全球農化市場、研發的發展情況及法規的影響

李碧霞 編譯

（固原市職業技術學校，寧夏固原 756000）

2014年以來，由于糧食價格下降和農場利潤減少，農化行業處于低迷狀態。同時，不斷增加的開發費用、嚴格的法規使新活性成分的上市越來越困難。特別是在歐盟，農藥的登記評估標準更為嚴格，上市的新活性成分更少。抗性的發展增加了作物保護的難度，需要開發新的解決方案。因此，農化公司進行了一系列整合，一些公司開始開發生物農藥/生物刺激素、轉基因作物、精準農業、操縱微生物組（manipulation of the microbiome）等替代作物保護技術，由此農化行業的競爭環境發生了很大的變化。

本文介紹了近年農化行業發展情況和農藥的研發狀況；探討了農化行業的發展趨勢，驅動農化市場增長的主要因素，以及農藥管理法規和公司的整合對新活性成分開發和上市的影響。

1 近年農化市場的發展情況

1.1 市場概況

農化市場受諸多因素影響，這些因素主要有：⑴ 糧食價格和農民的經濟狀況：糧食價格低，農場收入少，農民對農藥的購買力低，趨向使用低價的產品。同時，產品的使用量減少；⑵ 天氣：影響作物的生長和有害生物的發生程度；⑶ 種植面積：與作物輪作和糧食價格有關，常常與前一年的收成相關；⑷ 發展中市場的增長；⑸ 技術：轉基因種子方案、有害生物防治新方法；⑹ 法規：因安全、環保等要求淘汰了性價比高的產品；⑺ 抗性：需要使用新的、價高的替代治理方案。

由圖 1可知，2009-2014年，全球農化市場增長顯著，這主要是由于發展中市場需求上升，糧食價格強勁，造成農藥銷售額增長。而相對穩定的氣候條件和一些地區蟲害的爆發也促進了市場的增長，如巴西實夜蛾（Helicoverpa）的爆發增加了大豆田殺蟲劑的使用。2014-2017年，盡管氣候條件不利于作物生長，如厄爾尼諾導致巴西發生旱災，亞洲季風造成糧食產量下降等，但由于美洲轉基因作物的大面積種植，農作物產量與往年持平。2014年，由于農作物產量高、糧食庫存增加導致價格下降，使得農化市場低迷，直到2018年市場才開始出現復蘇跡象。

在市場低迷期間，各大公司調整了戰略，一些農化和種子公司進行了整合，主要有：⑴ 拜耳公司收購了孟山都；⑵ 中國化工收購了先正達；⑶ 杜邦和陶氏合并后拆分出農化公司科迪華；⑷ 拜耳剝離了種子、性狀、部分農藥業務，轉讓給巴斯夫，使巴斯夫成為種子行業的重要競爭者；⑸ 杜邦剝離部分農化研發資產（包括研究產品）給FMC公司；⑹ 先正達和 Adama剝離部分農藥給紐發姆和Amvac。公司的整合使農化行業的集中度更高，使農藥的供應和銷售更有優勢。

圖2為1998年和2017年前15位農化公司的銷售情況。1998年，排名前4位公司的銷售額差異不是很大，排名4-10位公司的銷售額相近。公司收購、整合后的2017年，前五大公司的銷售額差異較大，說明公司的收購和整合對前五大公司的銷售額影響很大。由于各國對農藥的監管越來越嚴格，新活性成分從研發到上市的費用持續增加，與 20年前相比，目前有財力進行廣泛的農藥基礎研發的公司數量越來越少。

圖1 2000-2018年全球作物保護市場的發展概況

圖2 整合對公司銷售/競爭力的影響

圖3為1998和2018年不同地區的農化市場份額。1998年，北美農化市場是全球的26.2%， 2018年，其市場份額下降為16.7%。歐洲市場份額從1998年的 25.9%下降為 2018年的 23.4%，其中歐盟 15國（EU-15）市場份額下降較為顯著，而歐洲中部和東部市場增長，特別是近年加入歐盟的成員國市場。亞洲市場份額增加，主要是由于發展中市場增長所致，而日本、韓國和澳大利亞市場份額減少。市場份額增加最顯著的地區為拉丁美洲，其中巴西和阿根廷增長最快，而且該地區沒有市場份額下降幅度大的成熟市場。巴西農化市場趨于成熟，因此未來拉丁美洲增長率可能不會很大。

圖4是過去5年市場增長率（當地貨幣）排名全球前20位的國家。阿根廷、俄羅斯和羅馬尼亞等發展中市場增長最快，西班牙、意大利、澳大利亞、美國和英國市場表現良好。值得一提的是西班牙和意大利，市場增長主要來自果樹和蔬菜作物用藥，而不是用于中耕作物的農藥。由于中耕作物價格疲軟，以中耕作物的農藥為主的市場出現了下滑。

發展中市場的農藥主要為價低的老品種，而且產品用量的增長空間很大，隨著經濟的發展，農藥的用量會保持增長，同時農民對價格高、效果好產品的使用也會不斷增加，所以發展中市場農藥的銷量和銷售額都會增加。在成熟市場，農藥用量增長空間很小，但隨著抗性的發展和監管的嚴格，會以新的農藥（價格高）取代老的產品，由此農藥銷售額會增加。

圖3 1998-2018年作物保護區域市場的發展

圖4 作物保護市場5年復合增長率排名前20位的國家（以當地貨幣計）

1.2 主要農藥類別的發展情況

新農藥的開發重點通常定位于高價值的成熟市場，但隨著發展中市場份額的增加，農藥的開發重點會發生變化。許多因素影響農藥的研發：⑴ 研發費用的不斷增加和監管的不斷嚴格；⑵ 抗性的發展和對替代產品的需求；⑶ 行業整合和研發公司的數量；⑷ 研發投資的組合管理，如非專利產品的開發和新化學物質的研發的平衡；⑸ 以新制劑的專利來保護老品種的市場；⑹ 轉基因作物保護方案的開發：① 抗蟲和耐除草劑作物（基因操作）；② RNA干擾（RNAi）；③ 成簇的規律間隔的短回文重復序列（CRISPR）基因組編輯技術；⑺ 有害生物綜合管理技術（IPM）：① 生物農藥；② 生物刺激素；③ 微生物組防治微生物感染的生態學方法。

圖5為自1997年以來每年上市的新農藥和轉基因性狀數量。農藥的柱狀圖表示每年上市的新活性成分的數量。性狀柱狀圖表示每年上市的新抗蟲和耐除草劑性狀或組合性狀數量。1996年上市首個性狀后，上市的性狀數量快速增長。同時，上市的新活性成分的數量一直在下降。綜上，轉基因解決方案是影響農藥研發的重要因素之一。在美洲，種植的玉米、大豆、棉花和油菜主要為耐除草劑的轉基因作物，因此，用于這些作物的新上市除草劑數量顯著減少。但近年雜草對草甘膦的抗性已成為迫切需要解決的問題，所以，美洲上市的新除草劑數量有可能增加。

表1為2012-2017年不同化學結構/作用機制類別農藥銷售額增長情況。從表1清楚地看出琥珀酸脫氫酶抑制劑（SDHI）類殺菌劑（主要為吡唑甲酰胺類）、生物殺菌劑和殺蟲劑、雙酰胺類殺蟲劑（氯蟲苯甲酰胺和溴氰蟲酰胺）、酮-烯醇殺蟲劑（螺蟲乙酯）增長較快。表1中首次上市日期為每類產品的第一個品種上市的時間。一般銷售額增長最快的類別上市的時間較晚，表明越是新研發的產品對農化市場的增長貢獻越大。

琥珀酸脫氫酶抑制劑（SDHI）類殺菌劑在第二代產品（一般是基于吡唑甲酰胺類化學結構）上市后，其使用才得到了擴展。刺激市場增長的主要產品有氟唑菌酰胺（2012年上市）、啶酰菌胺（2003年）、苯并烯氟菌唑（2013年）和氟吡菌酰胺（2012）。其中部分產品的成功開發是得益于甲氧基丙烯酸酯類殺菌劑抗性的發展（谷物的殼針孢屬菌和亞洲大豆銹病），因為SDHI類能夠防治對甲氧基丙烯酸酯類殺菌劑產生抗性的病菌。

圖5 上市的新活性成分和轉基因性狀數量

生物殺蟲劑和殺菌劑的上市已有相當長的時間，化學農藥替代和有害生物綜合管理促進了生物農藥使用的顯著增加。通常生物農藥的防治譜較窄，但在一些特殊領域（例如線蟲防治）的應用增長較快，還可和化學農藥組合使用，從而促進其市場增加。

雙酰胺類殺蟲劑具有新穎作用機制，用于防治鱗翅目害蟲，已成功商業化。溴氰蟲酰胺對刺吸式害蟲具有殺蟲活性。雙酰胺類殺蟲劑可用于防治對化學農藥老品種產生抗性的害蟲，防效好也是它們成功商業化的主要因素。

新煙堿類殺蟲劑是防治刺吸式害蟲的主要產品，可用于一些作物的種子處理。然而，由于其對傳粉昆蟲的安全性問題，有些國家出臺了限制使用法規，如歐盟、加拿大部分地區，巴西也規定在棉花開花期不能使用。螺蟲乙酯是酮-烯醇類、廣譜、刺吸式害蟲殺蟲劑，可替代新煙堿類殺蟲劑。螺蟲乙酯的上市增加了酮-烯醇類產品的銷售額。雖然有多個防治刺吸式害蟲的殺蟲劑新品種上市，但沒有一個產品具有新煙堿類殺蟲劑的種子處理活性。因此，農民可選擇的刺吸式害蟲防治品種較少，應用于種子處理領域就更少，有必要研發新的活性成分。

圖6為2012年和2017年主要類別殺蟲劑的銷售額。以每類殺蟲劑的第一個產品上市年份對殺蟲劑類別進行排序（X軸）。從圖6可看出，與2012年相比，2017年煙酰胺類（包括新煙堿類）和吡唑類（包括氟蟲腈）的銷售額下降了，原因是這兩類殺蟲劑對傳粉昆蟲有安全問題而被歐盟限制使用。酮-烯醇類（新煙堿類殺蟲劑的替代物）和雙酰胺類（對鱗翅目害蟲具有新的作用機制）銷售額明顯增長。

1.3 登記法規對農藥產品數量和市場的影響

歐盟農藥登記法規非常嚴厲。歐盟委員會91/414法案規定以現有標準再審查已登記的農藥，1107/2009法規規定了危險評估體系，引入了“對比性評估和以更安全的替代物代替”的概念。歐盟制定了農藥的“候選替代物質”名單，如果農藥不能滿足持久性、生物積累或毒性這3個標準中的2項，就會被列入此名單。還要求登記的農藥每10年評估一次，以確保市場上的農藥都滿足新的登記要求。登記人決定是否再登記，如果農藥沒有通過再登記審查或登記人不愿意重新登記，就會退出市場。

表1 不同類別農藥的發展

圖6 農用殺蟲劑的發展

圖7為20世紀50年代后每個年代首次上市的產品到 2018年仍在歐盟和美國使用的數量占仍在全球市場的數量的比例。農藥一般不會在每個國家都登記，例如歐盟的棉花、水稻和甘蔗種植面積較小，登記用于這些作物的農藥品種就少。20世紀50年代首次上市并在2018年仍有銷售的農藥品種中，美國農民可使用其中的80%左右，歐盟農民只能使用其中的30%左右。圖7中虛線表示所有候選替代物質不再被登記后，歐盟可用產品數量比例。但這是不可能發生的情況，因為迄今為止，大多數重新登記的候選替代物質都不再投放市場。因此，可以預計對候選替代物質的審查，不會對市場上農藥老品種的數量產生較大影響，因為許多候選替代物質在第一輪的再審查中就被淘汰了。

圖7 目前在歐盟和美國登記的農藥的份額

美國環保局（EPA）以安全風險為標準對登記的農藥進行再評估，登記審查項目與歐盟的相似。大多數現有農藥正在評估中，而完成評估的很少，繼續登記的標準會有所不同。預期重新評估完成后，會有許多老的化學農藥在美國被限制使用，但由于應用科學的風險評估系統，被淘汰的產品數量要少于歐盟。

歐盟法規對市場影響的一個例子為谷物除草劑市場。谷物和禾本科雜草的相似性高，防除谷物田禾本科雜草難度大，需要應用高度專一的除草劑。可用的芽前除草劑由于再審查而被淘汰，主要有莠去津、氟樂靈和異丙隆等；有效的芽后除草劑乙酰乳酸合成酶抑制劑（ALS）和乙酰輔酶A羧化酶抑制劑（ACCase）具有顯著的抗性問題；也可應用能同時防除禾本科和闊葉雜草的除草劑，但此類除草劑對禾本科雜草的防效通常低于專一除草劑，而且其中一些產品已被列為候選替代物質，因此，農民可供選擇的防除谷物田禾本科雜草的農藥數量很少。

登記法規的嚴格為新農藥的研發帶來了機遇，但是農藥新品種研發的難度非常大，歐盟的危險評估體系不利于開發新的活性成分。因此，與以前相比，目前為歐盟市場研發的農藥產品數量較少。因為，根據歐盟登記法規，如果研究中的化合物具有持久性、生物累積性或毒性作用，它很有可能無法通過登記審查，從而不能進入歐盟市場。但是，如果這樣的化合物開發用于美國市場，其持久性、生物累積性或毒性是在可接受的風險范圍內，那么此化合物可能被進一步研發、登記和上市。

1.4 除草劑和殺菌劑的抗性及市場發展情況

圖 8為不同種類除草劑自其第一個產品上市后，到2019年8月13日所有的抗性雜草品種數量。一般來說單作用位點除草劑的抗性發展最嚴重。例如，乙酰乳酸合成酶(ALS)抑制劑類除草劑自 1982年上市后，已有160種雜草產生抗性。在其他的單作用位點類別除草劑中，乙酰輔酶A羧化酶（ACCase）抑制劑類除草劑和草甘膦也發展了抗性；4-羥基苯丙酮酸雙加氧酶（HPPD）抑制劑和原卟啉原氧化酶（PPO）抑制劑抗性有限，而三嗪類和脲類等老的特異性差的除草劑抗性嚴重。雜草對除草劑的抗性問題越來越嚴重，需要開發新作用機制的除草劑來防除。

圖9為2012年和2017年主要類別除草劑的市場。由圖9可知，新的除草劑類別市場份額較大，特別是ALS、HPPD、ACCase、PPO和超長鏈脂肪酸（VLCFA）合成抑制劑和氨基酸類（草甘膦和草銨膦）。也可看出由于抗性的影響，2012-2017年，氨基酸類和磺酰脲類的銷售額下降，ACCase抑制劑類除草劑的銷售額增加。同時，三嗪類和合成生長素銷售額增加了，這說明老類別除草劑依然占有重要的市場地位。由于Xtend（耐麥草畏）和Enlist（耐2,4-滴）性狀的上市，合成生長素類的麥草畏和2,4-二氯苯氧乙酸（2,4-滴）的銷售額進一步增長。

圖10為2012和2017年主要類別殺菌劑的市場情況。SDHI類市場增加明顯，甲氧基丙烯酸酯類由于抗性問題一部分市場被SDHI所取代。盡管如此，甲氧基丙烯酸酯類的市場還是增加了。抗性也是三唑類殺菌劑的一個問題，在歐盟，一些三唑類殺菌劑被列為候選替代物質，有可能影響這類產品未來的銷售額。丙硫菌唑和最近上市的氯氟醚菌唑等其他唑類甾醇生物合成抑制劑（SBI）可能受益于此，市場份額有所增加。化學農藥老品種，特別是觸殺性產品乙撐雙二硫代氨基甲酸酯類（EBDC）（代森錳鋅）和無機物（銅和硫）仍舊占有重要的市場地位，這些農藥常常能延緩抗性的產生。

圖8 不同類別除草劑的抗性

2 對近年農藥市場的總結和影響因素分析

圖 11為 2001-2022年全球農化市場的發展概況，其中2022年為預測。由圖11可知從2001年到2022年，農化市場有2個增長階段。

20世紀90年代末，由于農場收入低和轉基因作物的上市，農藥市場經歷了一段疲軟期。2006-2010年，糧食價格和農場收入穩步增加，農藥的使用增加，農化市場穩步增長。2010-2014年，糧食需求強勁，巴西、印度和中國等發展中農藥市場迅速擴大，全球農化市場增長驚人，實夜蛾屬害蟲的爆發促進了巴西殺蟲劑的銷售，加快了農化市場的增長。2014-2017年，受農作物豐收，糧食價格低，農場效益差，巴西市場日漸成熟，實夜蛾屬害蟲的爆發得到控制，轉基因作物種植面積增加等因素影響，農化市場低迷。

圖9 農用除草劑的發展

圖10 農用殺菌劑的發展

2018年，農化市場出現復蘇的跡象。近期影響農藥市場的主要因素有以下幾個方面：⑴ 作物產量、糧食庫存可能保持高位：① 種子品質得到改良，② 轉基因作物接受程度提高；⑵ 發展中市場農藥用量增加：① 歐洲中部/東部市場，② 發展中的拉丁美洲，③ 東亞市場；⑶ 研發：① 對老品種的監管力度加大，② 上市的新化學物質少，③ 抗性治理需要新的解決方案；⑷ 經銷：① 精準農業（Ag）/“大數據”，② 新的銷售模式，③ 農民尋求服務好和價格低的解決方案；⑸ 基因修飾：① CRISPR加速了新性狀的開發，② RNAi等新的害蟲/病害防治方式；⑹ 有害生物綜合管理：綜合應用種子/性狀、化學農藥、生物農藥/生物刺激素、土壤微生物學和精準農業等措施。

糧食價格和農場收入是決定農藥市場的主要因素。上一年的作物豐收情況是影響糧食價格的主要因素，通常氣候對作物產量影響很大。但轉基因作物的種植降低了氣候對產量的影響，與普通作物種子相比，轉基因作物種子的品質得到了大大的改善，轉基因作物的產量受不利氣候的影響小，預計糧食價格將繼續保持低位。隨著轉基因作物種植面積的增加，糧食價格可能在一段時間內處于低迷狀態。

圖11 2001-2017年作物保護市場和2022年市場預測（實值，不包括貨幣和通貨膨脹的影響）

在發展中國家，農藥用量有增加空間，預期在短期內這些國家農藥市場會繼續增加，直到市場成熟。

在經歷一段時間的行業整合后，農化公司開始改變經銷方式來擴大市場份額，利用大數據和市場信息調整其傳統的農藥經銷方式。出現了不同于傳統的新經銷方式，如一些公司為農民提供定制的農化服務，農民更愿意采用費用低、服務好的作物保護方案，這為不同的經銷模式打開了大門。

耐除草劑和抗蟲轉基因作物對農藥的使用產生重要的影響。其他相關技術，例如RNAi（基因沉默）和CRISPR（基因敲除）是優異的作物保護替代技術，對農藥市場的發展有負面的影響。有害生物綜合管理應該是最成功的作物保護方案，其對農藥市場也將產生深遠影響。

3 結 論

上述的分析表明，近年來新上市的農藥活性成分數量在減少，部分原因是由于研發經費被用于轉基因作物種子、生物農藥和其他替代技術等。同時公司的整合導致行業集中度高，進行新活性成分研發的公司數量減少。而有害生物抗性不斷發展，需要新的活性成分來解決，抗性的發展為農藥新產品帶來了機遇，如殺菌劑中甲氧基丙烯酸酯類、SDHI類和三唑類，除草劑也由主要應用ALS抑制劑和草甘膦轉為主要使用VLCFA、HPPD和PPO合成抑制劑類除草劑。

在歐盟，化學農藥老品種因原登記人不再重新登記或不能通過再審查而退出市場，所以目前市場上的活性成分數量減少。60個活性成分已被列為候選替代物質，這些物質在再審查時很可能被限用或淘汰。產品登記從風險評估體系轉為危險評估體系，導致新的活性成分登記程序更復雜，為歐盟市場開發的新活性成分更少，從而導致歐盟可用農藥活性成分數量要少于其他市場。美國環保局也開展了登記再審查，也會限制化學農藥老品種的使用，但美國的審查是以風險評估體系進行評估，因此被限制使用或被淘汰的農藥數量不會像歐盟那么多。

監管法規，特別是歐盟對新煙堿類限用法規的出臺，大大地改變了農藥的使用情況。與以前相比，新上市農藥數量少，但新上市農藥的市場增長快，表明研發新產品商業化成功的潛力較大。

最近20年，農化市場發生了改變，發展中市場增長較快，快于成熟市場，發展中市場的農藥銷售量和銷售額都有所增長；成熟市場銷售額增長有限，產品替代是主要的增長動力。產品研發重點也發生改變，轉向開發發展中市場的作物保護產品，而不是成熟市場的主糧作物保護產品。

盡管近年農化行業處于低迷狀態，但已經出現了復蘇的跡象，有望在未來得到恢復。當前面臨的問題是開發好的品種，以確保穩定、優質的食品供應。