目前,水稻用農(nóng)藥市場約占全球作物用農(nóng)藥市場的10%,除草劑占據(jù)首位。其中,氰氟草酯、五氟磺草胺在全球被廣泛使用。
水稻田雜草種類繁多,加之除草劑的長期、大量使用,雜草群落演替、抗性/多抗性雜草蔓延,尤其是稗屬雜草、千金子的抗性發(fā)展日趨嚴重,成為困擾稻農(nóng)、影響水稻生長的重要因素。
長期以來,針對水稻田雜草的防治,尤其是抗性雜草的防治,全球水稻田除草劑研發(fā)取得了長足的發(fā)展,產(chǎn)品不斷迭代升級,形成了較為系統(tǒng)的動態(tài)防治體系。
我國水稻田苗后除草劑歷經(jīng)以二氯喹啉酸為代表的合成激素類、以五氟磺草胺為代表的ALS抑制劑類、以氰氟草酯為代表的ACCase抑制劑類等作用機理除草劑時代,如今,HPPD抑制劑類除草劑重磅切入,清原農(nóng)冠自主研發(fā)的三唑磺草酮脫穎而出,成為全球首例應(yīng)用于水稻田苗后莖葉處理的新型HPPD抑制劑,在應(yīng)對抗性雜草防除上大顯身手。
01水稻田除草劑市場概況
水稻作物廣泛種植在溫帶和熱帶國家。2019年,全球水稻種植面積為1.605億公頃。其中,印度占27.2%、中國18.5%、孟加拉國7.4%、印尼7.0%、泰國6.2%。
農(nóng)藥在保障水稻生產(chǎn)中發(fā)揮了重要作用。2019年,全球水稻用農(nóng)藥的銷售額為60.91億美元,占598.27億美元作物用農(nóng)藥市場的10.2%。其中,除草劑排在首位,銷售額為23.65億美元,占水稻用農(nóng)藥市場的38.8%。中國是全球最大的水稻用農(nóng)藥市場。在2019年水稻用農(nóng)藥市場中,中國占29.0%、日本18.5%、印度12.5%、越南5.8%、韓國5.4%。2019年,全球水稻田除草劑市場的前十大產(chǎn)品依次為：氰氟草酯、五氟磺草胺、丁草胺、丙草胺、雙草醚、敵稗、滅草松、芐嘧磺隆、二氯喹啉酸；前十大國家市場依次為：日本(5.89億美元)、中國(4.72億美元)、印度(2.05億美元)、韓國(1.43億美元)、美國(1.40億美元)、越南(1.18億美元)、巴西(1.00億美元)、泰國、意大利(0.61億美元)、哥倫比亞(0.44億美元)等。2019年,日本仍為全球第一大水稻田除草劑市場,其市場領(lǐng)先產(chǎn)品包括：雙唑草腈、滅草松、氰氟草酯、溴丁酰草胺、嗪吡嘧磺隆、pyrimisulfan、呋喃磺草酮、草銨膦等。中國為全球第二大水稻田除草劑市場,其市場領(lǐng)先產(chǎn)品有：氰氟草酯、五氟磺草胺、丁草胺、丙草胺、芐嘧磺隆、雙草醚、滅草松等。
➀ 全球雜草抗性問題突出
目前,包括EPSPS、ALS、ACCase、PS Ⅱ、VLCFA、合成激素類在內(nèi)的6種作用機理的除草劑應(yīng)用最多,約占全球除草劑市場3/4的份額,雜草已對其中的4類產(chǎn)品(EPSPS、ALS、ACCase、PS Ⅱ)產(chǎn)生了較為嚴重的抗藥性。截止2022年4月,全球報道的512種除草劑抗性雜草生物型涉及266種雜草,其中,雙子葉雜草153種、單子葉雜草113種。這些抗性雜草分布在71個國家,覆蓋96種作物,對目前已知的31種作用機理除草劑中的21種產(chǎn)生了抗性,涉及165種除草劑。
近年來,ALS抑制劑類除草劑(B組)的抗性發(fā)展迅猛,遙遙領(lǐng)先于其他各類除草劑；而HPPD抑制劑類除草劑(F2組)的抗性發(fā)展緩慢,抗性風險較低。
從各作物來看,小麥上除草劑抗性雜草生物型數(shù)量最多,其次為玉米、水稻、大豆等。
抗性雜草成為制約農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的世界性難題,但同時也為除草劑的發(fā)展提供了機遇。針對主要雜草抗藥性凸顯、部分雜草難以防治的實際問題,持續(xù)創(chuàng)制新型超高效除草劑是當前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迫切需要。
我國每年約有85%的糧食作物播種面積遭受雜草危害,直接經(jīng)濟損失超過1,200億元；每年因雜草危害造成的糧食損失多達200億公斤。使用除草劑仍是目前防除雜草最經(jīng)濟、最有效的手段。但在除草劑長期、大量使用中,雜草抗性問題日益突出。
水稻是我國四大主糧之一,年種植面積約為3,000萬公頃,我國有65%以上的人口主食大米。雜草制約水稻生產(chǎn),是影響水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的重要因素。我國水稻田雜草種類較多,發(fā)生普遍的有24科60多種,在不同栽培方式下,雜草種類差異較大。我國每年因雜草而直接導(dǎo)致的稻谷損失高達1,000萬噸,平均損失率超過了15%?；瘜W除草是當前應(yīng)用最為廣泛的雜草治理技術(shù),我國水稻田化學除草面積率已達100%。我國稻田雜草防除主要采取“封殺結(jié)合”的策略。選用丙草胺、噁草酮、丙炔噁草酮、莎稗磷、吡嘧磺隆、乙氧氟草醚、苯噻酰草胺、五氟磺草胺、芐嘧磺隆、嗪吡嘧磺隆、雙唑草腈、乙氧磺隆、嘧苯胺磺隆、氟酮磺草胺、二甲戊靈、仲丁靈等藥劑及其復(fù)配制劑進行土壤封閉處理；苗后莖葉處理時,選用五氟磺草胺、氰氟草酯、二氯喹啉酸、噁唑酰草胺、雙草醚、氯氟吡啶酯等藥劑及其復(fù)配制劑防除稗草、千金子、馬唐等禾本科雜草,選用氯氟吡啶酯、2甲4氯鈉、滅草松、吡嘧磺隆、芐嘧磺隆等藥劑及其復(fù)配制劑防除野慈姑、雨久花、扁稈藨草、鴨舌草、耳葉水莧、異型莎草、丁香蓼、澤瀉等闊葉雜草和莎草。
受輕簡化栽培技術(shù)應(yīng)用、機械跨區(qū)作業(yè)、不合理使用除草劑等多重因素影響,近年來,我國農(nóng)田雜草種群結(jié)構(gòu)復(fù)雜多變,惡性雜草發(fā)生密度不斷增加,主要農(nóng)田雜草的抗藥性持續(xù)上升,給種植業(yè)生產(chǎn)安全帶來嚴重威脅。我國稻田雜草重點防除稗屬、千金子等禾本科雜草,水莧菜屬、鴨舌草、野慈姑、雨久花等闊葉雜草,異型莎草、碎米莎草、扁稈藨草等莎草科雜草。
據(jù)統(tǒng)計,在我國水稻種植過程中,除草劑開支的80%用于防除千金子、稗草。目前,我國防除稗草的主流產(chǎn)品包括：PSⅡ類除草劑敵稗,激素類除草劑二氯喹啉酸,ALS抑制劑類除草劑五氟磺草胺、雙草醚,ACCase抑制劑類除草劑氰氟草酯、噁唑酰草胺等；防除千金子的主流產(chǎn)品有：ACCase抑制劑類除草劑氰氟草酯、噁唑酰草胺等。五氟磺草胺、氰氟草酯、噁唑酰草胺、二氯喹啉酸、滅草松、２甲４氯鈉等是當前我國應(yīng)用最為廣泛的水稻田苗后莖葉處理除草劑。除草劑的長期大量使用導(dǎo)致雜草產(chǎn)生抗藥性,當前已有近80種稻田雜草生物型對除草劑產(chǎn)生抗藥性。目前,我國水稻田稗屬雜草、千金子、馬唐、雨久花、野慈姑、異型莎草、耳葉水莧、眼子菜、節(jié)節(jié)菜、螢藺等多種雜草對二氯喹啉酸、五氟磺草胺、氰氟草酯、噁唑酰草胺、芐嘧磺隆、吡嘧磺隆、雙草醚、噁草酮、乙氧氟草醚等多種常用除草劑產(chǎn)生了抗藥性,而且抗性雜草的危害日趨嚴重。根據(jù)全國農(nóng)技中心發(fā)布的“2021年全國農(nóng)業(yè)有害生物抗藥性監(jiān)測報告”,在抗藥性檢測樣本中,我國稗草種群對二氯喹啉酸抗性頻率為91.5%,對五氟磺草胺抗性頻率為76.8%,對氰氟草酯抗性頻率為65.4%,對噁唑酰草胺抗性頻率為15.4%；千金子種群對氰氟草酯抗性頻率為78.3%。
2021年,清原農(nóng)冠采集了我國17個省份和地區(qū)的1,100多個失防田塊的雜草種子,并對它們進行了抗性檢測。
通過對雜草進行抗性檢測后發(fā)現(xiàn),目前我國水稻田稗草、稻稗對五氟磺草胺等ALS抑制劑及傳統(tǒng)激素類藥劑的抗性仍是主要問題,抗性種群中,對這類藥劑的抗性比例占到了98%。同時,稗草對ACCase抑制劑的抗性也在加重。檢測結(jié)果顯示,2021年,稗草、稻稗對ALS抑制劑抗性與對ACCase抑制劑抗性比例已經(jīng)由2019年的9︰1發(fā)展到了7︰3,說明稗草、稻稗對ACCase抑制劑的抗性呈上升趨勢。水稻田雜草抗性加重,并趨于復(fù)雜化。
雜草不僅會對除草劑產(chǎn)生抗性,而且還會產(chǎn)生交互抗性、多抗性,從而給防治工作帶來挑戰(zhàn)。
全國農(nóng)技中心要求,稻田雜草防控要立足治早治小、封殺結(jié)合的防控策略,突出土壤封閉處理技術(shù)應(yīng)用,減輕后期莖葉處理防控壓力。根據(jù)抗藥性監(jiān)測結(jié)果,當前稻田雜草抗藥性呈上升趨勢,特別是在長江中下游雙季稻、直播稻區(qū),稗草種群對五氟磺草胺、二氯喹啉酸抗性頻率較高,鄱陽湖地區(qū)稗草種群對氰氟草酯抗性發(fā)展較快,江蘇、浙江等地區(qū)千金子種群對氰氟草酯抗性發(fā)展較快,需輪換使用其他不同作用機理的除草劑。
水稻田除草劑市場相對集中,擁有較為牢固的發(fā)展基礎(chǔ),強烈吸引著全球豐富的研發(fā)資源,不斷迭代升級產(chǎn)品,解決水稻生產(chǎn)中不斷產(chǎn)生的難點和痛點(尤其是抗性問題),滿足稻農(nóng)的生產(chǎn)之需,推動水稻田除草劑市場的持續(xù)發(fā)展。多年來,水稻田除草劑由廣譜的產(chǎn)品領(lǐng)導(dǎo)市場,如2,4-滴、丁草胺、敵稗等,這些產(chǎn)品目前仍在一些國家占據(jù)著重要的市場地位。然而,隨著杜邦磺酰脲類除草劑的上市,尤其是1984年芐嘧磺隆的上市,給水稻田除草劑市場帶來了革命性的變化。雖然芐嘧磺隆可同時防除禾本科雜草和闊葉雜草,但通常它與其他產(chǎn)品復(fù)配來擴大防治譜,尤其是增強其對禾本科雜草的防治作用。其他磺酰脲類除草劑也陸續(xù)進入水稻田除草劑市場,并提供了豐富的復(fù)配產(chǎn)品,尤其是日產(chǎn)化學的吡嘧磺隆、武田的唑吡嘧磺隆,以及由陶氏益農(nóng)(現(xiàn)科迪華)開發(fā)的磺酰胺類除草劑五氟磺草胺等。磺酰脲類除草劑的成功不僅導(dǎo)致同類產(chǎn)品的大量開發(fā),而且也導(dǎo)致這類產(chǎn)品所應(yīng)接不暇的雜草防治產(chǎn)品的大量開發(fā),如莎草和多年生雜草野荸薺、矮慈姑等。在開發(fā)的產(chǎn)品中,許多產(chǎn)品為禾本科雜草除草劑以及具有交叉防治譜的除草劑。
1990年以來,上市了許多防除禾本科雜草的除草劑。如Hodogaya開發(fā)的酰胺類除草劑乙氧苯草胺；陶氏益農(nóng)開發(fā)的芳氧苯氧丙酸酯類除草劑氰氟草酯；住友化學開發(fā)的三唑酰胺類除草劑唑草胺；組合化學開發(fā)的嘧啶類除草劑嘧草醚；Marubeni開發(fā)的脲類除草劑芐草??；巴斯夫開發(fā)的環(huán)己二酮類除草劑環(huán)苯草酮；拜耳開發(fā)的四唑啉酮或酰胺類除草劑四唑酰草胺；Mitsubishi Kagaku開發(fā)的茚二酮類除草劑茚草酮；安萬特開發(fā)的噁嗪酮類除草劑噁嗪草酮；先正達開發(fā)的嘧啶類除草劑環(huán)酯草醚；東部韓農(nóng)開發(fā)的酰胺類除草劑噁唑酰草胺；以及組合化學開發(fā)的磺酰胺類除草劑pyrimisulfan等。
上市的具有交叉防治譜的產(chǎn)品有：Tokuyama Soda開發(fā)的酰胺類除草劑噻吩草胺；LG化學開發(fā)的ALS抑制劑類除草劑嘧啶肟草醚；組合化學開發(fā)的嘧啶類除草劑雙草醚；日本科研制藥開發(fā)的噁唑啉二酮類除草劑環(huán)戊噁草酮；日本史迪士生物科學開發(fā)的HPPD抑制劑類除草劑雙環(huán)磺草酮；陶氏益農(nóng)開發(fā)的磺酰胺類除草劑五氟磺草胺；意賽格開發(fā)的磺酰脲類除草劑嘧苯胺磺隆；住友化學開發(fā)的磺酰脲類除草劑丙嗪嘧磺?。籏yoyu Agri開發(fā)的雙唑草腈；日產(chǎn)化學開發(fā)的磺酰脲類除草劑嗪吡嘧磺??；北興化學開發(fā)的酰胺類除草劑ipfencarbazone；組合化學開發(fā)的異噁唑類除草劑fenoxasulfone；拜耳開發(fā)的磺酰胺類除草劑氟酮磺草胺等。
通過產(chǎn)品的不斷迭代升級,水稻田除草劑市場形成了較為系統(tǒng)的防治體系。全球而言,在水稻田禾本科雜草防治藥劑中,種植前使用的除草劑主要為禾草敵等；苗前除草劑主要有丁草胺等；苗后除草劑主要包括莎稗磷、氰氟草酯、四唑酰草胺、溴丁酰草胺等；苗前、苗后皆可使用的除草劑主要包括苯噻酰草胺、嘧草醚、二氯喹啉酸、pyrimisulfan、唑草胺、噁嗪草酮等。在水稻田闊葉雜草防治藥劑中,有苗前、苗后都可使用的唑吡嘧磺隆、氯吡嘧磺隆等；有苗后除草劑甲磺隆、滅草松、四唑嘧磺隆、2,4-滴等。
在同時防除水稻田禾本科雜草和闊葉雜草的除草劑中,異噁草松既可用于種植前,也可用于苗前除草；苗前、苗后都可使用的除草劑主要包括芐嘧磺隆、五氟磺草胺、雙唑草腈、吡嘧磺隆、雙環(huán)磺草酮、甲咪唑煙酸等；苗前除草劑主要有噁草酮、吡唑特、禾草丹、環(huán)戊噁草酮等；苗后除草劑主要包括丙嗪嘧磺隆、丙草胺、雙草醚、敵稗、環(huán)丙嘧磺隆等；種植前、苗前、苗后都可使用的除草劑主要包括咪唑乙煙酸、二甲戊靈、乙氧氟草醚等。
新型除草劑的應(yīng)用推廣是解決雜草種群演替、抗性雜草發(fā)展的有效工具。在水稻田除草劑市場,研發(fā)力量始終沒有停止過跟進的步伐,取得了一項項重大進展。尤其是,新型HPPD抑制劑類除草劑因產(chǎn)品性能優(yōu)秀、不易產(chǎn)生抗藥性,且與常用除草劑不存在交互抗性等特點,逐步成為治理抗性雜草的有力武器。雖然HPPD抑制劑類除草劑主要用于玉米田,但研發(fā)公司一直致力于將該類產(chǎn)品引入水稻市場。作為該類除草劑中的龍頭產(chǎn)品,硝磺草酮近7成的市場來自于玉米,先正達開創(chuàng)性地將其應(yīng)用于水稻田。近年來,涉足我國水稻市場的HPPD抑制劑有：硝磺草酮、雙環(huán)磺草酮、呋喃磺草酮、硝磺草酮+丙草胺、呋喃磺草酮+氟酮磺草胺、硝磺草酮+嗪吡嘧磺隆、硝磺草酮+吡嘧磺隆等。然而,由于安全性和防效難以同時兼顧,該類除草劑在水稻田苗后除草市場依然是一片空白。直至2020年,清原農(nóng)冠在我國上市了新型HPPD抑制劑類除草劑三唑磺草酮,開啟了HPPD抑制劑類除草劑苗后莖葉處理防除水稻田雜草及抗性雜草的新紀元。清原農(nóng)冠是國內(nèi)創(chuàng)制農(nóng)藥的先鋒,尤其在HPPD抑制劑類除草劑領(lǐng)域頗有建樹,連續(xù)推出4款全新的專利化合物,包括用于小麥田的環(huán)吡氟草酮、雙唑草酮,用于水稻田的三唑磺草酮,以及用于玉米田的苯唑氟草酮。這些創(chuàng)新產(chǎn)品的上市將為我國乃至世界最重要的糧食作物小麥、水稻、玉米田抗性雜草防控提供有效工具。
HPPD抑制劑類除草劑,通過抑制植物體HPPD的活性,使對羥基苯基丙酮酸轉(zhuǎn)化為尿黑酸的過程受阻,導(dǎo)致生育酚及質(zhì)體醌無法正常合成,從而使八氫番茄紅素脫氫酶的催化作用受阻,進而影響靶標體內(nèi)類胡蘿卜素生物合成,導(dǎo)致葉片白化而死亡。三唑磺草酮(通用名：Tripyrasulfone；開發(fā)代號：QYR301；商品名：稻裕®、稻谷盈®、粳杰®、賽丹®、裕悠®等)是清原農(nóng)冠推出的第4個HPPD抑制劑類化合物,突破了HPPD類除草劑在水稻田只能用于土壤處理的局限,是全球首例安全用于水稻田苗后莖葉處理防除禾本科雜草的HPPD抑制劑類除草劑。三唑磺草酮作用速度快,見效速度與光照強度關(guān)系密切,雜草中毒癥狀顯著,中毒后葉片先發(fā)白,之后逐漸萎蔫,最終完全枯萎死亡。三唑磺草酮殺草譜廣,苗后莖葉處理,防除禾本科雜草和部分闊葉雜草,對稗草、千金子、鴨舌草、鱧腸、碎米莎草、稻稗、稻李氏禾等活性較高；尤其對多抗性稗草、抗性千金子表現(xiàn)出很好的防效；并有效抑制澤瀉、野慈姑等闊葉雜草；對水稻安全,適用于水稻移栽田和直播田。研究發(fā)現(xiàn),三唑磺草酮還具有土壤處理活性。作為全新HPPD抑制劑,三唑磺草酮通過切斷光合作用能量轉(zhuǎn)換、抑制維生素合成、破壞對葉綠素的保護,導(dǎo)致雜草死亡,其作用機理復(fù)雜,雜草很難產(chǎn)生抗藥性。三唑磺草酮與當前稻田主流除草劑五氟磺草胺、氰氟草酯、二氯喹啉酸等無交互抗性；可有效防除水稻田對ALS抑制劑、ACCase抑制劑產(chǎn)生抗性的稗屬雜草,以及對ACCase抑制劑產(chǎn)生抗性的千金子。清原農(nóng)冠檢測了上萬份疑似多抗性稗草,結(jié)果表明,三唑磺草酮對這些多抗性稗草表現(xiàn)出較高的防效。2020年1月7日,基于三唑磺草酮的3個產(chǎn)品在我國取得登記,分別為：95%三唑磺草酮原藥、6%三唑磺草酮可分散油懸浮劑、28%敵稗.三唑磺草酮可分散油懸浮劑。2020年春季,基于三唑磺草酮的3個系列品牌產(chǎn)品稻裕®、稻谷盈®、粳杰®在我國上市,高效防除水稻田抗性千金子、多抗性稗草等。2022年春季,基于三唑磺草酮的新產(chǎn)品裕悠®正式上市,率先在我國早稻田使用,幫助農(nóng)戶解決除草難的問題。裕悠®可一次性防除千金子及4葉內(nèi)抗性稗草,適宜窗口期內(nèi)封殺兼顧,是2022年清原農(nóng)冠提出的水稻抗性雜草解決方案“春燕計劃”中的重要組成部分。三唑磺草酮上市兩年來,銷量快速放大,公司預(yù)計,2023年僅國內(nèi)銷售額有望突破1億美元,成為中國農(nóng)藥創(chuàng)制領(lǐng)域的里程碑產(chǎn)品。
氟砜草胺(通用名：Flusulfinam；商品名：稻普瑞®)是清原農(nóng)冠自主研發(fā)的最新一代HPPD抑制劑類水稻田除草劑,能有效防除稗草、馬唐、千金子等禾本科雜草及部分闊葉雜草、莎草科雜草,兼具莖葉、土壤活性。和其他HPPD抑制劑類除草劑不同的是,它對水稻極其安全,對粳稻、秈稻安全性沒有差異。含該核心成分的首個產(chǎn)品將以稻普瑞®品牌于2023年在中國上市。
三唑磺草酮、氟砜草胺等新型HPPD抑制劑類除草劑的重磅切入,將為我國乃至全球水稻田抗性雜草的防除提供有力保障。 
