草甘膦是由美国孟山都公司开发的除草剂,又称镇草宁、农达(Roundup)、草干膦、膦甘酸。草甘膦的学名是N-(邻酰基甲基)甘氨酸,纯品为白色固体,水溶性很低。广义的草甘膦是各种草甘膦盐的总称。
与其他除草剂和草甘膦比,草甘膦的特点是除草效果好、药害相对低。所以,从1974年开发商业化,1980年成为除草剂最大的品种,这个时候用于环境、果园或非种植季节除草。1996年,由于转基因作物产业化应用极大推动了草甘膦的广泛使用,现在已成为全球应用最大的农药品种。
目前,全球60%以上的转基因品种都是抗除草剂的,而转基因作物产业化最大一个品种是抗草甘膦的作物,这也是有它内在原因的:一是一些土壤微生物高抗草甘膦,从中能获得高抗草甘膦EPSP合酶基因;二是转基因技术的发展,能够把微生物来源的目的基因转到作物中,获得抗草甘膦的转基因作物。
抗除草剂作物的广泛应用带来巨大的农业变革与增产效益——因为种植抗除草剂作物就能增产。从1996年以来,在美国采用窄行间距方式种植的大豆产量增加了35%。还有就是免耕,此项技术在美国推广增产35%,在阿根廷增产57%。此外,作为育种标记,它还可以快速培养更优良的品种。
其实化学产品也有绿色产品,草甘膦就是最典型的绿色化工产品。草甘膦是绿色化工产品,这是由其作用机制的特点这决定的。莽草酸途径广泛在高等植物和微生物中,是合成芳香族氨基酸的唯一途径。但在哺乳动物,鱼类,鸟类,爬行动物和昆虫中缺乏莽草酸途径。草甘膦作用于莽草酸途径中的一个关键酶:5-烯醇丙酮莽草酸-3-磷酸合酶(EPSP合酶)。EPSP合酶活性中心与底物3-磷酸莽草酸(S3P)和磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)结合,催化合成5-烯醇丙酮莽草酸-3-磷酸(EPSP)。草甘膦是底物PEP结构类似物,与EPSP合酶活性中心结合效率远高于PEP,通过竞争性结合,抑制EPSP合酶活性,导致植物和微生物死亡。
上个世纪的60年代,发现了草甘膦的靶标:EPSP合酶。到了1974年,草甘膦作为除草剂在美国登记了。1992年,美国孟山都公司把农杆菌CP4的抗草甘膦的基因转到大豆中。草甘膦对多年生根杂草非常有效,广泛用于橡胶、桑、茶、果园及甘蔗地,有高效、广谱、低毒、低残留、不破坏土壤环境等优良特性。其缺点是非选择性的除草,对农作物同样有杀死作用。
从草甘膦行业国际供需关系来看,全球草甘膦需求量近年来保持年均约10%的增长速度,2014年已超过70万吨。我国草甘膦实际总产能为60万吨左右,其中近80%的产量用于出口。
草甘膦的工艺难度虽然不复杂,但废水难处理,企业每生产1吨草甘膦原药,仅用在处理废水上的投入就达到2000元以上,用在三废治理上的投入少则几千万,多则上亿元。国内对草甘膦行业的环保核查自2013年就已拉开整合大幕,随着环保压力的日益增大,中小产能大多被淘汰,一哄而上的草甘膦乱象得到好转,草甘膦产能在政策调控下,有望回归理性。
今年来,草甘膦原药的制造成本普遍升高,原因有四:一是上游企业制造成本增加,导致部分原材料价格上涨;二是油价回升,导致原材料、产成品运输成本增长;三是“三废”处理和安全生产运行成本增加;四是人力资源日益紧张,企业融资难度大。
草甘膦是我国农药工业既风光又伤心的支柱产业,留给了我们太多的经验和教训:因为中国的草甘膦没有自主知识产权,没有出口注册许可,没有世界知名品牌,部分规模较大的生产企业替国外企业贴牌生产产品,处于产业链的底端,不可能在效益上获得大的突破。
鉴于市场需求增长、环保压力增大、产能萎缩、制造成本增加等,草甘膦原药价格短期内还有一定上升空间。但从行业整体情况来看,草甘膦行业要走出低谷、稳健步入上升通道还需要时间。