全球生物除草剂发展现状及产品盘点

杂草防除是农业生产中最重要的环节之一，纵观全球农药销售市场份额，除草剂的销售额独占鳌头。然而，大量的化学除草剂的使用，已造成水质退化和土壤污染等环境问题，尤其是抗性杂草的不断发生，给农业生产带来了巨大的困难。据统计，截止2018年，全球已报道抗性杂草达495例（生物型），涉及255种杂草。在中国，从1992年首次报道杂草抗性至2018年，已有44例抗性报道，抗性杂草的发展趋势已不容乐观。

 

随着全球环保意识的提高和农业可持续发展的需要，开发环境相容性好、选择性强、生物活性高的生物除草剂迫在眉睫，这一趋势已成为当代农药发展的必然。虽然目前市场上成熟的生物除草剂品种稀少，但生物除草剂已成为科研机构和生物农药企业研发的重要领域之一。本文希望通过梳理全球生物除草剂市场的发展现状及目前市面上生物除草剂主要参与企业和产品，帮助大家更好的了解这个市场，更好的把握生物除草剂的发展脉搏。

 

 

据全球智库MarketsandMarkets报告，全球生物除草剂市值在2016年达到了8亿美元，并将以年复合增长率14.5%的增速增长，在2021年有望实现15亿美元市值。由此可见，生物除草剂的市场发展潜力是巨大的。

 

根据维基百科对生物除草剂的定义，生物除草剂是利用生物毒素、病原菌和其它微生物实现对杂草的防控的一类天然物质。目前常见的生物除草剂品种以及开发的热点主要是微生物除草剂，主要包括两种：

 

1）微生物活体：主要是植物病原生物（真菌、细菌、病毒），最常见的是植物病原真菌；

2）微生物代谢产物：主要是利用这些微生物在代谢过程中产生的毒素和抗生素等，包括多肽、萜类、大环酯类和酚醛树脂类等。

 

而在微生物除草剂领域中，研究最多的为真菌类生物除草剂，其次为细菌类除草剂，病毒类除草剂产品很少。

 

在微生物除草剂的报道中，真菌除草剂的研究最多。据研究，真菌类有生物除草潜能的微生物主要集中于盘孢菌属、镰孢菌属、链格孢菌属、尾孢菌属、柄锈菌属、叶黑粉菌属、壳单孢菌属和核盘菌属等9个属。但是因为真菌孢子型制剂对环境条件要求严格，在批量生产、配方、储存等技术问题上要求过高，没有产生显著的社会和经济效益。

 

细菌类有生物除草潜能的微生物主要是根际细菌，主要集中在假单胞菌属、肠杆菌属、黄杆菌属、柠檬酸细菌属、无色杆菌属、产碱杆菌属、黄色孢杆菌属和欧文氏菌属等8个属。在土壤中利用这些土壤微生物制剂直接作用于目标杂草的种子和幼苗，以及研究适当的释放技术，是根际细菌应用于生物除草实践的两个关键之处。

 

 

目前，有生物除草剂相关业务和研发的公司主要集中在北美地区，这也跟该地区整体生物农药市场相对成熟相关，代表企业有Marrone Bio Innovations（美国）、美国Verdesian Life Sciences（美国）和Premier Tech（加拿大）等。自1981年全球首个生物除草剂DeVine在美国登记以来，30多年来全球新登记和上市的生物除草剂品种只有20多种，包括BioMal、Biochon和EMERION等，这些生物除草剂主要利用真菌、细菌等活体以及利用天然产物的产品两大类。

 

Emery Oleochemicals （马来西亚）: 2014年，公司的EMERION™ 7005生物除草剂获得加拿大有害生物管理局（PMRA）批准登记。EMERION™ 7005是EMERION™ 7000系列产品之一，该系列产品均以从脂肪和油中提炼的化学物质为基础，用于粮食作物、大田作物、牧场、景观、草坪等的具有生物活性的接触喷雾防控或杀灭性产品。该系列中的其他产品，EMERION™ 7020, EMERION™7030 和 EMERION™ 7031均已经获得美国环保署（EPA）批准并被列入有机材料审查列表。

 

Verdesian Life Sciences（美国）：2015年，Verdesian Life Sciences在美国上市一款生物除草剂，其主要活性成分为荧光假单胞菌D7菌株。D7由美国农业部农业研究服务局发现，具有防除旱雀麦效果。对于目前使用抑制乙酰乳酸合酶（ALS）的除草剂控制杂草的小麦种植者，D7将提供另外的作用方式，以改善活性并帮助抵抗耐药性的发展。独特的是，D7不会通过病原体相互作用来控制杂草，而是通过分泌选择性抑制杂草的化学物质来控制杂草。

 

Marrone Bio Innovations Inc. （美国）：2018年，Marrone Bio Innovations（MBI）向美国环保署（EPA）递交了其首个生物除草剂MBI-014的登记资料，也让市场对这一款新品充满了期望。据了解，MBI-014是一种水分散性微生物除草剂，由新型热灭活伯克氏菌Burkholderia rinojensis（菌株A396）制成，具有全新的作用模式，能够苗后防除一些抗性杂草，特别是苋属杂草。目前，公司仍在就MBI-014的最佳使用剂量、助剂搭配和防除谱扩展等方面做系列研究。预计2020年左右该产品将会上市。

 

Bioherbicides Australia Pty Ltd. (澳大利亚)：2013年，BioHerbicides在澳大利亚登记了该国的首个生物除草剂Di-Bak Parkinsonia，用于防控扁轴木。该生物除草剂基于一种天然的真菌，由昆士兰大学教授在2004年从死而复活的树木中提取而来。

 

Certis USA（美国）：2019年，Certis USA在美国上市Homeplate^®。Homeplate^®是一款非选择性的广谱脂肪酸灭生性除草剂，除草活性成分来自棕榈油和椰油（44%辛酸+36%癸酸），可以叶面喷雾的方式来防除各种杂草，可用于所有作物。除了灭生作用外，Homeplate的应用方式广泛，可以直接或间接喷雾应用于种植前和收货后，作为收获辅助和干燥剂施用，也可用作修剪辅助。目前Homeplate已在美国45个州进行了登记。
 

Premier Tech（加拿大）：2017年，Premier Tech与加拿大农业与农业食品部 (AAFC) 签订了一款生物除草剂的开发和商业化许可协议。据了解，该生物除草剂的活性成分源于当地一种真菌—巨口茎点霉 (Phoma macrostoma)。在过去的近10年里，联邦部门投资了数百万美元用于研究这种真菌和它的macrocidins毒素。这种毒素可以灭除阔叶杂草，特别是蒲公英。这个突破性的发现已在几个国家获得专利，并在美国和加拿大获得商业化登记。

 

Plant Advanced Technologiest（法国）：2019年，Plant Advanced Technologies（PAT）与法国国家农业科学研究院（INRA）和ITEIPMAI联合开展的名为HerbiScan的项目列入了“创新农业”类别，该项目旨在发现和开发新的植物源除草剂，以适应当前农业的要求。目前，该公司还未有正式产品上市。

 

Koppert（荷兰）：1997年荷兰科伯特公司取得了其生物除草剂Biochon的正式登记。该除草剂是采用银叶菌生产的木本杂草的腐烂剂，能够控制野黑樱和多种木本杂草的萌发和生长。该产品的成功研制证明了微生物除草剂可以防除木本杂草。

 

Philombios（加拿大）：Philombios公司开发的BioMal生物除草剂，其活性成分为一种胶孢炭疽菌锦葵转化型（Colletotrichum gloeosporioides f.sp.malvae，Cgm），用于防除圆叶锦葵。1992年Biomal获得登记，并在加拿大草原地区和美国北部平原区的麦田和其它作物田中使用。该生物除草剂是第一个在加拿大登记的真菌生物除草剂。但是由于技术和经济考虑，并未大量销售。

 

Upjohn（美国）：Upjohn与美国阿肯色州大学合作开发的Collego生物除草剂，于1992年在美国上市。该除草剂的活性成分为一种胶孢炭疽菌专化型（Colletotrichum gloeosporioides f.sp.aeschynomene, Cga）。据了解，该产品对水稻及大豆田中的弗吉利亚合萌幼苗的防效达100%；商品制剂在大田常规使用，防效在90%以上。在1982-1991 年期间，该菌剂每年在美国稻田的使用面积达5000 - 10000公顷。

 

Mycogen（美国）：Mycogen与日本烟草产业公司联合开发的生物除草剂Camperico于1997年在日本获得正式登记。Camperico的活性成分为[Xanthomonas campstris pv. Poae (JT-P482)]是一款细菌生物除草剂，可用于防除高尔夫球场的草坪杂草早熟禾。一般来说细菌很难侵入杂草，但该产品是在草坪修剪时喷施，细菌可从修剪的早熟禾断面侵入，在维管系统内增殖，引起维管系统堵塞而枯死。

 

Tifton Innovation corporation（美国）：1987年，公司在美国登记了Dr.Biosedge生物除草剂。Dr.Biosedge为纵沟柄绣菌（Puccinia canaliculata）的夏孢子制剂，有粉剂和颗粒剂型，用于防治稻田中的油莎草，一次性施入防除效果达90% - 98%，与苯达松、苄嘧磺隆等化学除草剂结合使用可防治多种杂草。不过由于该菌的生产成本昂贵，产品并未上市。

 

Abott（美国）：1981年，美国伊利诺伊Abott实验室在美国登记DeVine真菌除草剂，它是采用棕榈疫霉（Phytophthora palmivora）厚垣孢子制备的悬浮剂，用于柑橘园进行土壤处理防治莫伦藤，防效可达96%，且持续期长达2年。

 

 

 

微生物除草剂归根结底其实是杂草的致病菌，也正因为如此，生物除草剂的靶标专一性较强。但是，农业生态系统是复杂的，杂草种类繁多，只能防除一种杂草的微生物除草剂不能实现省工省力的需求。因此，在实际的推广和大规模使用方面，生物除草剂受到了一定的限制。

 

 

和其它生物农药一样，生物除草剂由于其发挥作用的主要是活体微生物，对温度、湿度等气候条件敏感。其中，湿度及着露期是主要限制因子，可直接影响真菌孢子及繁殖体的萌发、入侵、孢子的产生及再侵染，从而影响真菌除草剂的防效。此外，一般来说，微生物除草剂和化学农药不能同时施用，使其推广大受限制。若它们之间相互作用对一方或双方有利，则有助于微生物除草剂的大面积推广。

 

发酵及剂型加工困难
 

目前工业上主要以发酵来进行大规模生产除草剂菌体，而有些真菌不易繁殖，产孢量低，孢子活力差，多代繁殖后致病力下降，或加工成制剂后稳定性差等，都会影响其大量生产和商品化。由于微生物除草剂发挥作用的是活的生物体，为不溶于水的颗粒物质。这种颗粒性和疏水性将直接影响其制剂的润湿性、分散性和悬浮性等物理性能，使其剂型加工比化学除草剂更加困难。

 

进入21世纪，世界各国都在加快发展有机农业。根据FiBL-IFOAM（瑞士有机农业研究所-国际有机联盟）发布的《2018年世界有机农业概况与趋势预测》显示，2016年，以有机方式管理的农地面积为5780万公顷。而根据Ecovia Intelligence的数据显示，二十年来全球有机食品（含饮品）的销售总额从最初不到150亿美元增长到2016年的900亿美元。以生态、可持续、高效、高附加值为标志的有机农业必然要求安全、高效、环保的生物农药。可以预见，随着有机农业的高速发展必将带动生物农药，包括生物除草剂的快速发展。