耕地面积不断减少，世界人口不断增加，人类对生存环境的保护意识不断增强，使得人口、粮食、环境成为当前及进入二十一世纪的突出问题，摆在了人类的面前。人口增长需要更多的粮食。通过提高农业生产技术和复种指数，加强优质高产作物杂交品种的育种栽培，使用杀虫、抗病、除草农药，世界作物产量有效地提高了3倍。而至2040年人类必须将世界上现有农作物的产量再提高3倍，才能满足需要。提高粮食产量离不开农药。当前，世界农业虽然已使用农药，每年仍有35%的农作物损失，倘若离开农药，损失则高达70%。由此可见，农药已成为人类生存和发展不可缺少的救灾物资。
1 国外农药现状
1.1 市场：农药需求趋于饱和，有效成分用量逐年降低由于世界耕地面积减少和高效、超高效品种的开发，农药产量、销售额增长趋缓，部分年份甚至出现负增长。进入1990年代，全球农药销售额基本稳定在＄270～300亿左右，其中除草剂占47%，杀虫剂占29%，杀菌剂占19%，其它占5%。按地区划分，北美和东南亚销售额增长，欧洲市场萎缩。北美已成为世界上最大的市场，占30%；东南亚居第2位，占26%。按作物划分，用药最多的当数果蔬，占26%，其他依次为水稻、麦类、棉花、玉米等。发达国家中以玉米用药量最高，主要是除草剂，大豆用药量也相当可观。
1.2 工业：农药工业走向联合之路，托拉斯现象世人瞩目近年来，农药工业利润连年下降，已由1980年代的11%多下降至1990年代的8%左右。随着竞争加剧，新品种开发风险剧烈攀升，公司别无选择，兼并、合并、重组、分化成了1990年代农药行业的显著特点，超级农药公司应运而生，雄踞世界农药市场：
1995年，瑞士的两大农药巨头——当时位居世界第1和第9的汽巴;嘉基和山道士合并成立了诺华公司，成为世界第一大农药公司、第二大种子公司，遥遥领先于其他公司；英国帝国化学公司是英国第二大化学公司，1992年公司开始酝酿重大改组，原因之一是公司的股票形势很不乐观，传统的产品如炸药、肥料、油漆、染料等市场疲软，但医药、农药盈利可观。公司为了从股票市场筹集更多资金，毅然将其与生命有关的部分分出，建立了新公司捷利康，
1992年7月1日捷利康正式运营；
1994年，德国赫司特公司的农药部分、先灵公司的农药部分和罗素;尤克福公司合并成立了艾格福公司，合并后上升为第四大农药公司，1998年12月1日该公司又有新举措，宣布与位居第七的罗纳;普朗克公司合并成立Avotis，合并成功后产销额将超过诺华，上升为第一位；道化学公司的研究部分与伊兰科公司合并成立了道;伊兰科公司，(又译作陶氏;益农公司)，1998年更名为道农化科学(DowAgroSciences)；孟山都公司近来加快了企业购并步伐，并关注亚洲和南美市场。目前，公司已收购了澳大利亚Weedbug除草剂公司51%的股份，同时也在努力扩大种子方面的业务，已收购了嘉吉公司的国际种子业务和联合利华公司的国际剑桥育种公司；杜邦公司最近取得了国际先峰种子公司(PioneerHiBredInternational)80%的股份，先峰公司是世界上最大的种子公司，1998年的销售额达＄18.35亿，控制着美国40%的种子市场、42%的玉米种子市场；1993年经营有方的美国氰胺公司完成了对英国壳牌公司农药部的兼并，协议规定兼并所有原壳牌公司农药部的产品、知识产权、市场，包括在玻利维亚、巴西的制造厂，在德国的生物科学研究中心，在法国以及其它各地的农药加工厂，此次兼并使氰胺公司获得了良好的效益。
1998年，居世界前10位的农药公司为诺华(＄41.52亿)、孟山都(＄40.32亿)、杜邦(＄31.56亿)、捷利康(＄28.97亿)、艾格福(＄24.10亿)、拜耳(＄22.73亿)、罗纳·普朗克(＄22.66亿)、氰胺(21.94亿)、道农化科学(＄21.32亿)、巴斯夫(＄19.45亿)。它们的销售额占了世界总额的85%，而1972年这个数字是57%，1988年是65%，1992年是70%，呈逐年上升之势。众多公司的合并、重组创建了一些有战略意义的联盟，增强了竞争实力。但业内人士指出，日益风行的大集团合并，尤其是强强合并会削弱市场的竞争能力。因此，反托拉斯(垄断)呼声日益高涨。
1.3 开发：农药开发难度加大，天然源农药备受关注由于环境及登记要求越来越高，迫切需要寻找药效更好、使用更安全的新结构化合物。这加剧了新农药的开发难度，成功率急剧下降，1950年代为1/1800，1960年代为1/13000，1970年代为1/12000，1980年代为1/20000，进入1990年代为1/30000，而到了1996年下降至1/80000，仅为1950年代的1/40。目前开发一个新农药化合物需历时7～10年，耗资上亿甚至几亿美元。虽然如此，每年农药公司仍投入＄30亿的资金从事新农药的研究和开发。同时随着科技进步和计算机辅助农药分子设计技术的应用，农药的开发速度加快，每年投放市场的新结构农药由1970年代的9个上升至目前的13个。
目前，新农药的开发仍以化学农药为主，同时天然源(动物源、植物源和微生物源)农药的开发也极受关注。新近开发的化学农药以杂环类化合物居多，杂环的引入提高了生物活性和选择性。具有含氟取代物的化合物药效突出，因此向各类农药中引入氟原子已成研究热点。此外，采用立体有择合成、拆分和差向异构等新技术、新工艺生产的高效异构体已成为高效农药中的新贵；含杂原子的稠环、螺环化合物作用机理独特，不易产生抗性，同样引人注目。可以确信，具生物活性的天然产物成为植保用品主流的日子可能会到来，因为对环境不利的化学农药使用范围正在缩小，害物对现有农药的抗性在增强，从天然源特别是从众多的植物源中寻找新一代农药的研究正成为一个热门话题。同时对这类天然源产物的研究也可以启迪化学农药开发的思路或寻找出化学农药的前体化合物。综观农药开发史，许多类农药如氨基甲酸酯类、拟除虫菊酯类、沙蚕毒类和新烟碱类农药的开发均得益于天然产物(毒扁豆碱、除虫菊花、异足索蚕和烟碱)。
1.4 热点：生物农药迅速崛起，基因工程锦上添花通常所说的生物农药是指以细菌、真菌、病毒、线虫以及由它们产生的代谢物(农用抗生素)为有效成分的农药，起源于1960年代，其开发在1970年代曾掀起过高潮，但由于当时生物技术、手段、水平相对较低，生物农药本身对工艺、贮藏、运输要求又高，及随后拟除虫菊酯的崛起造成生物农药的开发步入低潮。近年来，随着人类对生存环境质量的要求越来越高，无公害、无污染、无残留、成本低、且不易产生抗性的生物农药又重新受到关注。生物技术尤其是微生物技术的进步更为这类农药的开发提供了便利。生物农药重获青睐还有一个重要原因，即费用低廉，开发费用仅为化学农药的1/40，登记费用也仅为化学农药的1/100。目前生物农药销售额达＄3亿，约占整个农药市场的1%，且年产值每年上升10%～20%。开发最为成功的生物农药当属苏云金杆菌(Bt)，占整个生物农药的70%以上，最常用的真菌杀虫剂是白僵菌和绿僵菌，其它有阿维菌素、核多角体病毒、双毒杆菌、工程棒状病毒、线虫等。基因工程将生物农药的应用引入了高科技的殿堂，为农药的发展掀开了辉煌的一页。将杀虫、抗菌的生物农药基因嵌入作物种子中可培育出具农药作用的转基因作物，目前这类作物以Bt为主，包括Bt棉、Bt马铃薯、Bt玉米等，其它还有细菌、病毒和线虫的转基因作物，包括抗虫、抗病毒蕃茄、草莓、南瓜等。将抗农药(主要是除草剂)的基因嵌入作物种子中培育出的转基因作物即耐除草剂。这类转基因作物的开发极为盛行，世界各大农药公司根据各自的除草剂开发了系列耐除草剂作物：孟山都公司的耐草甘膦玉米、大豆、棉花、油菜、甜菜；艾格福公司的耐草铵膦玉米、大豆、棉花、油菜、甜菜、水稻；氰胺公司的耐咪唑啉酮类玉米；罗纳·普朗克公司的耐溴苯腈棉花、烟草；杜邦公司的耐磺酰脲类大豆、棉花；以及巴斯夫公司的耐稀禾定玉米等。这些蕴含了高科技的转基因作物节约了大量农药，减少了作物损失，减轻了环境污染，同时也为各公司带来了极为丰厚的利润。目前，转基因作物发展神速，至1994年世界上已有385种转基因作物进行了田间试验，种植面积在1996年仅有2.8×108m2，1997年已迅速上升至1.27×1011m2，销售额1996年为＄2.35亿，1998年美国种植面积就已达2.5×1011m2。预计2010年世界转基因作物种植面积将达6.0×1011m2。
2 国外农药开发方向和途径 从近几年文献报道看，国外农药开发的方向是高效、低毒、低残留、无污染，具体体现为追求“三高”： ①安全性高，这不仅要求毒性低，残留低，而且要求能降解，无公害； ②生物活性高，新开发的化合物有效剂量大都在5～100g/104m2，部分除草剂甚至达到了1g/104m2以下； ③选择性高，几乎所有新品种都具有特定的作用方式，对靶标害物以外的作物、益虫无活性。这“三高”基于一个共同点，即保护人类生存的环境。
当今农药的开发途径有以下几种：
①将认定有活性的基团进行组合、修饰，这是一种传统的合成方法，相对而言几率最低；
②根据目前已知的靶标(如酶等)结构，定向设计新化合物，如针对抑制乙酰乳酸合酶(ALS)的除草剂、针对抑制乙酰胆碱受体的杀虫剂、针对抑制几丁质的杀虫剂、针对干扰昆虫和植物激素的杀虫剂和除草剂；
③由生物活性物质或有效结构化合物经结构改造开发新化合物，这种方法成功率相对较高，如默克公司由阿维菌素改造的1400个化合物中已有2个商品化，又如由吡咯霉素开发出AC303630；
④仿生制备活性物质，即参照自然界存在的活性物质开发新化合物，这种方法成功率也较高，且成效显著；
⑤引进生物技术开发生物农药。
3三大类农药的未来展望
3.1除草剂新类型层出不穷除草剂开发的方向：
①选择性高，作用机理独特；
②安全；
③高效；
④使用方便
10年开发的除草剂中，杂环化合物约占86%，含氟品种约占50%，类型近20种。其中，二苯醚类和芳氧羧酸类的特点是具有更高的生物活性，大多为单一旋光活性体，对环境更安全，如HC-252和DEH-112。酰胺类特点是某些品种(如SAN582H和BayFoe5043)，对旱田作物(如玉米)安全。咪唑啉酮和磺酰脲类同属ALS抑制剂，不仅活性高，而且残效期短，对后茬作物安全。三唑并嘧啶磺酰胺类和嘧啶醚类是继咪唑啉酮、磺酰脲类之后开发的另两类高效ALS抑制剂，前者主要用于旱田，后者主要用于稻田。ALS抑制剂虽然高效，但易于产生抗性，进入1990年代其开发热情在减退。酰亚胺类、环状亚胺类、吡唑类、三唑啉酮类及脲嘧啶类多含氟，均为需光性除草剂，特点是与环境相容、高效，且对后茬作物无影响。四唑啉酮和稠杂环类目前虽有专利报道，但尚无产品问世。
这些高效新化合物大都是作用在酶的分子水平上，用量极少据估计，未来除草剂的开发将有以下特点：
①继续研究开发生物合理性、低剂量的酶抑制剂；
②大力研究开发天然(植物代谢物)除草剂和以天然产物为先导的化合物；
③开发生物除草剂，基因工程研究将更加广泛；
④加强植物生长调节剂、前提除草剂及除草剂解毒剂的研究；
⑤针对抗药性杂草及使用转基因作物产生的超级杂草(含有植物中耐或抗除草剂基因的杂草)，开发新作用机理的除草剂。
3.2杀虫剂趋向高效低毒化
现有杀虫剂主要包括有机磷、氨基甲酸酯、拟除虫菊酯及其它(主要含杂环)四大类，它们占了全部杀虫剂市场的80%以上，尤其是前两者更是高达1/3。
预计未来，有机磷类将回落，拟除虫菊酯类将稍有增长。有机磷在经历了半个世纪的开发之后，新的活性结构已难以发现，此外高毒也是影响它们开发的原因。但带有三元不对称结构和杂环结构的新品种近来受到重视，它们的优点是与传统有机磷无交互抗性；另一类活跃品种是土壤杀虫剂，因为即使急性毒性高，也不妨碍土壤用药，如1992年布莱顿大会上推出的MAT7484主要用于玉米，对地下害虫毒性很高。对氨基甲酸酯类杀虫剂的研究近来主要集中在低毒衍生化上，即“前体农药”的开发上，通过向结构中引入硫原子，推出了一系列高效低毒品种。如由克百威开发了丁硫克百威、丙硫克百威、呋线威，由灭多威开发了硫双灭多威、磷硫灭多威、磷亚威、棉铃威。与母体化合物相比，新的低毒化衍生物毒性下降20～50倍，杀虫活性影响不大，杀虫谱发生变化，选择性提高，作物药害减轻，持效期延长。将类保幼激素的结构引入到氨基甲酸酯杀虫剂中是这类杀虫剂的一大突破，得到的结构兼具氨基甲酸酯和类保幼激素的特点。瑞士公司推出的双氧威对多种害虫表现出活性，对蜜蜂和有益生物无害。在双氧威末端环的3位上引入氯原子或氟原子对蚊子幼虫防效优于双氧威。拟除虫菊酯1970年代投放市场时因高效杀虫而引起轰动，之后在其结构中导入氟原子后即增强了效力又解决了虫螨兼治的问题，但害虫易产生抗药性问题依然困扰着这类杀虫剂的发展。自1980年代以来，人们又试图将吡啶基引入该类杀虫剂以取代拟除虫菊酯醇组分中的一个苯环，目前已成功推出商品化产品，如道化学公司开发的吡氯菊酯被认为是一个很有前途的杀虫剂，在总体活性上优于氯氰菊酯。
目前，拟除虫菊酯杀虫剂的开发具有以下特点：
①加入氟原子，提高生物活性；
②开发土壤用药品种；
③开发具杀螨活性的药剂；
④光学异构体拆分与立体专一或立体有择合成高活性异构体；
⑤通过结构改造得到鱼毒性低的醚类似物和烃类似物。除三大类杀虫剂外，新类型杀虫剂也在发挥着越来越重要的作用，新类型有吡啶类、吡咯类、嘧啶类、吡唑类、口〖KG-*4]恶唑类、三唑类、酰肼类、烟碱类等杂环化合物，它们结构各异，作用机理、杀虫谱也不尽相同，提供了更多的用药选择。值得一提的是，进入1990年代，烟碱成为又一个研究热点。如同1970年代的菊酯一样，对烟碱的研究不仅引起各方关注，农药公司也纷纷加盟研究，而且成绩斐然，一类杀虫机理新、广谱、高效、低毒且对害虫有选择性的新烟碱类杀虫剂脱颖而出。此类杀虫剂作用于昆虫的烟酸乙酰胆碱受体。它们的出现犹如一股春风，带给杀虫剂领域无限生机，被认为是某些有机磷、氨基甲酸酯、拟除虫菊酯和有机氯杀虫剂的合适替代品。
目前，此类杀虫剂开发最为成功且已商品化的当属日本特殊药业和拜耳农化联合开发的吡虫啉和日本曹达开发的吡虫腈，两品种投入市场后好评如云，迅速占领了杀虫剂市场；最新品种是MT1-446和CGA293’343，它们均是1998年布莱顿植保大会推出的。这次大会共推出4个杀虫剂新品种，新烟碱类即占了2个，其开发热度由此可窥一斑。MTI-446由日本三井公司开发，CGA293’343由瑞士诺华公司开发，两者在结构上有了更大改进，前者结构中的芳杂环由四氢呋喃环取代，后者属硫代烟碱，是第二代新烟碱的第一个代表品种。
3.3杀菌剂保持相对稳定近期开发的杀菌剂主要有下列特点：
①针对病原菌抗性开发新型杀菌剂，如乙霉威对多菌灵产生抗性的病害灰霉病有特效；
②以天然产物为先导化合物开发具有独特作用机理的新化合物，如吡咯类和丙烯酸酯类不仅活性高，且与已知杀菌剂无交互抗性；
③通过激活植物自身对病害免疫力达到抗病目的，此类产品被称作系统激活剂，它们在农药中代表着一种全新的化学、更代表着一种全新的植保技术和概念，改变了以往几乎所有杀菌剂都遵循的直接杀菌原则，成为近期杀菌剂开发的热点和亮点。第一个激活剂是汽巴·嘉基的CGA245704，已商品化的还有捷利康公司的ICI5504；
④多数新产品均有一个显著特点，即作用机理独特、高效，且与已知杀菌剂无交互抗性。新化合物的开发以杂环化合物为主，主要类型为包括三唑类、咪唑类、吡唑类、嘧啶类、呱嗪类和哌啶类在内的麦角甾醇抑制剂；酰基丙氨酸类；二羧甲酰亚胺类；氰基乙酰胺肟类；乙基亚磷酸盐类及黑素合成抑制剂等，发展最快的当属麦角甾醇抑制剂，最引人注目的当属与苯并咪唑类无交互抗性的氨基甲酸酯类及植物系统激活剂。
4 结语
总而言之，世界农药的发展趋向是高效、高安全性、作用机制多样化、良好的环境相容性，符合这一潮流的品种在未来一定会得到长足发展。同时基因工程在农药领域的应用前途光明，不可估量。
