众所周知，除草剂代表了陶氏益农农药销售总额的60%有余，在世界前六大跨国公司中，这一权重居于首位。在陶氏益农的十大畅销产品中，除草剂占据了六席。五氟磺草胺、氨氯吡啶酸、氯氟吡氧乙酸和啶磺草胺等无不给市场留下了深刻的印象。毋庸置疑，陶氏益农在全球除草剂市场拥有相当的话语权。
陶氏益农技术传承总监王春林来到“2016年中国农药市场峰会暨2017农药市场及热点产品形势分析会”，精彩报告了“除草剂市场发展和研发动向”。他款款而谈，信手拈来皆成文章，似有强大的后场在支持。
报告中，王总回顾了全球除草剂市场发展概况，介绍了近年来跨国公司除草剂研发进展，展现了最新上市及研发的除草剂特点，重点解析了陶氏益农两个专利产品锐活和灵斯科的机理和应用，并探讨了除草剂未来的发展方向。
1 杀菌剂市场稳步增长，六类除草剂跑赢总体市场
2015年，全球农药销售总额为512.10亿美元。其中，除草剂所占份额居于首位，约占42.3%；其后分别为杀虫剂和杀菌剂，所占份额分别为28.0%和26.8%.除草剂虽仍为全球第一大产品类型，但其市场份额呈现走低态势，取而代之的是杀虫剂和杀菌剂。
除了全球经济及大宗农产品价格对市场的影响外，转基因技术的推广以及抗性病虫草害的发展也影响着农药市场，尤其冲击着除草剂和杀虫剂市场。自1996年第一个转基因（GM）作物商品化种植以来，GM种子发展迅猛，年平均增长率约达10%.其发展速度显然要快于三大类农药（如图2）。
在1991—2015年的25年间，杀菌剂基本呈现稳步增长态势，是增长最快的农药产品类型。其次为杀虫剂，而除草剂的发展速度排在最后。
虽然除草剂在全球市场的份额有所下降，但仍占据首位，并对全球市场发挥着举足轻重的作用。在2009—2014年间，全球除草剂市场的复合年增长率为4.9%.其中，ALS-咪唑啉酮类（+8.4%）、ALS-其他类（+13.7%）、PPO-二苯醚类（+6.3%）、PPO-其他类（+24.9%）、HPPD抑制剂类（+12.4%）和苯氧羧酸类（+6.5%）的复合年增长率皆跑赢除草剂总体市场（如表1）。这些产品的增长引发全球关注。
据王总介绍，咪唑啉酮类除草剂的增长主要源于南北美洲非转基因Clearfield作物的种植，这些作物可以耐受咪唑啉酮类除草剂。ALS-其他类除草剂的增长主要因为陶氏益农开发的一些磺酰胺类除草剂，这些产品近年来的增长较快，如双氟磺草胺、啶磺草胺等。PPO-二苯醚类除草剂的增长主要由于抗性杂草的发展和蔓延，尤其是用于防除草甘膦抗性杂草。王总特别指出，HPPD抑制剂类除草剂是一类热点产品，其抗性出现较少，同时又有一些新产品上市，从而使该类产品增长较快。苯氧羧酸类除草剂虽是一类非常老的除草剂，但其近5年增长较快，同时预计其未来5年的增长依然较快。
2 研发成本加大，新产品上市数量显著降低
虽然新产品上市难度越来越大，研发成本逐年增长，但农药行业从未停止过创新的步伐。在2001—2014年间，转基因种子和性状的研发费用增长很快，虽然用于农药的研发费用增长也较快，但增速不及前者（如图3）。
随着新产品研发所需投入增加，在1990—2014年的25年间，不同类别农药的新有效成分上市数量显著降低（如图4）。其中，在1990—1999年的10年间，约有130个新有效成分上市，也即，每年约有13个新有效成分上市；在2000—2009年间，约有100个新有效成分上市，也即，每年约有10个新有效成分上市；而在2010—2014年的5年间，约有30个新有效成分上市，也即，每年约有6个新有效成分上市。由此可见，开发一个新有效成分越来越难。
王总总结了影响农药研发费用的6个方面因素：① 行业进一步整合，投入新产品创制的公司减少。因为监管要求更严，新产品上市前投入的成本更高，很多原先能上市的品种现在无法上市，这样也促使企业兼并重组，以加大投入；同时，创制公司的研发投入更趋谨慎。② 研发投入更偏向种子和转基因技术。取得转基因技术方面的成果要相对容易，而且一些测试费用也较农药低。③ 新有效成分开发成本显著增加。④ 登记注册监管环境愈加严格。⑤ 关注生物解决方案。如拜耳近年来花很大精力开发生物农药等。⑥ 在过专利化合物保护方面投入增加。如开发一些防御性技术，包括新剂型和种子处理等。
3 新除草剂源源不断，HPPD抑制剂类最为丰富
王总在报告中介绍了2010年以来新近上市以及将要上市的19个主要除草剂，其中包括4个HPPD抑制剂类除草剂，3个合成激素类除草剂，2个光系统Ⅱ（PS Ⅱ）电子传递抑制剂，2个长链脂肪酸合成抑制剂等（表2）。
非选择性
王总指出，在新除草剂中，HPPD抑制剂类除草剂最多，难能可贵的是，该类产品抗性案例较少。其中，先正达氟吡草酮（bicyclopyrone）已经上市，上市产品皆为三元或四元等复配产品，这些产品对草甘膦抗性杂草效果较好。拜耳氟酮磺草胺（triafamone）为水稻田除草剂，ALS抑制剂，这类药在水稻田、小麦田已普遍产生抗性。王总因此认为，氟酮磺草胺可能刚上市时效果不错，但其市场生命力有待观察。拜耳茚嗪氟草胺（indaziflam）为纤维素合成抑制剂，其作用机理较老，但近二、三十年没有新产品上市，所以是一个有新意的产品。巴斯夫苯嘧磺草胺（saflufenacil）为PPO-其他类除草剂，其作用机制很有吸引力。
王总认为，日本农药公司的创新能力较强，其创制产品也较多，但大多数日本公司因承担不起全球开发费用，往往与其他跨国公司合作开发世界市场。
4 锐活？和灵斯科？，合成激素类除草剂中的全新化合物
传统合成激素类除草剂主要有4类：吡啶羧酸类（如氯氟吡氧乙酸等）、苯甲酸类（麦草畏等）、苯氧羧酸类（2，4-滴、2甲4氯等）和喹啉羧酸类（二氯喹啉酸等）等（如图5）。
而氟氯吡啶酯（英文通用名halauxifen-methyl；商品名Arylex？、锐活？）和氯氟吡啶酯（英文通用名florpyrauxifen；商品名Rinskor？、灵斯科？）是陶氏益农新近开发的芳基吡啶甲酸酯类除草剂中仅有的两个产品，是合成激素类除草剂中具有全新结构的化合物（如图6）。
合成激素类除草剂为天然激素模拟物，通过破坏植物生长调节进程而起效。当该类产品与靶标位点结合后，会诱导细胞内相关生命活动暴增，导致敏感植物生长失控，最终导致其死亡。合成激素类除草剂主要通过叶面吸收，少量通过根部吸收。进入植株的有效成分通过木质部和韧皮部传导，并在生长点累积而发挥作用。
合成激素类除草剂普遍具有吸收和传导性能好、症状发展相似、起效快、适应多种耕种体系、不易产生抗性（因靶标比较复杂，有5个靶标位点）等共同点。
但与传统合成激素类除草剂相比，芳基吡啶甲酸酯类除草剂也有其自身的特点：如与靶标位点有独特的结合紧密度，广谱（除对阔叶杂草和莎草有效外，对主要禾本科杂草也有效），用量很低，速效，持效，降解快速，挥发性低，与其他化合物可混性好，对后茬作物安全。
TIR1、AFB5是合成激素类除草剂中两个最重要的靶标位点。当除草剂与靶标位点结合非常紧密时，其用量显著降低，尤其是与AFB5紧密结合，导致灵斯科？和锐活？用量大幅下降（表3）。
灵斯科？杀草谱广，对禾本科杂草、阔叶杂草及莎草皆有效。其用量极低，有效成分用量为5～50克/公顷；无拮抗，无交互抗性；对环境非常友好。灵斯科？应用广泛，可用于水稻、禾谷类作物、大田作物（出苗前处理）、果园、草坪、草场牧场、水面（水塘湖泊）等。灵斯科？特别适用于水面防除水葫芦等，它是所有除草剂中对水生生物最安全的产品。试验证明，即便对合成激素类除草剂，灵斯科？也没有交互抗性。
锐活？用于多种谷物田防除阔叶杂草，有效防除抗性杂草，用量低，效果稳定，安全性好。王总指出，防除抗性杂草是产品进入市场的核心竞争力。
5 关于除草剂发展方向的思考
王总分析了目前全球除草剂发展的新形势，他分4个方面进行了阐述。① 转基因耐除草剂作物的开发是影响除草剂市场的一大因素。在抗草甘膦作物上市之初，人们曾悲观地认为除草剂市场走到尽头了，甚至在2000年前后，各公司裁减除草剂创制人员。然而，从2004年开始，市场发现了草甘膦抗性杂草，这时各公司又开始除草剂创制工作，所以除草剂市场与抗除草剂转基因作物关系非常密切。② 抗性杂草。抗性是除草剂发展的重要因素，其实不光是除草剂，杀虫剂、杀菌剂也是如此，它们与抗性发展的关系紧密。③ 经济发展，劳动力成本上升，也促使除草剂市场的发展。④ 其他新技术，如互联网、遥感、大数据和无人机等。它们可能不是直接影响因素，但可以间接影响除草剂市场的发展。
王总认为，产品开发仍是除草剂行业发展的基础。① 开发新的作用机制。开发新作用机制的有效成分非常难，在除草剂行业过去20年的发展中，没有发现新的作用机制。② 加强现有不易产生抗性的作用机制的产品开发。如PPO抑制剂类、HPPD抑制类、合成激素类等。③ 开发混剂，进行混用等。一方面可以扩大杀草谱，更主要的是可以防除抗性杂草。④ 转基因技术的开发。如抗草甘膦、草铵膦、2，4-滴或麦草畏等除草剂的转基因技术的开发，将带动这些除草剂的市场增长。同时，为了防除抗性杂草，通常将这些大宗除草剂与其他产品复配，如草甘膦与PPO抑制剂类除草剂复配等。
另外，王总希望农药行业更有序的发展，如药剂的轮换使用，提升环保技术，采用防伪措施，发展有害生物的综合防治等。王总认为，未来环保压力将越来越大，地毯式环保督查会越来越多。他呼吁企业在行业低谷时，加大环保投入，练好内功，以期获得更大的发展。
图1 各类产品在全球农药市场所占份额
图2 1991—2015年全球各类产品的市场走势
表1 2014年全球除草剂市场及2019年预测
|
除草剂种类 |
2009年销售额 |
2014年销售额 |
2009—2014年复合 |
2014—2019年复合 |
|
乙酰胺类 |
16.52 |
20.32 |
+4.1 |
+2.2 |
|
ALS1抑制剂类 |
|
|
|
|
|
ALS-磺酰脲 |
21.92 |
23.09 |
+1.0 |
+0.5 |
|
ALS-咪唑啉酮类 |
4.05 |
6.05 |
+8.4 |
+4.3 |
|
ALS-其他 |
8.10 |
15.42 |
+13.7 |
+3.5 |
|
氨基酸类 |
56.83 |
62.85 |
+2.0 |
+2.8 |
|
芳氧苯氧丙酸酯类 |
10.05 |
12.17 |
+3.9 |
+0.2 |
|
联吡啶类 |
8.36 |
10.50 |
+4.7 |
-1.6 |
|
氨基甲酸酯类 |
3.74 |
4.06 |
+1.7 |
+1.6 |
|
环己二酮类 |
4.31 |
5.02 |
+3.1 |
+0.5 |
|
二硝基苯胺类 |
5.70 |
6.37 |
+2.2 |
+1.5 |
|
PPO2抑制剂类 |
|
|
|
|
|
PPO-二苯醚类 |
3.81 |
5.18 |
+6.3 |
+1.0 |
|
PPO-其他类 |
3.93 |
11.94 |
+24.9 |
+4.1 |
|
HPPD3抑制剂类 |
7.75 |
13.92 |
+12.4 |
+5.2 |
|
苯氧羧酸类 |
7.03 |
9.64 |
+6.5 |
+5.0 |
|
吡啶类 |
10.47 |
13.28 |
+4.9 |
+1.8 |
|
三嗪类 |
10.21 |
12.75 |
+4.5 |
+1.6 |
|
取代脲类 |
4.29 |
4.25 |
-0.2 |
-2.0 |
|
其他 |
20.77 |
27.59 |
+5.8 |
+5.5 |
|
总计 |
207.84 |
264.31 |
+4.9 |
+2.7 |
|
注：1 ALS，乙酰乳酸合成酶；2 PPO，原卟啉原氧化酶；3 HPPD，对羟基苯基丙酮酸双氧化酶。 |
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图3 2001—2014年全球农药、GM种子及性状研发投入比较
图4 1990—2014年不同类别农药新有效成分上市数量变化趋势
表2 2010年以后上市的主要新除草剂
|
开发公司 |
有效成分 |
作用机制/ |
应用作物 |
施用适期 |
靶标杂草 |
上市时间 |
|
先正达 |
bicyclopyrone |
HPPD |
玉米、甘蔗 |
芽前/芽后 |
阔叶杂草 |
2014 |
|
拜耳 |
triafamone |
ALS |
水稻 |
芽前/芽后 |
广谱 |
2015 |
|
indaziflam |
纤维素合 |
果树、草坪、 |
芽前/芽后早期 |
广谱 |
2011 |
|
|
巴斯夫 |
saflufenacil |
PPO |
非耕地 |
芽前/芽后 |
阔叶杂草 |
2010 |
|
杜邦 |
aminocyclopyrachlor |
合成激素 |
非耕地 |
芽前/芽后 |
阔叶杂草、 |
2011 |
|
陶氏益农 |
halauxifen-methyl |
合成激素 |
小麦 |
芽后 |
阔叶杂草 |
2014 |
|
florpyrauxifen |
合成激素 |
水稻 |
芽后 |
广谱 |
2017 |
|
|
日产化学 |
metazosulfuron |
ALS |
水稻 |
芽前/芽后 |
广谱 |
2012 |
|
北兴化学 |
ipfencarbazone |
长链脂肪 |
水稻 |
芽前/芽后 |
广谱 |
2014 |
|
组合化学 |
fenoxasulfone |
长链脂肪 |
水稻 |
芽前/芽后 |
广谱 |
2014 |
|
组合化学 |
fenquinotrione |
HPPD |
水稻等 |
芽前/芽后 |
广谱 |
|
|
富美实 |
F9600 |
其他 |
禾谷类作物、 |
芽前 |
阔叶杂草、 |
2020 |
|
F9960 |
HPPD |
玉米、大豆、 |
芽前/芽后 |
阔叶杂草 |
2022 |
|
|
F4050 |
其他 |
禾谷类作物、 |
芽前/芽后 |
阔叶杂草 |
2022 |
|
|
石原产业 |
tolpyralate |
HPPD |
玉米 |
芽后 |
广谱 |
|
|
SL-261 |
其他 |
水稻 |
芽前/芽后 |
广谱 |
|
|
|
SL-1201 |
其他 |
大豆、小麦、 |
芽前 |
广谱 |
|
|
|
三井化学 |
cyclopyrimorate |
PS Ⅱ |
水稻 |
|
|
|
|
东部韩农 |
DCC-3825 |
PS Ⅱ |
|
|
非选择性 |
|
图5 传统合成激素类除草剂
图6 氟氯吡啶酯(左)和氯氟吡啶酯(右)的结构式
图7 合成激素类除草剂
表3 合成激素类化合物结合紧密度
|
化合物 |
化学结构分类 |
TIR1结合紧密度 |
AFB5结合紧密度 |
|
氯氟吡啶酯 |
芳基吡啶甲酸酯类 |
低 |
高 |
|
氟氯吡啶酯 |
芳基吡啶甲酸酯类 |
低 |
高 |
|
三氯吡氧乙酸 |
吡啶羧酸类 |
高 |
低 |
|
氯氟吡氧乙酸 |
吡啶羧酸类 |
高 |
低 |
|
氨氯吡啶酸 |
吡啶羧酸类 |
低 |
中等 |
|
氯氨吡啶酸 |
吡啶羧酸类 |
低 |
中等 |
|
麦草畏 |
苯甲酸类 |
低 |
中等 |
|
2,4-滴 |
苯氧羧酸类 |
中等 |
低 |
|
2甲4氯 |
苯氧羧酸类 |
中等 |
低 |
(关键字：除草剂)
