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| 全覽全球農化行業70年演進史分析總結 |
| 來源：35斗 2019-8-27 10:28:00 |
| 1962年蕾切爾·卡森（Rachel Carson）《寂靜的春天》一書的出版，是農作物保護行業發展的一個重要里程碑。 它強調改善農藥產品的安全和環境現狀的緊迫性，其巨大的公眾和政治影響對美國環境保護局（EPA）的成立起了重要作用。 如今，世界領先的農作物保護產品制造商每年在新產品的研發上投資超過30億美元。 在過去的50年里，主要研究型公司的總體研發投資始終保持在每年銷售額的7%-10%的高位。 這種高水平的投資，使各公司可以繼續開發、改進產品的功效和安全性，以確保達到不斷提高的監管標準，并向農民提供有效的工具，以提供營養、安全和負擔得起的食品。 為了說明這個行業是如何發展的，比較一下《寂靜的春天》發行前后作物保護行業各方面的關鍵歷史數據，以及它目前的狀況，是很有幫助的。 行業規模和產品多樣性 在1960年，農作物保護產業的價值不到100億美元，而農民可以獲得大約100種農藥活性成分。如今，該產業的價值超過500億美元，全球約有600種活性成分可供農民使用（圖1）。
此外，1960年市場上有15個化工集團，而今天的產品來自40多個不同的集團。新的化學團體往往帶來新的行動方式，這對解決殺蟲劑、殺菌劑或除草劑的抗藥性問題是較為重要的。 盡管近年來新產品的批準率有所下降（圖2），但投資的規模仍然很大，這使得該行業能夠保持相當水平的產品創新以及其他發展，如集成作物解決方案、應用技術和精準農業。 這種研發投入的高水平始于1950年代，在過去的50年里，大公司每年在其中投入了銷售額的7%-10% （Phillips McDougall AgriService）。
為了跟上新的安全法規，多年來大量的產品已被撤出市場，這些產品要么被禁止，要么在重新注冊過程中不受支持。 例如，美國國家環境保護局（EPA）就列出了美國不再提供的60多種活性成分。通過比較1968年美國主要作物上使用的前10種產品與2016年使用的產品（表1），可以說明其中的影響。 1968年使用的十大產品中有六種現已被禁止使用。
在歐盟，監管制度的變化帶來了更加嚴格的數據要求，引入了危害截止標準，并采用了復雜的技術指導程序進行風險評估，從而減少了在歐盟注冊的新活性物質的數量，而那些已經上市的產品也不太可能滿足新標準的要求。 根據1991年的指令91/414，歐盟的重新登記程序導致了超過一半的具有商業意義的作物保護活性成分（499種中的293種）被移除（圖3）。
值得注意的是，雖然在過去二十年中，每年用于傳統作物保護的新活性成分的數量都在下降，但市場上的生物產品的數量卻在迅速增加。 同樣重要的是要注意，雖然作物保護行業已經大大提高了新產品的功效和安全性，但低收入國家與新產品商業機密信息相關的國家監管系統保護能力往往不足，可能會危及行業的投資，扼殺創新，有時讓農民無法獲得新技術。 生物制品異軍突起 除了600多種合成的農作物保護活性成分外，還有大約300種生物農藥活性物質和生物體。這些物質包括自然存在的物質、發酵產生的產品、微生物和信息素以及食肉昆蟲、螨蟲、真菌和線蟲。 近年來，無論是大型研發公司、非專利產品制造商，還是許多規模較小的企業和初創企業，對生物制品的興趣都顯著增加。 這一趨勢是由生物農藥面臨的要求較低的監管程序、害蟲綜合管理（IPM）項目的增長以及農民對更多樣化的工具箱的需求所推動的。在IPM系統中，生物農藥和合成農藥常常同時使用。 1960年以來，生物產品的引進率顯著增長（圖4）。1960年至1990年間，平均每年有三種新的生物產品進入全球市場。從1990年到2016年，平均每年有11種新的生物制劑被引進。 在過去20年里，新生物產品的引進速度經常超過傳統產品，而且這一趨勢看來還將繼續下去。 在專利活動方面，2017年是生物農藥專利（173項），首次超過傳統農作物保護產品（117項）。
生物制品部門的市場增長也比傳統作物保護產品的增長要快，自1990年代初以來增長了2900%，盡管起點很低（表2）。
雖然潛力巨大，且近年來增長迅速，但生物制品市場所占份額相對較小，在整個農作物保護產品市場的總價值占比不到10%。 此外，一種生物產品成熟時的平均年銷售額約為1000萬美元，而傳統作物保護產品的平均年銷售額為7500萬美元。要使該部門繼續增長，生物產品將需要在時間和規模上證明其功效。 自20世紀50年代以來，對農作物保護產品的大量投資使其有效性和效率不斷提高。 例如，隨著產品的發展，每公頃產品的施用量顯著降低，因此農民可以使用更低劑量的作物保護產品來達到同樣的效果（圖5）。
上世紀50年代，每公頃農藥、殺蟲劑和除草劑的平均施用量分別為1200克、1700克和2400克。 到本世紀頭十年，平均使用率降低到100、40和75克/公頃。這項技術的進步意味著，如今農民使用的活性成分比上世紀50年代的比例低了95%左右。 隨著時間的推移，除草劑、殺蟲劑和殺菌劑的不同化學類別的平均施用量如表3-5所示。
對健康、安全和環境的影響及應對措施 為了使作物保護產品通過監管要求并獲準用于商業用途，研發機構和廠商必須證明它可以被安全處理和使用，并最小化對人類健康和環境的風險。 如前所述，圍繞安全的監管標準，以及社會期望的提高，今天進入市場的產品在人類和環境安全方面的已得到顯著改善。 研發過程中的創新現在允許公司在開發過程的早期就篩選潛在的活性成分，從而立即排除任何有毒或對環境有害的產品。 此外，隨著技術的進步，為使一種新的作物保護產品注冊、合成并經生物研究的新分子的平均數目已從1995年的52000個增加到今天的16萬個。 毒性（TOXICITY） 世界衛生組織將農藥分為四大類: 第1類:極度(1a)和高度(1b)危險 第2類:中度危險 第3類:輕微危險 U:不太可能有危險 這些分類是由“LD50”決定的，LD50是對一種材料急性毒性的測量，是產品安全決策的基本構成。 LD50值越高，對人體的急性安全性差值越大�？紤]到這一點，目前活性成分LD50的平均水平約為3500毫克/公斤，而60年代LD50的平均水平約為2500毫克/公斤，即急性毒性降低了40%，這是一個積極的趨勢。 由于這些改進，今天的新活性成分中屬于世衛組織第1類和第2類的數量減少了（圖7）。
LD50的增加加上殺蟲劑使用率的下降，說明了作物保護工業的積極進展，該工業能夠同時提高產品功效和減少急性產品毒性。 Fernandez-Cornejo等人的一項研究提供了另一個積極的例子（圖8），根據美國飲用水標準，1968年至2008年間，美國的毒性水平持續下降。 作者指出:“新的、更好的農藥活性成分（更有效、對人體健康和環境的危害更�。┙洺１灰�，而其他活性成分已被其生產商禁止或自愿取消�！� 在土壤中的持久性 作物保護產品對土壤的影響是另一個重要因素。 農作物保護產品總是有一定的持久性，以確保該產品在足夠的時間里對其目標害蟲是有效的，并減少進一步所需農作物保護產品的應用，重要的是，作物保護產品最終應該在土壤中降解成無害的分解產物。 農作物保護行業必須在產品有效性和土壤持久性之間找到平衡。 衡量土壤持久性的一個指標是DT50，它是一半產品降解所需的天數。DT50值越高，表示持久性越長。 對DT50的分析表明，上世紀80年代引入的產品的持久性達到峰值，為72天。在21世紀頭十年，新發明已經幫助將持久性平均縮短到了53天。 圖8顯示了美國使用Fernandez-Cornejo和Jans（1995）開發的持久性數據的索引。持久性在1968年至1970年代末下降，隨即逐漸增加到1990年代末，然后顯著下降，直到2008年。 這些積極的產品開發趨勢得到了監管政策的支持，這些政策在過去60年顯著演變，以評估農藥的持久性。 例如，一些特定農藥產品可能會有少量留存持續到下一個生長季，因此，要進行一項全面的環境風險評估，以確定這種持久性水平是否會通過土壤運輸或地表水徑流對環境產生影響。
為作物生產和糧食安全作出貢獻 農作物保護產品幫助農民提高畝產和總產量，這有助于養活不斷增長的人口，并避免將富含生物多樣性的土地投入生產。 圖9顯示了所有作物的總產量如何從1960年的略低于4噸/公頃增加到今天的略高于6噸/公頃，增幅約為60%。這有助于增加生產，以滿足日益增長的人口的需求，而沒有顯著增加可耕地的開發。
總的來說，全球糧食產量自1960年以來增加了兩倍多（表7），其中大部分是由于糧食增產達成的，而不是得益于土地使用的擴大。
雖然只是提高產量的三種主要投入中的一種（其他兩種是化肥和改良種子），但作物保護產品在保護/提升產量方面發揮著重要作用。 糧農組織/經合組織的一份報告指出，如果沒有包括殺蟲劑在內的農作物保護措施，農作物的損失可能達到50%至80%。 圖10進一步證明了作物保護產品保持產量的價值。關于殺蟲劑，作物產量的提高很可能是由于下列因素綜合作用的結果：改進配方和施用量，提高農藥的生物活性，以及在控制新害蟲時擴大產品的活性范圍。
這種產量效益是這一期間養活不斷增加的全球人口和人均熱量消耗的一個重要因素（表8）。
農民使用的農作物保護產品數量 圖11顯示了1980年至2000年期間全球使用的活性成分量如何保持不變，因為農民能夠在不增加使用量的情況下滿足全球對增產的需求。 自2008年以來，隨著越來越多的農民要求更多的工具來保護他們的作物，作物保護產品的使用量有所增加。 與此同時，每噸活性成分的糧食產量從1980年的2826噸增加到2016年的3145噸（糧農組織的作物產量數據），增幅超過10%。 總體而言，自1980年以來，每生產一噸食品所使用的有效成分量有所下降。
一些全球趨勢有助于解釋總體銷量的增長: 免耕農業的快速增長——直接將一種新作物種植到前一種作物的茬上，而不進行耕作。免耕的本質是使用除草劑來控制雜草(參見下一章關于免耕的更多討論)。 新興經濟體轉向更具生產力的農業，并獲得相關的投入。自2008年以來，農作物保護產品的生產在中國增長了10%，在印度增長了8%，在拉丁美洲增長了6%。 2007年至2008年的糧食危機，全球糧食價格大幅上漲，全球糧食不安全以及對增產的重視。 氣候變化的影響，不斷變化的環境給農民帶來了新的害蟲問題，需要新的解決方案來保護他們的作物。 根據2014年的一項研究，在種植宿主作物的國家中，大約一半的國家已經發現了超過十分之一的害蟲類型。如果這種傳播以目前的速度發展，科學家們擔心，在未來30年內，全球很大一部分糧食生產國將被害蟲淹沒。 2018年的一項研究估計，全球平均表面溫度上升2攝氏度，將導致31%的玉米、19%的水稻和46%的小麥因昆蟲減產。 可持續農業 聯合國糧食及農業組織（FAO）估計，到2050年，農民將必須生產更多的糧食，以滿足預計將超過90億人口的需求，同時還要應對氣候變化和保護有限的自然資源。農藥是農民以可持續的方式耕作、滿足日益增長的需求和保護環境的基本工具。 病蟲害綜合治理 全球一致認為，害蟲綜合管理（IPM）是可持續農業中最有效和最全面的方法。IPM側重于使用生態原則防止問題的產生。 當需要干預時，它側重于通過文化、物理、生物和化學方法的結合來管理昆蟲、雜草和疾病，這些方法具有成本效益、環境無害性和社會可接受性。這包括負責任地使用作物保護和植物生物技術產品。 糧農組織對IPM的定義指出，殺蟲劑應在經濟合理的情況下使用，并將對人類健康和環境的風險降到最低。IPM也是歐盟委員會可持續使用殺蟲劑的基石。 它將IPM定義為健康作物的生長對農業生態系統的破壞最小，并鼓勵自然蟲害控制機制，只在需要時使用殺蟲劑。 免耕/保護性耕作 另一項在可持續農業中發揮重要作用的主要技術是免耕，即直接在前一種作物的茬上種植一種新作物，而不進行耕作。免耕的本質是使用除草劑來控制雜草，其好處有很多: 避免了費時、費力、耗能的耕地，保護土壤結構，減少土壤受侵蝕的概率； 保持土壤水分； 保護土壤的生物多樣性； 通過避免使用能源和干擾土壤中隔離的溫室氣體，它可以降低溫室氣體(GHG)的排放； 它允許更多的土地被投入生產，因為休耕的需求減少了。 目前已廣泛采用免耕措施國家主要有美國、加拿大、巴西、阿根廷和澳大利,占全球的免耕土地面積的90%以上采用（表9）。 未來最大的國家將是是中國,根據糧農組織在2011年和2013年之間的數據，其保護性耕作的面積增加了一倍多。
生物多樣性的好處 另一個可部分歸因于作物保護產品的主要環境效益是避免砍伐森林和維持生物多樣性。 通常的假設是，高產農業的替代品對環境更有利。然而，發表在《自然可持續》雜志上的一項研究發現，許多高產實踐都是積極的，減少了溫室氣體和水的使用，以及土壤流失和氮磷水平。它補充說，只有當更高的產量減少了新耕地的開發時，這些對自然的好處才會發揮作用。 其他生物學家，尤其是哈佛大學的威爾遜，也曾表示，為了真正保護全球生物多樣性，必須留出地球表面大約一半的空間給大自然。減少糧食損失、浪費和過度消費是一個重要因素，同時亟需增加單位面積產量（高產）。 根據糧農組織1975年至2017年的生產數據，如果沒有農作物保護和其他農業投入帶來的增產，將不得不將3.7億多公頃土地（相當于亞馬遜雨林的60%）用于農業。 尾聲 農作物保護產品數量和品種大幅增加，為農民提供了更加廣泛、有效的病蟲害防治工具箱。農民需要可持續的解決方案，其核心是綜合害蟲管理。其它農業技術，如免耕農業，也將發揮重要作用。 農作物保護產業對可持續地養活世界至關重要，然而，要達成在2050年前滿足全球糧食需求，同時保護環境和應對氣候變化的挑戰的目標，需要做的還有很多。 農作物保護產業必須繼續投資創新，監管環境必須接受農民使用的新改良產品，這些產品也必須符合社會的期望。保持一個科學、系統、環境友善的作物保護產業生態體系，才能讓“每一個春天都不再寂靜”。 |
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