全球农化行业技术结构分析

1、全球农化行业整体技术分析目前，全世界除草剂年产量约为70-80万吨。约是化学农药总产量的40一50，按其使用面积计算，美国占第一位，其次是日本、法国、加拿大、英国等，其中美国大豆除草剂使用面积占播种面积的94，玉米占83，水稻占9O。当前农药品种结构图1、全球除草剂技术（产品）结构农药行业属于技术密集型行业，对技术高度依赖。根据研发能力的不同，全球农药公司可划分为创制型和仿制型两类。世界农药企业分类如图创制型企业是指具有很强创新能力，能够开发拥有自主知识产权的新农药品种的企业，如拜耳、先正达、孟山都、陶氏、巴斯夫、杜邦等世界农药巨头和一些日本农药企业。该类企业的最大优势在于能凭借产品专利保护在

2、保护期20年内获得独家生产权利，从而获得巨额垄断利润，创制型企业的产品毛利润一般保持在40%左右；仿制型企业主要生产专利期已满或是不受专利保护的农药，行业门槛较低。因此这类企业众多，竞争激烈，毛利润长期徘徊在20%左右。目前我国1000多家农药生产企业，几乎全为仿制型生产企业，这也从根本上决定了我国农化行业处于充分竞争状态。农药行业产品链整体来看，农化行业处于化工产业链的末端，属于精细化工行业；就产品属性而言，可归类于农资领域。行业上游为黄磷、甲苯、纯苯、液氮以及醇类基础化工原料，行业下游为农林渔牧和卫生、仓储等领域。农药产业链如图2、全球除草剂技术发展趋势在21世纪，除草剂的发展将严格受到环

3、境和生态的制约，而现代科学技术的进步和新技术革命，带来了除草剂飞速发展，高效、新型除草剂不断问世，除草剂的结构和形式都将发生重大改变。新型除草剂不再仅仅局限于化学药剂，而是向着多元化、高层次的方向发展。展望21世纪的除草剂，将有下列发展趋势。1).除草剂继续向高效、易降解的方向发展高效化意味着可减少药剂的用量，减少对环境的污染。从80年代起，科学家们即致力于开发高效除草剂，并取得丰硕的成果，以氯磺隆为代表的磺酰脲类除草剂开创了高效除草剂的新纪元，用药量由传统除草剂的公斤级降为以克为单位。随后开发的咪唑啉酮类、磺酰胺类、嘧啶醚类都具有高效的除草活性。在ALS抑制剂的开发热潮中，靶标为原卟啉原氧化

4、酶的新除草剂开发受到关注，杂环化合物嗪草酸甲酯、吡氟苯草酯等新品种每公顷用量低至10g以下。预计下世纪，将出现用量低于1g的新品种。保护人类生存的环境和可持续发展是21世纪的主题，因此除草剂新品种将具有选择性强、对非靶标生物无影响、持效期适中、在环境中易降解等特性。2).新靶标的除草剂将不断出现寻找新的高效作用靶标，一直是生物学家不懈努力的目标，每阐明一个新的作用靶标，就预示就一批新结构的化合物问世。当高效除草剂靶标ALS发现后，迅速开发出磺酰脲类、咪唑啉酮类、磺酰胺类、嘧啶醚类、肟酯衍生物等多类品种，并商品化。近年来，针对靶标原卟啉原氧化酶，开发出一系列高效除草剂品种，从二苯醚类到环酰亚胺、

5、酞酰亚胺、三唑啉酮、吡啶类、恶唑类等多类新除草剂品种。这些品种不仅有同ALS抑制剂一样的超高效活性、低的哺乳毒性和良好的环境特性，而且具有速效性好、无ALS抑制剂长残效问题。4-羧苯基丙酮酸双氧化酶(HPPD)是当前科学家们正在探索的一种新的靶标，新开发的除草剂异恶唑草酮具有全新化学结构，试验表明这是一种高效的禾本科杂草防治剂。5-烯醇丙酮酰莽草酸盐-3-磷酸盐合成酶(EPSP)是一种潜在的高效除草剂靶标，草甘膦就是这靶标的最有代表性产品，许多科学家正努力设计该靶标的高效除草剂品种。除上述靶标外，咪唑甘油磷酸酯脱水酶(IGPD)、谷氨酰胺合成酶(GS)、异丙基苹果酸异构酶(IMI)、异丙基苹果

6、酸脱氯酶(IP-MDH)、乙醇酸盐氧化酶、吲哚乙酸催化过氧化物酶、苯基丙氨酸氨解酶等都是除草剂潜在的新靶标。随着分子生物学、量子生物学、生物化学的发展和进步，设计并开发出这些靶标的新除草剂已为期不远。3).抗除草剂植物将对传统农药工业带来巨大影响近年来，转基因抗除草剂植物已取得重大进展，人们用转基因的方法培育出大量抗除草剂的作物品种，如抗磺酰脲类除草剂的作物有油菜、水稻、亚麻、棉花、番茄、甘蔗、莴苣、甜瓜、杨木等，杭咪唑啉酮的有烟草和玉米等。在21世纪，迅速发展的转基因抗除草剂植物将对传统的农药工业产生重大的影响，并带来除草剂的新变化。高效、灭生性除草剂品种将成为除草剂开发的主流由于抗除草剂植

7、物的发展，除草剂的选择性已不再成为除草剂应用的主要障碍，因此，高效、灭生性除草剂将有广泛的市场。特别是几十年来，长盛不衰的有机磷除草剂一草甘膦，将得到更广泛的应用。在几十年的大量使用中，由于其传导性好、除草效果优异而广受关注，在大量应用后，抗药性几乎没有发展。ALS抑制剂由于具有超高效的除草活性、高选择性、极低的哺乳毒性以及良好的环境特性而受到瞩目。但由于ALS抑制剂的高活性和高选择性，使用后极易造成后茬敏感作物的药害，因而使用范围受到限制，一些超高效品种被迫在很小一些范围中应用。随着杭ALS抑制剂作物的出现，其使用范围将大大拓宽，并将促进这类超高效除草剂的发展。强触杀性除草剂将在杂草防除中扮

8、演重要的角色强触杀性除草剂具有作用迅速，但存在选择性较差的问题。随着转基因抗除草剂作物的出现，强触杀型除草剂将有更大的用武之地。因为这类除草剂主要作为茎叶处理剂，作用极为迅速，使用后杂草不易产生杭药性，残效期短，对后茬作物安全。种子公司和农药公司大量兼并，除草剂和抗除草剂品种一同配套销售由于转基因植物的工厂化，种子公司和农药公司将进行兼并，除草剂和抗除草剂作物品种将同时配套销售。为了除草，农民将支付两方面的费用，一是购买除草剂的费用，另一方面是购买种子的费用。除草剂在农药中的比重将继续增加在下世纪，由于转基因作物的大量出现，将导致农药产量和比例的变化。抗虫、抗病作物的出现，导致杀虫剂、杀菌剂用

9、量的减少，预计仅杀虫剂的用量将减少25-30%。而抗除草剂作物的出现，将导致除草剂用量的增加，除草剂将由目前占农药总量的48%提高到65-70%。4).新除草剂问世的速度将加快，除草剂开发费用降低通过几十年的努力，在除草剂的开发中，人们已积累大量的经验和数据，一些现代技术已广泛应用于开发的各个环节之中，多学科的参与，极大地推动了除草剂的发展。如农药生化学家为化学家提供作用靶标和先导化合物，化学家根据作用靶标、量子化学和分子图形学数据，提出与靶标的结合模型，并合成不同的化合物，毒理学家研究新化合物的毒性，环境毒理学家研究在环境中的降解和归趋，农药应用学家提出新药剂的使用方法和技术，分子学家和遗传

10、育种学家培育出抗除草剂的品种等。由于QSAR数据的积累和模型设计技术的成熟，许多筛选工作由计算机完成，新化合物的筛选速度将显著加快。在传统除草剂的筛选中，良好的选择性是开发者的重要目标。如一些大公司都有各自开发的侧重点。杜邦公司、艾格福致力于禾谷类作物除草剂的开发，氰氨公司致力于大豆田除草剂的开发，日本公司致力于稻田除草剂的开发等。由于抗除草剂植物的出现，将显著扩大除草剂的使用范围，人们从繁重的选择性研究中解放出来，由此引起开发费用的降低，并将导致除草剂开发目标的转变5).除草剂具有生长调节剂、杀菌剂等功能新开发的除草剂结构已有较大的变化，将一些杀菌剂或不同类除草剂基团接入后，形成一些大环类酯

11、化合物，这些化合物在植物或土壤中转化或代谢为一些具杀菌、除草等多功能的化合物。6).除草剂混剂和高效助剂的除草剂将继续繁荣为了扩大杀草谱、提高对作物的安全性、减少对后作的影响以及延长施药适期，除草剂混剂仍是解决上述问题的有效方法之一。在下一世纪，出于对环境的考虑和苗后除草的需要，触杀性苗后除草剂将占主导地位，而高效助剂可提高除草效果、减少用药量以及延缓杂草的抗药性，因此，高效助剂在下一世纪将有大的发展。总之，21世纪的农药将是向着高效、安全、经济、环境中相容性好的方向迈进，同任何事物一样，它们不可能十全十美，但通过多学科科学家的努力，它们将更加完善，更加有效地服务于人类。7).并购整合是世界农

12、药企业的发展潮流回顾近十年世界农药发展史，实际上就是一部并购史。通过整合研发资源和市场资源，不但降低了新产品的创制成本，提高研发成功的概率，更重要的是可以市场共享，获得更大利润。当今全球六大农药公司占有世界农药市场80%份额，便是对并购整合最好的诠释。世界跨国公司路线并购图世界六大公司销售额及排名3、全球技术研发机构及实力1).国外农药研究机构、组织、学会如下： Bayer Syngenta BASF Dow AgroScience Monsanto Du Pont Shell European Weed Research Society Weed Science Society of Ame

13、rica American Phytopathological Society Weed Science Society of America 欧洲作物保护协会ECPA 美国作物保护协会ACPA 美国农药安全教育家协会 欧洲作物保护协会 英国作物保护协会ACPA 英国农作物保护委员会BCPC 亚洲作物保护联盟 日本作物保护协会JCPA 拉美作物保护联盟 北美植物保护组织 联合国环境规划署 国际农药分析协作委员会 世卫组织农药评估计划处 加拿大农药管理机构 美国农药法律 化学工业学会(SCI) 环境毒物学与化学学会(SETAC) 欧洲化工协会 美国农作物学会 英国皇家化学会（RSC） 美国化学会

14、 日本化学会 日本理化学研究所 组织化学学会HCS 土壤协会 UK-QSAR AIE Research,Inc. 英国洛桑试验站 2)全球研发机构分析国外著名的农药研究机构主要分布在从事农药生产的的各大公司，也有一些隶属于各国政府或大学的研究所或研究室。在国外，公司里从事农药研究的机构是一支力量很强的研究队伍，他们的素质相当高，实力也相当强，科研条件和待遇均十分优厚。全球六大农药公司包括先正达、拜耳、巴斯夫、孟山都、杜邦、陶氏益农，这些公司均拥有实力相当雄厚的研究机构，他们的技术人员一般都具有博士学位，而且大都是著名高校毕业的顶尖人才，他们结合公司的产品和开发研究的方向，独自进行研究，也和有关

15、的政府或大学所属的研究机构进行合作，或委托后者进行某些基础性研究。英国伯克郡的吉洛特希尔系原捷利康（现先正达并购）公司农药部的主要研究中心，对现代农药工作作出了及其重要的贡献。这里的研究活动已经经历60个年头，对世界各地的农业产生过极其深刻的影响，被称为“农药的发祥地”，今后将在世界粮食生产中继续发挥更为重要的作用。追溯到创业之初，它是于1927年由英国的Nitram公司购下吉洛特希尔及其邻近农场地产作为研究基地。2年后，英国帝国化学公司(ICI)兼并了Nitram公司，并委任牛津大学弗雷德里克基布尔教授为这个新研究基地的负责人。最初，只有为数不多的工作人员从事一些如何提高农作物产量及利润的评

16、估研究。1939年第二次世界大战爆发，英国面临德国潜艇的封锁威胁，这迫使英国必须生产更多的粮食。农业研究的重要性提高了，因而在当时的大形势下吉洛特希尔的研究活动更加活跃。该研究中心在选择性除草剂、有机氯杀虫剂、触杀型除草剂、内吸性杀菌剂等诸多方面均作出过突出贡献，尤其是在合成拟除虫菊酯方面，与英国政府提供资金的洛桑试验站(Rothamsted)的科学家们进行了非常融洽而又愉快的合作。由于吉洛特希尔的创造和开发，ICI公司最早获得合成拟除虫菊酯新产品并投向市场。现在，该公司每年花1亿多英镑用于新农药的研究和开发，目的是在世界农药企业中居领先地位，称为世界所有高档农药市场的竞争对手。现在该研究中心

17、每年平均可推出2个结构全新的化合物品种，超过全世界农药同行发明的10%。现在吉洛特希尔是先正达公司研究活动网的中心，同该公司遍布世界各地的20多个研究基地保持着密切的联系，并负责统一部署各研究基地的工作。另一个在国际农药研究领域中具有广泛影响力的便是德国拜耳公司的蒙罕姆(Monheim)的作物保护研究中心。拜耳公司也是一个在国际农药界既有影响的公司之一，世界上第一个合成杀虫剂便是拜耳公司于1892年推出的二硝基邻甲酚(DNOC)，当时用它有效的防治了危害德国大批松林的鳞翅目幼虫。20世纪30年代，该公司的G.Schrader博士最先研制成功的有机磷化合物为拜耳公司竖起了另一块重要的里程碑。有机

18、磷化合物类杀虫剂现在仍然是使用量最大的农药品种之一（如敌百虫、乙酰甲胺磷、敌敌畏等）。我们估计，因为它们的毒性，有机磷杀虫剂将在不久会慢慢被淘汰，在今后的农药名单上逐渐消失。虽然目前已有一些发达国家开始禁用有机磷农药，但是它们在作物保护方面已经作出和正在作出的贡献应给予恰如其分的评价。蒙罕姆是于1988年竣工的作物保护研究中心，被认为是当今世界最大的作物保护综合研究机构，它亦被称为是拜耳公司一项令人瞩目的功业。该中心占地55万平方米，建筑群的周围为田野、草地和森林。中心内有几万平方米的温室，在那里能创造出适合世界上各个地区作物生长的生态气候条件。该中心还拥有现代作物保护产品的所有学科的研究机构

19、：化学、生物学、代谢研究、生物生态学和制剂开发。该中心控制着遍布全球的600名高级科研人员，它每年能合成和测定数以万计的化合物，并且成功率不断上升。该研究中心的研究策略在不断调整，一适应当今知识创新与技术创新全球化的需要，它最近已经开始了与我国上海农药研究所、南开大学元素有机化学研究所以及中国科学院大连化学物理研究所的合作。如果说国外各大公司的农药研究中心为公司的发展直接提供了不竭的动力的话，各个国家政府或设在各大学的农药研究机构则为这种机构提供了发源地和支点。属于政府和大学的著名农药研究机构主要有：美国加利福尼亚大学伯克利分校的农药化学与毒理学研究室(Pesticide Chemistry

20、and Toxicology labotory,University of California at Berkeley,简称PCTL)、密西根州立大学农药研究中心(Pesticide Research Center,Michigan State University)、英国洛桑试验站杀虫杀菌系(Insecticides and Fungicides Depantment,Rothamsted Experimental Station)、日本理化学研究室(The Institute of Physical and Chemical Research)。加利福尼亚大学农药化学与毒理学研究室(PC

21、TL)是美国著名的农药研究机构，隶属加州大学伯克分校。此校研究农药已有60余年历史，但是PCTL成立却是1964年的事，主任为卡西达(J.E.Caside)。PCTL研究农药和其他有毒物的宗旨在于研究其潜在的风险。其研究领域包括：合成选择性的、对环境安全的和经济的新化合物；农药在环境和动植物体内代谢产物的鉴定与毒理学评价；农药对酶和受体作用方式的确定；对动物急性和慢性中毒的安全评价。PCTL拥有一支多学科协作的研究队伍，通常有20-24位研究人员及职员，其中半数以上人员拥有化学、生物化学、毒理学或其他生物学科的博士学位，他们来自世界各地。迄今为止，在此实验室工作过或受训的已有近200位世界各地

22、的科学家，包括当代著名农药科学家，如英国的艾列沃特(M.Elliott)，日本的山本出、江藤守総等。洛桑试验站杀虫杀菌部是英国著名的研究机构。洛桑试验站始建于1843年，杀虫杀菌部建于1918年，已有80余年历史，在国际农药界享有盛誉。该部对农药，尤其是拟除虫菊酯类农药的开发作出了突出的贡献，为此，洛桑试验站与1976年和1980年两度荣获英国技术成就女皇奖。在此处工作的人员不多，只有50来人，他们旨在通过化学家与生物学家的密切合作，改进化学防治效果，探索对环境副作用小、能防治抗药性有害生物的新药剂。该部的学术活动十分活跃，国际交流日趋广泛，其成员经常参加各种国际学术会议，与中国科学院动物研究

23、所合作进行过昆虫信息素的研究。日本理化学研究所是日本政府支持的综合性物理、化学研究机构和著名农药研究机构。于1917年创建，1949年解散，并于1958年重新恢复。其农药研究侧重于基础理论研究。有关的研究室有：植物药理、微生物药理、昆虫药理、动物药理、抗生物质、有机合成化学研究室，以及农药合成一、二、三、四研究室等。各室除有各自的课题之外，并协作开发新农药。此研究所在天然物农药、微生物农药、难于防治的病虫草害有效新农药等方面均取得了显著的成绩。目前，该研究所已开始与我国上海市农药研究所共同创制新的抗生素农药。3)农药的研发行为模式图国外著名的研发机构主要是从事农药生产的各大公司，科研院校占的比

24、例相对较少；与国外农药研究体系相比，国内的农药研究机构的设置有比较大的差别。这些研究机构主要隶属于原化学工业部、农业部、中国科学院和高等学校四个系统。卫生部和环境保护局所属的一些研究单位则进行农药毒性、农药对环境影响方面的研究。在农药企业内部，则很少有开展前瞻性研究的机构，它们的研究力量亦比较薄弱。我们预期，随着知识创新和技术创新的深入，企业内部不注重开展农药的前瞻性研究的现状将会在很大程度上有所改观。由此可见，国外产品是基于长期实践和积累条件下的研发，而国内研发机构的鱼龙混杂现象严重，技术力量薄弱，各科研领域的相互协调性差，科研与实际难以融合，所以很难有创制型产品出现。4、全球农药行业技术发

25、展分析与趋势分析1)行业利润向下游制剂与渠道集中，全球创制农药巨头进入上游农作物种子与基因技术高端领域沿着产业链可将农药行业划分为原药与制剂两大领域，其中原药又可划分为创制农药和仿制农药：创制农药领域已形成全球“六巨头”，近20年来逐步进入作物种子与基因技术领域并已全部成为该领域的领导者；仿制农药领域2000年以来产生了所谓“四小龙”，规模也逐渐逼近“六巨头”，其一方面继续加强在新产品领域的研发，另一方面也在全球范围内大举收购当地经销商，进入下游渠道等价值链高端。进入生物技术领域：力求在农作物基因技术应用方面取得更大突破，从根本上提高作物的产量与抗病虫害能力，降低公司农药主营业务在外界环境影响

26、下的波动性。比较典型的是孟山都，其通过垄断草甘膦与耐草甘膦转基因作物种子产业链。保持并发展核心产品：巴期夫公司的目标是从300个产品减少至170个，先正达公司的目标是对于17个销售额均达1亿美元以上的产品进行重点销售，由于新药的开发与批准更加艰难，创制农药六巨头通过更加严格的数据法规来保持已有产品的市场垄断地位加强各种形式的技术与销售合作：跨国农药巨头之间的研发项目合作与相互之间的技术授权协议不断增多，而重要专利农药的销售许可也成为巨头们追逐的焦点。趋势分析：虽然各创制型农药企业的在科研经费上的投资比重很大，一个全新的广泛应用的农药原药的出现不是三五年间就可以出现的，全球创制型农药行业原有产品

27、不断失去专利保护，而新药推出速度明显减缓。使用随机合成筛选的方法开发一个新农药有效成分的费用一般在2亿美元左右，经历68年甚至更长时间的研发和试验过程，需要筛选1015万个化合物，其高投入、高风险的特征使企业越来越难以承受。在此背景下，全球创制型农药行业正呈现出的发展趋势不外乎两条：一是走下游路线，做仿制农药，重点在制剂领域；另一条是向上游发展，进入基因技术和种子选育领域。2)全球农药结构向杀菌剂倾斜2004年全球农药市场当中，20类农药销售额在5亿美元以上，根据Phillips McDougall公司总裁估算，20类家药总销售额达到237.82美元，占全球市场的77%。全球自2004年至20

28、09年，除草剂、杀虫剂的销售额的增长率分别为-0.47%和2.73%，其增长幅度不大。而杀菌剂在2004至2009年销售额的增长率为13.32%，全球农药结构中杀菌剂的增长速度较快。趋势分析：随着转基因作物在世界上的大面积种植、育种筛选种子等技术的广泛应用，除草剂和杀虫剂的使用受到了限制。究其原因，有如下几点：第一，转基因作物大多表现在增产、抗虫、抗除草剂方面，抗虫的转基因作物无需使用杀虫剂了，抗除草剂的转基因作物和灭生性除草剂的配合使用，这样一来杀虫剂和除草剂的需求量就大大减小了；第二，优良育种和种子筛选等技术的广泛应用使得杂草的种子夹杂在作物种子中传播的可能性大大降低，而现代农业朝机械化方

29、向发展，加上农业管理水平越来越高，使得杂草草害大面积爆发的机会越来越少，这也是限制除草剂需求量增加的的重要原因之一。转基因作物在抗菌方面表现欠佳，病害的爆发与气候、地理等自然因素有着种种联系，细菌生长周期短、繁殖速度快，产生变异的速度也快，种种原因造就了杀菌剂的需求量在近年逐步增加的趋势。3)全球农药的剂型发展趋势通过1994年和2007年热销剂型的对比，尽管可湿性粉剂仍然保持在19%不变，乳化浓缩剂所占的比例已从43%降至28%。粒剂已从11%上升至13%，悬浮剂从8%上升至16%，水分散粒剂从4%上升至12%，而其它剂型则从2%上升至5%。先正达（英国）资深研究员Patrick Mulqueen发布的美国和亚太地区登记趋势数据，与全球登记趋势十分一致，除了乳化浓缩剂方面。在美国2004年和2009年登记趋势的对比中发现， 可溶性液剂，乳化浓