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″轉基因″玉米商業化對我國玉米供給影響幾何
責任編輯:左彬彬 來源:紫金天風 日期:2023-12-27

 

10月17日,農業農村部和國家農作物品種審定委員會印發《關于第五屆國家農作物品種審定委員會第四次審定會議初審通過品種的公示》,初審通過了37個轉基因玉米品種。在今年年初,農業農村部也審批了20個轉基因玉米品種,在今年第一季度已經在內蒙古、河北等地試種,今年秋天第一批轉基因玉米已經上市。在對轉基因品種商業化種植公眾意見征詢期結束后,12月7日,農業農村部公布了一批審定通過的37個轉基因玉米品種?梢钥隙ǖ氖,轉基因作物的種植推廣會有序展開,這些品種已經可以自由種植,這也意味著轉基因玉米商業化種植的窗口已經打開。


綜合來說,利用轉基因技術,培育具有抗蟲、抗病、耐除草劑、優質、抗逆等優良性狀的轉基因作物,可減少農藥使用量,降低勞動力成本,改革耕作栽培制度,提高農產品產量與質量?v觀全球已經普及轉基因玉米的國家來看,例如美國和巴西等,玉米單產和產量均有明顯的提升。


盡管在我國種植轉基因玉米是大勢所趨,在技術和政策上也已經掃清了障礙,但在推廣上并不是一蹴而就,將會逐步放開。按照業內有關專家的預測,明年轉基因玉米種植或推廣到14個省,轉基因玉米商業化后有望在5-6年內市場滲透率達峰至90%,屆時玉米單產有望提升10%左右。


1 何謂″轉基因″


轉基因,即利用工程技術將一種生物的一個或多個基因轉移到另外一種生物體內,從而讓后一種生物獲得新的性狀;驗橛⒄Z″gene″的音譯,是DNA(脫氧核糖核酸)分子中含有特定遺傳信息的一段核苷酸序列的總稱,是具有遺傳效應的DNA片段,是控制生物性狀的基本遺傳單位,記錄和傳遞著遺傳信息。轉基因(Transgenic)技術就是將高產、抗逆、抗病蟲、提高營養品質等已知功能性狀的基因,通過DNA重組方法轉入到受體生物體中,使受體生物在原有遺傳特性基礎上增加新的功能特性,獲得新品種,生產新產品。


在人類對農業生物馴化和改良過程中,基因起著決定性的作用,基因的變化決定了農藝性狀的變化。目前,轉基因性狀主要圍繞抗病蟲害和抗除草劑等研究展開。雜草、病蟲害,以及對應的殺蟲劑、除草劑都會對作物本身的產量、質量產生不利影響。以除草劑為例,除草劑落在玉米葉片上會造成葉片變黃、變形及葉片數量減少,除草劑滲入到土壤中也會破壞土壤中的微生物菌群共生環境,影響植株的發育。而通過轉基因技術將抗病蟲、抗除草劑的性狀疊加到優良的作物品種身上,使種子不怕病蟲害和除草劑,從而降低除草、除蟲成本,同時顯著提高作物的產量。


通過外源基因轉入,轉基因作物可具備抗除草劑、抗蟲等農藝性狀。相較于傳統種子,轉基因種子為農戶帶來的凈收益=避免的產量損失+節約的農藥成本+節省的田間管理時間和勞動力投入-額外的轉基因種子費用。首先,抗除草劑性狀的核心作用是優化除草環節效率。作物擁有抗除草劑性狀后,除草劑使用結構發生明顯變化,以草甘膦為代表的高效低毒廣譜除草劑得以大范圍應用,種植過程中使用一種除草劑即可殺死大多數雜草,使除草環節變得高效、省力、便捷,減少了人工除草等傳統勞作內容。其次,抗蟲性狀的核心作用是保護作物進而提升單產。帶有抗蟲性狀的作物產生的毒素可以有效控制蟲害,進而減少害蟲對作物的損害,提升作物單產水平。同時,抗蟲性狀也可以減少農業生產投入,一方面導入抗蟲基因可以明顯減少殺蟲劑的使用量,另一方面也可以減少人工滅蟲的勞動投入。


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圖1:轉基因育種技術

數據來源:公開資料整理、紫金天風期貨


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圖2:轉基因育種與傳統育種的區別和聯系

數據來源:公開資料整理、紫金天風期貨


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圖3:抗蟲和耐除草基因發展進程

數據來源:公開資料整理、紫金天風期貨


2 全球轉基因作物發展情況


2022年,全球轉基因作物種植面積比上年增長3.3%,達到2022億公頃。27個國家種植了11種不同的轉基因作物,大豆種植最廣泛,種植面積為9890萬公頃;其次是玉米,種植面積為6620萬公頃。自1996年首次引入轉基因品種以來,種植轉基因作物的國家數量波動上漲,部分原因是幾個歐洲國家停止種植轉基因玉米,以及布基納法索停止種植轉基因棉花。2022年有27個國家種植轉基因作物,與2015年數量相當。


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圖4:全球主要轉基因作物種植國數量情況(百萬公頃)

數據來源:Agbiolnvestor


據國際農業生物技術應用服務組織(ISAAA)統計,2022年全球有15個國家種植生物育種玉米,種植面積達到9.93億畝。其中種植超過100萬畝的國家,分別是美國5億畝、巴西3.07億畝、阿根廷1.06億畝、南非3450萬畝、加拿大2000萬畝、菲律賓915萬畝、巴拉圭705萬畝、越南270萬畝、烏拉圭225萬畝、哥倫比亞210萬畝和西班牙105萬畝。其他四個國家洪都拉斯75萬畝、智利6.9萬畝、葡萄牙5.3萬畝和印度尼西亞3750畝。2022年,美國、巴西、阿根廷、加拿大、南非和烏拉圭的生物育種玉米種植普及率達到了88%或之上,生物育種玉米種植成為主流選擇。菲律賓、哥倫比亞、西班牙、巴拉圭和越南的生物育種玉米普及率在20-50%之間。


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圖5:全球主要種植生物育種玉米國家種植面積(百萬畝)

數據來源:公開資料整理、紫金天風期貨


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圖6:2022年全球主要生物育種玉米產業化國家種植面積比例(%)

數據來源:公開資料整理、紫金天風期貨


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圖7:全球主要種植生物育種玉米國家的產業化普及率(%)

數據來源:公開資料整理、紫金天風期貨


下面的表格和條形圖顯示了每種作物的全球采用率。棉花的轉基因利用率最高,占世界棉花總面積的80.4%,其次是大豆,為73.7%,玉米為32.9%,油菜為23.8%。剩余的作物占比較低。


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圖8:全球主要轉基因作物采用率(百萬公頃)

數據來源:Agbiolnvestor


首先美國方面,美國是轉基因技術研發大國,也是全球最大的轉基因作物生產和消費國,目前美國已經批準了22種轉基因作物產業化。近年來,每年種植轉基因作物11億畝左右,占其耕地面積的40%以上,其中玉米、大豆、棉花、甜菜等轉基因品種種植面積均超過90%。 


2022年美國轉基因作物種植總面積7470萬公頃,除苜蓿以外的所有轉基因作物的采用率都超過90%。下圖顯示了美國轉基因作物的歷史采用率。美國擁有世界上最大的轉基因玉米種植面積,2022年達到3330萬公頃,占全球轉基因玉米種植面積的50.4%。美國在1996年首次種植轉基因玉米品種,從那時起,采用率迅速上升。2000年以來的一個關鍵趨勢是從使用單一性狀(抗蟲性或抗除草劑性)過渡到使用堆疊基因品種(抗蟲性和抗除草劑性)。2000年,堆積基因品種僅占美國玉米總面積的1%,而到2022年,這一比例已上升到81%。


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圖9:美國不同農作物轉基因占比(%)

數據來源:Agbiolnvestor


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圖10:美國玉米不同性狀類型占比(%)

數據來源:Agbiolnvestor


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圖11:美國轉基因玉米種植面積和產量情況及其占比(百萬公頃)

數據來源:Agbiolnvestor


其次看巴西方面,2022年巴西轉基因作物種植總面積6320萬公頃,巴西的轉基因作物面積在2022年(2021/22農業年度)增加了10.4%,主要受玉米和大豆面積擴大的推動。通過更大的總種植面積和提高轉基因作物的利用率,這些作物的轉基因面積增加。轉基因玉米于2008年在巴西商業化,比美國晚了十多年。自那時以來,采用率顯著增加,到2022年,巴西玉米總面積的95%種植轉基因品種。巴西每年種植三茬玉米,大多數轉基因作物種植在較大的二茬作物中。大多數轉基因玉米都是含有堆疊基因特征的品種,既具有除草劑耐受性,又具有抗蟲性。


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圖12:巴西轉基因作物種植面積和變化情況(百萬公頃)

數據來源:Agbiolnvestor


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圖13:巴西轉基因玉米種植面積和產量情況及其占比(百萬公頃、百萬噸)

數據來源:Agbiolnvestor


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圖14:巴西不同農作物轉基因占比(%)

數據來源:Agbiolnvestor


最后看阿根廷方面,阿根廷的轉基因作物面積在2022年達到了2350萬公頃,比去年增長了0.4%,這是由于更大面積的棉花種植和轉基因小麥品種的引入。轉基因玉米種植面積增加了11.0%,但轉基因大豆種植面積減少了4.4%。盡管該國在2022年只種植了710萬公頃的轉基因玉米(+11.0%),但阿根廷是世界第三大轉基因玉米種植區,僅次于美國和巴西。采用轉基因玉米品種的速度比其他作物慢,用了14年才達到90%以上的利用率。2022年,阿根廷幾平整個玉米區都種植了轉基因品種,通常是堆疊基因特征的品種。


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圖15:阿根廷轉基因作物種植面積和變化情況(百萬公頃)

數據來源:Agbiolnvestor


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圖16:阿根廷不同農作物轉基因占比(%)

數據來源:Agbiolnvestor


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圖17:阿根廷轉基因玉米種植面積和產量情況及其占比(百萬公頃、百萬噸)

數據來源:Agbiolnvestor


3 我國轉基因玉米加速發展的原因和條件


2022年6月8日,國家農作物品種審定委員會發布關于印發國家級轉基因大豆玉米品種審定標準的通知,這意味著我國轉基因玉米品種的審定工作將正式開始。2023年1月2日,中央一號文件首次提及生物育種,要求全面實施生物育種重大項目,加快玉米育種產業化步伐,有序擴大試點范圍,規范種植管理。2023年10月17日,農業農村部種業管理司發布《關于第五屆國家農作物品種審定委員會第四次審定會議初審通過品種的公示》,此次共有37個轉基因玉米品種通過初審,標志著我國轉基因商業化的正式落地。在對轉基因品種商業化種植公眾意見征詢期結束后,12月7日,農業農村部公布了一批審定通過的37個轉基因玉米品種。


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圖18:通過審定的轉基因玉米品種 

數據來源:農業農村部、紫金天風期貨研究所


我國轉基因玉米商業化種植加速發展的原因有以下幾點:


首先,從自然條件來看,我國人多地少矛盾突出,人均耕地面積僅有1.35畝,低于世界平均水平的2.85畝。在優先保障口糧生產的政策基調下,國內玉米等非口糧作物的種植面積近年已基本見頂。然而隨著國內肉類消費的持續增長,國內飼用糧需求持續保持較高的消耗量。雖然國內種植面積增長面臨瓶頸,但我國相較于美國等其他普及轉基因技術的農業大國,玉米的單產水平明顯更低,因此通過轉基因技術商業化推廣,玉米的單產水平提升潛力較大,未來或能有效地保障國內糧食安全。并且近些年我國土地面臨著土壤退化、水資源短缺、農藥化肥污染面積擴大各種等環境問題,限制了土地的效能;并且當下全球范圍內都在減碳、碳中和,綠色種植勢在必行。而轉基因的品種恰恰可以有效解決這些問題。


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圖19:世界耕地面積排名前十的國家及人均耕地情況

數據來源:AgTech、紫金天風期貨研究所


其次,不容忽視的是我國玉米的供應已經顯現出一定的進口依賴風險。一方面,我國玉米進口集中度很高,來自美國和巴西的玉米合計占我國玉米進口總量的 3/4 以上,一旦這些國家內部出現動蕩或中美、中巴關系出現緊張,我國短期內很難找到出口龐大數量玉米的可替代的進口國家。另一方面,進口糧食多經過大型跨國糧商之手,他們的業務遍及全球,高度控制著主產國大多數港口、鐵路等運輸設施,控制著全球80%的糧食貿易量,在巴西和美國出口玉米的市場份額中占比為3/5。所以,進口依賴的背后是巨頭壟斷的風險,同樣對我國糧食進口安全存在威脅。另外,進口糧食主要的消耗量來自飼料。豬料是我國飼料需求中的最大頭,玉米又在其中占比最大,玉米在飼料中的占比達到60%-65%,其次是豆粕占比為20%左右。近年來,我國食物消費結構中肉類、奶類等畜產品快速增長,帶動了飼料糧需求不斷增加。與糧食出口大國美國相比,我國玉米單產420公斤,美國的玉米單產770公斤。2022年我國玉米產量為27353.90 萬噸,消費量為28814.49 萬噸,相差近1500萬噸。因此我國玉米長期存在較大的供需缺口,每年要花費數百億美元,從美國、巴西以及烏克蘭等地區購買。去年全年我國進口糧食14687.2萬噸,其中包括玉米2062萬噸,其中玉米進口金額約為71億美元。另一方面,畢竟是飼料用糧,進口糧低廉的價格也成為飼料加工商采購的另一重動力。進口糧食便宜、量大,一方面得益于當地的農業補貼、規;、機械化程度高,但更重要的是種子的″基因優勢″。美國、巴西和阿根廷是世界上三大轉基因玉米的生產國及出口國,根據美國農業部國家農業統計局NASS數據,2023年轉基因玉米在美國的普及率達到93%。巴西和阿根廷玉米的轉基因普及率也都超過90%。2023年中國1-11月玉米進口量共計2218萬噸,同比增加12.3%。其中,1-11月從巴西進口玉米879.5萬噸,占比39.6%;美國進口649.7萬噸,占比29.3%;烏克蘭進口539萬噸,占比24.3%。 


最后,轉基因技術的發展和相關規范有了明顯的進步和完善。技術的成熟,是商業化種植的先決條件。另外目前我國已經形成了以《中華人民共和國農業轉基因生物安全管理條例》為核心的法律法規體系,對轉基因生物的安全評估,采用了國際通行的″從實驗室到田間再到餐桌″的分階段評估模式。在管理環節上,既針對產品又針對過程,涵蓋研究試驗、生產加工、經營及進出口等各個環節。只有通過了嚴格的安全評估,并獲得相應的安全證書或許可證,才能進行下一階段的活動或商業化應用。


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圖20:玉米在飼料消費和飼料原料消費中的比例

數據來源:公開資料整理、紫金天風期貨研究所


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圖21:我國玉米消費與需求情況表(萬噸)

數據來源:農業部農村經濟研究中心、紫金天風期貨


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圖22:我國玉米月度進口量及主要來源國(萬噸)

數據來源:我的鋼鐵、紫金天風期貨研究所


在我國,轉基因作物要實現商業化種植,必須滿足兩個先決條件:一是獲得生物安全證書,二是通過種子的品種審定。2023年之前能夠同時滿足以上兩個條件的品種很少。第一個實現商業化種植的品種在1997年頒發給了棉花,在2006年,將另外一個商業化種植的品種給了木瓜。也是從那時起,我國轉基因作物商業化種植就幾乎陷入了停滯。此后,我國雖然對部分轉基因作物頒發過生物安全證書,但也僅限于此。例如,2009年就對第一個玉米作物品種和兩個水稻作物品種頒發了生物安全證書,不過并沒有進行品種審定。這主要有以下兩個方面的原因:一是國家對生物安全的重視。棉花屬于經濟作物,但玉米等作物則完全不同,屬于食物,最終會通過食物鏈進入人體,且屬于高消耗品種。當時轉基因作物尚處于起步階段,為了安全起見,在完全沒有得到科學論證和驗證之前,并不會輕易給予市場準入。二是出于公眾對轉基因作物的偏見和擔憂進而帶來的反對;谝陨蟽蓚原因,轉基因糧食作物在國內的發展,就一直停留在生物安全證書這個階段,并沒有出臺轉基因作物品種的審批條例。之所以讓部分科學家和育種公司獲得生物安全證書,其目的是更好的測試轉基因生物的安全性以及對周圍環境的影響,這是在商業化之前評估安全性的必要步驟。


4 轉基因玉米種植給產量帶來的影響


2021年國家啟動轉基因玉米產業化試點工作,在科研試驗田開展。2022年擴展到內蒙古、云南的農戶大田。2023年試點范圍擴展到河北、內蒙古、吉林、四川、云南5個省區20個縣并在甘肅安排制種。從試點看,轉基因玉米大豆抗蟲耐除草劑性狀表現突出,對草地貪夜蛾等鱗翅目害蟲的防治效果在90%以上,除草效果在95%以上。


據相關農業機構預估,近年來,中國已經批準了轉基因玉米的種植,第一批轉基因玉米已在本年種植。據估計,中國今年已種植26.7萬公頃轉基因玉米,預計帶來每畝150元產量提升的收益;同時由于轉基因玉米品種抗蟲耐除草劑性狀表現突出。農藥使用量減少60%,預計帶來11-12元農藥費用節;疊加人工成本節省(打藥除草費用節省)。綜合來看,可為種植戶帶來150-200元/畝的額外收益,效益提升較明顯。預計種植者接受度較高,轉基因滲透率提升較快。預計新一輪轉基因玉米制種預計在2024年3-4月開始。預計明年轉基因玉米種植區域或將擴展到14個省,種植面積約為1000萬畝左右。


盡管在我國種植轉基因玉米是大勢所趨,在技術和政策上也已經掃清了障礙,但在推廣上并不是一蹴而就,將會逐步放開。按照業內有關專家的預測,轉基因玉米商業化后有望在5-6年內市場滲透率達峰至90%,屆時玉米單產有望提升10%左右,玉米總產量有望達到3億噸左右。


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圖23:我國玉米種植面積變化情況(萬公頃)

數據來源:我的鋼鐵、紫金天風期貨研究所


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圖24:我國玉米產量和單產情況(萬噸、千克/公頃) 

數據來源:我的鋼鐵、紫金天風期貨研究所

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