行業(yè)資訊

合成除草劑作為雜草防治的主要手段,其市場占到了所有農(nóng)藥的44%。生物除草劑在市場上出現(xiàn)的時間比合成農(nóng)藥晚,種植者可選擇的生物除草劑種類非常有限,目前生物除草劑的市場占有量還不到所有生物農(nóng)藥的10%。天然活性成分用作除草劑的極少,近些年合成除草劑新活性成分出現(xiàn)得也非常少,其中一個原因是草甘膦占據(jù)了除草劑的主要市場,其他除草劑的研發(fā)工作開展較少。

使用合成除草劑盡管短期內(nèi)可有效防治雜草,但長期重復(fù)使用,有害殘留會對有益生物和環(huán)境產(chǎn)生危害,增加患癌、出生缺陷和呼吸系統(tǒng)問題的風(fēng)險,并且許多雜草對合成農(nóng)藥出現(xiàn)了抗性問題。據(jù)報道,目前在70個國家已有260種雜草出現(xiàn)了抗性問題,涉及167種合成除草劑。美國雜草科學(xué)學(xué)會指出,僅在美國和加拿大,玉米及大豆種植者每年因抗性雜草花費(fèi)高達(dá)430億美元。據(jù)此,一些國家制定嚴(yán)格的合成農(nóng)藥禁用、限用法令,全球多地的草甘膦正逐步退出市場,例如德國和墨西哥將從2024年起禁用草甘膦。

近年有機(jī)農(nóng)產(chǎn)品的需求量逐年上漲,為了滿足消費(fèi)者對有機(jī)農(nóng)產(chǎn)品的需求,越來越多的農(nóng)民選擇綠色種植方式,其中包括環(huán)境友好型雜草防治手段,由此助推了生物除草劑的開發(fā)和推廣。生物除草劑利用雜草天敵或天然物質(zhì)抑制雜草的萌發(fā)、生長及蔓延。一般而言,生物除草劑的有效成分是能夠使雜草患病的微生物,或是微生物產(chǎn)生的植物毒素,亦或是源自植物的化感物質(zhì)。近年來,科研報道已證明一些生物除草劑綠色,安全且有效,這類產(chǎn)品正受到越來越多的關(guān)注和應(yīng)用,被視為雜草防治的重要產(chǎn)品。

壬酸作為生物除草劑活性成分,已被多國使用

壬酸存在于幾乎所有的動植物體內(nèi)。該成分可用于抑制室內(nèi)和室外雜草的生長,也可用作蘋果和梨樹的疏花劑,同時具備防腐劑功效。

壬酸(C₉H₁₈O₂)這種脂肪酸能夠被環(huán)境中的微生物消耗并轉(zhuǎn)化成二氧化碳和水,不易在環(huán)境中積累。美國食品藥品管理局(FDA)已批準(zhǔn)該成分用在食品上,按照標(biāo)簽指示使用,壬酸對人和環(huán)境不存在風(fēng)險。

作為除草劑,壬酸具有起效快,非選擇性和滅殺性特點,但不具備內(nèi)吸性。壬酸可以擾亂雜草細(xì)胞膜,使細(xì)胞成分外漏,最終導(dǎo)致雜草死亡。該成分的除草功能起效快,噴灑后在非常短的時間內(nèi)即可觀察到其植物毒性的影響--植物細(xì)胞氧化,地上部分植物出現(xiàn)壞死斑。

已在多國推廣使用的壬酸除草劑生產(chǎn)商有Belchim和Emery Oleochemicals等。

Belchim含壬酸的生物除草劑Beloukha分別于2019年和2020年在美國和加拿大獲得了登記。這款廣譜除草劑中的壬酸提取自向日葵,是防治一年生和多年生闊葉雜草、禾本科雜草,以及絕大多數(shù)苔蘚和其他隱花植物的滅生性除草劑。由于土壤微生物能夠消耗其成分,Beloukha不會產(chǎn)生有害殘留。此外,產(chǎn)品在施用兩小時內(nèi)具備耐雨水沖刷性。Beloukha在多種環(huán)境條件下均能發(fā)揮功效,在炎熱、干燥的天氣下起效更快。

除了美國和加拿大,Belchim的壬酸除草劑還進(jìn)入了多個歐洲市場。如Beloukha在德國用于防治土豆田雜草,施用后雜草組織在2-3小時后即可死亡(由于不具備內(nèi)吸性,雜草根部不會被殺滅)。Katoun Gold乳油含有500 g/L壬酸,在英國用于觀賞性植物、林業(yè)苗圃、公共設(shè)施等的雜草防治,該產(chǎn)品也進(jìn)入了法國等地區(qū)。Bromory(500 g/L壬酸)在葡萄牙用于果蔬和花園中雜草的防治。

壬酸的銨鹽也常被用作除草劑。Emery Oleochemicals的壬酸銨除草劑已進(jìn)入美洲和歐洲市場。

隨著生物除草劑相關(guān)研究獲得進(jìn)展,以及企業(yè)之間的合作不斷開展,未來將有新的生物除草劑產(chǎn)品進(jìn)入市場。

MBI將攜新菌株,進(jìn)軍270億美元除草劑市場

2021年12月,美國Marrone Bio Innovations(MBI)宣布獲得了酸瘡痂鏈霉菌(Streptomyces acidiscabies)的一些高活性菌株,用以研制并銷售新一代的生物除草劑MBI-006。這些菌株由全球領(lǐng)先的酶和微生物制品企業(yè)諾維信開發(fā),并獨家授權(quán)給MBI,能夠降低MBI-006的生產(chǎn)成本,并提高產(chǎn)品功效。

MBI-006能夠抑制植物細(xì)胞壁的合成與修復(fù)。因此,雜草不易對該產(chǎn)品產(chǎn)生抗性。該生物除草劑對多種一年生闊葉草、禾本科和苔草展示出芽前和芽后功效,并且可與大多數(shù)化學(xué)農(nóng)藥和肥料混合使用。

預(yù)計新一代MBI-006將在2024/25年向有機(jī)和特種作物、草坪、觀賞植物和家庭園藝市場推出。而后,MBI-006還將用于行栽作物(目前此類作物以化學(xué)農(nóng)藥進(jìn)行處理),預(yù)計將于2027/28年銷售。

據(jù)MBI透露,除了MBI-006,公司還有3款生物除草劑。其中MBI-005和MBI-011已獲得了美國環(huán)保署的登記批準(zhǔn)。MBI-014/015還處于開發(fā)階段,公司預(yù)計其功效將比領(lǐng)先合成除草劑強(qiáng)50-100倍。

MBI是全球重要的生物除草劑生產(chǎn)商之一,公司現(xiàn)有技術(shù)成果只是其擴(kuò)大高效生物除草劑產(chǎn)品組合的開端。MBI已從超過1.2萬種微生物中篩選出約500種具有除草劑功效的微生物,并且可借助基因組學(xué)、生物信息學(xué)與合成生物學(xué)系統(tǒng)將其優(yōu)化。其豐富的微生物資源庫使MBI具備發(fā)現(xiàn)更多創(chuàng)新型活性成分和作用機(jī)制的實力。

ResearchAndMarkets數(shù)據(jù)顯示,預(yù)計到2023年,全球除草劑的年銷售額將達(dá)到270億美元。MBI獲得的新菌株將使其產(chǎn)品在這一龐大的除草劑市場中具備更強(qiáng)的競爭力。

MustGrow從芥菜中分離出新成分,可用作內(nèi)吸性和非選擇性生物除草劑

加拿大MustGrow Biologics Corp.在2021年3月宣布,該公司從芥菜種子中提取出了一種硫氰酸鹽。這種物質(zhì)使得芥菜具備天然除草特性。這一硫氰酸鹽是MustGrow從芥菜種子中提取出并濃縮的第三種物質(zhì)。

硫氰酸鹽提取物具備制成天然非選擇性和內(nèi)吸性除草劑的潛力。據(jù)MustGrow介紹,其技術(shù)能夠100%殺滅小雜草和雜草種子。該物質(zhì)在土壤中仍具備活性。內(nèi)吸性使得該物質(zhì)能夠從土壤進(jìn)入植物根部,并轉(zhuǎn)移至莖葉。與其相比,合成的草甘膦除草劑會和土壤顆粒緊密結(jié)合,在土壤中的活性較差,只能作用于地上部分的雜草。在特定的種植體系中,硫氰酸鹽這種天然物質(zhì)具有成為草甘膦替代品的潛力。

除了具備除草功效,公司的植物源除草劑對土壤健康也十分有益。使用芥菜源產(chǎn)品能夠為土壤增添有機(jī)植物體。產(chǎn)品從土壤中消除的速度較快,避免對有益生物產(chǎn)生長期毒性。使用該產(chǎn)品還能夠為土壤微生物創(chuàng)造健康的生態(tài)環(huán)境,增加有益菌的數(shù)量。

農(nóng)化巨頭正對MustGrow的生物除草劑等產(chǎn)品開展商業(yè)化評估及產(chǎn)品進(jìn)一步的開發(fā)工作。

住友商事針對美洲地區(qū)評估MustGrow的芥菜源產(chǎn)品,已證明這些生物制劑與一些常用化學(xué)農(nóng)藥相比,具備積極的功效。這些評估試驗均在美洲各地開展,理想的結(jié)果促使兩公司擴(kuò)大合作。住友計劃持續(xù)開展各類田間開發(fā)、法規(guī)和市場評估工作,為這些產(chǎn)品的商業(yè)化做準(zhǔn)備。

拜耳針對歐洲、亞太、中東和非洲市場評估MustGrow的生物制品技術(shù),以確定產(chǎn)品功效及其在農(nóng)業(yè)主產(chǎn)區(qū)的商業(yè)化潛力。兩公司簽署了合作協(xié)議,拜耳出資獨家在這些地區(qū)進(jìn)行所有實驗室和田間開發(fā)、法規(guī)和市場開發(fā)。MustGrow則在其他地區(qū)繼續(xù)開展田間試驗、研發(fā)和法規(guī)相關(guān)工作。

MustGrow的除草劑項目目前聚焦在提取優(yōu)化和制劑方面的工作上。其芥菜種子中提取的硫氰酸鹽無論是單獨使用,還是與其他產(chǎn)品聯(lián)合使用,都具備良好的應(yīng)用潛力。住友和拜耳的參與將進(jìn)一步促進(jìn)產(chǎn)品的優(yōu)化,加快產(chǎn)品推出步伐。

新發(fā)現(xiàn)真菌將有助于澳洲農(nóng)民治理最棘手雜草

澳大利亞農(nóng)業(yè)最難防治的雜草之一--香絲草(Conyza bonariensis),對澳洲作物、牧草及農(nóng)民生計影響巨大,每年僅對谷類種植造成的損失超過4300萬美元。香絲草是源自南美洲,生長極為迅速的雜草。這種雜草可長至一米高,產(chǎn)籽量大。每株香絲草可產(chǎn)生超過10萬粒種子,借助風(fēng)、水、動物和交通工具可長距離傳播,雜草蔓延速度快。

香絲草生態(tài)學(xué)者Gooden博士介紹道：″香絲草是谷類作物中最難防治的雜草之一,在澳洲影響近300萬公頃用地。這種雜草對一些(化學(xué))除草劑已產(chǎn)生抗性,希望生物農(nóng)藥能有效減少香絲草在該國的數(shù)量。我們在哥倫比亞發(fā)現(xiàn)一種銹菌,名為蔬食蛇床柄銹菌(Puccinia cnici-oleracei),可感染香絲草,破壞其植物組織,從而影響其生長。″

這種真菌被帶入澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織(CSIRO),科研人員對此開展了大量研究,以確定其在澳洲用作生物除草劑的安全性。Gooden博士指出,研究發(fā)現(xiàn)這種真菌只感染香絲草,所有檢驗的非靶標(biāo)植物均對這種真菌具備抵抗力。據(jù)此,這種真菌具備安全性,并且已被澳洲農(nóng)業(yè)、漁業(yè)和林業(yè)部門獲準(zhǔn)在澳洲使用。