生物农药是具有农药特性的用来防治病、虫、草等有害生物的生物活体及其产生的生理活性物质和转基因产物。
中国暂未制定有关生物农药的明确定义标准,但在2017年农业农村部公告第2569号《农药登记资料要求》中对化学农药外的生物化学农药、植物源农药和微生物农药分别进行了定义。其中,微生物农药(microbial pesticides)是指以细菌、真菌、病毒和原生动物或基因修饰的微生物等活体为有效成分的农药,植物源农药(botanical pesticides)是指有效成分直接来源于植物体的农药。而生物化学农药(biochemical pesticides)则是指同时满足下列2个条件的农药:⑴ 对防治对象没有直接毒性,而只有调节生长、干扰交配或引诱等特殊作用;⑵ 天然化合物,如果是人工合成的,其结构应与天然化合物相同(允许异构体比例的差异)。
学术界倾向于使用广义生物农药概念,而在农药登记管理中的生物农药概念通常是狭义的生物农药概念,不同国家和地区农药管理中生物农药的范畴不同。欧盟委员会拟在2030年前将化学农药和“高风险”农药的使用量减半,以阻止传粉昆虫数量的减少,从而维持生物多样性。中国早在2015年就启动了“到2020年实现农药使用量零增长行动方案”,并在2017年提前完成该目标。在国家方针政策的支持和鼓励下,一大批高效、低毒、低残留的低风险农药也得以快速上市、应用和推广,生物农药也逐渐崛起并愈发受到重视。在农药登记管理中享有资料减免、流程缩减和优先审批等利好政策,是现代农业和农药产业发展的优先方向。
截至2012年,美国登记注册了306种生物农药(35%),其中微生物类农药80多个、转基因植物农药30多个,生化农药80多个(信息素50多个,植物提取物或精油30多个及蛋白和糖类等)、矿物源等产品。在列入欧盟附录1中的334个农药活性成分中有微生物农药27种(细菌12个、真菌13个、病毒2个),信息素30多个、植物生长调节剂近20个、植物提取物10多个、驱避剂10多个及诱导剂、蛋白、糖类和矿物源等类型农药,生物农药有效成分占30%左右。日本已注册生物农药45种,145个产品,其中有微生物20种,44个产品;信息素10种,61个产品;天敌15种,40个产品。
我国已登记农药活性成分650个, 生物农药(不包括抗生素)有86个, 占 13%。已登记29000个产品,生物农药(不包括抗生素)873个,占3% 。生物农药防治面积占整个农作物病虫害防治的 8%左右 。
90年代以来,我国先后报道了一些具有自主知识产权的新农用抗生素品种。其中杀虫抗生素有戒台霉素、梅岭霉素等。杀菌抗生素有宁南霉素、波拉霉素、抑霉菌素、链霉菌Men-myco-93-63、万隆霉素、嘧肽霉素和天山菌素等。通过改造农抗结构或以农抗结构为先导化合物合成出新农药品种。阿维菌素改造为伊维菌素、甲胺基或乙酰胺基阿维菌素;老品种的再开发拓宽其用途、提高药效。提高生产菌株的发酵水平,降低生产成本;如阿维菌素、宁南霉素、中生菌素等的工厂生产水平已提高10倍至40倍。井岗霉素发酵副产物--井岗胺是抗高血糖的药品--伏格列波糖的重要中间体,具有重要的医用价值(国家“十五”攻关)。
生物化学农药是生物农药的一类,对防治对象没有直接毒性,而只有调节生长、干扰交配或引诱等特殊作用,必须是天然化合物,如果是人工合成的,其结构必须与天然化合物相同,但允许异构体比例的差异。包括信息素、激素、酶、天然植物生长调节剂和昆虫生长调节剂。
1.抗虫转基因生物农药
2.抗病转基因生物农药
3.抗除草剂生物农药
天敌生物农药是指除微生物农药以外的防治有害生物的活体生物。有赤眼蜂、捕食螨、豌豆潜蝇姬小蜂、烟蚜茧蜂、少脉蚜茧蜂、稻螟赤眼蜂、蠋蝽、大眼长蝽、烟盲蝽、龟纹瓢虫、异色瓢虫、七星瓢虫、多异瓢虫、大草蛉、丽草蛉、中华通草蛉、智利小植绥螨等。
近几年,生物农药一直是最热门的品类赛道,一些新的生产技术也在加速涌现,尤其是在一些核心的生产技术上,国家是限制出口的。2023 年 12 月 21 日,商务部、科技部修订发布《中国禁止出口限制出口技术目录》,修订后《目录》中涉及农药行业的主要是限制类生物农药生产技术 14 项,分别是灭蝗微孢子虫制剂生产工艺,多角体病毒毒种及制剂生产工艺,井冈霉素菌种及生产技术,华光霉素菌种及生产技术,浏阳霉菌素菌种及生产技术,金核霉菌素菌种及生产技术,宁南霉素菌种及生产技术,阿维菌素菌种及生产技术,Bt 菌株及生产技术,枯草芽孢杆菌菌株及生产技术,春雷霉素菌株及生产技术,嘧啶核苷类抗菌素(农抗 120)菌株及生产技术,白僵菌、绿僵菌菌种及生产技术,多杀霉素菌种及生产技术。
从市场容量上来看,我们可以发现全球生物农药的产业价值在不断凸显,它有着百亿美元的市场空间。根据标普全球的测算,2017 年,全球生物农药的销售额已超过 33 亿美元,2020—2025 年,全球生物农药行业市场规模将以约 10% 的年复合增长率增长,至 2025 年,全球生物农药行业市场规模将达到 80 亿美元以上。从我国生物农药的市场容量上看,国家统计局数据显示,截至 2021 年底,全国生物农药生产企业有 260 多家,生物农药制剂年产 14 万吨左右,年产值约 30 亿元,占整个农药总产值的 10% 左右。井冈霉素、赤霉酸、阿维菌素、苏云金芽孢杆菌四个品种的年产值均超过 1 亿元。在应用端,全国农技中心监测数据显示,我国生物农药使用量从 2015年的 7.08 万吨增加到 2020 年的 8.35 万吨,增长了18%,同期化学农药使用量减少了16.7%,生物农药占比逐年提高。
从登记看,农业农村部农药检定所公布的数据显示,2019—2022 年,我国登记新农药有效成分 43 个,其中生物农药 29 个(生物化学农药 12个、微生物农药 15 个、植物源农药 2 个),生物农药有效成分数量占新农药有效成分总数的 67.4%;新农药产品 78 个,其中生物农药产品 44 个(生物化学农药14 个、微生物农药 26 个、植物源农药 4 个),占比达到56.4%,超过一半。
在 2023 年第 37 届中国植保会上,科迪华、钱江生化、武汉科诺等生物农药企业都带来了自己的新产品和方案。2023 年我国有 10 个新农药(新有效成分)取得登记,其中,撕裂蜡孔菌 GXMS1、芹菜夜蛾核型多角体病毒 Kew1、草地贪夜蛾核型多角体病毒 Hub1、哈茨木霉菌 DS-10、解淀粉芽孢杆菌 HT2003、解淀粉芽孢杆菌 SN16-1、反 -7、顺 -9- 十二碳二烯乙酸酯、草地贪夜蛾核型多角体病毒 KYc01、蝗虫微孢子虫 PL-GM1 都是新生物农药。从种类看,新生物农药占比是目前为止最多的一年,占新农药品种数量的 90%,与 2021 年相比增加了 26.0%。其中除 1 个信息素外,其余都是微生物农药,说明微生物农药的研发和生产步伐正在与日俱进,是我国农药发展进程中的一个亮点。
目前微生物农药产量前 5 位的产品分别是苏云金杆菌(最多)、枯草芽孢杆菌、棉铃虫核型多角体病毒、金龟子绿僵菌、多粘类芽孢杆菌制品,这些产品占微生物产品总量的 75% 以上。生物化学农药产量前 5 位的品种是赤霉酸、氨基寡糖素、芸苔素内酯、三十烷醇和 14- 羟基芸苔素甾醇,其产量共占生物化学农药总量的约 70%。植物源农药产量前 5 位的品种是苦参碱、樟脑、鱼藤酮、螺威和雷公藤甲素,约占植物源农药产量的 80%。
随着政策的持续加持,我国也诞生了一大批实力强劲的生物农药公司,如钱江生化、武汉科诺、兰月科技、蓝丰生化、新朝阳、德强生物、新瑞丰生化、维科生物工程、麦克罗生物科技、海利尔化学、苏利股份、惠民中联、清源保生物等。但整体来看,这些企业 80% 以上都来自传统的农药企业,生产规模还相对较小,研发实力还有待提升,所以还未有独角兽企业诞生。
目前我国生物农药的市场渗透率不到 10%,预计 2030 年生物农药市场渗透率将突破 20%,在市场和政策双重因素驱动下,未来可挖潜的空间不可估量。但也应该看到,生物农药离真正成为行业的“中流砥柱”,市场真正爆发尚需时间的沉淀,还有很长的一段路要走,还需要在技术、认知、商业模式等产业链层面进一步突破。
1.存在的问题
(1) 研究与生产脱节
(2) 规模化生产关键技术缺乏突破
(3) 产品质量难以保证
(4) 生物农药安全问题重视不够
(5) 田间使用技术不成熟
2.对策
(1) 加强基础研究开发,提高生物农药成果的转化率。
(2) 加强应用技术研究,推动生物农药的广泛应用。
(3) 加强生物农药标准和安全性的研究,促进生物农药登记注册及商品化进程。
(4) 急需研制防治地下害虫和土传病害的生物农药品种。
(5) 研发生物农药需要分工协作,联合发展,不宜一哄而上。
内容来源:药机展
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