转基因作物对农药行业的影响

日期:11-26-2020

自从1996年孟山都公司在美国及南美等地大规模推广转基因作物的商业化种植以来，转基因作物种类不断增加、种植地域不断扩大、种植面积迅速增加，并且在一些地区的某些作物中迅速替代了传统作物品种成为主流。到2018年，全球转基因作物种植面积（见图1）已达到1.92亿hm2，比1996年的170万hm2扩大了100多倍；种植国家达到26个，其中南美和北美是种植转基因作物最重要的地区，大豆、玉米、棉花、油菜等主要作物广泛种植，既包括耐除草剂作物，又包括抗虫作物；种植转基因作物10种左右，其中大豆、玉米、棉花、油菜等四大作物占比超过99%；转基因类型包括耐除草剂基因（主要是耐草甘膦）、抗虫基因（含B.t.基因）、复合基因（主要是耐除草剂＋抗虫基因）三大类。2016年全球含耐除草剂基因、抗虫基因、叠加基因的作物种植面积占全部转基因作物的47%、12%和41%。

图1  全球转基因作物种植面积

       

转基因作物自大规模推广以来，不仅在某些地区改变了种植结构，也显著了影响了整个农药行业。然而，转基因作物发展到今天也出现一些新情况，如转基因作物种植面积增长放缓；由于杂草对草甘膦抗药性导致单纯耐草甘膦的转基因作物优势弱化；特别是转基因巨头孟山都公司被拜耳公司收购，孟山都品牌退出了历史舞台。因此，可以说转基因作物及其与农药行业的关系进入了一个新的发展阶段，有必要对转基因作物对农药行业的影响进行梳理。

       

农药行业作为与转基因作物联系最为密切的行业之一，在转基因作物诞生以来，研究人员始终对转基因作物与农药的关系非常关注，但由于农药行业本身使用数据难以统计以及相关研究较少，转基因作物与农药之间的关系还不是特别清晰。本文结合最新的文献资料，从实证角度分析转基因作物对农药用量、农药行业重组、农药领先企业的业务模式演变、催生草甘膦这一巨无霸农药品种等方面的影响。

1  转基因作物对农药用量的影响

       

为了研究转基因作物对农药使用的影响，需要搜集农药使用量的数据，但由于农药品种众多，该数据非常难以获得。在查阅了大量文献后，仅发现有少数研究报告涉及农药用量；各国政府在农药使用方面的统计资料也极为有限，美国农业部对农药使用数据每隔几年进行调查，因此数据相对较多。由于美国是最早推广转基因作物的国家之一，美国农药使用数据也比较具有代表性，可以进行一些趋势性的研究。本文主要依据相对有限的农药使用数据进行分析。

1.1  耐除草剂作物与除草剂用量的关系

       

关于耐除草剂作物对除草剂用量的影响曾经有相互矛盾的研究结果，有报道说耐草甘膦作物导致草甘膦以外的其他除草剂用量显著减少。由于美国耐草甘膦转基因大豆在1996年后迅速成为主导作物，因此研究1996年以后美国大豆除草剂使用情况可以很好地了解耐除草剂转基因作物与除草剂用量的关系。通过互联网查询美国农业部数据库，可以查到1994—2015年美国大豆除草剂使用数据（见图2）。数据表明：1997—2004年，随着耐草甘膦转基因大豆种植面积的扩大，由1996年192万hm2增加到2004年2,587万hm2；同时，耐草甘膦大豆种植占比由7%增长到93%。在这一过程中，全部除草剂用量由2.75万t增加到3.21万t，仅增长了17%，但草甘膦用量由0.39万t增加到2.66万t，增长了5.75倍，草甘膦占比由14.3%增加了82.9%。

图2  美国大豆除草剂用量及草甘膦占比

另有研究发现，耐除草剂玉米、耐除草剂棉花与常规玉米和棉花相比，在引入转基因作物前几年单位面积除草剂用量略有减少，但后几年用量有所增加。

       

由此可见：在转基因作物推广的前期，耐草甘膦作物种植面积（见图3）的扩大并未导致除草剂用量的减少，但导致除草剂品种结构的变化，即草甘膦的用量迅速增长。2004年以后，由于草甘膦以外的除草剂用量增长，导致整体除草剂用量显著增加，其原因是杂草对草甘膦的抗性增长所致，将在后文讨论。

图3  美国大豆种植面积及转基因大豆占比

1.2  抗虫作物与杀虫剂用量的关系

       

据报道，由于种植B.t.棉，2001年全球杀虫剂用量减少1.05万t。根据美国调查数据，1996—2008年随着抗虫棉种植面积增加，单位面积杀虫剂用量明显下降，由1996年的1.80 kg/hm2，下降到2008年的0.63 kg/hm2（见图4）。抗虫棉的种植面积扩大与杀虫剂用量减少同步发生，可以推断在此期间抗虫棉减少了杀虫剂的使用。

图4  美国棉花杀虫剂用量及抗虫棉种植面积占比

另有研究发现，抗虫玉米和抗虫棉花与普通玉米和棉花相比，单位面积杀虫剂用量均明显减少。

据报道，有中国学者研究发现抗虫棉田间的棉铃虫之外的棉蚜、棉红叶螨、盲蝽等非靶标类害虫的发生量、危害程度基本相近甚至有时超越常规棉。另有报道，在种植转基因抗虫棉几年后，防治次要害虫的农药施用量有所增加。

       

因此，抗虫转基因作物与杀虫剂用量的关系更为复杂。

2  转基因作物推动了全球农药行业重组

       

从20世纪80年代中期开始，由于新农药产品研发难度不断加大，领先的农药企业出现抱团取暖的趋势，出现了一系列重大重组。到90年代中期转基因出现后，又进一步推动了这一重组进程，并在21世纪初形成了先正达、拜耳、巴斯夫、陶氏、孟山都、杜邦六大农药巨头相对稳定的格局。

2.1  表面原因：农药市场连续多年不景气

       

1996—2002年，全球农药市场连续6年萎缩，市场规模减少了14%（见图5）。在此期间，国际粮价相对处于低位，市场需求相对较弱。

图5  1994—2004年全球农药市场规模（亿美元）

2.2  深层原因：转基因作物推广冲击了原有农药市场

       

到20世纪90年代中期，随着转基因种植面积的迅速扩大，草甘膦抢占了其他除草剂市场份额；同时，由于抗虫转基因作物种植面积的迅速扩大，杀虫剂市场也受到一定的影响。

       

作为全球最大农药市场，并且是较早推广转基因作物的美国，受到的影响特别明显。由于价格较低的草甘膦替代高价的其他除草剂，2004年美国大豆除草剂市场规模比1996年萎缩了近50%，美国玉米除草剂市场同期也萎缩了约1/4。

       

从杀虫剂市场来看，随着美国转基因抗虫棉种植面积的扩大，1996—2001年美国棉花杀虫剂市场也萎缩了约40%。

       

由此导致以草甘膦之外的其他除草剂产品为主要业务的农药公司业绩下滑，业务重组的意愿强烈。

2.3  重组进程与结果

       

1986—1995年这一段时间农药公司也出现重组，但主要发生在全球排名第5名之后，导致前几位排名发生重大变化的重组较少。到1996年以后，发生在前几名公司之间的重组明显增多，如1996年排名第1的汽巴-嘉基和排名第9位的山道士合并成立新的排名第1的诺华；1999年诺华与排名第4的捷利康合并形成新的排名第1的先正达；1999年排名第5的赫司特与排名第7的罗纳-普朗克合并，成立新排名第3的安万特；2000年排名10位的巴斯夫合并排名第8位的美国氰胺，巴斯夫排名升到第4位；2002年排名第6的拜耳与排名第3的安万特合并，新拜耳排名为第2位。至此，形成了稳定10余年的先正达、拜耳、巴斯夫、陶氏、孟山都、杜邦六大农药公司的格局。这一过程中，前六大农药公司都是不断合并形成的，先正达、拜耳非常典型，其他公司如巴斯夫、陶氏也收购一些较重要农药资产，杜邦收购的农药资产较少 （其排名也在重组完成后前六大公司最后1位）。然而，孟山都在这一轮重组中没有并购重要的农药资产，其排名却从1980年的第4位上升到2000年的第2位，最后稳定在4～5位的水平。

       

到2016年，农药行业又开始了新一轮重组，拜耳收购孟山都，陶氏和杜邦合并，先正达被中国化工收购，形成先正达、拜耳、巴斯夫、科迪华新的四大巨头，也标志着转基因作物发展到了新的阶段。

3  重构了农药企业的业务模式

       

在孟山都开发成功转基因技术之前，农药公司一般是化工公司一个业务或由化工公司独立出来的公司；在转基因技术推广后，农药公司除了纷纷抱团取暖外，并购种子公司成为领先企业的潮流，形成农药＋种子的业务模式。

       

成功开展转基因商业化种植的孟山都公司最初就是农药公司。不过，孟山都公司在转基因技术开发成功后，先后并购了Jacob Hart、Corn States Hybrid、Holden′s Foundations Seeds等数十家种子公司，逐步由1996年世界第二大农药公司转变成为世界最大的种子公司和世界最大的转基因种子公司，2018年被拜耳收购，拜耳成为世界最大的种子公司。

       

杜邦于1999年对当时世界最大的种子公司先锋公司完成收购，陶氏1996年后也并购了大量种子公司；2017年杜邦与陶氏合并，农业业务公司拆分成科迪华，是世界第二大种子公司。先正达在2000年成立时就拥有诺华的种子业务，拥有 Garst、Funk、Rogers、Northrup King、Zeneca、Golden Harvest和Advanta BV等种子品牌，目前是世界第三大种子公司。在上一轮重组中没有种子业务巴斯夫也在这一轮重组中收购了拜耳剥离的种子业务，成为第四大种子公司，也形成为农药＋种子业务模式。

       

目前，虽然种子和农药业务排名不同，但全球前四大种子公司也是前四大农药公司，农药＋种子业务模式仍被领先跨国公司采纳。

4  催生了草甘膦这一巨无霸农药品种

       

转基因作物种植面积扩大对农药品种影响最大的是草甘膦。1998年以前全球除草剂市场莠去津列首位，草甘膦仅排4～5位。但自从抗草甘膦转基因作物问世后，其市场销量一路攀升，成长为农药领域的巨无霸品种。

       

研究结果表明：草甘膦由于其灭生性特点，最初主要用于非农业用途杀灭绿色植物及作物种植前或收

       

割后控制杂草。但在1996年耐除草剂作物出现及快速扩张后，草甘膦广泛用于作物出苗后的杂草防除，草甘膦的用量也迅速增长，目前美国及全球用于农业的草甘膦已占全部草甘膦的90%左右。1974年美国农民草甘膦用量363 t，1995年达到1.25万t，到2014年达到11.34万t。2014年美国及全球草甘膦用量分别是1995年用量的9.1、14.6倍。1995年，草甘膦是美国用量第七大农药，随着转基因作物种植面积的增加，草甘膦成为用量最大和销售额最高的农药。2012年用于转基因作物的草甘膦占全球农业用草甘膦的56%。

5  转基因作物发展新进展及未来展望

5.1  转基因作物发展速度放缓

       

转基因技术发展到今天，遇到了一些发展的瓶颈。首先，从种植规模来看，近几年已基本稳定，北美、南美等主要农产品出口国家的大豆、玉米、棉花、油菜等转基因作物已占全部作物绝对优势比例，印度、中国、巴基斯坦转基因棉花在本国棉花占比也非常高。因此，未来转基因作物种植面积增长，只能靠原有种植国家向其他作物扩展，或由非传统转基因作物种植国家接受转基因种植来实现。目前来看，由于许多国家对转基因作物存在争议，新的作物或新的种植国家扩展都会遇到一定的难度。

5.2  草甘膦对杂草防除效果下降

       

草甘膦在转基因作物中起到核心的作用，因为含耐草甘膦基因作物占全部转基因作物的80%以上。草甘膦大量使用导致杂草抗性发生严重，施用强度随之不断加大。如美国大豆施用次数从1996年的1.1次，增加到2014年的1.52次；同时，每次用量由0.7 kg/hm2增加到1.1 kg/hm2。2006—2012年由于美国大豆田抗性杂草发生严重，草甘膦以外的除草剂用量增加了1倍，草甘膦占全部除草剂用量中的占比也有所下降。

       

此外，2012年美国大豆种植面积的96.8%为耐草甘膦的转基因大豆，44%的大豆种植面积草甘膦防除杂草的效果下降。2006年美国大豆种植者仅采用草甘膦一种除草剂的面积超过2,000万hm2，到2012年下降到800万hm2，主要原因是杂草对草甘膦的抗性增加。

       

近些年，孟山都不断开发出了耐草甘膦＋麦草畏或其他除草剂的转基因作物，也说明杂草对草甘膦的抗性已发展到比较严重的程度。

5.3  草甘膦安全性争议与监管政策变化

       

草甘膦的安全性在前些年从来没有成为主流问题。它始终被认为是比较安全的农药，但最近几年出现了一系列事件将其安全性提到空前高度。一是草甘膦致癌风波，2015年国际癌症研究机构（IARC）将草甘膦划分为2A类致癌物；二是美国草甘膦致癌诉讼，到2020年2月6日，针对孟山都农达的诉讼达到48,600起，最新情况是拜耳已同意花费巨资和解；三是部分国家禁用或限用草甘膦，如越南、奥地利、捷克、意大利、荷兰等国。其他许多国家和地区对草甘膦的监管政策仍处于观望之中，预计会随着欧美监管政策明朗后采取跟随行动。

5.4  未来展望

       

转基因技术曾经极大地改变了种子和农药行业，在转基因技术出现的最初几年，该技术攻城略地，似乎无所不能，但在推广10年以后，杂草抗性等问题逐渐显现，耐草甘膦转基因技术的局限性越来越突出，孟山都通过不断开发叠加其他除草剂转基因作物来应对。这样，原有以耐草甘膦种子＋草甘膦包打天下的组合遇到困难，从某种程度上又回归到转基因技术出现前采用多种除草剂防除杂草的局面，转基因的优势（除草简单、草甘膦除草成本低）逐渐弱化（除非未来又发现一种像草甘膦这样的广谱和低成本的除草剂产品，或抗性治理取得重大进展）。

未来，转基因技术可能逐步被认为是一种常规技术，而不会像刚出现时被认为是典型的颠覆性技术，对农药行业的影响会被认为相对可控。但是，鉴于转基因作物的发展对农药产品结构造成的极大影响，农药和种子企业需要高度关注转基因技术和相关监管政策的最新变化，如各国转基因种植政策变化、耐某种除草剂转基因作物种植面积变化、草甘膦监管政策变化等，以应对新的机遇与挑战。