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500亿美金启示录:全球农化行业七十年演进史

发布日期: 2019-08-26 11:41    浏览次数:

  1962年蕾切尔·卡森(Rachel Carson)《幽静的春天》一书的出书,是农作物维护职业开展的一个重要里程碑。

  它着重改善农药产品的安全和环境现状的紧迫性,其巨大的大众和政治影响对美国环境维护局(EPA)的建立起了重要效果。

  现在,国际领先的农作物维护产品制造商每年在新产品的研制上出资超越30亿美元。

  在曩昔的50年里,首要研讨型公司的整体研制出资一直坚持在每年销售额的7%-10%的高位(Phillips McDougall AgriService)。

  这种高水平的出资,使各公司可以持续开发、改善产品的成效和安全性,以保证到达不断前进的监管规范,并向农人供给有用的东西,以供给养分、安全和负担得起的食物。

  为了阐明这个职业是怎么开展的,比较一下《幽静的春天》发行前后作物维护职业各方面的要害历史数据,以及它现在的情况,是很有协助的。

  职业规划和产品多样性在1960年,农作物维护工业的价值不到100亿美元,而农人可以取得大约100种农药活性成分。现在,该工业的价值超越500亿美元,全球约有600种活性成分可供农人运用(图1)。

500亿美金启示录:全球农化职业七十年演进史此外,1960年商场上有15个化工集团,而今日的产品来自40多个不同的集团。新的化学集体往往带来新的举动办法,这对处理杀虫剂、杀菌剂或除草剂的抗药性问题是较为重要的。

  尽管近年来新产品的同意率有所下降(图2),但出资的规划依然很大,这使得该职业可以坚持适当水平的产品立异以及其他开展,如集成作物处理方案、运用技能和精准农业。

  这种研制投入的高水平始于1950年代,在曩昔的50年里,大公司每年在其间投入了销售额的7%-10% (Phillips McDougall AgriService)。

500亿美金启示录:全球农化职业七十年演进史为了跟上新的安全法规,多年来许多的产品已被撤出商场,这些产品要么被制止,要么在从头注册进程中不受支撑。

  例如,美国国家环境维护局(EPA)就列出了美国不再供给的60多种活性成分。经过比较1968年美国首要作物上运用的前10种产品与2016年运用的产品(表1),可以阐明其间的影响。

  1968年运用的十大产品中有六种现已被制止运用。

500亿美金启示录:全球农化职业七十年演进史在欧盟,监管准则的改变带来了愈加严厉的数据要求,引进了损害截止规范,并选用了杂乱的技能指导程序进行危险评价,然后削减了在欧盟注册的新活性物质的数量,而那些现已上市的产品也不太或许满意新规范的要求。

  依据1991年的指令91/414,欧盟的从头挂号程序导致了超越一半的具有商业含义的作物维护活性成分(499种中的293种)被移除(图3)。

500亿美金启示录:全球农化职业七十年演进史值得注意的是,尽管在曩昔二十年中,每年用于传统作物维护的新活性成分的数量都在下降,但商场上的生物产品的数量却在敏捷添加。

  相同重要的是要注意,尽管作物维护职业现已大大前进了新产品的成效和安全性,但低收入国家与新产品商业秘要信息相关的国家监管系统维护才能往往缺乏,或许会危及职业的出资,摧残立异,有时让农人无法取得新技能。

  生物制品异军突起除了600多种组成的农作物维护活性成格外,还有大约300种生物农药活性物质和生物体。这些物质包含天然存在的物质、发酵发生的产品、微生物和信息素以及食肉昆虫、螨虫、真菌和线虫。

  近年来,无论是大型研制公司、非专利产品制造商,仍是许多规划较小的企业和草创企业,对生物制品的爱好都明显添加。

  这一趋势是由生物农药面对的要求较低的监管程序、害虫归纳办理(IPM)项目的添加以及农人对更多样化的东西箱的需求所推进的。在IPM系统中,生物农药和组成农药常常一起运用。

  1960年以来,生物产品的引进率明显添加(图4)。1960年至1990年间,均匀每年有三种新的生物产品进入全球商场。从1990年到2016年,均匀每年有11种新的生物制剂被引进。

  在曩昔20年里,重生物产品的引进速度常常超越传统产品,并且这一趋势看来还将持续下去。

  在专利活动方面,2017年是生物农药专利(173项),初次超越传统农作物维护产品(117项)。

500亿美金启示录:全球农化职业七十年演进史生物制品部分的商场添加也比传统作物维护产品的添加要快,自1990年代初以来添加了2900%,尽管起点很低(表2)。

500亿美金启示录:全球农化职业七十年演进史尽管潜力巨大,且近年来添加敏捷,但生物制品商场所占份额相对较小,在整个农作物维护产品商场的总价值占比不到10%。

  此外,一种生物产品老练时的均匀年销售额约为1000万美元,而传统作物维护产品的均匀年销售额为7500万美元。要使该部分持续添加,生物产品将需求在时刻和规划上证明其成效。

  自20世纪50年代以来,对农作物维护产品的许多出资使其有用性和功率不断前进。

  例如,跟着产品的开展,每公顷产品的施用量明显下降,因而农人可以运用更低剂量的作物维护产品来到达相同的效果(图5)。

500亿美金启示录:全球农化职业七十年演进史上世纪50年代,每公顷农药、杀虫剂和除草剂的均匀施用量分别为1200克、1700克和2400克。

  到本世纪头十年,均匀运用率下降到100、40和75克/公顷。这项技能的前进意味着,现在农人运用的活性成分比上世纪50年代的份额低了95%左右。

  跟着时刻的推移,除草剂、杀虫剂和杀菌剂的不同化学类别的均匀施用量如表3-5所示。

500亿美金启示录:全球农化职业七十年演进史对健康、安全和环境的影响及应对办法为了使作物维护产品经过监管要求并获准用于商业用途,研制安排和厂商有必要证明它可以被安全处理和运用,并最小化对人类健康和环境的危险。

  如前所述,环绕安全的监管规范,以及社会希望的前进,今日进入商场的产品在人类和环境安全方面的已得到明显改善。

  研制进程中的立异现在答应公司在开发进程的前期就挑选潜在的活性成分,然后当即扫除任何有毒或对环境有害的产品。

  此外,跟着技能的前进,为使一种新的作物维护产品注册、组成并经生物研讨的新分子的均匀数目已从1995年的52000个添加到今日的16万个。

  毒性(TOXICITY)

  国际卫生安排将农药分为四大类:

  第1类:极度(1a)和高度(1b)危险

  第2类:中度危险

  第3类:细微危险

  U:不太或许有危险

  这些分类是由“LD50”决议的,LD50是对一种资料急性毒性的丈量,是产品安全决议计划的根本构成。

  LD50值越高,对人体的急性安全性差值越大。考虑到这一点,现在活性成分LD50的均匀水平约为3500毫克/公斤,而60年代LD50的均匀水平约为2500毫克/公斤,即急性毒性下降了40%,这是一个活跃的趋势。

  由于这些改善,今日的新活性成分中归于世卫安排第1类和第2类的数量削减了(图7)。

500亿美金启示录:全球农化职业七十年演进史LD50的添加加上杀虫剂运用率的下降,阐明晰作物维护工业的活跃开展,该工业可以一起前进产品成效和削减急性产品毒性。

  Fernandez-Cornejo等人的一项研讨供给了另一个活跃的比如(图8),依据美国饮用水规范,1968年至2008年间,美国的毒性水平持续下降。

  作者指出:“新的、更好的农药活性成分(更有用、对人体健康和环境的损害更小)常常被引进,而其他活性成分已被其出产商制止或自愿撤销。”

  在土壤中的持久性作物维护产品对土壤的影响是另一个重要要素。

  农作物维护产品总是有必定的持久性,以保证该产品在满意的时刻里对其方针害虫是有用的,并削减进一步所需农作物维护产品的运用,重要的是,作物维护产品终究应该在土壤中降解成无害的分化产品。

  农作物维护职业有必要在产品有用性和土壤持久性之间找到平衡。

  衡量土壤持久性的一个方针是DT50,它是一半产品降解所需的天数。DT50值越高,标明持久性越长。

  对dt50的剖析标明,上世纪80年代引进的产品的持久性到达峰值,为72天。在21世纪头十年,新发明现已协助将持久性均匀缩短到了53天。

  图8显现了美国运用Fernandez-Cornejo和Jans(1995)开发的持久性数据的索引。持久性在1968年至1970年代末下降,随即逐步添加到1990年代末,然后明显下降,直到2008年。

  这些活跃的产品开发趋势得到了监管方针的支撑,这些方针在曩昔60年明显演化,以评价农药的持久性。

  例如,一些特定农药产品或许会有少数留存持续到下一个成长季,因而,要进行一项全面的环境危险评价,以确认这种持久性水平是否会经过土壤运送或地表水径流对环境发生影响。

500亿美金启示录:全球农化职业七十年演进史为作物出产和粮食安全作出贡献农作物维护产品协助农人前进亩产和总产值,这有助于养活不断添加的人口,并防止将富含生物多样性的土地投入出产。

  图9显现了一切作物的总产值怎么从1960年的略低于4吨/公顷添加到今日的略高于6吨/公顷,增幅约为60%。这有助于添加出产,以满意日益添加的人口的需求,而没有明显添加可犁地的开发。

500亿美金启示录:全球农化职业七十年演进史总的来说,全球粮食产值自1960年以来添加了两倍多(表7),其间大部分是由于粮食增产到达的,而不是得益于土地运用的扩展。

500亿美金启示录:全球农化职业七十年演进史尽管仅仅前进产值的三种首要投入中的一种(其他两种是化肥和改善种子),但作物维护产品在维护/进步产值方面发挥着重要效果。

  粮农安排/经合安排的一份陈述指出,假如没有包含杀虫剂在内的农作物维护办法,农作物的丢失或许到达50%至80%。

  图10进一步证明晰作物维护产品坚持产值的价值。关于杀虫剂,作物产值的前进很或许是由于下列要素归纳效果的成果:改善配方和施用量,前进农药的生物活性,以及在操控新害虫时扩展产品的活性规模。

500亿美金启示录:全球农化职业七十年演进史这种产值效益是这一期间养活不断添加的全球人口和人均热量耗费的一个重要要素(表8)。500亿美金启示录:全球农化职业七十年演进史农人运用的农作物维护产品数量图11显现了1980年至2000年期间全球运用的活性成重量怎么坚持不变,由于农人可以在不添加运用量的情况下满意全球对增产的需求。

  自2008年以来,跟着越来越多的农人要求更多的东西来维护他们的作物,作物维护产品的运用量有所添加。

  与此一起,每吨活性成分的粮食产值从1980年的2826吨添加到2016年的3145吨(粮农安排的作物产值数据),增幅超越10%。

  整体而言,自1980年以来,每出产一吨食物所运用的有用成重量有所下降。

500亿美金启示录:全球农化职业七十年演进史一些全球趋势有助于解说整体销量的添加:

  免耕农业的快速添加——直接将一种新作物栽培到前一种作物的茬上,而不进行耕耘。免耕的实质是运用除草剂来操控杂草(拜见下一章关于免耕的更多评论)。

  新式经济体转向更具出产力的农业,并取得相关的投入。自2008年以来,农作物维护产品的出产在我国添加了10%,在印度添加了8%,在拉丁美洲添加了6%。

  2007年至2008年的粮食危机,全球粮食价格大幅上涨,全球粮食不安全以及对增产的注重。

  气候改变的影响,不断改变的环境给农人带来了新的害虫问题,需求新的处理方案来维护他们的作物。

  依据2014年的一项研讨,在栽培宿主作物的国家中,大约一半的国家现已发现了超越十分之一的害虫类型。假如这种传达以现在的速度开展,科学家们忧虑,在未来30年内,全球很大一部分粮食出产国将被害虫吞没。

  2018年的一项研讨估量,全球均匀表面温度上升2摄氏度,将导致31%的玉米、19%的水稻和46%的小麦因昆虫减产。

  可持续农业联合国粮食及农业安排(FAO)估量,到2050年,农人将有必要出产更多的粮食,以满意估计将超越90亿人口的需求,一起还要应对气候改变和维护有限的天然资源。农药是农人以可持续的办法耕耘、满意日益添加的需求和维护环境的根本东西。、

  病虫灾归纳治理

  全球共同以为,害虫归纳办理(IPM)是可持续农业中最有用和最全面的办法。IPM侧重于运用生态准则防止问题的发生。

  当需求干涉时,它侧重于经过文明、物理、生物和化学办法的结合来办理昆虫、杂草和疾病,这些办法具有本钱效益、环境无害性和社会可承受性。这包含负责任地运用作物维护和植物生物技能产品。

  粮农安排对IPM的界说指出,杀虫剂应在经济合理的情况下运用,并将对人类健康和环境的危险降到最低。IPM也是欧盟委员会可持续运用杀虫剂的柱石。

  它将IPM界说为健康作物的成长对农业生态系统的损坏最小,并鼓舞天然虫灾操控机制,只在需求时运用杀虫剂。

  免耕/维护性耕耘

  另一项在可持续农业中发挥重要效果的首要技能是免耕,即直接在前一种作物的茬上栽培一种新作物,而不进行耕耘。免耕的实质是运用除草剂来操控杂草,其优点有许多:

  防止了费时、吃力、耗能的犁地,维护土壤结构,削减土壤受腐蚀的概率;

  坚持土壤水分;

  维护土壤的生物多样性;

  经过防止运用动力和搅扰土壤中阻隔的温室气体,它可以下降温室气体(GHG)的排放;

  它答应更多的土地被投入出产,由于休耕的需求削减了。

  现在已广泛选用免耕办法国家首要有美国、加拿大、巴西、阿根廷和澳大利,占全球的免耕土地面积的90%以上选用(表9)。

  未来最大的国家将是是我国,依据粮农安排在2011年和2013年之间的数据,其维护性耕耘的面积添加了一倍多。

500亿美金启示录:全球农化职业七十年演进史生物多样性的优点另一个可部分归因于作物维护产品的首要环境效益是防止砍伐森林和坚持生物多样性。

  一般的假设是,高产农业的替代品对环境更有利。但是,宣布在《天然可持续》杂志上的一项研讨发现,许多高产实践都是活跃的,削减了温室气体和水的运用,以及土壤流失和氮磷水平。它弥补说,只有当更高的产值削减了新犁地的开发时,这些对天然的优点才会发挥效果。

  其他生物学家,尤其是哈佛大学的威尔逊,也曾标明,为了真实维护全球生物多样性,有必要留出地球表面大约一半的空间给大天然。削减粮食丢失、糟蹋和过度消费是一个重要要素,一起亟需添加单位面积产值(高产)。

  依据粮农安排1975年至2017年的出产数据,假如没有农作物维护和其他农业投入带来的增产,将不得不将3.7亿多公顷土地(适当于亚马逊雨林的60%)用于农业。

  结尾农作物维护产品数量和种类大幅添加,为农人供给了愈加广泛、有用的病虫灾防治东西箱。农人需求可持续的处理方案,其中心是归纳害虫办理。其它农业技能,如免耕农业,也将发挥重要效果。

  农作物维护工业对可持续地养活国际至关重要,但是,要到达在2050年前满意全球粮食需求,一起维护环境和应对气候改变的应战的方针,需求做的还有许多。

  农作物维护工业有必要持续出资立异,监管环境有必要承受农人运用的新改善产品,这些产品也有必要契合社会的希望。坚持一个科学、系统、环境友善的作物维护工业生态系统,才能让“每一个春天都不再幽静”。

  参考资料及数据来历:

  Phillips McDougall.Evolution of the Crop Protection Industry since 1960.November 2018.

  封面图源:www.123rf.com.cn

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