在于剂型。”随着发展和认识的提高,尤其现今药剂的活性越来越高,更需通过剂型的加工来充分发挥药剂的活性,人们也意识到农药剂型加工的重要性。
当今农药剂型的研发主要呈现在以下几个方面:
① 尽快替代对环境有不良影响的甲苯、二甲苯及高极性溶剂;替代同样存在环境问题的含辛基及壬基酚等表面活性剂。
② 开发与环境相容性高的水基型制剂和水分散粒剂等新颖环保制剂。
③ 鉴于新开发农药的活性越来越高,现制剂中有效成分浓度往往为25%~30%的中、低含量。这样为加入各种助剂留出了充分的空间,从而能更有效发挥药剂的作用。
④ 为了环保,也为了制剂的效果,人们越来越关注剂型加工中环保型工艺及设备的设计、研发和加工。
⑤ 越来越认识到剂型加工中理论研究的重要性,以能更好地指导剂型的开发。
以上归纳了当今农药市场及发展的十大特点,实际上远不止此十大特点。除上述外,还应关注对农药作用机制、抗性防御及施用器械的研究开发等。
(本文摘编自上海市农药研究所张一宾教授在“江苏省第十九届农药与药械信息技术交流会”上的报告)