现代农业化学进展和未来前景上

现代农化行业目前面临着基本任务和许多挑战。这些挑战包括越来越多地关注质量的消费者偏好，如伦理道德方面和健康饮食的追求，对原材料的高要求，更激烈的企业竞争，严格的监管规定以及持续创新的需要。

为了保证高产优质的食品、饲料、纤维和燃料生产，最佳经济、生态和环境实践是发展可持续农业所必不可少的。

例如，几年来科学和技术的进步已为全世界农民开辟了新的可能性。如今，未来的网络数字农场正使今天的农业更加高效和可持续。

目前高通量植物田间表型方法的令人满意的结果为实现用于精密农业的可靠、省时和性价比高的表型平台的开发和改良技术建立了基础，并通过监控重要已知性状或鉴定新颖性状辅助遗传育种。

另一方面，生物系统（土壤、植物、气候或生境）与气候变化、生物或非生物胁迫、水土流失、不断增长的世界人口、能源和劳动力等现实挑战相结合，产生了强烈冲击。此外，由于有限的耕地和不断增长的世界人口，人均可用耕地将大幅下降，例如由2000年的0.25 hm2降至2050年的0.16 hm2。

气候变化是持续的，干旱、洪涝、风暴和侵蚀等极端气候风险的存在，可能会导致荒漠化和缺水。继而当地种植模式和病虫害流行可能改变了，作物歉收以及作物和食品价格上涨的风险增大。一旦出现使地区不利于农业的时机，农业产出的整体可靠性会受到威胁。

在未来几年里，粮食、饲料和水分消耗的增加以及全球气候变暖，能源需求的进一步增加和世界人口的不断增长将带来巨大的挑战。目前，正确的解决方案正在调研中，涉及政策、国家与公共及私人部门之间的合作以及科学、研究和技术。

那么，现代农业化学在未来将会充当什么样的角色呢？

1　创新的需求

不断创新对现代农化至关重要，这体现在作物保护与缓解胁迫领域。根据对水稻、小麦、大麦、玉米等主要农作物的分析，进行作物保护防治病虫草害可使作物产量提高50%左右。然而，鉴于病虫草害造成的损失以及贮藏和物流损耗，理论上可达到的产量可能约为不进行干预的产量的170%。这意味着，通过在作物保护和缓解胁迫（例如没有生物胁迫）领域的创新，作物的总产量和质量可以进一步显著提高。

1.1　生物系统交联的研究

一个重要的方面是（1）经典宏观理解与（2）强化微观理解，包括交联的生物系统的相互依存，创造现代农业的未来（图1）。

在这种情况下，认识（1）水的供应、土壤质量、农用化学品、生物制品和生物胁迫与（2）农作物和气候、共生体、营养物质、生境和非生物胁迫之间的相关性很重要。

图1　全球趋势及随之而来的现实挑战：农业面临的基本任务

1.2　市场需求和有效成分创新

由于害虫、杂草、植物病原菌出现抗性以及抗性治理，法规要求增加，食物链合作伙伴的需求，害虫、杂草和植物病原菌入侵物种以及现有害物的变化，市场对新的活性成分的需求正在迅速变化。

因此，亟需具有优越性能的创新有效成分，如新颖作用机制（MoAs），改善植物健康，具有如可用于种子处理或高效滴灌法的内吸性等物化性质，提高作物的经济价值。

如今，农化公司的目标是为市场提供综合解决方案，但主要的研发活动仍集中于农化创新。

2　新农化产品的目标市场

自 2004年以来，已有多种现代农用化学品（共计 56个）集中于约 20种作物保护重要经济目标市场，涵盖杀菌剂、除草剂、杀虫剂、安全剂以及杀线虫剂（图2）。

图2　2004-2014上市的农药

进一步研究发现，有22种杀菌剂作用于与呼吸链、细胞分裂、细胞壁生物合成和寄主植物防御诱导相关的8个靶标位点；20种除草剂和安全剂作用于8个靶标位点，这些靶标位点在大多数情况下与氨基酸、脂肪酸、纤维素和类胡萝卜素的生物合成或植物光合系统II等植物特异性途径相关；11种杀虫剂作用于大多数情况下位于昆虫神经和肌肉组织的6个靶标位点；3种杀线虫剂已证明为作用于杀虫剂或杀菌剂类中已知的神经元或呼吸链靶标。

在过去的25年间，作物保护行业经历了显著的整合过程。1990年，有13家公司在这一领域运营，进行全球研发活动。如今，2004年以来推出的 56个新农用化学品中的近 68%（括号内数字）仅由全球5大农化公司开发：杜邦（4个），先正达（5个），巴斯夫（7个），陶氏益农（7个）和拜耳作物科学（15个）。

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