环磺酮，是近年来增长较快的HPPD抑制剂类除草剂中的重要成员。其年销售额已突破2.00亿美元，在该类除草剂中排名第三；近5年的复合年增长率为11.8%，在该类产品中居于前列。

       HPPD抑制剂类除草剂中的龙头产品为硝磺草酮，环磺酮活性比硝磺草酮更高，施药适期更宽，其制剂更耐雨水冲刷。2019年9月8日，环磺酮在中国的化合物专利到期。

       环磺酮最重要的应用作物为玉米，占据了其八成以上的销售份额。玉米是我国重要的粮食作物，作为玉米田重磅专利即将过期产品，环磺酮必将吸引我国许多企业关注，并参与其市场开发。

1  作用机理及其应用

       磺草酮是由捷利康（现先正达）开发的第一个三酮类（也即苯甲酰环己二酮类）除草剂。磺草酮的成功开发，推动了三酮类除草剂的快速发展，多个品种相继被开发。环磺酮（tembotrione）是由拜耳开发的三酮类化合物，是对磺草酮结构优化而来。

       环磺酮的IUPAC化学名：2-{2-氯-4-甲磺酰基-3-[(2,2,2-三氟乙氧基)甲基]苯甲酰基}环己烷-1,3-二酮；CAS登录号：335104-84-2；开发代号：AE 0172747；原药含量≥94%；相对分子质量：440.8；分子式：C₁₇H₁₆ClF₃O₆S；结构式如图1。

图1  环磺酮的结构式

       像其他HPPD（对羟基苯基丙酮酸双氧化酶）抑制剂类除草剂一样，环磺酮也是通过抑制HPPD的活性，使对羟基苯基丙酮酸转化为尿黑酸的过程受阻，导致质体醌、生育酚无法正常合成，进而影响靶标体内类胡萝卜素的生物合成，促使植物分生、新生组织产生黄化、退绿，即白化症状，继而组织坏死，两周内杂草死亡。为提高产品的安全性，环磺酮通常与安全剂双苯噁唑酸（isoxadifen）复配使用。

       环磺酮主要用于玉米，也用于向日葵、非作物领域等。环磺酮除草谱广，具有内吸性和选择性。芽后防除玉米田阔叶杂草与禾本科杂草，如蓟、田旋花、婆婆纳、辣子草、鼬瓣花和猪殃殃等，且对草甘膦、ALS抑制剂类除草剂、麦草畏等产生抗性的杂草有效。对于一些顽固杂草，如卷茎蓼（Polygonum convolvulus）等，环磺酮可与溴苯腈单剂或溴苯腈＋特丁津复配剂桶混施用。

       环磺酮每季最大用药量为100 g/hm²，单剂、复配或桶混使用，在玉米8叶期前皆可施药。与硝磺草酮相比，环磺酮的活性更高，施用适期更长。

       拜耳在欧洲开展的田间试验结果显示，在100 g/hm²有效成分用量下，44 g/L环磺酮＋22 g/L双苯噁唑酸可分散油悬浮剂（OD）对玉米田94种杂草的防效在75%～100%之间。对甜菜（Beta vulgaris）、欧洲油菜（Brassica napus）、多叶藜（Chenopodium polyspermum）、鼬瓣花（Galeopsis tetrahit）、大爪草（Spergula arvensis）等18种杂草的防效为100%；对藜（Chenopodium album）、Digitaria seriata、稗草（Echinochloa crusgalli）、水蓼（Polygonum hydropiper）、龙葵（Solanum nigrum）、败酱草（Thlaspi arvense）等23种杂草的防效在95%以上；对苘麻（Abutilon theophrasti）、野芝麻（Lamium purpureum）、野芥菜（Raphanus raphanistrum）、新疆野芥（Sinapis arvensis）、繁缕（Stellaria media）等15种杂草的防效大于90%；对马唐（Digitaria sanguinalis）、德国洋甘菊（Matricaria chamomilla）、山靛（Mercurialis annua）、黍（Panicum miliaceum）、桃叶蓼（Polygonum persicaria）、光头稗（Echinochloa colonum）等23种杂草防效在80%以上；对白苋（Amaranthus albus）、野燕麦（Avena fatua）、止血马唐（Digitaria ischaemum）、婆婆纳（Veronica persica）等15种杂草的防效在75%以上。

       44 g/L环磺酮＋22 g/L双苯噁唑酸OD施用于敏感植物后，在助剂的作用下迅速渗透，并在木质部和韧皮部快速分布。试验证明，其耐雨水冲刷能力显著好于硝磺草酮、苯唑草酮。

       山东省农业科学院植物保护研究所高兴祥等试验表明，环磺酮除对玉米田主要杂草马唐、稗草、牛筋草、反枝苋等有很好的防效外，对硝磺草酮防效差的狗尾草和马齿苋也有较好的效果，活性高于硝磺草酮。

       环磺酮主要剂型有：可分散油悬浮剂（OD）、悬浮剂（SC）等。其主要复配产品有：Laudis（环磺酮＋双苯噁唑酸；拜耳）、Soberan（环磺酮＋双苯噁唑酸；拜耳）、Laudis Plus（环磺酮＋双苯噁唑酸＋特丁津；拜耳）、Capreno（环磺酮＋噻酮磺隆；拜耳）等。

       环磺酮主要靶标芽后中、晚期杂草，噻酮磺隆主要靶标芽后早期禾本科杂草，环磺酮与噻酮磺隆复配，对玉米田各生育期杂草均有效。

       20世纪90年代，HPPD首次被确定为除草剂作用靶标。以HPPD为靶标的除草剂具有高效、低毒、作物安全性高、不易产生抗性、环境相容性好以及对后茬作物安全等诸多优点，可选择性防除许多阔叶杂草和禾本科杂草，特别适用于玉米，也用于水稻、谷物、甘蔗等。是近年来市场增长较快的一类除草剂；目前全球报道的抗性案件只有4例，非常适合于抗性杂草综合治理。

2  总体销售额及细分市场

       环磺酮自2007年上市以来，受到市场的普遍欢迎，销售额一路攀升，2014年创造了历史最高水平（2.40亿美元）。2015—2016年，环磺酮的销售额有所下滑，这主要由于全球市场总体疲弱，以及来自其他HPPD抑制剂类除草剂的竞争加剧等因素所致。2016年，环磺酮的全球销售额为2.10亿美元；2011—2016年的复合年增长率为11.8%。在2009—2016年的7年间，环磺酮的复合年增长率高达32.0%；其中，同比增幅最大的是2010年（+216.7%）和2012年（+54.2%）。

表1  2009—2016年环磺酮的全球销售额

表2  近3年环磺酮的销售额及近5年的复合年增长率

       拉丁美洲是环磺酮的第一大地区市场，2016年，环磺酮在该地区的销售额为0.9732亿美元，占其总市场的46.3%。欧洲、北美自由贸易区分别占22.1%、12.3%，销售额分别为0.4646亿、0.2588亿美元。

       2016年，环磺酮的销售量（折百）为623.09吨。其中，在拉丁美洲、欧洲、北美自由贸易区的销售量分别为：290.64、106.43、222.78吨。

       2016年，环磺酮的防治面积为595.510万公顷。其中，在拉丁美洲、欧洲、北美自由贸易区的防治面积分别为257.034万、144.431万、189.761万公顷。

表3  2016年环磺酮的市场分布(按地区)

       巴西是环磺酮最重要的国家市场，2016年，环磺酮在巴西的销售额为0.9580亿美元，占其总市场的45.6%；美国排在第2位，销售额为0.2153亿美元，占其总市场的10.3%。环磺酮还在匈牙利、德国、法国、罗马尼亚、墨西哥、克罗地亚、荷兰、保加利亚、意大利、斯洛伐克、塞尔维亚、奥地利、南非、比利时、厄瓜多尔、智利、西班牙、捷克、加拿大、肯尼亚等国销售。

     玉米是环磺酮的第一大应用作物，2016年，环磺酮在玉米上的销售额为1.7075亿美元，占其总市场的81.3%；在其他/非作物领域的销售额为0.3925亿美元，占其总市场的18.7%。

表4  2016年环磺酮的市场分布(按国家/作物)

3  登记国家及登记产品

       2007年，环磺酮与安全剂双苯噁唑酸（isoxadifen）的复配产品Laudis在美国上市，用于玉米田，防除禾本科杂草和阔叶杂草；继而于2007年在奥地利和匈牙利取得登记；2008年在巴西登记；2009年在葡萄牙登记。2010年，环磺酮与噻酮磺隆（thiencarbazone）的复配产品Capreno在美国上市，其后在欧洲和拉美取得进一步登记。2016年，拜耳在美国上市了环磺酮与麦草畏二甘醇胺盐（dicamba, diglycolamine salt）的复配产品DiFlexx Duo，用于玉米。环磺酮现已成为美国玉米田最重要的除草剂之一。

       2014年5月1日，环磺酮在欧盟正式登记，有效期至2024年4月30日；奥地利为文件起草国，法国共同参与起草。目前，环磺酮已在欧盟19个成员国取得登记，分别为：奥地利、比利时、保加利亚、捷克、德国、希腊、西班牙、法国、克罗地亚、匈牙利、意大利、卢森堡、荷兰、波兰、葡萄牙、罗马尼亚、斯洛文尼亚、斯洛伐克、英国。

       时至2019年7月，美国、加拿大、英国登记了10个环磺酮产品（如表5）。

表5  环磺酮在美国、加拿大、英国的登记产品

       时至2019年7月，环磺酮尚未在澳大利亚、中国登记。

 4  专利即将到期

       1999年9月9日，德国安万特作物科学公司（现拜耳公司）对环磺酮等化合物提出PCT申请；专利号：WO0021924；专利名称：苯甲酰基环己烷二酮的制法，及其作为除草剂与植物生长调节剂的用途（Benzoylcyclohexandiones, method for the production and use thereof as herbicides and plant growth regulators）。其欧洲（EP1117639）和中国（CN1269800C）专利都将于2019年9月8日到期，其美国专利（US6376429B1）将于2019年10月7日到期。

5  竞争品种丰富多样

       环磺酮的竞争产品较多，既有来自同类的HPPD抑制剂类除草剂，如硝磺草酮、异噁唑草酮、苯唑草酮、氟吡草酮、苯唑氟草酮等，又有来自其他作用机理的玉米田除草剂，如烟嘧磺隆、氟磺隆、甲酰氨基嘧磺隆、砜嘧磺隆、噻酮磺隆、氟吡草腙、丙炔氟草胺、莠去津、特丁津、唑嘧磺草胺、双氟磺草胺、灭草松等。

5.1  HPPD抑制剂类除草剂

 目前上市的13个主要HPPD抑制剂类除草剂有：6个三酮类（硝磺草酮、环磺酮、双环磺草酮、呋喃磺草酮、磺草酮、氟吡草酮），6个吡唑酮类（苯唑草酮、pyrasulfotole、吡草酮、吡唑特、苄草唑、tolpyralate），1个异噁唑酮类（异噁唑草酮）。

       在HPPD抑制剂类除草剂中，硝磺草酮、异噁唑草酮和环磺酮2016年的销售额均超2.00亿美元。尤其是硝磺草酮以6.50亿美元的销售额遥遥领先，占据了该类除草剂48.7%的市场份额；异噁唑草酮与环磺酮的销售额分别为2.20亿和2.10亿美元，分别占该类除草剂市场的16.5%和15.7%。

       环磺酮、苯唑草酮、pyrasulfotole、呋喃磺草酮等近年来市场增长较快，其2011—2016年的复合年增长率均超10%。

表6  HPPD抑制剂类除草剂中的主要上市产品及其销售额

       目前，正在开发的HPPD抑制剂类除草剂主要有3个：富美实的F9960、组合化学的fenquinotrione、石原产业的lancotrione-sodium。其中，富美实的F9960，用于玉米、大豆、棉花及其他作物，芽前、芽后防除阔叶杂草，具有触杀作用。

       国内企业对HPPD抑制剂类除草剂的研发热情也很高。像江苏清原农冠杂草防治有限公司自主研发的环吡氟草酮和双唑草酮已于2018年8月30日在我国取得登记，同年上市，用于谷物。另外，清原农冠还开发了三唑磺草酮、苯唑氟草酮。其中，苯唑氟草酮定位于玉米田，有效防除稗草、马唐、绿色狗尾草、虎尾草、金色狗尾草、止血马唐、野黍、野糜子、狗牙根等。

5.2  其他玉米田主要除草剂

       2016年，全球玉米田除草剂的销售额为38.71亿美元。该市场的前十大产品依次为：草甘膦、莠去津、硝磺草酮、异丙甲草胺、乙草胺、烟嘧磺隆、环磺酮、异噁唑草酮、麦草畏、百草枯。玉米田除草剂市场的前十大国家为：美国、中国、巴西、阿根廷、法国、德国、墨西哥、罗马尼亚、意大利、匈牙利。

       在玉米田防除禾本科杂草的除草剂中，有种植前和芽前都可以使用的异丙甲草胺（metolachlor）等。

       在玉米田防除阔叶杂草和禾本科杂草的除草剂中，有种植前使用的草甘膦（glyphosate）、苯草醚（aclonifen）等；芽后使用的烟嘧磺隆（nicosulfuron）、环磺酮（tembotrione）、氟磺隆（prosulfuron）、苯唑草酮（topramezone）、甲酰氨基嘧磺隆（foramsulfuron）、氟吡草腙（diflufenzopyr）等；种植前、芽前使用的乙草胺（acetochlor）、二甲吩草胺（dimethenamid）、异噁唑草酮（isoxaflutole）、西玛津（simazine）等；芽前、芽后使用的丙炔氟草胺（flumioxazin）、磺草酮（sulcotrione）、硝磺草酮（mesotrione）、砜嘧磺隆（rimsulfuron）、特丁津（terbuthylazine）等；种植前、芽前、芽后使用的二甲戊灵（pendimethalin）、莠去津（atrazine）、噻酮磺隆（thiencarbazone）、pethoxamid等。

       在玉米田防除阔叶杂草的除草剂中，有种植前、芽前使用的麦草畏（dicamba）等；芽前、芽后使用的唑嘧磺草胺（flumetsulam）等；芽后使用的双氟磺草胺（florasulam）、氨氯吡啶酸（picloram）、唑草酮（carfentrazone）、溴苯腈（bromoxynil）、2,4-滴（2,4-D）、灭草松（bentazone）、二氯吡啶酸（clopyralid）等。

6  市场前景

       环磺酮是HPPD抑制剂类除草剂中的一匹黑马，虽然2007年才上市，但其以杰出的产品性能迅速跻身于该类产品中的前三甲。2014年，环磺酮创造了2.40亿美元的峰值销售记录，2009—2016年的复合年增长率高达32.0%，未来仍将会延续增长。

       环磺酮高效、广谱，许多性能甚至比龙头产品硝磺草酮更胜一筹，是市场竞争力很强的明星产品。但需注意的是，环磺酮对水生植物生长有一定影响，且其残效期较长，具有一定的环境残留风险。

       2019年9月8日，环磺酮在中国的化合物即将专利到期，这是一个值得重点关注和开发的玉米田重磅除草剂。

（顾林玲为本文提供了许多重要资料，在此深表感谢）