摘自：《世界農(nóng)藥》2022年第4期

作者：周偉男,馬帥

01

我國大豆產(chǎn)業(yè)的農(nóng)藥使用需求

1.1  我國大豆產(chǎn)業(yè)的重要性

按照我國作物分類和統(tǒng)計(jì)分類,大豆歸屬于糧食作物。在全球大豆則是重要的油料、飼料經(jīng)濟(jì)作物。我國種植大豆歷史悠久,曾經(jīng)是世界上最大的大豆生產(chǎn)國和出口國,一度處于世界壟斷地位,1995年之前一直為大豆凈出口國。1996年之后,轉(zhuǎn)基因大豆在美國、巴西、阿根廷等國迅速推廣,我國面臨國外降本提效而需提高大豆貿(mào)易競爭力的局面。同期,我國國民飲食結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化,對(duì)食用油和肉類消費(fèi)量持續(xù)增加,大豆、豆粕消耗量持續(xù)上升。加之20世紀(jì)末我國加入WTO,未對(duì)大豆進(jìn)口設(shè)置過渡期,市場向全球放開,我國由大豆凈出口國變?yōu)閮暨M(jìn)口國,之后產(chǎn)需差距愈來愈大。2020年,我國大豆產(chǎn)量1,960萬t,大豆進(jìn)口10,033萬t,對(duì)外依存度已高達(dá)83%,其中絕大部分是從美國、巴西等國進(jìn)口的轉(zhuǎn)基因大豆。大豆位居我國重要農(nóng)產(chǎn)品之列,豆制品在我國居民膳食中占比較大,我國大豆自給率水平低,能置換出高產(chǎn)的主糧作物玉米,從而改善主糧保障能力和改善資源環(huán)境壓力,但也使我國14億居民食用油脂、肉類蛋白的供應(yīng)鏈上游受制于美洲。

圖1  我國大豆自給率歷年(1991-2021)變化情況和供給結(jié)構(gòu)(數(shù)據(jù)來源：布瑞克農(nóng)業(yè))

1.2  我國大豆田農(nóng)藥產(chǎn)品和生產(chǎn)企業(yè)情況

我國有五大較優(yōu)勢大豆產(chǎn)區(qū),其中最主要的是北方春大豆區(qū),主要在黑龍江、內(nèi)蒙古東部、吉林、遼寧,在此產(chǎn)區(qū)大豆為一年一熟作物；其次是黃淮海流域夏大豆區(qū),主要在安徽、河南、江蘇等地,在此產(chǎn)區(qū)大豆為一年兩熟輪作作物,一般在冬小麥?zhǔn)斋@后種植。我國大豆主要種植于東部地區(qū)。我國大豆常見病蟲草害有300種,其中害蟲173種,主要為食心蟲、蚜蟲、豆莢螟、卷葉螟、草地螟、蠐螬等；病害40種,主要為根腐病、線蟲病、炭疽病、菌核病、灰斑病、病毒病等；雜草87種,主要為稗草、狗尾草、蒼耳、藜、薊等。針對(duì)這些病蟲草害,在大豆種植全生命周期中形成了多元植保需求。農(nóng)藥產(chǎn)品特別是化學(xué)農(nóng)藥,具有高效、使用方便等特點(diǎn),對(duì)大豆植保作出了積極貢獻(xiàn)。

據(jù)統(tǒng)計(jì),截至2021年末,我國登記用于大豆的農(nóng)藥產(chǎn)品共1,473個(gè),其中除草劑1,326個(gè)(占90.3%),涉及38個(gè)有效成分,主要為精喹禾靈、氟磺胺草醚、乙草胺、烯草酮、異噁草松、高效氟吡甲禾靈等；殺蟲劑92個(gè)(占6.2%),涉及13個(gè)有效成分,主要為蘇云金桿菌、高效氯氟氰菊酯、敵百蟲、克百威、毒死蜱等；殺菌劑61個(gè)(占4.1%),涉及7個(gè)有效成分,主要為福美雙、多菌靈、精甲霜靈、咯菌腈等；植物生長調(diào)節(jié)劑18個(gè)(占1.2%),涉及15個(gè)有效成分,主要為蕓苔素內(nèi)酯、羥烯腺嘌呤、烯腺嘌呤、復(fù)硝酚鈉、萘乙酸等(圖2)。

圖2  我國登記用于大豆田的農(nóng)藥產(chǎn)品結(jié)構(gòu)(數(shù)據(jù)來源：ICAMA)

經(jīng)統(tǒng)計(jì),全國涉及大豆用農(nóng)藥的生產(chǎn)企業(yè)共422家,遍布在我國27個(gè)省(自治區(qū)、直轄市)(圖3)。其中,山東省企業(yè)86家,江蘇省企業(yè)64家,河南省企業(yè)45家,河北省企業(yè)29家,黑龍江企業(yè)28家,安徽省企業(yè)27家,遼寧省企業(yè)21家,浙江省企業(yè)21家。其中,大連松遼化工有限公司、山東濱農(nóng)科技有限公司、大連九信作物科學(xué)有限公司、江蘇長青生物科技有限公司、黑龍江省哈爾濱利民農(nóng)化技術(shù)有限公司、僑昌現(xiàn)代農(nóng)業(yè)有限公司、安徽豐樂農(nóng)化有限公司、合肥星宇化學(xué)有限公司、山東省青島瀚生生物科技股份公司等,是大豆用農(nóng)藥的主要生產(chǎn)企業(yè)。在大豆登記用藥數(shù)量較多(≥5個(gè))的85家企業(yè)中,山東省企業(yè)最多,達(dá)25家,其次為江蘇14家,黑龍江11家,遼寧省7家,吉林省、安徽省各5家。

圖3  大豆用農(nóng)藥生產(chǎn)企業(yè)各省分布情況(數(shù)據(jù)來源：中國農(nóng)藥工業(yè)協(xié)會(huì))

02

轉(zhuǎn)基因大豆商業(yè)化應(yīng)用趨勢發(fā)展,可能給我國農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)帶來的影響

全球大豆主產(chǎn)國主要有巴西、美國、阿根廷、印度和中國等。據(jù)FAO數(shù)據(jù),2020年全球大豆生產(chǎn)國中巴西產(chǎn)量最高,占全球總產(chǎn)量的34.5%；其次是美國,產(chǎn)量占比31.8%；之后分別為阿根廷、中國、印度、巴拉圭、加拿大、俄羅斯、烏克蘭、玻利維亞、烏拉圭、南非,產(chǎn)量占比分別為13.8%、5.5%、3.2%、3.1%、1.8%、1.2%、0.8%、0.8%、0.6%、0.4%。

2.1  全球商業(yè)化種植轉(zhuǎn)基因大豆對(duì)農(nóng)藥的影響

根據(jù)ISAAA信息,截至2019年全球批準(zhǔn)商業(yè)化種植的轉(zhuǎn)基因大豆共39種(表1),其中美國、巴西、加拿大和阿根廷批準(zhǔn)商業(yè)種植轉(zhuǎn)基因大豆品系分別為24種、15種、21種和15種。主要包括耐除草劑(以草甘膦、草銨膦為主,也包括麥草畏、磺酰脲類、咪唑啉酮類、2,4-滴、HPPD抑制劑類如異噁唑草酮和硝磺草酮等)、抗蟲(鱗翅目昆蟲為主)、高產(chǎn)、高油酸等。其中,耐除草劑性狀是主體。

表1  已獲準(zhǔn)商業(yè)化種植的大豆轉(zhuǎn)基因事件

信息來源：根據(jù)ISAAA的信息整理。

面對(duì)種植者和消費(fèi)者的多元化需求,世界各大農(nóng)化企業(yè)投入巨資,不斷開發(fā)復(fù)合性狀轉(zhuǎn)基因作物。這些技術(shù)應(yīng)用在8個(gè)已放開轉(zhuǎn)基因大豆商業(yè)化種植的國家,包括巴西、美國、阿根廷、巴拉圭、加拿大、玻利維亞、烏拉圭和南非(表2)。這些國家合計(jì)種植面積占全球的75.5%,產(chǎn)量占全球的86.7%,可見轉(zhuǎn)基因生物技術(shù)對(duì)單產(chǎn)具有較明顯的拉動(dòng)作用。

表2  全球大豆主產(chǎn)國和放開轉(zhuǎn)基因大豆商業(yè)化種植國家生產(chǎn)情況

信息來源：ISAAA、FAO數(shù)據(jù)。

大豆主產(chǎn)國中,尚未放開轉(zhuǎn)基因大豆商業(yè)化種植的為中國、印度、俄羅斯和烏克蘭,其種植面積分別占全球的7.8%、9.5%、2.1%和1.1%,產(chǎn)量占比分別為5.5%、3.2%、1.2%和0.8%。產(chǎn)量占比全部低于面積占比。同時(shí),生產(chǎn)成本與其他重要生產(chǎn)國比,也處于劣勢。對(duì)比美國、巴西和我國大豆生產(chǎn)成本收益,2015年美國、巴西農(nóng)藥與種植用工合計(jì)成本分別為77.45美元/hm2(占總成本的10.2%)、224.49美元/hm2(占總成本的26.0%),而據(jù)《全國農(nóng)產(chǎn)品成本收益資料匯編》數(shù)據(jù)折算,我國2015年這兩項(xiàng)合計(jì)為557.8美元/hm2(占總成本的34.3%)。

除了上述8個(gè)轉(zhuǎn)基因商業(yè)化種植國家和地區(qū)外,還有20多個(gè)國家和地區(qū)批準(zhǔn)進(jìn)口轉(zhuǎn)基因大豆用于食用或飼用,包括歐盟、日本、韓國、俄羅斯、英國、澳大利亞、新西蘭、印度、瑞士和我國等。其中,耐除草劑大豆GTS40-3-2獲批應(yīng)用的地域最廣,達(dá)到29個(gè)國家和地區(qū)；其次是耐除草劑大豆A2704-12,獲得了25個(gè)國家和地區(qū)的許可。

關(guān)于轉(zhuǎn)基因大豆商業(yè)化種植放開對(duì)農(nóng)藥帶來的可能影響,以美國為例。美國轉(zhuǎn)基因大豆種植的審批起點(diǎn)年份為1994年5月,該年度當(dāng)時(shí)的孟山都公司(現(xiàn)拜耳公司)培育的耐草甘膦大豆GTS40-3-2首次得到美國食品與藥品管理局(FDA)商業(yè)化種植批準(zhǔn),到1998年美國種植的轉(zhuǎn)基因大豆面積占大豆總種植面積40%以上,1999年超過60%,2002年超過80%,2004年超過90%,2008年超過96%(表3),用14年時(shí)間完成了轉(zhuǎn)基因大豆種植的顛覆性替代。從1994年到2008年,美國大豆田草甘膦使用量從0.32萬t增加到4.3萬t,年均增長20.5%。與此同時(shí),傳統(tǒng)除草劑用量則不斷下降,折百用量從1994年的2.41萬t一直降低到2007年的0.3萬t,年均降低14.8%。這是由于大豆的耐草甘膦等滅生性除草劑性狀,直接改變了農(nóng)民的用藥方式,即在苗前、苗期噴施約3次草甘膦,就能有效防除之前需要更多次、更復(fù)雜的除草劑組合才能防除的雜草,降低農(nóng)藥及人工成本,也能降低藥害風(fēng)險(xiǎn),因此耐滅生性除草劑性狀,成為了眾多類別性狀中最具有生產(chǎn)應(yīng)用價(jià)值的技術(shù)。1998年以前全球除草劑市場中,莠去津列首位,草甘膦僅排4～5位,但自從耐草甘膦轉(zhuǎn)基因作物出現(xiàn)后,草甘膦的需求大幅上升,市場銷量一路攀升,草甘膦逐漸成為全球最大宗的除草劑品種,約占全球除草劑市場的30%左右。

表3  美國1992-2009年大豆的種植面積和農(nóng)藥使用量

注：n/a表示沒有數(shù)據(jù)；信息來源：上海市農(nóng)藥研究所葉萱2016年編譯資料。

同時(shí),在美國轉(zhuǎn)基因種子快速發(fā)展的10多年內(nèi),殺蟲劑的用量呈現(xiàn)先降低再反彈的趨勢。殺蟲劑折百用量從1993年的0.11萬t降到2004年的0.02萬t,之后逐步上升,2008年已達(dá)到0.21萬t,比抗蟲性狀導(dǎo)入大豆前更高,其主要原因是抗蟲性狀主要用于防治鱗翅目害蟲,也包括部分鞘翅目害蟲,但美國2005年以后在中西部主要種植區(qū)大豆蚜為害較重,而蘇云金桿菌無法防治蚜蟲。

2.2  我國大豆轉(zhuǎn)基因安全證書審批情況和后續(xù)趨勢

2020年1月、7月和2021年,國家農(nóng)業(yè)農(nóng)村部正式下發(fā)了3個(gè)大豆類農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全證書(表4),分別是上海交通大學(xué)的SHZD3201以及中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院的中黃6106,而北京大北農(nóng)生物技術(shù)有限公司的耐除草劑大豆DBN-09004-6,獲得國內(nèi)的進(jìn)口安全證書更是有助于其在阿根廷的商業(yè)化種植。根據(jù)《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全管理?xiàng)l例》及相應(yīng)配套制度,我國轉(zhuǎn)基因種子審批需經(jīng)過轉(zhuǎn)基因作物安全評(píng)價(jià)(中間試驗(yàn)、環(huán)境釋放、生產(chǎn)性試驗(yàn)均通過后,取得安全證書)以及品種審定(區(qū)試、生產(chǎn)試驗(yàn)、DUS測試均通過后,取得品種審定)。自2019年以來,相關(guān)利好政策頻頻發(fā)布,面對(duì)病蟲害的壓力,以及國際貿(mào)易摩擦對(duì)提升重要農(nóng)產(chǎn)品自給率的需要,隨著審批速度的加快,預(yù)計(jì)轉(zhuǎn)基因大豆品種登記和商業(yè)化種植將自2022年起逐步在國內(nèi)展開。

表4  近2年大豆作物轉(zhuǎn)基因生物安全證書獲準(zhǔn)清單

信息來源：根據(jù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部網(wǎng)站發(fā)布信息整理。

2.3  我國大豆轉(zhuǎn)基因放開對(duì)農(nóng)藥的可能影響

由于我國大豆除草劑施用量不斷增加,已經(jīng)攀升為用量最大的一類農(nóng)藥。據(jù)2021年對(duì)我國東北春大豆和黃淮海夏大豆主產(chǎn)區(qū)的調(diào)研,目前大豆田雜草防控作業(yè)方式主要包括3種：單次除草方案,一般采用土壤封閉處理方式,在大豆播種后出苗前用乙草胺和嗪草酮復(fù)配2,4-滴丁酯進(jìn)行封地,豆田反枝莧危害重的地塊選用嗪草酮復(fù)配噻吩磺隆除草,雜草過多時(shí)也采用封閉藥劑加入草甘膦處理；2次除草方案,在封閉處理效果差的情況下,一般會(huì)采用在大豆出苗后第2次除草,一般施用氟磺胺草醚、煙嘧磺隆、滅草松及烯草酮等莖葉處理除草劑；多次除草方案,分別在出苗后根據(jù)雜草生長情況多次施用氟磺胺草醚和滅草松除草。農(nóng)民采取2次及以上除草的操作較為普遍,所占比例高于60%(其中超過3次的超過10%)。

我國大豆種植首先需要提高單產(chǎn)和降低成本,因此預(yù)計(jì)在″十四.五″期間,重點(diǎn)將突破種植農(nóng)藝性狀和多性狀應(yīng)用技術(shù)。隨著提高資源利用率、勞動(dòng)生產(chǎn)率的技術(shù)廣泛得到推廣,在″十四.五″之后,根據(jù)大豆的食用油、飼用豆粕兩大應(yīng)用方向,預(yù)計(jì)一是將在營養(yǎng)和品質(zhì)性狀上做更多的導(dǎo)入,二是在飼用品質(zhì)屬性提升上也將有更多的性狀導(dǎo)入。

因此,預(yù)計(jì)在2022-2030年,我國在已獲得轉(zhuǎn)基因安全證書的耐草甘膦、耐草銨膦性狀基礎(chǔ)上,抗鱗翅目害蟲、鞘翅目害蟲性狀以及耐旱等抗逆性狀可能會(huì)逐步導(dǎo)入。根據(jù)美國等全球重點(diǎn)國家大豆品種和農(nóng)藥發(fā)展的歷史走勢,這些對(duì)生產(chǎn)環(huán)節(jié)影響重大的性狀導(dǎo)入,預(yù)計(jì)在一定階段內(nèi)將對(duì)我國大豆用殺蟲劑的用量產(chǎn)生重要影響,對(duì)我國大豆用除草劑的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)產(chǎn)生重要影響。具體影響情況和分析如下：

從大豆主要生產(chǎn)國使用農(nóng)藥的比重看,巴西、阿根廷、巴拉圭、加拿大等國家,大豆種植面積占全球比和大豆用農(nóng)藥市場占全球比接近；而我國大豆用農(nóng)藥市場占比則明顯偏高,高出了88.9%,這說明我國大豆單位面積用藥量顯著高于這些國家。可見,轉(zhuǎn)基因作物放開后,對(duì)農(nóng)民的農(nóng)藥使用成本降低將會(huì)產(chǎn)生顯著作用。日前,農(nóng)業(yè)農(nóng)村部有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)在國新辦新聞發(fā)布會(huì)上講到″轉(zhuǎn)基因大豆除草效果在95%以上,可降低除草成本50%,增產(chǎn)12%″。如果我國在2022-2023年批準(zhǔn)轉(zhuǎn)基因大豆種植,在之后的3～5年內(nèi),種植規(guī)模擴(kuò)大的最主要影響因子是種子供應(yīng)能力。根據(jù)現(xiàn)有具備條件的轉(zhuǎn)基因大豆種子數(shù)量、大豆種子的擴(kuò)繁系數(shù)、符合要求的轉(zhuǎn)基因商品種子繁種基地發(fā)展情況以及農(nóng)民對(duì)品種的選擇情況分析,專家預(yù)計(jì)批準(zhǔn)種植后的第1年有約66.67 hm²(1,000畝)的種植規(guī)模,第2年達(dá)到約666.67 hm²(1萬畝)種植規(guī)模,第3至4年(2025年前后)約能達(dá)到全國種植面積的6%～10%。之后逐步發(fā)展,預(yù)計(jì)在2030年能達(dá)到全國種植面積的50%左右。根據(jù)國家相關(guān)規(guī)劃研究,預(yù)計(jì)在2025年大豆種植面積擴(kuò)大到約1,066.67萬hm²(1.6億畝),2030年擴(kuò)大到約1,666.67萬hm²(2.5億畝)。按此計(jì)算,到2025年時(shí),種植66.67萬～100萬hm²(1,000萬～1,500萬畝)的轉(zhuǎn)基因大豆(主要用于榨油和飼用)和933萬～1,000萬hm²(1.4億～1.5億畝)的非轉(zhuǎn)基因大豆(主要用于食用和出口)。到2030年時(shí),約種植8,000萬hm²(1.2億畝)非轉(zhuǎn)基因大豆和約8,000萬hm²(1.2億畝)的轉(zhuǎn)基因大豆。耐草甘膦或草銨膦玉米和大豆的種植,預(yù)計(jì)也將有效保障玉米大豆帶狀復(fù)合種植的增產(chǎn)技術(shù)更安全的推廣,有利于《全國種植業(yè)″十四.五″發(fā)展規(guī)劃》的2025年1,066.67萬hm²(1.6億畝)的大豆的種植、提高12%的單產(chǎn)、降低50%的除草成本的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。

按此分析,在2022-2025年,我國現(xiàn)有的大豆用農(nóng)藥產(chǎn)能的利用將較為穩(wěn)定,基本不會(huì)因放開轉(zhuǎn)基因大豆商業(yè)化種植而導(dǎo)致相關(guān)殺蟲劑、選擇性除草劑產(chǎn)能閑置,殺菌劑、植物生長調(diào)節(jié)劑用量也基本保持穩(wěn)定。根據(jù)Phillips McDougall報(bào)告(表5)等數(shù)據(jù)進(jìn)行外推預(yù)測,預(yù)計(jì)到2025年,我國大豆用除草劑市值為2.0億～2.1億美元,殺蟲劑市值為0.35億～0.4億美元,殺菌劑市值為0.5億～0.6億美元,植物生長調(diào)節(jié)劑市值為0.01億～0.02億美元。

表5  全球相關(guān)大豆生產(chǎn)國大豆用農(nóng)藥的市值(2018年) 

信息來源：根據(jù)Phillips McDougall數(shù)據(jù)整理分析。

自2026年起,預(yù)計(jì)我國大豆轉(zhuǎn)基因商業(yè)化種植將快速發(fā)展,預(yù)計(jì)每年可能提高8%～10%,提高到50%～60%覆蓋率。大豆種植用農(nóng)藥將會(huì)發(fā)生一定變化。

除草劑方面,預(yù)計(jì)到2030年,我國大豆用草甘膦用量比2021年提高500%～800%,草銨膦用量也將是同樣量級(jí)的增加；目前大豆種植主要使用的除草劑如精喹禾靈、氟磺胺草醚、乙草胺、高效氟吡甲禾靈、烯草酮、滅草松、異噁草松、咪唑乙煙酸、噻吩磺隆、烯禾啶、嗪草酮、異丙甲草胺、氟樂靈、精吡氟禾草靈、丙炔氟草胺、精噁唑禾草靈、異丙草胺、撲草凈、甲草胺、甲氧咪草煙等的需求量將有所下降,預(yù)計(jì)使用量比2021年降低30%以上。2030年大豆用除草劑的市值為1.6億～1.8億美元。

殺蟲劑方面,隨著Bt性狀更充分的導(dǎo)入,鱗翅目和鞘翅目昆蟲對(duì)大豆的危害將有所下降,預(yù)計(jì)2025年殺蟲劑用量比2021年降低10%左右,2030年比2021年降低30%以上,2030年將是大豆用殺蟲劑的最低谷。而防治其他害蟲如大豆蚜等昆蟲的殺蟲劑用量將比當(dāng)前有所增加。蘇云金桿菌、高效氯氟氰菊酯、敵百蟲、溴氰菊酯、毒死蜱、氰戊菊酯、馬拉硫磷、克百威、亞胺硫磷、氯蟲苯甲酰胺等產(chǎn)品的市場份額將逐步下降。預(yù)計(jì)2030年大豆用殺蟲劑的市值為0.2億～0.3億美元。

鑒于目前沒有大規(guī)?？共⌒誀畹霓D(zhuǎn)基因作物,因此轉(zhuǎn)基因作物的種植對(duì)殺菌劑市場的影響較為有限。同時(shí),由于大豆的單位產(chǎn)值提升,生產(chǎn)者使用殺菌劑和植物生長調(diào)節(jié)劑以進(jìn)一步保障產(chǎn)量和提升品質(zhì)的動(dòng)力均會(huì)提升,大豆種植所用殺菌劑和植物生長調(diào)節(jié)劑用量預(yù)計(jì)都會(huì)上升,預(yù)計(jì)2030年大豆用殺菌劑市值為0.6億～0.8億美元,植物生長調(diào)節(jié)劑用量預(yù)計(jì)為0.02億～0.04億美元。