全球农化行业技术结构分析

全球农化行业整体技术分析目前，全世界除草剂年产量约为70-80万吨。约是化学农药总产量的40％一50％，按其使用面积计算，美国占第一位，其次是日本、法国、加拿大、英国等，其中美国大豆除草剂使用面积占播种面积的94％，玉米占83％，水稻占9O％。当前农药品种结构图1、全球除草剂技术（产品）结构农药行业属于技术密集型行业，对技术高度依赖。根据研发能力的不同，全球农药公司可划分为创制型和仿制型两类。世界农药企业分类如图创制型企业是指具有很强创新能力，能够开发拥有自主知识产权的新农药品种的企业，如拜耳、先正达、孟山都、陶氏、巴斯夫、杜邦等世界农药巨头和一些日本农药企业。该类企业的最大优势在于能凭借产品专利保护在保护期20年内获得独家生产权利，从而获得巨额垄断利润，创制型企业的产品毛利润一般保持在40%左右；仿制型企业主要生产专利期已满或是不受专利保护的农药，行业门槛较低。因此这类企业众多，竞争激烈，毛利润长期徘徊在20%左右。目前我国1000多家农药生产企业，几乎全为仿制型生产企业，这也从根本上决定了我国农化行业处于充分竞争状态。农药行业产品链整体来看，农化行业处于化工产业链的末端，属于精细化工行业；就产品属性而言，可归类于农资领域。行业上游为黄磷、甲苯、纯苯、液氮以及醇类基础化工原料，行业下游为农林渔牧和卫生、仓储等领域。农药产业链如图2、全球除草剂技术发展趋势在21世纪，除草剂的发展将严格受到环境和生态的制约，而现代科学技术的进步和新技术革命，带来了除草剂飞速发展，高效、新型除草剂不断问世，除草剂的结构和形式都将发生重大改变。新型除草剂不再仅仅局限于化学药剂，而是向着多元化、高层次的方向发展。展望21世纪的除草剂，将有下列发展趋势。1).除草剂继续向高效、易降解的方向发展高效化意味着可减少药剂的用量，减少对环境的污染。从80年代起，科学家们即致力于开发高效除草剂，并取得丰硕的成果，以氯磺隆为代表的磺酰脲类除草剂开创了高效除草剂的新纪元，用药量由传统除草剂的公斤级降为以克为单位。随后开发的咪唑啉酮类、磺酰胺类、嘧啶醚类都具有高效的除草活性。在ALS抑制剂的开发热潮中，靶标为原卟啉原氧化酶的新除草剂开发受到关注，杂环化合物嗪草酸甲酯、吡氟苯草酯等新品种每公顷用量低至10g以下。预计下世纪，将出现用量低于1g的新品种。保护人类生存的环境和可持续发展是21世纪的主题，因此除草剂新品种将具有选择性强、对非靶标生物无影响、持效期适中、在环境中易降解等特性。2).新靶标的除草剂将不断出现寻找新的高效作用靶标，一直是生物学家不懈努力的目标，每阐明一个新的作用靶标，就预示就一批新结构的化合物问世。当高效除草剂靶标ALS发现后，迅速开发出磺酰脲类、咪唑啉酮类、磺酰胺类、嘧啶醚类、肟酯衍生物等多类品种，并商品化。近年来，针对靶标原卟啉原氧化酶，开发出一系列高效除草剂品种，从二苯醚类到环酰亚胺、酞酰亚胺、三唑啉酮、吡啶类、恶唑类等多类新除草剂品种。这些品种不仅有同ALS抑制剂一样的超高效活性、低的哺乳毒性和良好的环境特性，而且具有速效性好、无ALS抑制剂长残效问题。4-羧苯基丙酮酸双氧化酶(HPPD)是当前科学家们正在探索的一种新的靶标，新开发的除草剂异恶唑草酮具有全新化学结构，试验表明这是一种高效的禾本科杂草防治剂。5-烯醇丙酮酰莽草酸盐-3-磷酸盐合成酶(EPSP)是一种潜在的高效除草剂靶标，草甘膦就是这靶标的最有代表性产品，许多科学家正努力设计该靶标的高效除草剂品种。除上述靶标外，咪唑甘油磷酸酯脱水酶(IGPD)、谷氨酰胺合成酶(GS)、α异丙基苹果酸异构酶(IMI)、β异丙基苹果酸脱氯酶(IP-MDH)、乙醇酸盐氧化酶、吲哚乙酸催化过氧化物酶、苯基丙氨酸氨解酶等都是除草剂潜在的新靶标。随着分子生物学、量子生物学、生物化学的发展和进步，设计并开发出这些靶标的新除草剂已为期不远。3).抗除草剂植物将对传统农药工业带来巨大影响近年来，转基因抗除草剂植物已取得重大进展，人们用转基因的方法培育出大量抗除草剂的作物品种，如抗磺酰脲类除草剂的作物有油菜、水稻、亚麻、棉花、番茄、甘蔗、莴苣、甜瓜、杨木等，杭咪唑啉酮的有烟草和玉米等。在21世纪，迅速发展的转基因抗除草剂植物将对传统的农药工业产生重大的影响，并带来除草剂的新变化。①高效、灭生性除草剂品种将成为除草剂开发的主流由于抗除草剂植物的发展，除草剂的选择性已不再成为除草剂应用的主要障碍，因此，高效、灭生性除草剂将有广泛的市场。特别是几十年来，长盛不衰的有机磷除草剂一草甘膦，将得到更广泛的应用。在几十年的大量使用中，由于其传导性好、除草效果优异而广受关注，在大量应用后，抗药性几乎没有发展。ALS抑制剂由于具有超高效的除草活性、高选择性、极低的哺乳毒性以及良好的环境特性而受到瞩目。但由于ALS抑制剂的高活性和高选择性，使用后极易造成后茬敏感作物的药害，因而使用范围受到限制，一些超高效品种被迫在很小一些范围中应用。随着杭ALS抑制剂作物的出现，其使用范围将大大拓宽，并将促进这类超高效除草剂的发展。②强触杀性除草剂将在杂草防除中扮演重要的角色强触杀性除草剂具有作用迅速，但存在选择性较差的问题。随着转基因抗除草剂作物的出现，强触杀型除草剂将有更大的用武之地。因为这类除草剂主要作为茎叶处理剂，作用极为迅速，使用后杂草不易产生杭药性，残效期短，对后茬作物安全。③种子公司和农药公司大量兼并，除草剂和抗除草剂品种一同配套销售由于转基因植物的工厂化，种子公司和农药公司将进行兼并，除草剂和抗除草剂作物品种将同时配套销售。为了除草，农民将支付两方面的费用，一是购买除草剂的费用，另一方面是购买种子的费用。④除草剂在农药中的比重将继续增加在下世纪，由于转基因作物的大量出现，将导致农药产量和比例的变化。抗虫、抗病作物的出现，导致杀虫剂、杀菌剂用量的减少，预计仅杀虫剂的用量将减少25-30%。而抗除草剂作物的出现，将导致除草剂用量的增加，除草剂将由目前占农药总量的48%提高到65-70%。4).新除草剂问世的速度将加快，除草剂开发费用降低通过几十年的努力，在除草剂的开发中，人们已积累大量的经验和数据，一些现代技术已广泛应用于开发的各个环节之中，多学科的参与，极大地推动了除草剂的发展。如农药生化学家为化学家提供作用靶标和先导化合物，化学家根据作用靶标、量子化学和分子图形学数据，提出与靶标的结合模型，并合成不同的化合物，毒理学家研究新化合物的毒性，环境毒理学家研究在环境中的降解和归趋，农药应用学家提出新药剂的使用方法和技术，分子学家和遗传育种学家培育出抗除草剂的品种等。由于QSAR数据的积累和模型设计技术的成熟，许多筛选工作由计算机完成，新化合物的筛选速度将显著加快。在传统除草剂的筛选中，良好的选择性是开发者的重要目标。如一些大公司都有各自开发的侧重点。杜邦公司、艾格福致力于禾谷类作物除草剂的开发，氰氨公司致力于大豆田除草剂的开发，日本公司致力于稻田除草剂的开发等。由于抗除草剂植物的出现，将显著扩大除草剂的使用范围，人们从繁重的选择性研究中解放出来，由此引起开发费用的降低，并将导致除草剂开发目标的转变‘5).除草剂具有生长调节剂、杀菌剂等功能新开发的除草剂结构已有较大的变化，将一些杀菌剂或不同类除草剂基团接入后，形成一些大环类酯化合物，这些化合物在植物或土壤中转化或代谢为一些具杀菌、除草等多功能的化合物。6).除草剂混剂和高效助剂的除草剂将继续繁荣为了扩大杀草谱、提高对作物的安全性、减少对后作的影响以及延长施药适期，除草剂混剂仍是解决上述问题的有效方法之一。在下一世纪，出于对环境的考虑和苗后除草的需要，触杀性苗后除草剂将占主导地位，而高效助剂可提高除草效果、减少用药量以及延缓杂草的抗药性，因此，高效助剂在下一世纪将有大的发展。总之，21世纪的农药将是向着高效、安全、经济、环境中相容性好的方向迈进，同任何事物一样，它们不可能十全十美，但通过多学科科学家的努力，它们将更加完善，更加有效地服务于人类。7).并购整合是世界农药企业的发展潮流回顾近十年世界农药发展史，实际上就是一部并购史。通过整合研发资源和市场资源，不但降低了新产品的创制成本，提高研发成功的概率，更重要的是可以市场共享，获得更大利润。当今全球六大农药公司占有世界农药市场80%份额，便是对并购整合最好的诠释。世界跨国公司路线并购图世界六大公司销售额及排名3、全球技术研发机构及实力1).国外农药研究机构、组织、学会如下：BayerSyngentaBASFDowAgroScienceMonsantoDuPontShellEuropeanWeedResearchSocietyWeedScienceSocietyofAmericaAmericanPhytopathologicalSocietyWeedScienceSocietyofAmerica欧洲作物保护协会ECPA美国作物保护协会ACPA美国农药安全教育家协会欧洲作物保护协会英国作物保护协会ACPA英国农作物保护委员会BCPC亚洲作物保护联盟日本作物保护协会JCPA拉美作物保护联盟北美植物保护组织联合国环境规划署国际农药分析协作委员会世卫组织农药评估计划处加拿大农药管理机构美国农药法律化学工业学会(SCI)环境毒物学与化学学会(SETAC)欧洲化工协会美国农作物学会英国皇家化学会（RSC）美国化学会日本化学会日本理化学研究所组织化学学会HCS土壤协会UK-QSARAIEResearch,Inc.英国洛桑试验站2)全球研发机构分析国外著名的农药研究机构主要分布在从事农药生产的的各大公司，也有一些隶属于各国政府或大学的研究所或研究室。在国外，公司里从事农药研究的机构是一支力量很强的研究队伍，他们的素质相当高，实力也相当强，科研条件和待遇均十分优厚。全球六大农药公司包括先正达、拜耳、巴斯夫、孟山都、杜邦、陶氏益农，这些公司均拥有实力相当雄厚的研究机构，他们的技术人员一般都具有博士学位，而且大都是著名高校毕业的顶尖人才，他们结合公司的产品和开发研究的方向，独自进行研究，也和有关的政府或大学所属的研究机构进行合作，或委托后者进行某些基础性研究。英国伯克郡的吉洛特希尔系原捷利康（现先正达并购）公司农药部的主要研究中心，对现代农药工作作出了及其重要的贡献。这里的研究活动已经经历60个年头，对世界各地的农业产生过极其深刻的影响，被称为“农药的发祥地”，今后将在世界粮食生产中继续发挥更为重要的作用。追溯到创业之初，它是于1927年由英国的Nitram公司购下吉洛特希尔及其邻近农场地产作为研究基地。2年后，英国帝国化学公司(ICI)兼并了Nitram公司，并委任牛津大学弗雷德里克·基布尔教授为这个新研究基地的负责人。最初，只有为数不多的工作人员从事一些如何提高农作物产量及利润的评估研究。1939年第二次世界大战爆发，英国面临德国潜艇的封锁威胁，这迫使英国必须生产更多的粮食。农业研究的重要性提高了，因而在当时的大形势下吉洛特希尔的研究活动更加活跃。该研究中心在选择性除草剂、有机氯杀虫剂、触杀型除草剂、内吸性杀菌剂等诸多方面均作出过突出贡献，尤其是在合成拟除虫菊酯方面，与英国政府提供资金的洛桑试验站(Rothamsted)的科学家们进行了非常融洽而又愉快的合作。由于吉洛特希尔的创造和开发，ICI公司最早获得合成拟除虫菊酯新产品并投向市场。现在，该公司每年花1亿多英镑用于新农药的研究和开发，目的是在世界农药企业中居领先地位，称为世界所有高档农药市场的竞争对手。现在该研究中心每年平均可推出2个结构全新的化合物品种，超过全世界农药同行发明的10%。现在吉洛特希尔是先正达公司研究活动网的中心，同该公司遍布世界各地的20多个研究基地保持着密切的联系，并负责统一部署各研究基地的工作。另一个在国际农药研究领域中具有广泛影响力的便是德国拜耳公司的蒙罕姆(Monheim)的作物保护研究中心。拜耳公司也是一个在国际农药界既有影响的公司之一，世界上第一个合成杀虫剂便是拜耳公司于1892年推出的