蘇云金桿菌、白僵菌、昆蟲多角體病毒、魚藤根粉、印楝、昆蟲信息素等生物農(nóng)藥在 1949 年后得到迅速發(fā)展,并得到大面積的推廣 。直至改革開放前,生物農(nóng)藥在我國有害生物防治上一直扮演重要角色。

改革開放后,我國化學(xué)農(nóng)藥的發(fā)展進入騰飛期,逐漸占據(jù)農(nóng)藥應(yīng)用的主要市場。盡管如此,以蘇云金桿菌、白僵菌、綠僵菌、木霉菌為代表的微生物農(nóng)藥,以苦參堿為代表的植物源農(nóng)藥,以誘蟲烯、梨小食心蟲信息素為代表的昆蟲信息素等生物農(nóng)藥的研發(fā)仍然取得了極大的進步。但是受限于生產(chǎn)效率,我國生物農(nóng)藥的應(yīng)用遠遠落后于化學(xué)農(nóng)藥。

進入 21 世紀,在環(huán)境保護、可持續(xù)發(fā)展等理念的支持下,隨著農(nóng)藥使用量零增長的推進,以及對農(nóng)藥行業(yè)監(jiān)管的落實,生物農(nóng)藥獲得了越來越大的發(fā)展空間,近幾年更是進入加速發(fā)展期。

″生物農(nóng)藥在世界農(nóng)藥發(fā)展的過程中是最重要的部分。生物農(nóng)藥是前途不可限量的產(chǎn)業(yè)。″中國農(nóng)藥發(fā)展與應(yīng)用協(xié)會會長周普國介紹,據(jù)有關(guān)機構(gòu)預(yù)測,2022 年我國生物農(nóng)藥市場規(guī)模為12.37 億元,全球生物農(nóng)藥市場規(guī)模約為 366.82 億元,預(yù)計 2028 年全球市場總規(guī)模將達到 730 億元。生物農(nóng)藥與綠色防控等綜合防控技術(shù)相結(jié)合,將會在未來發(fā)揮越來越重要的作用。

″綠色防控是落實新理念、推動高質(zhì)量發(fā)展的新期盼。綠色防控離不開生物防治、綠色農(nóng)藥,生物農(nóng)藥是其中一項十分重要的技術(shù)產(chǎn)品?！迦珖r(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心首席專家王鳳樂表示,推動生物農(nóng)藥行業(yè)發(fā)展是新時期農(nóng)業(yè)綠色高質(zhì)量發(fā)展的必然要求。依托大型跨國公司強大的技術(shù)創(chuàng)新能力、市場推廣能力,以及全球性研發(fā)熱情的高漲,生物農(nóng)藥迎來了市場增長的黃金時期。我國生物農(nóng)藥開發(fā)應(yīng)用速度快、推廣應(yīng)用力度加大,一些重要生物農(nóng)藥產(chǎn)品市場份額越來越大,在重大病蟲害防控中發(fā)揮作用也越來越大。

國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)顯示,截至 2021年,全國生物農(nóng)藥生產(chǎn)企業(yè)有 260 多家,年產(chǎn)量 14 萬噸左右,年產(chǎn)值約 30億元。應(yīng)用端,目前我國生物農(nóng)藥年使用量已達 8 萬噸左右,防治面積約 4 億畝,同時有一定量的出口。

目前,生物農(nóng)藥與化學(xué)農(nóng)藥在我國農(nóng)藥市場中的比例約為 1:7。相比人們熟知的化學(xué)農(nóng)藥,生物農(nóng)藥在我國還遠未得到普及,不過它具有對人畜安全性高、生態(tài)環(huán)境友好等特征,在農(nóng)業(yè)綠色高質(zhì)量發(fā)展中有著廣闊的應(yīng)用空間。

國內(nèi)生物農(nóng)藥市場容量到底有多大,尚沒有專業(yè)的機構(gòu)和人士給出具體的數(shù)字,但粗略估計至少在百億元,加上與化藥的復(fù)配使用,容量還會更大。目前,生物農(nóng)藥防控面積還比較小,覆蓋率較低,因此生物農(nóng)藥具有極大的發(fā)展空間。

不同國家界定不同

不同國家的農(nóng)藥管理部門對生物農(nóng)藥有著不同的界定。比如,聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織和世界衛(wèi)生組織將生物農(nóng)藥定義為源于自然界的、可以以類似于常規(guī)化學(xué)農(nóng)藥的方式配制和應(yīng)用的、通常用于短期有害生物控制的物質(zhì),如微生物、植物源物質(zhì)、化學(xué)信息素。美國國家環(huán)境保護局將生物農(nóng)藥定義為從天然材料(如動物、植物、細菌和某些礦物質(zhì)等)中提取的農(nóng)藥,包括生物化學(xué)農(nóng)藥、微生物農(nóng)藥和轉(zhuǎn)基因植物農(nóng)藥。

其實我國農(nóng)藥登記管理體系并沒有對生物農(nóng)藥進行統(tǒng)一明確的標準和定義,但生物化學(xué)農(nóng)藥、微生物農(nóng)藥和植物源農(nóng)藥歸類為生物農(nóng)藥是確定的。

此外,一般我們也將農(nóng)用抗生素和天敵生物劃為生物農(nóng)藥,不管過去還是現(xiàn)在,它們都在農(nóng)林有害生物防治領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。農(nóng)用抗生素類在登記要求上與化學(xué)農(nóng)藥相同,代表性成果有井岡霉素、寧南霉素等。天敵昆蟲并未納入生物農(nóng)藥進行登記管理,在實際應(yīng)用中是免予登記,只需要備案即可。目前赤眼蜂、麗蚜小蜂、食蚜癭蚊等天敵昆蟲應(yīng)用也已經(jīng)成熟。

截至 2022 年 12 月 31 日,我國登記的農(nóng)藥有效成分共 729 個(不含僅限出口產(chǎn)品),其中微生物農(nóng)藥 61 個(包括細菌、真菌、卵菌、病毒),生物化學(xué)農(nóng)藥 40 個,植物源農(nóng)藥 30個,農(nóng)用抗生素類 13 個；登記的農(nóng)藥產(chǎn)品共計44811 個(不含僅限出口產(chǎn)品),其中微生物農(nóng)藥 611 個,生物化學(xué)農(nóng)藥 1069 個,植物源農(nóng)藥343 個,農(nóng)用抗生素類農(nóng)藥 3877 個。

目前生物農(nóng)藥在農(nóng)藥隊伍中占比雖然并不大,但具有良好的發(fā)展勢頭和巨大潛力。放眼全球,近年來,先正達、拜耳、科迪華、巴斯夫、富美實等農(nóng)藥企業(yè)紛紛通過收購及自主研發(fā)加碼生物農(nóng)藥的權(quán)重。依托這些大型跨國公司強大的技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新能力、市場推廣能力,以及全球研發(fā)熱情的高漲,生物農(nóng)藥迎來了市場增長的黃金時期。

登記更有優(yōu)勢

″我國生物農(nóng)藥在資料準備、時間成本、經(jīng)濟成本方面均比化學(xué)農(nóng)藥更有優(yōu)勢?！遛r(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)藥檢定所藥效審評處研究員王曉軍表示。

農(nóng)藥登記申請資料最重要的就是登記試驗資料及評估報告。這方面部分生物農(nóng)藥可以享受一些資料減免政策。王曉軍介紹,藥效試驗資料,微生物農(nóng)藥和植物源農(nóng)藥制劑只需進行 1 年多的田間小區(qū)試驗,免抗性風險評估資料。毒理學(xué)資料,微生物農(nóng)藥可以減免健康風險評估報告的說明。環(huán)境試驗資料,化學(xué)農(nóng)藥原藥為 32 項,微生物母藥 6 項,植物源農(nóng)藥原藥(母藥)12 項；化學(xué)農(nóng)藥制劑為 10 項,微生物農(nóng)藥制劑 5 項,植物源農(nóng)藥制劑 8 項。而且微生物農(nóng)藥不要求提供環(huán)境風險評估報告 ；植物源農(nóng)藥原藥(母藥)不要求慢性生態(tài)毒性和環(huán)境代謝試驗資料 ；制劑不要求提供環(huán)境風險評估報告。另外,微生物農(nóng)藥和植物源農(nóng)藥一般不需要殘留試驗,只有經(jīng)毒理學(xué)測定表明存在毒理學(xué)意義的,才需提交。

在時間成本方面,王曉軍表示,生物農(nóng)藥單是藥效試驗方面就節(jié)省了一年的時間。登記評審時間,新農(nóng)藥需要一年,非新農(nóng)藥需要九個月。如果說非新農(nóng)藥,半年的時間基本上就能夠完成評審,生物農(nóng)藥有″綠色通道″,對符合″綠色通道″產(chǎn)品要求的,相關(guān)部門優(yōu)先安排技術(shù)審查,并在保障質(zhì)量和安全的前提下加快技51術(shù)審查進程,評審時間就會更短。

與化學(xué)農(nóng)藥相比,生物農(nóng)藥更直接的優(yōu)勢是在經(jīng)濟成本方面。一個化學(xué)農(nóng)藥新有效成分登記,原藥 +1 個制劑(僅登記 1 種作物上的 1 個靶標),費用要 1000萬元左右。如果需要做植物代謝試驗和農(nóng)產(chǎn)品加工試驗,即需要完成登記資料要求的所有試驗項目,沒有任何減免的話,大概要 2500萬元。而一個生物農(nóng)藥登記,原藥(母藥)+1 個制劑,費用只要 200萬元左右。

另外,王曉軍表示,目前我國生物農(nóng)藥新品種的登記評價,變得更加開放、包容,比如同一年登記的同一個菌種的兩個不同菌株 (2021年爪哇蟲草菌 Ij01、爪哇蟲草菌 JS001 獲得登記),再比如經(jīng)過多輪討論,2021 年天然植物誘抗劑酰胺寡糖素醋酸鹽在甘藍小菜蛾上也實現(xiàn)登記。

在優(yōu)惠政策的支持下,我國生物農(nóng)藥產(chǎn)品得到了長足的發(fā)展。2021 年獲得登記的新品種有 22 個,其中生物農(nóng)藥 15 個；2022 年獲得登記的 5 個新品種全部為微生物農(nóng)藥。

需要突破技術(shù)、認知、產(chǎn)業(yè)

當下,我國生物農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)規(guī)?；髽I(yè)數(shù)量少,生物農(nóng)藥企業(yè)占農(nóng)藥生產(chǎn)企業(yè)的 15%；生物農(nóng)藥產(chǎn)品登記占比低,品種占登記總量的 18%,產(chǎn)品只占到 4.6%(不包含農(nóng)用抗生素)；生物農(nóng)藥市場份額小,市場滲透率低,僅為 10% 左右。

另外,生物農(nóng)藥產(chǎn)品質(zhì)量有待進一步提高。2022 年抽查農(nóng)藥樣品 3501 個,合格樣品 3370個,總體合格率為 96.3%。其中抽檢生物農(nóng)藥樣品 111 個,合格樣品 102 個,合格率 91.9%,比 2021 年提高 1.7 個百分點,但生物農(nóng)藥合格率依然拉低了農(nóng)藥的整體合格率。

另外,生物農(nóng)藥雖然有著無可替代的優(yōu)勢,但不足之處也很明顯。比如,與能夠立竿見影看到效果的化學(xué)農(nóng)藥相比,生物農(nóng)藥發(fā)揮作用比較緩慢,在應(yīng)急性防控上稍顯遜色。

現(xiàn)有農(nóng)藥登記政策主要圍繞化學(xué)農(nóng)藥制定,對于生物農(nóng)藥的特性考慮不足。包括：生物農(nóng)藥的定義和類別判定,如生物發(fā)酵生產(chǎn)的農(nóng)用抗生素和非天然結(jié)構(gòu)生物化學(xué)農(nóng)藥 ；未知風險的評估,如不可確定的潛在健康風險 ；有效性的確定,如專性侵染的病毒防治其他靶標,殺蟲真菌防治病害,個別菌株型靶標范圍涵蓋 20多種作物、7 個目、20 多種害蟲,以及新技術(shù)的挑戰(zhàn),如 RNAi、植保無人機、納米農(nóng)藥、轉(zhuǎn)基因作物用藥登記。因此,我國生物農(nóng)藥管理能力和評價手段需要進一步加強。

不可否認的是,與發(fā)達國家相比,我國生物農(nóng)藥市場總體規(guī)模還比較小。工藝技術(shù)落后、生產(chǎn)周期長、劑型較少、產(chǎn)品質(zhì)量標準不完善等問題,使得我國生物農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用之路道阻且長。

但是,未來我國生物農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)還有長足發(fā)展空間。當下的生物農(nóng)藥需要突破技術(shù)、認知、產(chǎn)業(yè),還有商業(yè)模式局限。江西威敵生物科技有限公司董事長吳通表示 ：″目前我國生物農(nóng)藥投入占總農(nóng)戶農(nóng)資投入的比例小,與發(fā)達國家相比仍然有一定的增長空間。這需要依靠我們?nèi)袠I(yè)的精英們共同努力?！?/P>

對于當前生物農(nóng)藥行業(yè)中存在的主要問題,全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心首席專家王鳳樂給出了建議：″要加大研發(fā)力度,發(fā)掘生物基因庫資源,利用現(xiàn)代生物技術(shù)開發(fā)微生物農(nóng)藥。在產(chǎn)品創(chuàng)制中要篩選安全高效的有效成分,改進加工工藝,開發(fā)實用新劑型,重視解決微生物產(chǎn)品的貨架期、生物農(nóng)藥產(chǎn)品制劑穩(wěn)定性等問題?！?/P>

研究方向更加多元化

自 2019 年起,我國生物農(nóng)藥授權(quán)專利數(shù)呈井噴式增長,2021 年達到 550 件,但依然與發(fā)達國家有顯著差距。

目前,適合我國市場需求的國產(chǎn)高效新產(chǎn)品很少。我國生物農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)最需要解決的還是源頭創(chuàng)新難的問題,一個或幾個優(yōu)秀的生物農(nóng)藥品種的創(chuàng)制及商品化,會引領(lǐng)生物農(nóng)藥整個產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。

而技術(shù)開發(fā)能力、轉(zhuǎn)化能力、產(chǎn)品落地效率及客戶需求的洞察和渠道開拓能力是整個供應(yīng)鏈階段需要完善及創(chuàng)新的關(guān)鍵點?？蒲袑W(xué)術(shù)機構(gòu)、研發(fā)生產(chǎn)企業(yè)、服務(wù)企業(yè)、政府協(xié)會等產(chǎn)業(yè)發(fā)展要素在生物農(nóng)藥協(xié)同發(fā)展中各自扮演著不可或缺的角色。

科研學(xué)術(shù)機構(gòu)承擔著生物農(nóng)藥行業(yè)基礎(chǔ)性、前沿性和產(chǎn)業(yè)科學(xué)與技術(shù)的研究使命,同時為行業(yè)輸送專業(yè)人才。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)教授、國家增產(chǎn)菌技術(shù)研究推廣中心主任王琦,通過進行新型生防資源的篩選與評價,創(chuàng)制新型微生物殺菌劑,開發(fā)低溫濃縮及干燥工藝、活性成分膜濃縮工藝、固體發(fā)酵工藝等生產(chǎn)工藝；華南農(nóng)業(yè)大學(xué)博士胡鑫通過生態(tài)環(huán)境分析,發(fā)現(xiàn)優(yōu)勢菌株 HN11抗逆性非常強,在土壤中的適應(yīng)性好,能夠促進作物生長,提高產(chǎn)量,具有優(yōu)異的抑菌和殺蟲作用；北京聯(lián)合大學(xué)教授葛喜珍建立了酶法從中藥黃柏中提取小檗堿的環(huán)保型技術(shù),創(chuàng)制了10%小檗堿可濕性粉劑,并根據(jù)中醫(yī)配伍理論,與其他農(nóng)藥復(fù)配,解決了植物源農(nóng)藥抗菌譜窄的技術(shù)難題,拓寬應(yīng)用場景 ；北京農(nóng)林科學(xué)院植物保護研究所研究室主任張瑋通過對一個葡萄園的定位樹進行連續(xù)多年采樣,通過微生物組和高通量篩選獲得了 3 個對葡萄枝干病害病原菌具有較好抑制作用的微生物菌株,其中耐鹽芽孢桿菌BJ-3 對葡萄枝干病害病原菌表現(xiàn)廣譜、高效,對菌絲生長和孢子萌發(fā)具有良好抑制效果；中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護研究所研究員陳威研究發(fā)現(xiàn)的安全高效的靶向幾丁質(zhì),是農(nóng)藥分子靶標研究領(lǐng)域的一個里程碑,有助于創(chuàng)制出重量級的綠色農(nóng)藥品種。

研發(fā)生產(chǎn)企業(yè)是生物農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)的核心,在生物農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)鏈上中下游中具有技術(shù)與產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)種植、產(chǎn)品應(yīng)用功能。新朝陽持續(xù)以作物為研究導(dǎo)向積極創(chuàng)新,在植物源生物農(nóng)藥、生物科技領(lǐng)域持續(xù)深耕突破；江西威敵擁有植調(diào)劑、植物營養(yǎng)、微生物菌劑、增效劑四大生物農(nóng)藥產(chǎn)品線資源；慕恩生物是微生物組發(fā)現(xiàn)和產(chǎn)業(yè)化技術(shù)平臺,發(fā)現(xiàn)微生物、篩選微生物、改造微生物、應(yīng)用微生物,如解決了木霉產(chǎn)品常溫不易存儲的貨架期難題 ；江西新龍生物建立了生物殺蟲劑、生物殺菌劑、微生物肥料、天敵昆蟲、檢測工具的綠色防控立體解決方案；河北興柏是全國大型阿維菌素生產(chǎn)單位之一 ；武漢科諾堅持研發(fā)驅(qū)動發(fā)展,打造了一支由行業(yè)專家組成的生物農(nóng)藥研發(fā)團隊,以″5H″(種子健康、土壤健康、根系健康、莖葉健康、花果健康)為產(chǎn)品主線,開發(fā)出蘇云金芽孢桿菌、井岡霉素、春雷霉素、嘧啶核苷類、微生物菌劑為主的 40 多個品種,研發(fā)投入占比 6.7%；濟源白云實業(yè)專注于研發(fā)、生產(chǎn)、銷售昆蟲病毒、天敵昆蟲等 ；陜西麥可羅專注生物農(nóng)藥原料藥研發(fā)、生產(chǎn)和銷售,產(chǎn)品組合以春雷霉素原藥為核心,包括春雷霉素、多抗霉素、嘧啶核苷類抗生素原藥、單劑和復(fù)配制劑……我國生物農(nóng)藥企業(yè)在生物農(nóng)藥、生物制劑領(lǐng)域一直保持著高強度的研發(fā)、開發(fā)工作。

隨著政策加持,生物農(nóng)藥已經(jīng)成為創(chuàng)新主流品類。近年來,生物農(nóng)藥的研究方向更加多元化。以極細鏈格孢激活蛋白為代表的蛋白類生物農(nóng)藥得到了突破性發(fā)展,RNA 干擾技術(shù)(RNAi)成了生物農(nóng)藥研究的新熱點,植物免疫激發(fā)因子的研究、土壤修復(fù)技術(shù)的研究也受到越來越多的關(guān)注。

而且,分子生物技術(shù)的變革,有效地打破了成本和研發(fā)周期的限制,產(chǎn)業(yè)鏈更加細分,各技術(shù)環(huán)節(jié)均處在同一起跑線上,生物技術(shù)帶來的產(chǎn)品應(yīng)用場景將更加豐富,有望能容納更多的專注不同細分領(lǐng)域的玩家。

總之,技術(shù)驅(qū)動的″新″物質(zhì)發(fā)現(xiàn)與創(chuàng)造,將會自上而下地重構(gòu)產(chǎn)業(yè)鏈、創(chuàng)造價值增量,為生物農(nóng)藥帶來新一輪變革。

隨著科技的逐步突破、資源的持續(xù)挖掘、政策的深入發(fā)展、資本的加碼布局,各相關(guān)方聚力協(xié)同,生物農(nóng)藥新時代將快速到來。未來,生物農(nóng)藥肯定會越來越普及,它和化學(xué)農(nóng)藥不是誰取代誰的關(guān)系,一定是共存互補的關(guān)系。