摘自：《世界農藥》2022年第4期

作者：周偉男,馬帥

01

我國大豆產業的農藥使用需求

1.1  我國大豆產業的重要性

按照我國作物分類和統計分類,大豆歸屬于糧食作物。在全球大豆則是重要的油料、飼料經濟作物。我國種植大豆歷史悠久,曾經是世界上最大的大豆生產國和出口國,一度處于世界壟斷地位,1995年之前一直為大豆凈出口國。1996年之后,轉基因大豆在美國、巴西、阿根廷等國迅速推廣,我國面臨國外降本提效而需提高大豆貿易競爭力的局面。同期,我國國民飲食結構發生了變化,對食用油和肉類消費量持續增加,大豆、豆粕消耗量持續上升。加之20世紀末我國加入WTO,未對大豆進口設置過渡期,市場向全球放開,我國由大豆凈出口國變為凈進口國,之后產需差距愈來愈大。2020年,我國大豆產量1,960萬t,大豆進口10,033萬t,對外依存度已高達83%,其中絕大部分是從美國、巴西等國進口的轉基因大豆。大豆位居我國重要農產品之列,豆制品在我國居民膳食中占比較大,我國大豆自給率水平低,能置換出高產的主糧作物玉米,從而改善主糧保障能力和改善資源環境壓力,但也使我國14億居民食用油脂、肉類蛋白的供應鏈上游受制于美洲。

圖1  我國大豆自給率歷年(1991-2021)變化情況和供給結構(數據來源：布瑞克農業)

1.2  我國大豆田農藥產品和生產企業情況

我國有五大較優勢大豆產區,其中最主要的是北方春大豆區,主要在黑龍江、內蒙古東部、吉林、遼寧,在此產區大豆為一年一熟作物；其次是黃淮海流域夏大豆區,主要在安徽、河南、江蘇等地,在此產區大豆為一年兩熟輪作作物,一般在冬小麥收獲后種植。我國大豆主要種植于東部地區。我國大豆常見病蟲草害有300種,其中害蟲173種,主要為食心蟲、蚜蟲、豆莢螟、卷葉螟、草地螟、蠐螬等；病害40種,主要為根腐病、線蟲病、炭疽病、菌核病、灰斑病、病毒病等；雜草87種,主要為稗草、狗尾草、蒼耳、藜、薊等。針對這些病蟲草害,在大豆種植全生命周期中形成了多元植保需求。農藥產品特別是化學農藥,具有高效、使用方便等特點,對大豆植保作出了積極貢獻。

據統計,截至2021年末,我國登記用于大豆的農藥產品共1,473個,其中除草劑1,326個(占90.3%),涉及38個有效成分,主要為精喹禾靈、氟磺胺草醚、乙草胺、烯草酮、異噁草松、高效氟吡甲禾靈等；殺蟲劑92個(占6.2%),涉及13個有效成分,主要為蘇云金桿菌、高效氯氟氰菊酯、敵百蟲、克百威、毒死蜱等；殺菌劑61個(占4.1%),涉及7個有效成分,主要為福美雙、多菌靈、精甲霜靈、咯菌腈等；植物生長調節劑18個(占1.2%),涉及15個有效成分,主要為蕓苔素內酯、羥烯腺嘌呤、烯腺嘌呤、復硝酚鈉、萘乙酸等(圖2)。

圖2  我國登記用于大豆田的農藥產品結構(數據來源：ICAMA)

經統計,全國涉及大豆用農藥的生產企業共422家,遍布在我國27個省(自治區、直轄市)(圖3)。其中,山東省企業86家,江蘇省企業64家,河南省企業45家,河北省企業29家,黑龍江企業28家,安徽省企業27家,遼寧省企業21家,浙江省企業21家。其中,大連松遼化工有限公司、山東濱農科技有限公司、大連九信作物科學有限公司、江蘇長青生物科技有限公司、黑龍江省哈爾濱利民農化技術有限公司、僑昌現代農業有限公司、安徽豐樂農化有限公司、合肥星宇化學有限公司、山東省青島瀚生生物科技股份公司等,是大豆用農藥的主要生產企業。在大豆登記用藥數量較多(≥5個)的85家企業中,山東省企業最多,達25家,其次為江蘇14家,黑龍江11家,遼寧省7家,吉林省、安徽省各5家。

圖3  大豆用農藥生產企業各省分布情況(數據來源：中國農藥工業協會)

02

轉基因大豆商業化應用趨勢發展,可能給我國農藥產業帶來的影響

全球大豆主產國主要有巴西、美國、阿根廷、印度和中國等。據FAO數據,2020年全球大豆生產國中巴西產量最高,占全球總產量的34.5%；其次是美國,產量占比31.8%；之后分別為阿根廷、中國、印度、巴拉圭、加拿大、俄羅斯、烏克蘭、玻利維亞、烏拉圭、南非,產量占比分別為13.8%、5.5%、3.2%、3.1%、1.8%、1.2%、0.8%、0.8%、0.6%、0.4%。

2.1  全球商業化種植轉基因大豆對農藥的影響

根據ISAAA信息,截至2019年全球批準商業化種植的轉基因大豆共39種(表1),其中美國、巴西、加拿大和阿根廷批準商業種植轉基因大豆品系分別為24種、15種、21種和15種。主要包括耐除草劑(以草甘膦、草銨膦為主,也包括麥草畏、磺酰脲類、咪唑啉酮類、2,4-滴、HPPD抑制劑類如異噁唑草酮和硝磺草酮等)、抗蟲(鱗翅目昆蟲為主)、高產、高油酸等。其中,耐除草劑性狀是主體。

表1  已獲準商業化種植的大豆轉基因事件

信息來源：根據ISAAA的信息整理。

面對種植者和消費者的多元化需求,世界各大農化企業投入巨資,不斷開發復合性狀轉基因作物。這些技術應用在8個已放開轉基因大豆商業化種植的國家,包括巴西、美國、阿根廷、巴拉圭、加拿大、玻利維亞、烏拉圭和南非(表2)。這些國家合計種植面積占全球的75.5%,產量占全球的86.7%,可見轉基因生物技術對單產具有較明顯的拉動作用。

表2  全球大豆主產國和放開轉基因大豆商業化種植國家生產情況

信息來源：ISAAA、FAO數據。

大豆主產國中,尚未放開轉基因大豆商業化種植的為中國、印度、俄羅斯和烏克蘭,其種植面積分別占全球的7.8%、9.5%、2.1%和1.1%,產量占比分別為5.5%、3.2%、1.2%和0.8%。產量占比全部低于面積占比。同時,生產成本與其他重要生產國比,也處于劣勢。對比美國、巴西和我國大豆生產成本收益,2015年美國、巴西農藥與種植用工合計成本分別為77.45美元/hm2(占總成本的10.2%)、224.49美元/hm2(占總成本的26.0%),而據《全國農產品成本收益資料匯編》數據折算,我國2015年這兩項合計為557.8美元/hm2(占總成本的34.3%)。

除了上述8個轉基因商業化種植國家和地區外,還有20多個國家和地區批準進口轉基因大豆用于食用或飼用,包括歐盟、日本、韓國、俄羅斯、英國、澳大利亞、新西蘭、印度、瑞士和我國等。其中,耐除草劑大豆GTS40-3-2獲批應用的地域最廣,達到29個國家和地區；其次是耐除草劑大豆A2704-12,獲得了25個國家和地區的許可。

關于轉基因大豆商業化種植放開對農藥帶來的可能影響,以美國為例。美國轉基因大豆種植的審批起點年份為1994年5月,該年度當時的孟山都公司(現拜耳公司)培育的耐草甘膦大豆GTS40-3-2首次得到美國食品與藥品管理局(FDA)商業化種植批準,到1998年美國種植的轉基因大豆面積占大豆總種植面積40%以上,1999年超過60%,2002年超過80%,2004年超過90%,2008年超過96%(表3),用14年時間完成了轉基因大豆種植的顛覆性替代。從1994年到2008年,美國大豆田草甘膦使用量從0.32萬t增加到4.3萬t,年均增長20.5%。與此同時,傳統除草劑用量則不斷下降,折百用量從1994年的2.41萬t一直降低到2007年的0.3萬t,年均降低14.8%。這是由于大豆的耐草甘膦等滅生性除草劑性狀,直接改變了農民的用藥方式,即在苗前、苗期噴施約3次草甘膦,就能有效防除之前需要更多次、更復雜的除草劑組合才能防除的雜草,降低農藥及人工成本,也能降低藥害風險,因此耐滅生性除草劑性狀,成為了眾多類別性狀中最具有生產應用價值的技術。1998年以前全球除草劑市場中,莠去津列首位,草甘膦僅排4～5位,但自從耐草甘膦轉基因作物出現后,草甘膦的需求大幅上升,市場銷量一路攀升,草甘膦逐漸成為全球最大宗的除草劑品種,約占全球除草劑市場的30%左右。

表3  美國1992-2009年大豆的種植面積和農藥使用量

注：n/a表示沒有數據；信息來源：上海市農藥研究所葉萱2016年編譯資料。

同時,在美國轉基因種子快速發展的10多年內,殺蟲劑的用量呈現先降低再反彈的趨勢。殺蟲劑折百用量從1993年的0.11萬t降到2004年的0.02萬t,之后逐步上升,2008年已達到0.21萬t,比抗蟲性狀導入大豆前更高,其主要原因是抗蟲性狀主要用于防治鱗翅目害蟲,也包括部分鞘翅目害蟲,但美國2005年以后在中西部主要種植區大豆蚜為害較重,而蘇云金桿菌無法防治蚜蟲。

2.2  我國大豆轉基因安全證書審批情況和后續趨勢

2020年1月、7月和2021年,國家農業農村部正式下發了3個大豆類農業轉基因生物安全證書(表4),分別是上海交通大學的SHZD3201以及中國農業科學院的中黃6106,而北京大北農生物技術有限公司的耐除草劑大豆DBN-09004-6,獲得國內的進口安全證書更是有助于其在阿根廷的商業化種植。根據《農業轉基因生物安全管理條例》及相應配套制度,我國轉基因種子審批需經過轉基因作物安全評價(中間試驗、環境釋放、生產性試驗均通過后,取得安全證書)以及品種審定(區試、生產試驗、DUS測試均通過后,取得品種審定)。自2019年以來,相關利好政策頻頻發布,面對病蟲害的壓力,以及國際貿易摩擦對提升重要農產品自給率的需要,隨著審批速度的加快,預計轉基因大豆品種登記和商業化種植將自2022年起逐步在國內展開。

表4  近2年大豆作物轉基因生物安全證書獲準清單

信息來源：根據農業農村部網站發布信息整理。

2.3  我國大豆轉基因放開對農藥的可能影響

由于我國大豆除草劑施用量不斷增加,已經攀升為用量最大的一類農藥。據2021年對我國東北春大豆和黃淮海夏大豆主產區的調研,目前大豆田雜草防控作業方式主要包括3種：單次除草方案,一般采用土壤封閉處理方式,在大豆播種后出苗前用乙草胺和嗪草酮復配2,4-滴丁酯進行封地,豆田反枝莧危害重的地塊選用嗪草酮復配噻吩磺隆除草,雜草過多時也采用封閉藥劑加入草甘膦處理；2次除草方案,在封閉處理效果差的情況下,一般會采用在大豆出苗后第2次除草,一般施用氟磺胺草醚、煙嘧磺隆、滅草松及烯草酮等莖葉處理除草劑；多次除草方案,分別在出苗后根據雜草生長情況多次施用氟磺胺草醚和滅草松除草。農民采取2次及以上除草的操作較為普遍,所占比例高于60%(其中超過3次的超過10%)。

我國大豆種植首先需要提高單產和降低成本,因此預計在″十四.五″期間,重點將突破種植農藝性狀和多性狀應用技術。隨著提高資源利用率、勞動生產率的技術廣泛得到推廣,在″十四.五″之后,根據大豆的食用油、飼用豆粕兩大應用方向,預計一是將在營養和品質性狀上做更多的導入,二是在飼用品質屬性提升上也將有更多的性狀導入。

因此,預計在2022-2030年,我國在已獲得轉基因安全證書的耐草甘膦、耐草銨膦性狀基礎上,抗鱗翅目害蟲、鞘翅目害蟲性狀以及耐旱等抗逆性狀可能會逐步導入。根據美國等全球重點國家大豆品種和農藥發展的歷史走勢,這些對生產環節影響重大的性狀導入,預計在一定階段內將對我國大豆用殺蟲劑的用量產生重要影響,對我國大豆用除草劑的產品結構產生重要影響。具體影響情況和分析如下：

從大豆主要生產國使用農藥的比重看,巴西、阿根廷、巴拉圭、加拿大等國家,大豆種植面積占全球比和大豆用農藥市場占全球比接近；而我國大豆用農藥市場占比則明顯偏高,高出了88.9%,這說明我國大豆單位面積用藥量顯著高于這些國家。可見,轉基因作物放開后,對農民的農藥使用成本降低將會產生顯著作用。日前,農業農村部有關領導在國新辦新聞發布會上講到″轉基因大豆除草效果在95%以上,可降低除草成本50%,增產12%″。如果我國在2022-2023年批準轉基因大豆種植,在之后的3～5年內,種植規模擴大的最主要影響因子是種子供應能力。根據現有具備條件的轉基因大豆種子數量、大豆種子的擴繁系數、符合要求的轉基因商品種子繁種基地發展情況以及農民對品種的選擇情況分析,專家預計批準種植后的第1年有約66.67 hm²(1,000畝)的種植規模,第2年達到約666.67 hm²(1萬畝)種植規模,第3至4年(2025年前后)約能達到全國種植面積的6%～10%。之后逐步發展,預計在2030年能達到全國種植面積的50%左右。根據國家相關規劃研究,預計在2025年大豆種植面積擴大到約1,066.67萬hm²(1.6億畝),2030年擴大到約1,666.67萬hm²(2.5億畝)。按此計算,到2025年時,種植66.67萬～100萬hm²(1,000萬～1,500萬畝)的轉基因大豆(主要用于榨油和飼用)和933萬～1,000萬hm²(1.4億～1.5億畝)的非轉基因大豆(主要用于食用和出口)。到2030年時,約種植8,000萬hm²(1.2億畝)非轉基因大豆和約8,000萬hm²(1.2億畝)的轉基因大豆。耐草甘膦或草銨膦玉米和大豆的種植,預計也將有效保障玉米大豆帶狀復合種植的增產技術更安全的推廣,有利于《全國種植業″十四.五″發展規劃》的2025年1,066.67萬hm²(1.6億畝)的大豆的種植、提高12%的單產、降低50%的除草成本的目標實現。

按此分析,在2022-2025年,我國現有的大豆用農藥產能的利用將較為穩定,基本不會因放開轉基因大豆商業化種植而導致相關殺蟲劑、選擇性除草劑產能閑置,殺菌劑、植物生長調節劑用量也基本保持穩定。根據Phillips McDougall報告(表5)等數據進行外推預測,預計到2025年,我國大豆用除草劑市值為2.0億～2.1億美元,殺蟲劑市值為0.35億～0.4億美元,殺菌劑市值為0.5億～0.6億美元,植物生長調節劑市值為0.01億～0.02億美元。

表5  全球相關大豆生產國大豆用農藥的市值(2018年) 

信息來源：根據Phillips McDougall數據整理分析。

自2026年起,預計我國大豆轉基因商業化種植將快速發展,預計每年可能提高8%～10%,提高到50%～60%覆蓋率。大豆種植用農藥將會發生一定變化。

除草劑方面,預計到2030年,我國大豆用草甘膦用量比2021年提高500%～800%,草銨膦用量也將是同樣量級的增加；目前大豆種植主要使用的除草劑如精喹禾靈、氟磺胺草醚、乙草胺、高效氟吡甲禾靈、烯草酮、滅草松、異噁草松、咪唑乙煙酸、噻吩磺隆、烯禾啶、嗪草酮、異丙甲草胺、氟樂靈、精吡氟禾草靈、丙炔氟草胺、精噁唑禾草靈、異丙草胺、撲草凈、甲草胺、甲氧咪草煙等的需求量將有所下降,預計使用量比2021年降低30%以上。2030年大豆用除草劑的市值為1.6億～1.8億美元。

殺蟲劑方面,隨著Bt性狀更充分的導入,鱗翅目和鞘翅目昆蟲對大豆的危害將有所下降,預計2025年殺蟲劑用量比2021年降低10%左右,2030年比2021年降低30%以上,2030年將是大豆用殺蟲劑的最低谷。而防治其他害蟲如大豆蚜等昆蟲的殺蟲劑用量將比當前有所增加。蘇云金桿菌、高效氯氟氰菊酯、敵百蟲、溴氰菊酯、毒死蜱、氰戊菊酯、馬拉硫磷、克百威、亞胺硫磷、氯蟲苯甲酰胺等產品的市場份額將逐步下降。預計2030年大豆用殺蟲劑的市值為0.2億～0.3億美元。

鑒于目前沒有大規模抗病性狀的轉基因作物,因此轉基因作物的種植對殺菌劑市場的影響較為有限。同時,由于大豆的單位產值提升,生產者使用殺菌劑和植物生長調節劑以進一步保障產量和提升品質的動力均會提升,大豆種植所用殺菌劑和植物生長調節劑用量預計都會上升,預計2030年大豆用殺菌劑市值為0.6億～0.8億美元,植物生長調節劑用量預計為0.02億～0.04億美元。