苏云金杆菌、白僵菌、昆虫多角体病毒、鱼藤根粉、印楝、昆虫信息素等生物农药在 1949 年后得到迅速发展,并得到大面积的推广 。直至改革开放前,生物农药在我国有害生物防治上一直扮演重要角色。
改革开放后,我国化学农药的发展进入腾飞期,逐渐占据农药应用的主要市场。尽管如此,以苏云金杆菌、白僵菌、绿僵菌、木霉菌为代表的微生物农药,以苦参碱为代表的植物源农药,以诱虫烯、梨小食心虫信息素为代表的昆虫信息素等生物农药的研发仍然取得了极大的进步。但是受限于生产效率,我国生物农药的应用远远落后于化学农药。
进入 21 世纪,在环境保护、可持续发展等理念的支持下,随着农药使用量零增长的推进,以及对农药行业监管的落实,生物农药获得了越来越大的发展空间,近几年更是进入加速发展期。
″生物农药在世界农药发展的过程中是最重要的部分。生物农药是前途不可限量的产业。″中国农药发展与应用协会会长周普国介绍,据有关机构预测,2022 年我国生物农药市场规模为12.37 亿元,全球生物农药市场规模约为 366.82 亿元,预计 2028 年全球市场总规模将达到 730 亿元。生物农药与绿色防控等综合防控技术相结合,将会在未来发挥越来越重要的作用。
″绿色防控是落实新理念、推动高质量发展的新期盼。绿色防控离不开生物防治、绿色农药,生物农药是其中一项十分重要的技术产品。″全国农业技术推广服务中心首席专家王凤乐表示,推动生物农药行业发展是新时期农业绿色高质量发展的必然要求。依托大型跨国公司强大的技术创新能力、市场推广能力,以及全球性研发热情的高涨,生物农药迎来了市场增长的黄金时期。我国生物农药开发应用速度快、推广应用力度加大,一些重要生物农药产品市场份额越来越大,在重大病虫害防控中发挥作用也越来越大。
国家统计局数据显示,截至 2021年,全国生物农药生产企业有 260 多家,年产量 14 万吨左右,年产值约 30亿元。应用端,目前我国生物农药年使用量已达 8 万吨左右,防治面积约 4 亿亩,同时有一定量的出口。
目前,生物农药与化学农药在我国农药市场中的比例约为 1:7。相比人们熟知的化学农药,生物农药在我国还远未得到普及,不过它具有对人畜安全性高、生态环境友好等特征,在农业绿色高质量发展中有着广阔的应用空间。
国内生物农药市场容量到底有多大,尚没有专业的机构和人士给出具体的数字,但粗略估计至少在百亿元,加上与化药的复配使用,容量还会更大。目前,生物农药防控面积还比较小,覆盖率较低,因此生物农药具有极大的发展空间。
不同国家界定不同
不同国家的农药管理部门对生物农药有着不同的界定。比如,联合国粮食及农业组织和世界卫生组织将生物农药定义为源于自然界的、可以以类似于常规化学农药的方式配制和应用的、通常用于短期有害生物控制的物质,如微生物、植物源物质、化学信息素。美国国家环境保护局将生物农药定义为从天然材料(如动物、植物、细菌和某些矿物质等)中提取的农药,包括生物化学农药、微生物农药和转基因植物农药。
其实我国农药登记管理体系并没有对生物农药进行统一明确的标准和定义,但生物化学农药、微生物农药和植物源农药归类为生物农药是确定的。
此外,一般我们也将农用抗生素和天敌生物划为生物农药,不管过去还是现在,它们都在农林有害生物防治领域发挥着重要作用。农用抗生素类在登记要求上与化学农药相同,代表性成果有井冈霉素、宁南霉素等。天敌昆虫并未纳入生物农药进行登记管理,在实际应用中是免予登记,只需要备案即可。目前赤眼蜂、丽蚜小蜂、食蚜瘿蚊等天敌昆虫应用也已经成熟。
截至 2022 年 12 月 31 日,我国登记的农药有效成分共 729 个(不含仅限出口产品),其中微生物农药 61 个(包括细菌、真菌、卵菌、病毒),生物化学农药 40 个,植物源农药 30个,农用抗生素类 13 个；登记的农药产品共计44811 个(不含仅限出口产品),其中微生物农药 611 个,生物化学农药 1069 个,植物源农药343 个,农用抗生素类农药 3877 个。
目前生物农药在农药队伍中占比虽然并不大,但具有良好的发展势头和巨大潜力。放眼全球,近年来,先正达、拜耳、科迪华、巴斯夫、富美实等农药企业纷纷通过收购及自主研发加码生物农药的权重。依托这些大型跨国公司强大的技术研发创新能力、市场推广能力,以及全球研发热情的高涨,生物农药迎来了市场增长的黄金时期。
登记更有优势
″我国生物农药在资料准备、时间成本、经济成本方面均比化学农药更有优势。″农业农村部农药检定所药效审评处研究员王晓军表示。
农药登记申请资料最重要的就是登记试验资料及评估报告。这方面部分生物农药可以享受一些资料减免政策。王晓军介绍,药效试验资料,微生物农药和植物源农药制剂只需进行 1 年多的田间小区试验,免抗性风险评估资料。毒理学资料,微生物农药可以减免健康风险评估报告的说明。环境试验资料,化学农药原药为 32 项,微生物母药 6 项,植物源农药原药(母药)12 项；化学农药制剂为 10 项,微生物农药制剂 5 项,植物源农药制剂 8 项。而且微生物农药不要求提供环境风险评估报告 ；植物源农药原药(母药)不要求慢性生态毒性和环境代谢试验资料 ；制剂不要求提供环境风险评估报告。另外,微生物农药和植物源农药一般不需要残留试验,只有经毒理学测定表明存在毒理学意义的,才需提交。
在时间成本方面,王晓军表示,生物农药单是药效试验方面就节省了一年的时间。登记评审时间,新农药需要一年,非新农药需要九个月。如果说非新农药,半年的时间基本上就能够完成评审,生物农药有″绿色通道″,对符合″绿色通道″产品要求的,相关部门优先安排技术审查,并在保障质量和安全的前提下加快技51术审查进程,评审时间就会更短。
与化学农药相比,生物农药更直接的优势是在经济成本方面。一个化学农药新有效成分登记,原药 +1 个制剂(仅登记 1 种作物上的 1 个靶标),费用要 1000万元左右。如果需要做植物代谢试验和农产品加工试验,即需要完成登记资料要求的所有试验项目,没有任何减免的话,大概要 2500万元。而一个生物农药登记,原药(母药)+1 个制剂,费用只要 200万元左右。
另外,王晓军表示,目前我国生物农药新品种的登记评价,变得更加开放、包容,比如同一年登记的同一个菌种的两个不同菌株 (2021年爪哇虫草菌 Ij01、爪哇虫草菌 JS001 获得登记),再比如经过多轮讨论,2021 年天然植物诱抗剂酰胺寡糖素醋酸盐在甘蓝小菜蛾上也实现登记。
在优惠政策的支持下,我国生物农药产品得到了长足的发展。2021 年获得登记的新品种有 22 个,其中生物农药 15 个；2022 年获得登记的 5 个新品种全部为微生物农药。
需要突破技术、认知、产业
当下,我国生物农药产业规模化企业数量少,生物农药企业占农药生产企业的 15%；生物农药产品登记占比低,品种占登记总量的 18%,产品只占到 4.6%(不包含农用抗生素)；生物农药市场份额小,市场渗透率低,仅为 10% 左右。
另外,生物农药产品质量有待进一步提高。2022 年抽查农药样品 3501 个,合格样品 3370个,总体合格率为 96.3%。其中抽检生物农药样品 111 个,合格样品 102 个,合格率 91.9%,比 2021 年提高 1.7 个百分点,但生物农药合格率依然拉低了农药的整体合格率。
另外,生物农药虽然有着无可替代的优势,但不足之处也很明显。比如,与能够立竿见影看到效果的化学农药相比,生物农药发挥作用比较缓慢,在应急性防控上稍显逊色。
现有农药登记政策主要围绕化学农药制定,对于生物农药的特性考虑不足。包括：生物农药的定义和类别判定,如生物发酵生产的农用抗生素和非天然结构生物化学农药 ；未知风险的评估,如不可确定的潜在健康风险 ；有效性的确定,如专性侵染的病毒防治其他靶标,杀虫真菌防治病害,个别菌株型靶标范围涵盖 20多种作物、7 个目、20 多种害虫,以及新技术的挑战,如 RNAi、植保无人机、纳米农药、转基因作物用药登记。因此,我国生物农药管理能力和评价手段需要进一步加强。
不可否认的是,与发达国家相比,我国生物农药市场总体规模还比较小。工艺技术落后、生产周期长、剂型较少、产品质量标准不完善等问题,使得我国生物农药产业化应用之路道阻且长。
但是,未来我国生物农药产业还有长足发展空间。当下的生物农药需要突破技术、认知、产业,还有商业模式局限。江西威敌生物科技有限公司董事长吴通表示 ：″目前我国生物农药投入占总农户农资投入的比例小,与发达国家相比仍然有一定的增长空间。这需要依靠我们全行业的精英们共同努力。″
对于当前生物农药行业中存在的主要问题,全国农业技术推广服务中心首席专家王凤乐给出了建议：″要加大研发力度,发掘生物基因库资源,利用现代生物技术开发微生物农药。在产品创制中要筛选安全高效的有效成分,改进加工工艺,开发实用新剂型,重视解决微生物产品的货架期、生物农药产品制剂稳定性等问题。″
研究方向更加多元化
自 2019 年起,我国生物农药授权专利数呈井喷式增长,2021 年达到 550 件,但依然与发达国家有显著差距。
目前,适合我国市场需求的国产高效新产品很少。我国生物农药产业最需要解决的还是源头创新难的问题,一个或几个优秀的生物农药品种的创制及商品化,会引领生物农药整个产业的快速发展。
而技术开发能力、转化能力、产品落地效率及客户需求的洞察和渠道开拓能力是整个供应链阶段需要完善及创新的关键点。科研学术机构、研发生产企业、服务企业、政府协会等产业发展要素在生物农药协同发展中各自扮演着不可或缺的角色。
科研学术机构承担着生物农药行业基础性、前沿性和产业科学与技术的研究使命,同时为行业输送专业人才。中国农业大学教授、国家增产菌技术研究推广中心主任王琦,通过进行新型生防资源的筛选与评价,创制新型微生物杀菌剂,开发低温浓缩及干燥工艺、活性成分膜浓缩工艺、固体发酵工艺等生产工艺；华南农业大学博士胡鑫通过生态环境分析,发现优势菌株 HN11抗逆性非常强,在土壤中的适应性好,能够促进作物生长,提高产量,具有优异的抑菌和杀虫作用；北京联合大学教授葛喜珍建立了酶法从中药黄柏中提取小檗碱的环保型技术,创制了10%小檗碱可湿性粉剂,并根据中医配伍理论,与其他农药复配,解决了植物源农药抗菌谱窄的技术难题,拓宽应用场景 ；北京农林科学院植物保护研究所研究室主任张玮通过对一个葡萄园的定位树进行连续多年采样,通过微生物组和高通量筛选获得了 3 个对葡萄枝干病害病原菌具有较好抑制作用的微生物菌株,其中耐盐芽孢杆菌BJ-3 对葡萄枝干病害病原菌表现广谱、高效,对菌丝生长和孢子萌发具有良好抑制效果；中国农业科学院植物保护研究所研究员陈威研究发现的安全高效的靶向几丁质,是农药分子靶标研究领域的一个里程碑,有助于创制出重量级的绿色农药品种。
研发生产企业是生物农药产业的核心,在生物农药产业链上中下游中具有技术与产品研发、生产种植、产品应用功能。新朝阳持续以作物为研究导向积极创新,在植物源生物农药、生物科技领域持续深耕突破；江西威敌拥有植调剂、植物营养、微生物菌剂、增效剂四大生物农药产品线资源；慕恩生物是微生物组发现和产业化技术平台,发现微生物、筛选微生物、改造微生物、应用微生物,如解决了木霉产品常温不易存储的货架期难题 ；江西新龙生物建立了生物杀虫剂、生物杀菌剂、微生物肥料、天敌昆虫、检测工具的绿色防控立体解决方案；河北兴柏是全国大型阿维菌素生产单位之一 ；武汉科诺坚持研发驱动发展,打造了一支由行业专家组成的生物农药研发团队,以″5H″(种子健康、土壤健康、根系健康、茎叶健康、花果健康)为产品主线,开发出苏云金芽孢杆菌、井冈霉素、春雷霉素、嘧啶核苷类、微生物菌剂为主的 40 多个品种,研发投入占比 6.7%；济源白云实业专注于研发、生产、销售昆虫病毒、天敌昆虫等 ；陕西麦可罗专注生物农药原料药研发、生产和销售,产品组合以春雷霉素原药为核心,包括春雷霉素、多抗霉素、嘧啶核苷类抗生素原药、单剂和复配制剂……我国生物农药企业在生物农药、生物制剂领域一直保持着高强度的研发、开发工作。
随着政策加持,生物农药已经成为创新主流品类。近年来,生物农药的研究方向更加多元化。以极细链格孢激活蛋白为代表的蛋白类生物农药得到了突破性发展,RNA 干扰技术(RNAi)成了生物农药研究的新热点,植物免疫激发因子的研究、土壤修复技术的研究也受到越来越多的关注。
而且,分子生物技术的变革,有效地打破了成本和研发周期的限制,产业链更加细分,各技术环节均处在同一起跑线上,生物技术带来的产品应用场景将更加丰富,有望能容纳更多的专注不同细分领域的玩家。
总之,技术驱动的″新″物质发现与创造,将会自上而下地重构产业链、创造价值增量,为生物农药带来新一轮变革。
随着科技的逐步突破、资源的持续挖掘、政策的深入发展、资本的加码布局,各相关方聚力协同,生物农药新时代将快速到来。未来,生物农药肯定会越来越普及,它和化学农药不是谁取代谁的关系,一定是共存互补的关系。