农药，是指农业上用于防治病虫害及调节植物生长的化学药剂。广泛用于农林牧业生产、环境和家庭卫生除害防疫、工业品防霉与防蛀等。农药品种很多，按用途主要可分为杀虫剂、杀螨剂、杀鼠剂、杀线虫剂、杀软体动物剂、杀菌剂、除草剂、植物生长调节剂等。
这是百度百科给出的对于“农药”的定位，广义的农药不仅仅局限于农业用途，卫生消杀、养殖业、渔业等使用的杀虫杀菌剂都数以广义农药的范畴。
全球农药市场
农药市场是一个保有量稳定的市场。全球耕地总面积约为15亿公顷，约占世界地表总面积134亿公顷的11%，约占世界可耕土地总面积42亿公顷的36%。近年来全球每年农药市场的销售额稳定在600亿美元左右。
以2019年为例，根据PhillipsMcDougall公司的统计数据，2019年全球作物用农药市场的销售额为598.27亿美元（2018年为603.04亿美元），同比下降0.8%。不同年份由于全球政治、经济、气候等条件带来的影响，销售额会略有变化。
全球农药使用量自2011年首次突破400万吨（折百）后，近年全球农药使用量增长放缓，基本稳定在400~410万吨/年（折百）。
全球农药市场具有显著的周期性特点，过去十四年全球农药市场出现了三次大幅度下滑，2006年、2009年、2015年下滑幅度分别为-2.2%、-6.9%、-8.5%；同样对应有三次明显的大幅上升，分别为2004年、2008年、2011年。一个完整周期为3~6年不等。
粮食价格和原油价格是影响和驱动农药价格和使用量的两个重要因素。原油从供需两方面驱动粮食价格，原油价格上涨直接驱动粮食成本上升，因此原油价格和粮食价格具备一定联动性。粮食价格周期直接影响农民耕种决定，从而影响全球农药市场。
四大巨头发展概况
2019年全球农药销售额为598.27亿美元。其中，完成对孟山都收购的拜耳作物，反超先正达以103.74亿美元占据榜首；排名第二的先正达农药销售额为101.8亿美元，先正达集团成立后，该集团2019年的总计销售额高达230亿美元；排名第三的是巴斯夫农业解决方案，农药全球销售额为71.23亿美元；科迪华为陶氏和杜邦合并后单独剥离出的农药板块，全球销售额为62.56亿美元。可以看到四大农药巨头牢牢地占据着全球57%的农药市场。
四大农药巨头为第一梯队，随后第二梯队为富美实、印度联合磷化、纽发姆和中国的部分企业。全球前十大农药公司，占据全球80%的农药市场份额。
据PhillipsMcDougall2019年的数据统计，4大跨国公司对于世界农药工业和市场的高度集中和垄断，靠的是对农药与农业生物技术的高度重视与巨额研发投入。先正达、拜耳、巴斯夫、陶氏杜邦等6家跨国公司的历年研发投入占销售收入的比例为9.0%~10.3%。专利产品以及专利到期产品的深度开发，一直是跨国农药巨头保证其市场份额的有力武器。
1.拜耳
拜耳公司，总部位于德国的勒沃库森，在六大洲的200个地点建有750家生产厂；拥有120000名员工及350家分支机构，几乎遍布世界各国。高分子、医药保健、化工以及农业是公司的四大支柱产业。公司的产品种类超过10000种。
2018年6月7日，拜耳公司宣布完成对美国生物技术公司孟山都的收购。
2018年12月，世界品牌实验室编制的《2018世界品牌500强》揭晓，拜耳排名第294。
拜耳作物科学主要负责拜耳公司的农业板块，2019年销售额约占拜耳总体销售额的46%左右。2019年农业板块（包含种子和化肥业务）的销售额为122.19亿美金，销售额较上年增长10.3%。2019年的研发投入为7.88亿美金，占总销售额的6.4%。
在农业板块的销售额中，除草剂占到47.0%的份额，杀虫剂占比22.3%，杀菌剂占比为28.8%。
拜耳公司现代作物保护业务的基础是在20世纪40年代末建立的，当时拜耳公司开始研究有机磷杀虫剂。后续随着研究的发展，拜耳公司扩展到除草剂和杀菌剂化学领域，拜耳作物科学是开发三嗪类除草剂的主要公司之一（从1970年开始），后来陆续开发了三唑杀菌剂（1976年）和拟除虫菊酯杀虫剂（1980年）。20世纪90年代，拜耳公司推出了新烟碱类杀虫剂并逐渐奠定了其在杀虫剂市场的地位。
除草剂方面在2018年拜耳的除草剂销售情况中，可以看到除了常规产品草甘膦、草铵膦以及甲基二磺隆外。环磺酮（2019年9月9日中国专利到期）、氟噻草胺（化合物专利已于2009年到期，但其工艺专利仍处于有效期内）为其核心专利产品。
杀虫剂方面在2018年拜耳的杀虫剂销售情况中，吡虫啉仍然是第一位的杀虫剂，但随着新烟碱类杀虫剂对蜜蜂的毒性，逐步被欧盟禁止使用，其市场将会部分丢失。另外排名前五的杀虫剂中，有两种是仍然享受专利红利的产品，即氟苯虫酰胺（2019年专利到期）和螺虫乙酯（专利是否到期仍然存在争议）。
杀菌剂方面2018年拜耳的杀菌剂销售排名前五名的杀菌剂（见表5），其中有三种杀菌剂仍然在专利期或刚过专利期，尚未在中国市场有成熟的开发。排名第一的丙硫菌唑已经过了专利期，但仍然处于专利红利期；联苯吡菌胺是拜耳2010年上市的SDHI类杀菌剂，仍然在专利期内；氟嘧菌酯2017年专利到期。
可以看到，在拜耳的主力农药产品中，接近50%的产品仍然处于专利期或刚过专利期的状态。
2.先正达
2000年11月13日，阿斯特拉捷利康的农化业务——捷利康农化公司以及诺华的作物保护和种子业务分别从原公司中独立出来，合并组建全球最具实力的专注于农业科技的企业——先正达，2017年被中国化工集团收购。2020年6月18日，先正达集团股份有限公司宣布新的全球农业科技与创新领导者——先正达集团正式成立。
先正达集团拥有全球领先的专利和非专利农药研发实力，以及先进的种业生物技术及育种技术，是全球第一大植保公司和第三大种子公司，在全球100多个国家和地区拥有48000名员工，拥有15个主要生产基地，年销售额达230亿美元。
全球农业科技领域，先正达拥有最具实力的运作和管理模式。跨作物、跨地区的市场营销能力使其在全球市场游刃有余，雄厚的研发实力使其在瞬息万变的业界保持创新优势。
先正达集团在2019年农化板块总销售额为105.88亿美金，研发投入的成本为5.46亿美金，占总销售额的5.2%。
在先正达整体的业务板块中，作物保护板块销售额占总销售额的77.4%，种子和其他业务占比为22.6%。在先正达的作物保护板块中，除草剂占比34.1%，杀虫剂占比27.5%，杀菌剂占比37.1%。
除草剂方面在2018年，先正达排名前5的除草剂包括硝磺草酮、异丙甲草胺、唑啉草酯、草甘膦和百草枯。其中唑啉草酯虽然专利到期，但由于国内企业合成工艺方面仍然不成熟，唑啉草酯仍然处于专利红利期。
杀虫剂方面2018年，先正达销售额第一的杀虫剂是噻虫嗪，在排名前五的杀虫剂中，氯虫苯甲酰胺是仍然在专利期的产品。
杀菌剂方面2018年的先正达杀菌剂销售中，排名第一的是嘧菌酯，在排名前五的杀菌剂中苯并烯氟菌唑仍然在专利期内。
先正达目前销售的产品中，唑啉草酯、氯虫苯甲酰胺以及苯并烯氟菌唑是处于专利期或刚过专利期的产品。
3.巴斯夫
巴斯夫股份公司（缩写BASF）是由以前的全名BadischeAnilin-und-Soda-Fabrik（巴登苯胺苏打厂）而来。巴斯夫集团在欧洲、亚洲、南北美洲的41个国家拥有超过160家全资子公司或者合资公司。公司总部位于莱茵河畔的路德维希港，它是世界上工厂面积最大的化学产品基地。
2018年7月19日，《财富》世界500强排行榜发布，巴斯夫位列第112位。同年12月，世界品牌实验室编制的《2018世界品牌500强》揭晓，巴斯夫公司排名第231位。2019年7月，《财富》世界500强排行榜发布，巴斯夫位列第115位。
巴斯夫2019年总销售额为664.23亿美金，相较于2018年上涨3.8%；巴斯夫整个农化板块的销售额为71.22亿美金。巴斯夫2019年的研发方面的投入为6.22亿美金，占总销售额的8.7%。
巴斯夫的作物保护业务，只占总业务的10%。其中除草剂业务占比41.1%，杀虫剂占比15.0%，杀菌剂占比39.0%，其他占比4.9%。
除草剂方面2018年巴斯夫销售前五的除草剂分别是二甲戊灵、草铵膦、甲氧咪草烟、苯嘧磺草胺和喹草酸。其中苯嘧磺草胺专利将于2021年4月30日到期。
杀虫剂方面2018年巴斯夫销售前五的杀虫剂均为非专利产品。
杀菌剂方面在巴斯夫排名前五的杀菌剂中，氟唑菌酰胺为专利产品，其专利在2026年到期。
在巴斯夫的主要产品中，有苯嘧磺草胺和氟唑菌酰胺为专利产品。
4.科迪华
2019年6月3日，美国科迪华农业科技（Corteva）宣布完成从陶氏杜邦公司的拆分，独立上市成为专注于农业科技的公司，覆盖种子和作物保护两大市场领域。
科迪华结合了杜邦的种子业务与陶氏的化学产品和生物技术部门，业务范围覆盖全球130多个国家和地区，并设立了150多个研发机构。2018年，科迪华净销售额为140亿美元。
2019年科迪华的农业方面的总销售额为138.46亿美元，相比2018年略有下降（-3.2%），其中农化板块的销售额为62.56亿美元，研发投入为4.01亿美元，占全年销售额的6.4%。
在科迪华2019年全年的销售额中，54.8%是种子和其他产品，作物保护产品占45.2%。在整个作物保护市场，除草剂占52.3%的销售额，杀虫剂占26.4%，杀菌剂占17.3%，其他占4.0%。
除草剂方面2018年科迪华除草剂的销售情况中，第一仍然为常规灭生性除草剂草甘膦。在排名前五的除草剂品种中，五氟磺草胺是由美国陶农科公司（DowAgroSciences）所开发的苗后用除草剂，是刚过专利期的产品；啶磺草胺专利将于2021年到期。
杀虫剂方面在2018年科迪华销售前五的杀虫剂中，多杀菌素已经过了专利期，但其生物发酵菌株专利仍然有效；乙基多杀菌素为专利期产品；氟啶虫胺腈为陶氏益农2010年发布的新烟碱类杀虫剂，仍然在专利期内。
杀菌剂方面在2018年科迪华销售前五的杀菌剂中，吡噻菌胺为专利到期，在中国没有布局，但在北美为使用普遍的杀菌剂。
在科迪华的主流农化产品中，乙基多杀菌素和氟啶虫胺腈为专利期内产品。
专利产品对市场的影响
从跨国公司的主要产品分析，除了大宗除草剂，其销售额增长的动力都为专利产品，或是其曾经的专利产品，仍然享受的专利带来的市场红利，以及不同复配和新剂型的研发带来的非专利活性成分“第二春”，典型产品为嘧菌酯、噻虫嗪以及吡唑醚菌酯。
一个新化合物的上市，有着近10年的研发过程，需要花费近3亿美元。随着新发现活性化合物数量的减少，其研发成本也不断提高。在2010-2014年间，发现、开发和登记1个农药有效成分的平均研发成本增加了3000万美元，增长了11.7%，达2.86亿美元。而在2005~2008年间，农药研发的平均成本才为2.56亿美元，比2000年增长了39%。
农药化合物申请的数量2010年后在全球范围内也不断下降，2010年全球申请的新化合物专利为2325件，而2015年就只有1495件，2018年为1244件，2019年只有641件，新化合物开发难度的增加是其申请量下降的主要原因。
当然，跨国公司申请的农药专利并不是只有化合物专利，不同的专利组合也可以在化合物到期后仍然保证对市场的优势。如吡唑醚菌酯9%微囊悬浮剂的制剂专利，多杀菌素的菌株专利，以及唑啉草酯的合成专利等，在活性成分专利到期后仍然保证其市场优势。
下面以噻虫嗪为例来看看专利产品转变为非专利产品的过程。
噻虫嗪是由瑞士汽巴嘉基公司（现先正达公司）于1997年成功开发的新烟碱类杀虫剂。噻虫嗪是目前全球使用最广泛、销量最大的新烟碱类杀虫剂，近年来全球销量均位于10亿美金以上，主要用作叶面杀虫剂和种子处理剂。
噻虫嗪于1997年上市，得益于替代有机磷杀虫剂和吡虫啉抗药性的产生，市场迅速扩大；1997年进入新西兰市场，用于玉米种子处理；1998年在阿根廷、巴西上市，用于马铃薯、烟草、桃树、棉花、大豆、玉米、水稻等作物；1999年在南非上市，用于玉米和小麦；2000年在加拿大、美国登记上市；2001年在澳大利亚上市。目前噻虫嗪已在50多个国家、100多种作物获得登记。2007年2月1日，噻虫嗪作为新有效成分列入欧盟农药登记指令（1107/2009）附录1；2017年1月31日，其资料保护期满。
2017年8月，欧盟对新烟碱类杀虫剂噻虫胺、吡虫啉及噻虫嗪限制使用，其原因在于这三种杀虫剂的高蜂毒，禁止吡虫啉、噻虫胺及噻虫嗪3种新烟碱类农药在露地环境中使用，这些农药的使用范围限制于永久性温室，即作物整个生命周期都在温室内才能使用上述3种农药。此外，经含有吡虫啉、噻虫胺及噻虫嗪农药有效成分处理过的种子也不得投放市场或使用（永久性温室环境中内使用的种子除外）。
噻虫嗪自1997年上市以来，2003年便取得了2.15亿美元的销售额；2005年，噻虫嗪产品的销售额为3.46亿美元；2006年，Cruiser（先正达噻虫嗪商品名）在所有地区强势增长，至2008年，噻虫嗪的销售额更是高速攀升至7.29亿美元；2009年上半年，Cruiser在所有地区的销售额均以两位数的增幅巨幅增长；至2011年突破10亿美元大关，达到10.7亿美元，反超同类产品吡虫啉成为全球第一大杀虫剂。到2012年，噻虫嗪的销售额更是达到11.4亿美元新高度。
2013年噻虫嗪在中国专利过期，中国噻虫嗪产能迅速扩张；2013年，噻虫嗪的全球销售额稳定在12.00亿美元的水平上，其后市场份额逐步下降，主要原因是欧洲和巴西等国对噻虫嗪的禁限用政策的实行（高蜂毒）。
2014年，噻虫嗪的销售额同比略降1.7%，至11.80亿美元；2015年为11.00亿美元，同比下降6.8%。2016年，噻虫嗪的全球销售额为10.60亿美元，同比再降3.6%；2011-2016年的复合年增长率为-0.2%。2018年噻虫嗪全球销售额为10.50亿美元。
虽然近年来由于欧盟等国政策的限制，噻虫嗪销售额略有下降，但由于中国参与该产品的生产，导致原药价格大幅下降，中国生产噻虫嗪占据的比重也大幅上升，2019年中国噻虫嗪产能约为1.4万吨/年，产能严重过剩。2019年我国噻虫嗪出口量为2700吨（折百），相比2018年900吨，同比增长近300%，出口增长的前提是我国整体供应上升，需求旺盛，价格下行。2019年中国出口金额近4000万美元，相比2018年的1500万美元，增加2500万美元；相比全球市场，中国的噻虫嗪出口市场增长依然迅速，全球市场份额也不断扩大。
可见专利到期产品在中国市场仍然会是未来十年增长的主要动力。
我国农药行业专利发展
目前我国的农药行业仍然是处于非专利期仿制的阶段，对过专利期产品的选择及开发仍然显得至关重要。目前使用的多个农药品种是在上世纪80-90年代研发的，今后10年专利农药将集中到期，到2023年全球将有166个农药专利到期，届时新增加的农药产品市场达110亿美元，市场空间巨大。
可以预见的是，新化合物开发数量将持续减少，那么现有活性成分的深层开发，已有产业链的完善以及新剂型的开发将会是未来农药创新的侧重点。