來源：《世界農藥》2024年07期

原題目：HPPD抑制劑類除草劑及其國內應用市場與創制

作者：張天柱（山東先達農化股份有限公司）

我國是全球第一大農藥生產國和農藥出口國，我國糧食產量也位居世界前列，這其中自然少不了農藥的功勞。但是，農藥在使用過程中也暴露出了一些新的亟待解決問題：一是農藥的長期使用使某些有害雜草產生嚴重抗性，從而防礙了現有農藥品種的使用效果；二是一些現有的農藥品種在植物體內吸收和傳導性不佳，影響了其藥效充分發揮；三是隨著人們對農藥研究和認識的進一步深入，為控制、減少農藥對非靶標生物的危害和對環境的潛在不良影響，大多國家有關農藥立法更加嚴格。

除草劑發展緩慢，乙酰輔酶A羧化酶抑制劑類除草劑(ACCase inhibitors)和乙酰乳酸合成酶抑制劑類除草劑(ALS inhibitors)等傳統除草劑抗性也已發生、發展(圖1)；根據除草劑抗性行動委員會(HRAC)分類標準，除草劑抗性機制分為特異性抗性賦予突變引起的靶位抗性(TSR)和除草劑代謝增強引起的非靶位抗性(NTSR)。與類胡蘿卜素生物合成相關的除草劑具有不同作用機制，其中，對羥苯基丙酮酸雙氧化酶抑制劑類除草劑(HPPD inhibitors)不僅施用量低、雜草防治譜廣，且對草甘膦等抗性雜草效果十分顯著，世界范圍內也僅檢測到2種HPPD抗性雜草，且主要是由于代謝增強引起的非靶位抗性(NTSR)。因此，HPPD抑制劑類除草劑已成為新型除草劑研發最活躍方向之一，新一代HPPD抑制劑也從抗性雜草管理的角度滿足了種植者的需求。

1、對羥苯基丙酮酸雙氧化酶抑制劑類除草劑作用機制與活性特點

對羥苯基丙酮酸雙氧化酶(HPPD)是酪氨酸代謝途徑中的一種重要酶。HPPD催化對羥基苯基丙酮酸(HPPA)轉化為尿黑酸(HGA)，而尿黑酸為植物生物合成質體醌和生育酚所必需。一旦HPPD被抑制，植物的光合作用就會被阻斷。當暴露在陽光下時，植物會受到紫外線的嚴重損害，出現獨特的漂白癥狀，導致壞死和死亡。因此，HPPD是除草劑發現的重要靶酶。HPPD抑制劑類除草劑具有毒性低、除草活性高、作物選擇性好、殺草譜廣、環境相容性良好等特點。

HPPD抑制劑類除草劑處理雜草后，雜草快速白化，然后生長受到抑制，最后干枯死亡。HPPD抑制劑類除草劑大多對禾本科雜草、闊葉雜草、莎草都具有活性，同時具有土壤封閉活性和莖葉活性。但作物對HPPD抑制劑類除草劑普遍吸收不好，需要助劑增效，硝磺草酮對玉米安全的重要原因就是玉米對其吸收轉運能力很差。硝磺草酮最佳助劑是油酸甲酯類助劑，與光合系統2(PSII)類除草劑如均三氮苯莠去津、特丁凈、滅草松、異丙隆、溴苯腈、氨唑草酮等復配是最佳復配組合，其中硝磺草酮與莠去津復配在玉米田的應用最為廣泛。

2、商品化HPPD抑制劑類除草劑

HPPD抑制劑類除草劑的首次面市是1979年上市的吡唑特，至今已有40余年發展歷史，基于結構，HPPD抑制劑類除草劑主要有3種結構類型，即三酮類、吡唑酮類、異唑酮類，且以三酮類和吡唑酮類居多。基于應用，HPPD抑制劑類除草劑主要用于玉米、水稻、谷物、甘蔗等作物中雜草控制。

三酮類HPPD抑制劑類除草劑中，2001年上市的硝磺草酮銷售額排行榜首，2018年7.80億美元、2020年5.31億美元，2022年8.52億美元，主要用于玉米田；其次是主要應用于玉米田2007年獲得登記的環磺酮，應用于水稻田的2008年獲得登記的呋喃磺草酮，應用于北美玉米田2015年獲得登記的氟吡草酮。呋喃磺草酮在日本移栽田封閉應用廣泛，而氟吡草酮對雜草抗性治理起到很好作用，市場增長率高，在歐洲谷物應用市場快速增長。

吡唑酮類HPPD抑制劑類除草劑中，吡唑特早于1979年在日本上市，主要用于移栽田封閉防除禾本科雜草和莎草，但用量高達3000ga.i./hm2；2006年首次在加拿大登記的苯唑草酮將吡唑類HPPD抑制劑類除草劑用量下降至15ga.i./hm2，且苯唑草酮對玉米高度安全，2020年銷售額為0.89億美元，但是其高昂的原藥成本阻礙了其市場增長。2007年獲得登記的磺酰草吡唑在歐洲和澳洲市場上，針對谷物闊葉雜草提供了很好防控效果，2020年銷售額為0.62億美元，市場占有率比較穩定。

異唑酮類除草劑中，1996年獲得登記異唑草酮在玉米和甘蔗上表現出優異的封閉活性和持效期，其市場占有率很穩定。同時，抗HPPD轉基因大豆主要配套藥劑也是異唑草酮，也為其貢獻了很大的市場份額，2020年銷售額達到1.57億美元。

3、HPPD抑制劑類除草劑國內應用市場現狀

3.1 玉米田

玉米田是目前HPPD抑制劑類除草劑的國內第一應用市場，莖葉噴霧主要品種有硝磺草酮、苯唑草酮、環磺酮，主要草相是禾本科狗尾草、稗草、馬唐、蘆葦等，闊葉雜草如灰菜、苘麻、莧菜、鐵莧菜等，莎草如香附子等。玉米田莖葉噴霧用配方主要是HPPD抑制劑類硝磺草酮、苯唑草酮、環磺酮和磺酰脲類煙嘧磺隆，這2類單獨與莠去津復配，或者3類進行復配；也有與2甲4氯、氯氟吡氧乙酸、辛酰溴苯腈等復配用于防除某些抗性雜草。實際應用要因地制宜，根據當地草相，使用本地化的復配方案。玉米田土壤封閉的藥劑主要是異唑草酮，在東北吉林的鐮刀灣地區，苘麻發生嚴重，異唑草酮具有遇水激活、二次封閉的效果，同時具有封殺活性，土壤封閉和玉米3葉期之前都可以使用。

作為HPPD類除草劑，硝磺草酮最早在國內使用，早在2004年前后先正達開始在國內推廣硝磺草酮，當時百草枯和煙嘧磺隆是玉米田除草劑主流，但鑒于硝磺草酮對東北水稗草和闊葉雜草高效、對玉米安全，逐漸被大家接受，目前成為和煙嘧磺隆并駕齊驅的玉米田基礎藥劑。硝磺草酮對狗尾草屬類雜草活性低，近2年，狗尾草屬類雜草對煙嘧磺隆也產生比較嚴重抗性。苯唑草酮，巴斯夫的苞衛最先于2010年開始在國內推廣，其殺草譜廣，活性高，對狗尾草屬雜草特別是紅根狗尾草特效，逐漸成為玉米田除草劑市場熱點。苯唑草酮原藥價格高，但隨著國內工藝水平提高，生產成本降低，有望成為防除玉米田雜草的主流藥劑。環磺酮對禾本科雜草活性高于硝磺草酮，尤其對東北某些稗草及馬唐高效，近4年也逐漸被市場接受，但對狗尾草屬綠狗尾活性不突出。

HPPD抑制劑類除草劑在使用過程中，最早是與莠去津簡單復配，隨后我國自主開發出硝磺草酮+莠去津+煙嘧磺隆經典組合，該組合不僅擴大了殺草譜，還兼顧了速效性和徹底性。2022年，先達股份開發出硝磺草酮+莠去津+苯唑草酮復配，效果更優異。不難看出，根據市場上雜草變化，HPPD抑制劑類除草劑復配配方也在不斷變化發展并成功應用。

3.2 甘蔗田

甘蔗田是HPPD抑制劑類除草劑國內第二應用市場，甘蔗田主要分布在海南、廣西、廣東、云南等南方省份，地域性主流雜草有禾本科馬唐、狗牙根、麻風草，闊葉雜草酢漿草、勝紅薊(臭草)、香澤蘭、烏蘞莓(五爪金龍)、水花生等，以及莎草香附子。甘蔗田莖葉噴霧最早主流配方是莠滅凈+敵草隆+2甲4氯三元組合，隨著使用時間延長，禾本科雜草如馬唐及闊葉雜草如醡漿草出現明顯抗性。硝磺草酮由于對馬唐和闊葉雜草高效，對產量和含糖量雙高甘蔗的安全性明顯優于常規藥劑，通過國內企業的大力推廣，目前已成為甘蔗田的主流藥劑，主要是與莠滅凈、莠去津等均三氮苯類除草劑復配使用。近3年，甘蔗田內的禾本科雜草如狗牙根、麻風草抗性也越來嚴重，而苯唑草酮對2者的效果明顯優于硝磺草酮，國內廠家也開始進行推廣，隨著苯唑草酮原藥成本的降低，其市場應用份額也會不斷擴大，主要復配方案是苯唑草酮+特丁津或莠去津復配。也有苯唑草酮+硝磺草酮+莠去津的玉米田用三元復配方案。

3.3 水稻田

水稻田是HPPD抑制劑類除草劑的國內第三應用市場，最早主要用于寒地水稻移栽緩苗后，土壤封閉使用，是國內移栽田二封市場，與其它除草劑復配對稗草、闊葉草、莎草都具有明顯增效作用，特別是對螢藺(水蔥)防效突出，最早推廣的產品是先正達5%硝磺草酮+丙草胺復配顆粒劑。其他HPPD抑制劑類除草劑如雙環磺草酮、呋喃磺草酮，與硝磺草酮也具有相同的應用活性；但隨著水稻移栽前使用丁草胺技術的推廣，此方案能很好的封閉螢藺，使HPPD抑制劑類除草劑失去了移栽田二封應用空間，同時HPPD抑制劑類除草劑遇高溫天氣，對水稻會產生藥害，導致水稻田應用市場逐漸丟失。直播田種植面積愈來愈廣，且其中稗草和千金子等雜草抗性嚴重，加上我國如先達股份吡唑喹草酯和清源公司的三唑磺草酮等自主創制新型HPPD抑制劑類除草劑在水稻直播田應用的推廣成功，HPPD抑制劑類除草劑的水稻田應用市場正逐步擴大。吡唑喹草酯和三唑磺草酮可以單獨使用，也可以復配敵稗、異草松、氰氟草酯等。可以預見，HPPD抑制劑類除草劑在水稻上的使用面積有望近期趕超甘蔗田。

4、HPPD抑制劑類除草劑創制及其應用市場

2018－2023年國際標準組織批準了59個農藥新品種，其中中國32個、美國18個、德國6個。這59個農藥新品種中，HPPD抑制劑類除草劑9個。

4.1 我國自主創制的HPPD抑制劑類除草劑

2018－2023年國際標準組織批準9個HPPD抑制劑類除草劑，其中7個為我國自主創制。吡唑酮類HPPD抑制劑類除草劑(6個)：三唑磺草酮、苯唑氟草酮、環吡氟草酮、雙唑草酮、吡唑喹草酯、氟砜草胺。三酮類HPPD抑制劑類除草劑(1個)：喹草酮。吡唑酮類：吡唑喹草酯三酮類：喹草酮

4.2 我國自主創制的HPPD抑制劑類除草劑應用市場

4.2.1 水稻田

水稻直播田禾本科雜草抗性日益嚴重，五氟磺草胺和雙草醚等ALS抑制劑類除草劑在很多區域對稗草已無明顯防除效果；唑酰草胺和氰氟草酯等ACCase抑制劑類除草劑對稗草和千金子已呈現明顯抗性；二氯喹啉酸、氯氟吡啶酯等激素類除草劑也很難起效。自主創制的吡唑喹草酯則對抗性稗草和千金子具有良好效果，且對秈稻、粳稻安全。水直播環境下，更適合HPPD抑制劑類除草劑效果發揮，濕潤的環境有利于其通過雜草根部吸收，同時此類藥劑既有土壤活性，也有莖葉活性，可以封殺兼顧，更有利于藥效的最大發揮，所以在水稻上開發出可以莖葉噴霧、安全高效的HPPD抑制劑化合物，其整個市場價值會超過玉米田。

4.2.2 玉米田

玉米田是HPPD抑制劑的最大市場，自主創制的苯唑氟草酮對稗草、狗尾草具有良好的效果，但玉米田除草劑的使用成本相對較低，國內市場硝磺草酮、苯唑草酮、環磺酮已經進入價格戰，用藥成本極低，而且玉米田還沒出現明顯的抗性雜草，同時伴隨著轉基因玉米的上市，未來HPPD抑制劑類除草劑在玉米田開發，必須圍繞著用藥成本和抗性發展開發，否則很難成功。

4.2.3 小麥田

小麥雜草防除是國內最為復雜的市場，小麥分為旱旱輪作區域和稻麥輪作區域，雜草多樣性和地域性突出，禾本科雜草如看麥娘、罔草、多花黑麥草、節節麥、雀麥，闊葉雜草如播娘蒿、薺菜、豬殃殃、繁縷、婆婆納都是典型優勢雜草，小麥田除草劑也是呈現多樣化，目前沒有全面控制所有雜草的單類除草劑，同時ALS抑制劑類除草劑和ACCase抑制劑類除草劑、激素類藥劑都出現了明顯的抗性，開發HPPD抑制劑類除草劑，最好根據區域性的抗性雜草。自主創制的苯唑氟草酮，只針對稻麥輪作區的抗性看麥娘，形成了特定區域的有效藥劑，實現了最大投資回報。特別關注化合物的全面性，開發HPPD抑制劑類除草劑會有很大難度。河北的抗性雀麥，旱旱地區的節節麥，河南、蘇北的抗性多花黑麥草、婆婆納等，針對以上雜草篩選高活性的化合物，會有更好的防控效果和市場回報。開發HPPD抑制劑類除草劑，要針對性的開發復配方案，如復配激素類化合物氯氟吡氧乙酸、2甲4氯，復配光合系統2(PSII)化合物如異丙隆、辛酰溴苯腈等，將更有利于化合物適應國內市場。

4.2.4 經濟作物田

國內高粱面積只有66.7萬公頃，但是野糜子和抗性狗尾草防除沒有合適的解決方案，而自主創制的喹草酮的推廣成功，給企業帶來了經濟和品牌效益。對于經濟作物，國內企業可以根據對不同作物的熟悉情況，有目的開發適應市場需求的HPPD抑制劑類除草劑。國內經濟作物如大豆、花生、油菜面積相對大，以及中國特色高粱、谷子等作物，在花生、大豆上防除禾本科雜草的藥劑主要是ACCase抑制劑類除草劑，當產生抗藥性后，也面臨無藥可選，而HPPD抑制劑是很好的方向；在設計和篩選化合物時，應重點關注旱田禾本科雜草的效果和經濟作物的安全性，有可能帶來改變市場格局的化合物。