農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因作物發(fā)展對(duì)農(nóng)藥的影響

葉紀(jì)明

（農(nóng)業(yè)農(nóng)村部科技發(fā)展中心，北京 100176）

農(nóng)藥是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中重要的生產(chǎn)資料，其在防治病蟲草鼠等引起的農(nóng)業(yè)災(zāi)害，促進(jìn)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增收等方面發(fā)揮著不可替代的作用[1]。然而，農(nóng)藥的長期大量不規(guī)范使用會(huì)對(duì)農(nóng)產(chǎn)品安全和生態(tài)環(huán)境帶來嚴(yán)重威脅[2]。如何科學(xué)規(guī)范使用農(nóng)藥，提高農(nóng)產(chǎn)品安全性和有效保護(hù)生態(tài)環(huán)境是當(dāng)代農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的關(guān)鍵問題。

轉(zhuǎn)基因技術(shù)作為一項(xiàng)先進(jìn)的生物科學(xué)技術(shù)，將其應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中可以顯著改善作物的生長性狀、提高作物產(chǎn)出量和生長率，目前已成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中應(yīng)用較為廣泛的技術(shù)手段[3]。隨著轉(zhuǎn)基因技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用研究的不斷深入，科學(xué)家們開始將微生物中的殺蟲基因轉(zhuǎn)入農(nóng)作物中，使該作物具有殺蟲功效，從而減少農(nóng)藥的大量使用，以此來解決農(nóng)藥帶來的環(huán)境污染及農(nóng)產(chǎn)品中農(nóng)藥殘留等問題，同時(shí)又能降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，提高農(nóng)產(chǎn)品的市場競爭力。1983年，首例轉(zhuǎn)基因煙草成功培育[4]；1996年，美國相關(guān)公司開發(fā)的轉(zhuǎn)基因作物獲得政府批準(zhǔn)并開始商業(yè)化種植[5]。隨后，蘇云金芽胞桿菌（Bacillus thuringiensis，Bt）基因被成功轉(zhuǎn)入棉花[6]、大豆[7]和水稻[8]等多種作物，抗蟲效果非常顯著。與此同時(shí)，轉(zhuǎn)基因耐除草劑作物的開發(fā)成功，又使得轉(zhuǎn)基因作物得到快速發(fā)展，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來了顛覆性變革[9]。目前，轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物性狀和品種不斷推陳出新，已由第一代抗蟲、耐除草劑單一或復(fù)合性狀，第二代既能抗鱗翅目害蟲（棉鈴蟲、玉米螟等），又能抗鞘翅目害蟲（玉米甲蟲等）性狀以及耐更多種類除草劑（草甘膦、草銨膦、麥草畏和2,4-D類等）性狀，向著第三代高產(chǎn)、抗逆、高品質(zhì)等新性狀和基因編輯產(chǎn)品的方向發(fā)展。轉(zhuǎn)基因技術(shù)已成為新的農(nóng)業(yè)科技革命的強(qiáng)大動(dòng)力和科技創(chuàng)新的重要方向，其大規(guī)模應(yīng)用已成為提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力和促進(jìn)農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展的必然。

1 我國轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物研發(fā)、管理及發(fā)展趨勢(shì)

1.1 轉(zhuǎn)基因作物研發(fā)政策

我國一貫高度重視農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因技術(shù)發(fā)展，堅(jiān)持把發(fā)展轉(zhuǎn)基因作物作為增強(qiáng)產(chǎn)業(yè)核心競爭力、把握產(chǎn)業(yè)發(fā)展主動(dòng)權(quán)的國家重大科技戰(zhàn)略決策。我國也是開展農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因技術(shù)研究起步較早的國家之一。1986年起，我國相繼啟動(dòng)“863計(jì)劃”和“973計(jì)劃”，不斷推進(jìn)轉(zhuǎn)基因技術(shù)和產(chǎn)品的發(fā)展。2008年，國家轉(zhuǎn)基因生物新品種培育重大專項(xiàng)啟動(dòng)，充分體現(xiàn)了中央對(duì)轉(zhuǎn)基因的高度重視，也研發(fā)出一批新基因和新作物[10]。2009年，國務(wù)院辦公廳印發(fā)《促進(jìn)生物產(chǎn)業(yè)加快發(fā)展的若干政策》，要求“加快把生物產(chǎn)業(yè)培育成為高技術(shù)領(lǐng)域的支柱產(chǎn)業(yè)和國家的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)”[11]。2010年，生物育種被列入國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)[12]。2020年，生物育種被列為前沿八大領(lǐng)域之一，首次提出“解決好種子和耕地問題”，堅(jiān)決打好種業(yè)翻身仗[13]。

1.2 農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物管理

我國建立了一整套規(guī)范嚴(yán)謹(jǐn)，適合我國國情并與國際接軌的轉(zhuǎn)基因生物安全管理法規(guī)體系和技術(shù)管理規(guī)范，涵蓋了轉(zhuǎn)基因?qū)嶒?yàn)研究、田間（室外）試驗(yàn)、生產(chǎn)應(yīng)用、加工、經(jīng)營、進(jìn)口以及產(chǎn)品標(biāo)識(shí)等各環(huán)節(jié)[14]。2001年5月，國務(wù)院頒布了《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全管理?xiàng)l例》，農(nóng)業(yè)部也相繼出臺(tái)了《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全評(píng)價(jià)管理辦法》《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物進(jìn)口安全管理辦法》《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物標(biāo)識(shí)管理辦法》《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物加工審批辦法》4個(gè)配套規(guī)章[14]。這些規(guī)章制度的實(shí)施使我國農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物管理更加法制化和規(guī)范化。此外，我國先后建立了國家農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全委員會(huì)和國家農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)。前者由不同部門推薦的70多位專家組成，負(fù)責(zé)對(duì)轉(zhuǎn)基因生物進(jìn)行科學(xué)、系統(tǒng)和全面評(píng)估，主管部門對(duì)通過評(píng)審的單位發(fā)放《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全證書》；后者主要負(fù)責(zé)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)審查、標(biāo)準(zhǔn)審定等工作，截至2022年12月，我國已發(fā)布252項(xiàng)轉(zhuǎn)基因生物安全標(biāo)準(zhǔn)。

1.3 農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物產(chǎn)業(yè)化發(fā)展趨勢(shì)

截至2021年底，我國先后批準(zhǔn)發(fā)放了8種農(nóng)作物的生產(chǎn)應(yīng)用安全證書，包括耐儲(chǔ)存番茄、抗蟲棉、改變花色矮牽牛、抗病甜椒、抗病番木瓜、抗蟲水稻、抗蟲耐除草劑玉米和耐除草劑大豆，但只有轉(zhuǎn)基因抗蟲棉和抗病番木瓜被批準(zhǔn)用于商業(yè)化種植。其中，抗蟲棉的商業(yè)化種植規(guī)模較大。目前已培育的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉有197個(gè)新品種，累計(jì)推廣0.31億hm2，減少棉花上殺蟲劑使用量70%以上[15-16]。依照《根據(jù)種子法規(guī)定》，已獲得生產(chǎn)應(yīng)用安全證書的2個(gè)轉(zhuǎn)基因水稻品種、11個(gè)轉(zhuǎn)基因玉米品種和3個(gè)轉(zhuǎn)基因大豆品種均需在取得品種審定和種子經(jīng)營許可證后，才能進(jìn)行商業(yè)化種植。為進(jìn)一步完善我國轉(zhuǎn)基因作物產(chǎn)業(yè)化的法規(guī)體系，國家農(nóng)作物品種審定委員會(huì)在2022年6月印發(fā)了《國家級(jí)轉(zhuǎn)基因大豆品種審定標(biāo)準(zhǔn)（試行）》和《國家級(jí)轉(zhuǎn)基因玉米品種審定標(biāo)準(zhǔn)（試行）》，在相應(yīng)的非轉(zhuǎn)基因品種審定標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上增加了轉(zhuǎn)基因品種的抗蟲和耐除草劑等目標(biāo)性狀的規(guī)定。目前，我國正不斷擴(kuò)大轉(zhuǎn)基因大豆和玉米的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用試點(diǎn)。試點(diǎn)轉(zhuǎn)基因品種特性優(yōu)良，節(jié)本增效優(yōu)勢(shì)明顯，對(duì)我國轉(zhuǎn)基因大豆和玉米的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展具有里程碑式的意義。

2 轉(zhuǎn)基因作物種植對(duì)農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)的影響

2.1 轉(zhuǎn)基因作物種植使用農(nóng)藥量下降

抗蟲性狀是轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物研發(fā)并獲得功效的重要目標(biāo)之一，隨著克隆技術(shù)的研究發(fā)展和深入，轉(zhuǎn)入Bt基因，產(chǎn)生不同蛋白等，從而獲得越來越多的產(chǎn)品。同樣轉(zhuǎn)入耐草甘膦等基因的作物品種也不斷增加，可以有效解決雜草防控中的藥害、防效和農(nóng)藥成本等問題。具有抗蟲、耐除草劑特性的轉(zhuǎn)基因新作物一旦被推廣應(yīng)用，由于其抗蟲（主要為鱗翅目昆蟲）、除草效果好，大量減少了農(nóng)藥使用和勞動(dòng)力成本，確保農(nóng)作物穩(wěn)產(chǎn)，提高了農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，推廣速度呈幾何級(jí)增長趨勢(shì)，在世界農(nóng)產(chǎn)品市場中具有極強(qiáng)競爭力，因而受到廣大種植者的歡迎，與之對(duì)應(yīng)的傳統(tǒng)作物（非轉(zhuǎn)基因作物）的種植需求下降，顯然對(duì)農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)，特別是在該作物上使用的殺蟲劑、除草劑產(chǎn)生了很大程度的影響。由于轉(zhuǎn)Bt基因抗蟲棉在全球范圍內(nèi)的廣泛種植，全球殺蟲劑使用量逐年減少。據(jù)美國相關(guān)研究報(bào)告顯示，在1996—2008年期間，隨著抗蟲棉種植面積的增加，單位面積殺蟲劑用量由1996年的1.80 kg/hm2，下降到2008年的0.63 kg/hm2，抗蟲棉的種植面積擴(kuò)大與殺蟲劑用量減少呈高度相關(guān)性[16]。另有研究發(fā)現(xiàn)，種植抗蟲玉米和抗蟲棉花，單位面積殺蟲劑使用量可比普通玉米和棉花減少50%～70%[17]。據(jù)中國農(nóng)藥工業(yè)協(xié)會(huì)的數(shù)據(jù)顯示，我國化學(xué)農(nóng)藥原藥產(chǎn)量近5年呈逐年下降趨勢(shì)。2020年化學(xué)農(nóng)藥產(chǎn)量年同比下降1.75%，農(nóng)藥使用量實(shí)現(xiàn)了“零增長”。

2.2 轉(zhuǎn)基因作物種植對(duì)農(nóng)藥產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的影響

當(dāng)前，在全球大規(guī)模種植的農(nóng)作物中，大豆、棉花、玉米、油菜被稱為4大轉(zhuǎn)基因作物，其轉(zhuǎn)基因種植比例分別高達(dá)78%、64%、26%和24%，主要性狀是抗蟲和耐除草劑，個(gè)別產(chǎn)品具有抗病、抗逆等優(yōu)勢(shì)。在抗蟲方面，大多數(shù)轉(zhuǎn)基因抗蟲作物針對(duì)鱗翅目和鞘翅目害蟲有較好的抗性；耐除草劑主要為耐草甘膦、草銨膦、麥草畏和2,4-D類等。水稻、小麥、水果、蔬菜等轉(zhuǎn)基因作物尚在研發(fā)或評(píng)價(jià)中，因一些因素的限制，商業(yè)化種植還需要時(shí)間。

2.2.1 殺蟲劑

我國是殺蟲劑生產(chǎn)和使用量比較大的國家之一。用于常規(guī)作物的殺蟲劑主要為擬除蟲菊酯類，有機(jī)磷類、氨基甲酸酯類和生物類殺蟲劑。目前，根據(jù)全球4大轉(zhuǎn)基因作物種植國的經(jīng)驗(yàn)分析，用于防治鱗翅目和鞘翅目害蟲的殺蟲劑已稀少。我國種植抗蟲棉后，由于鱗翅目和鞘翅目害蟲數(shù)量的減少，一些過去為次要害蟲，如蚜蟲、盲蝽、螢葉甲等成為新的主要害蟲，因此菊酯類殺蟲劑，如氯氰菊酯、高效氯氟氰菊酯和有機(jī)磷類殺蟲劑辛硫磷、毒死蜱等已逐年減少，而防治蚜蟲、盲蝽等的殺蟲劑，如煙堿類殺蟲劑吡蟲啉、啶蟲脒等將會(huì)增加。未來我國轉(zhuǎn)基因大豆和玉米商業(yè)化種植后，用于防治玉米螟（Ostrinia furnacalis）、棉鈴蟲（Helicoverpa armigera）、黏蟲（Mythimna separata）、草地貪夜蛾（Spodoptera frugiperda）等殺蟲劑的使用量將明顯減少。

2.2.2 除草劑

在轉(zhuǎn)基因作物大面積推廣應(yīng)用前，莠去津的使用量位列全球除草劑市場的首位，但自從耐草甘膦轉(zhuǎn)基因作物大面積推廣種植后，草甘膦的需求量就直線上升，草甘膦逐漸成為在全球范圍內(nèi)使用面積最廣的除草劑品種[18]。草甘膦是一種非選擇性除草劑，又稱“見綠殺”，最初主要用于非農(nóng)及作物種植前或收割后防除雜草。隨著轉(zhuǎn)基因作物的逐漸普及以及草甘膦的廣泛使用，抗草甘膦雜草也在選擇中生存下來，成為所謂“超級(jí)雜草”。同時(shí)，對(duì)草甘膦致癌性的爭論，導(dǎo)致一些國家禁止或限制使用。為了達(dá)到更好的除草效果，耐草銨膦、麥草畏、2,4-D類轉(zhuǎn)基因作物相繼研發(fā)成功，并與耐草甘膦性狀復(fù)合，已被廣泛種植。當(dāng)前全球草甘膦的市場發(fā)展比較平穩(wěn)，草銨膦的市場發(fā)展有一定增速，麥草畏、2,4-D類因使用技術(shù)等問題，沒有達(dá)到預(yù)期使用量；轉(zhuǎn)基因玉米、大豆、油菜田不再使用乙草胺、莠去津、煙嘧磺隆和苯達(dá)松等除草劑，市場銷售量明顯下降。我國是除草劑的主要生產(chǎn)國，自主研發(fā)的耐除草劑作物主要是耐草甘膦和草銨膦。近年來，草甘膦產(chǎn)量略有下降，草銨膦增速加快。未來我國轉(zhuǎn)基因大豆和玉米等大規(guī)模商業(yè)化種植后，草甘膦、草銨膦使用量將有一個(gè)快速上漲預(yù)期，而一些常規(guī)除草劑，如乙草胺、莠去津等的使用量將會(huì)明顯下降。

2.2.3 殺菌劑

抗病轉(zhuǎn)基因作物研發(fā)比抗蟲耐除草劑作物研發(fā)相對(duì)滯后，目前研發(fā)比較成功的是抗環(huán)斑病毒番木瓜。因種植面積有限，其對(duì)全球殺菌劑市場影響非常有限。然而，由于轉(zhuǎn)基因作物的品種、種植結(jié)構(gòu)、種植密度等發(fā)生變化，使得一些病害發(fā)生比常規(guī)作物更加嚴(yán)重。例如，玉米大斑病、銹病等，大豆花葉病毒病、銹病等。因此，近年來在全球殺菌劑市場中三唑類、甲氧基丙烯酸酯類殺菌劑的銷量穩(wěn)中有進(jìn)。目前我國研發(fā)的轉(zhuǎn)基因作物沒有大規(guī)模引入抗病性基因，因而轉(zhuǎn)基因作物的推廣種植對(duì)殺菌劑市場的影響較為有限。

2.3 轉(zhuǎn)基因作物種植促使農(nóng)藥、種子等全產(chǎn)業(yè)鏈整合

縱觀世界農(nóng)化巨頭的歷史發(fā)展，同時(shí)推進(jìn)農(nóng)化產(chǎn)品業(yè)務(wù)和種子業(yè)務(wù)是其共同特征。例如，先正達(dá)、孟山都、杜邦先鋒、陶氏益農(nóng)和拜耳等既是農(nóng)化巨頭公司，又是種子研發(fā)的佼佼者，而且農(nóng)化產(chǎn)品與種子業(yè)務(wù)相互促進(jìn)，不可分割。世界前三大轉(zhuǎn)基因作物公司孟山都、杜邦先鋒和先正達(dá)，均通過不斷壯大轉(zhuǎn)基因種子研發(fā)能力，逐步實(shí)現(xiàn)了對(duì)除草劑、農(nóng)藥、化肥等上游產(chǎn)業(yè)的整合，同時(shí)還促進(jìn)了飼料、農(nóng)產(chǎn)品加工等下游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。轉(zhuǎn)基因作物的種植在短時(shí)間內(nèi)快速改變特定除草劑、殺蟲劑和殺菌劑的供需關(guān)系。許多農(nóng)藥公司借機(jī)與轉(zhuǎn)基因種子研發(fā)生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行了合作和兼并重組，進(jìn)而誕生了“轉(zhuǎn)基因種子+農(nóng)藥”的新銷售模式以及“種子生產(chǎn)+農(nóng)藥生產(chǎn)+服務(wù)”的新行業(yè)格局。隨著孟山都、拜耳、陶氏和杜邦先鋒等大型農(nóng)藥種子研發(fā)巨頭公司的合并，國外的農(nóng)藥和種子行業(yè)整合格局已經(jīng)完成。近年來，我國也逐漸形成了“種子+農(nóng)藥”的企業(yè)合并模式，最典型的例子就是中國化工收購了種子研發(fā)巨頭先正達(dá)集團(tuán)。2020年1月5日，中化集團(tuán)和中國化工將旗下農(nóng)業(yè)并入新設(shè)立的“先正達(dá)集團(tuán)”。完成資產(chǎn)重組后的先正達(dá)集團(tuán)包括先正達(dá)植保（運(yùn)營總部位于瑞士巴塞爾）、先正達(dá)種子（運(yùn)營總部位于美國芝加哥）、安道麥（運(yùn)營總部位于以色列特拉維夫）和先正達(dá)集團(tuán)中國（運(yùn)營總部位于中國上海）四大業(yè)務(wù)單元。目前先正達(dá)集團(tuán)業(yè)務(wù)已涵蓋農(nóng)藥、化肥、種子和數(shù)字農(nóng)業(yè)等業(yè)務(wù)，成為全球第一大植保公司、全球第三大種子公司以及中國化肥市場領(lǐng)導(dǎo)者。

3 總結(jié)與展望

根據(jù)本文的研究與分析，轉(zhuǎn)基因作物的推廣種植對(duì)農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有著很大的影響。由于耕地面積的減少，人口增加對(duì)糧食產(chǎn)量的需求，農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展趨勢(shì)，轉(zhuǎn)基因生物育種技術(shù)的不斷發(fā)展和公眾對(duì)轉(zhuǎn)基因作物的認(rèn)識(shí)提升，我國轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物的種類和種植面積將逐漸增加，對(duì)農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展既是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)。此外，由于轉(zhuǎn)基因作物對(duì)農(nóng)藥的需求有指向性，農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)也在經(jīng)歷著巨變，產(chǎn)業(yè)整合速度加快。在當(dāng)前激烈的競爭環(huán)境和多變的市場需要下，農(nóng)藥生產(chǎn)企業(yè)不僅要注重自主創(chuàng)新與研發(fā)，創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)運(yùn)營模式，不斷加快產(chǎn)品升級(jí)，與轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物的發(fā)展相適配，還需要積極順應(yīng)市場潮流，因勢(shì)利導(dǎo)地做出調(diào)整。