我们常说，农业是一个跨学科的复杂领域，涉及到生物技术、数字技术、制造技术等领域。正因如此，农业的创新也是立体式全方位发展，若干个领域的创新聚集成一个系统的解决方案，帮助解决农业生产、产品流通、食品加工等环节中的真实问题，构成了全产业链创新的图景。
在除草这样一个看起来并不起眼的领域，不仅有广阔的市场空间，也有丰富的产业创新解决方案，从传统的人工除草到机械除草、化学除草，再到如今的机器人除草、激光除草、电击除草，乃至于生态除草的模式。
今次，我们主要从行业定义和背景、产品类别、创新解决方案、明星案例等角度对除草行业进行了扫描，以期系统介绍这一“小”需求催生的“大”市场，阐释未来农业的更多可能性。
在农作物种植过程中，杂草是最重要的问题之一，它是农作物强劲的竞争对手，它们争夺相同的资源来换取自己的茁壮成长，并且生命力极为顽强，正所谓“野火烧不尽，春风吹又生”。据相关数据统计显示，我国受杂草危害的农田约有4300万公顷，由此可见，解决杂草问题刻不容缓。
杂草对农作物的危害显为其观，首先杂草会与农物争夺水分、养分和光能，因为杂草根系发达，所以吸收土壤水分和养分的能力非常强；其次，杂草的生长优势强，株高常高出作物，严重影响了作物对光能的利用，能够干扰并限制作物的生长。再次，杂草是农作物病害和虫害的中间宿主，容易导致农作物生病，从而降低农作物产量或是影响田园风景的美观。
现阶段常见的除草方式有人工除草、机械除草、化学药剂除草、覆盖除草、以草除草、生物防治和栽培管理等。人工除草顾名思义就是人们通过最基础的拔、铲、埋等方式除草。其优缺点很明显，首先是该种方法除草目标明确，不用担心农作物受害的情况；其次，人工除草不会出现农药残留，更加环保安全，且操作技术要求不高；但人工除草会耗费大量劳动力和时间，使得效率低下。
从目前来看，机械除草和化学药剂除草是应用最为广泛的除草方式。机械除草相对人工除草，效率大幅度提升，但如果技术不够成熟、精确度不高就容易“误伤”农作物，除此之外，机械除草的成本也相对较高。同样的，化学药剂除草也存在明显的优缺点。使用除草剂可以高效除草，节省劳动力，经济实惠，但除草剂的污染风险也较大。首先是对土地和环境的危害，比如噻吩磺隆、氯嘧磺隆在低温、多雨、病虫危害严重，特别是PH值为6.5的酸性土壤中可造成严重药害，甚至可以使该地块绝产。其次，使用除草剂可能会使农作物受到不良影响，随着食物链的层层积累，人体中也不免会有除草剂的药物残留。除此之外，反复使用相同类型的除草剂会使杂草出现严重抗性，也极大地降低了除草剂的除草效率。
从目前来看，农药主要分为杀菌剂、除草剂和杀虫剂三大类，针对不同作物或疾病，三大类农药又包含许多不同的细分品类，其中除草剂主要包括草甘膦、百草枯、硝璜草酮、异丙甲草胺、草铵膦、乙草胺、丙炔氟草铵以及毒莠定等。根据中国农化网数据显示，2016年销售额过3亿美元的除草剂达到了14个；2018年除草剂中销售额排名前三的是草甘膦，草铵膦，硝磺草酮，其销售额分别是53.25亿美元、9.16亿美元和7.8亿美元；2019年杀菌剂、除草剂和杀虫剂分别占据了全球农药产业25%、43%和28%的市场份额，除草剂占据市场第一。
图1：2019年除草剂、杀菌剂和杀虫剂市场占比情况
（数据来源：中泰证券研究所、Phillips McDougall）
表1：2018 年主要除草剂品种销售额统计
（数据来源：中泰证券研究所、Phillips McDougall）
了解完背景知识，下面我们来看除草这一需求激发出来的创新公司。
世界上第一台手动割草机于1830年问世，这标志着园艺机械行业拉开了发展的序幕，现阶段除草的机械可分为传统手动或人工机器和自动化机器人两大类。机械除草作为一种环境友好型的绿色除草方式，可以有效缓解当前大部分化学除草带来的危害，符合国家提出的绿色农业发展方向。
近年来，随着我国经济水平的不断提升，农业领域科技创新日趋加快，机器人技术也逐渐应用在现代农业的各个场景中，推动农业向智能化、数字化积极转型。尽管我国的除草机器人在技术上较欧美等发达国家仍有一定的差距，但在国际市场中仍然拥有较强的竞争力，苏美达、宝时得、超越实业等企业在国际上也占据着越来越重要的市场地位。以下，35斗按照国内外分类，系统整理了20家机械除草领域的相关公司。
表2：国内外机械除草相关企业清单
（数据来源：Crunchbase&企查查）
Carbon Robotics成立于2018年，总部位于西雅图，Paul Mikesell是该公司的首席执行官兼创始人。Carbon Robotics主要通过技术的创新和硬件的部署开发用于农业相关应用的机器人，为农民提供更安全的工作条件，降低现代农业总体成本，为农业的可持续发展道路创造了有利途径。截至目前，Carbon Robotics已完成了两轮融资，融资总额达3590万美元，主要投资者有Anthos Capital、Bolt、Ignition Partners等。
表3：Carbon Robotics融资情况汇总
（数据来源：Crunchbase）
Carbon Robotics的主要产品是自主激光除草机，专为200英亩到数万英亩的中耕作物而设计，它旨在解决传统种植业最大的问题之一：杂草控制。该除草机可以日夜运行，使用其GPS和计算机视觉引导系统保持其在田地范围内精准活动。它通过人工智能和激光技术设置了12个高分辨率相机，基于作物和杂草计算机视觉模型实时扫描田地，从而快速识别侵入性杂草。一旦发现需要清除的杂草，高功率激光器将瞄准每株杂草的分生组织进行破坏，从而达到除草的目的。
自主激光除草机每天可以除草15-20英亩，取代多个人工劳动力。同时这些机器人已经在特种作物农场进行了多次测试，结果显示它可以在包括西兰花和洋葱种植地的各种田地上自如地工作。使用激光除草大大减少了化学除草的需求，支持了再生农业的实践发展。
江苏苏美达集团有限公司（苏美达集团）成立于1978年，是中国机械工业集团有限公司（国机集团）的重要成员企业。其中江苏苏美达五金工具有限公司是苏美达集团下属全资子公司，其总部位于南京，并在欧洲、美国设有子公司。苏美达五金公司专业从事电动工具、园林工具、高压清洗机等产品的研发、生产和进出口贸易。一开始苏美达做“一手买一手卖”的纯贸易生意，但他们逐渐认识到只有自己掌握核心技术客户才能不流失，于是在1998年建立了自己的工厂，生产电动工具，开始了自主研发、生产、销售的道路。
（图片来源：公司官网）
割草机在运行时，刀片会高速旋转，而割草机器人在使用过程中无人值守，且周边环境可能有幼儿或宠物活动，对产品安全要求非常严格，同时还要综合考虑草坪复杂的布局和地形，如树木、花坛、通道、水池等，这对割草机器人的技术与设计是全方位的挑战。
就在最近，苏美达五金公司研发制造的“佳孚”品牌商用草坪机器人，在南京正式交付，这是我国国内第一款在商用市场投入运营的虚拟边界草坪机器人。该款草坪机器人首次使用了“电子围栏”技术，将高精度定位、智能规划算法和系统物联技术进行综合应用，有效解决了传统除草机噪音大、能耗强、同类产品需要埋设边界信号等难点，能够自动避开障碍、充电和躲雨。它通过人工智能高效率降噪作业，作业效率提升达到了50%。除此之外，“佳孚”机器人还能实现碳排放量几乎为零，为“双碳”目标做贡献。
RootWave成立于2012年，公司总部位于英国的沃里克郡，公司创始人是Andrew Diprose。RootWave发明了一种技术——Electricide™，它可以通过电击毁坏杂草的根部，从而达到除草的目的，这为除草剂提供了一种可持续且可具有扩展性的替代品。截至目前，RootWave已完成了三轮融资，投资总额达983万美元，其中主要的投资者有V-Bio Ventures、Horizon 2020和The Yield Lab Europe等。
表4：RootWave融资情况汇总
（数据来源：Crunchbase）
RootWave主要利用视觉技术、微型化技术和自动化技术来观察和清除作物中的杂草。其中Electricide™ 技术不仅可以使用电力杀死杂草，同时还能够恢复生态系统和土壤。该技术并不需要水或者任何化学品来提供能量，而是用可再生能源供电，在使用该技术的过程中，可以打造更健康的土壤，提高土壤捕捉碳元素的能力。除此之外，其成本与10欧元/公顷的除草剂相当，在经济实惠的同时也提高了操作员和旁观者的安全性。
图：RootWave电力除草过程概念图；来源：公司官网
（1：杂草生长 2：电击杂草 3&4：电击使杂草根部萎缩 5：杂草去除）
RootWave目前主要研发的产品是一款名叫RootWave Pro的专业手动除草机，它专为种植者、园丁和场地管理员设计，用于发现杂草和治疗入侵物种。该产品非常高效，可以使用发电机运行一整天，节约了能源和时间；同时该产品设计轻巧、符合人体工程学，其喷枪具有简单控制、可变功率和多种可互换的电极设计，可轻松灵活地处理各种杂草。除此之外，该除草机紧凑的设计还适用于小型多功能车，确保了即使是最难以进入的位置也能做到轻松除草。
化学药剂除草主要是指除草剂。除草剂是能杀死或抑制杂草生长而不影响农作物正常生长的化学或生物药剂，可用于防止或去除农田或非耕地的杂草或灌木。除草剂具有使用方法快捷、除草效率高、节省劳动力、经济实惠等优点，已成为农业中杂草防除最有利的“武器”。
目前市面上生产应用的除草剂种类较多，大致有以下几种分类方法：
（1）按作用性质可分为选择性除草剂和灭生性除草剂，其中灭生性除草剂是不加选择地杀死各种杂草和作物，例如五氯酚钠、克芜踪、草甘膦等；
（2）按作用方式可分为内吸性除草剂和触杀性除草剂，内吸性除草剂是指能被杂草根茎、叶分别或同时吸收，通过输导组织运输到植物体的各部位，破坏它的内部结构和生理平衡，从而造成植株残死亡，如2甲4氯等。触杀性除草剂是只能杀死直接接触到药剂的植物组织，如除草醚、五氯酚钠等。
（3）按施药对象可分为土壤处理剂和茎叶处理剂，其中土壤处理剂有氟床灵、除草醚等。
（4）按施药时间可分为播前处理剂、播后苗前处理剂和苗后处理剂。
（5）按施药范围可分为全面施药、带状施药、点状施药和定向喷雾。
（资料来源：贵州凯里人民政府官网）
随着农业现代化的快速发展，高效快速已经成为了基本要求，由于除草剂的快捷方便使得被大范围应用，但过度使用除草剂导致生态环境和土壤遭到了严重的破坏，新型除草剂的研发生产工作迫在眉睫。以下，35斗按照国内外分类，系统整理了20家除草剂领域的相关公司。
表5：国内外除草剂相关企业清单
（数据来源：Crunchbase&企查查）
WeedOUT 是一家专注于提供杂草控制解决方案的生物技术公司，它成立于2016年，公司总部位于以色列，其创始人是Orly Noivirt-Brik和Efrat Lidor Nili博士。WeedOUT研发了一种模仿花粉的生物除草剂，在杂草开花时施用，通过利用杂草自身的生殖系统来对抗除草剂，从而克服杂草的除草剂抗性问题。截至目前，WeedOUT已完成了4轮融资，融资总额达430万美元，主要投资者有Radicle Growth、CE Ventures (CEIIF)等。
表6：WeedOUT融资情况汇总
（数据来源：Crunchbase）
杂草抗性是一个非常紧迫的问题，它正在世界范围内迅速增长和蔓延。反复使用相同除草剂的作用方式使杂草出现了严重抗性，这极大地降低了除草剂的除草效率。WeedOUT 通过开发一种新型生物除草剂来对抗抗性杂草，为杂草控制领域带来了一种全新的策略。
WeedOUT 基于新技术开发独特的专有杂草花粉，通过人工授粉在杂草开花期施用，以防止产生有活力的抗性杂草种子。WeedOUT 研发的独特杂草花粉拥有两个主要特性：一是它能成功地与天然存在的杂草花粉竞争，使胚珠受精；二是可以将与杂草花粉受精的植株 “夭折”，从而达到除草的目的。该种基于生物的解决方案绿色无毒，可与天然花粉竞争，并抑制土壤种子模仿杂草的自然繁殖机制，抗性发展的可能性非常低，因此是一种持久的解决方案。
WeedOUT的第一个产品针对的是被列为美国最麻烦的杂草——苋菜。实验表示，用 WeedOUT 的花粉人工授粉后获得的种子完全失去了发芽能力，但对照的平均发芽率为 72%，结果证明了 WeedOUT 的花粉能够有效阻止有活力的抗性杂草种子的产生，从而抑制抗性杂草的蔓延。
江苏扬农化工股份有限公司（以下简称扬农化工）成立于1999年，公司总部位于中国江苏，是国家重点高新技术企业。扬农化工主要从事农药的制造、加工；精细化工产品的制造、加工以及农药的技术开发和应用服务等。扬农化工于2002年IPO，直至2018年在中化国际、中化浙江的投资下进行了一次并购重组，此次并购金额达61亿人民币。
表7： 扬农化工融资情况汇总
（数据来源：企查查）
扬农化工的主要产品有杀虫剂和除草剂两类，其中杀虫剂主要有菊酯等品种，除草剂主要有草甘膦和麦草畏等品种。在麦草畏的制作中有两种路线，分别是二氯苯路线和三氯苯路线。三氯苯路线近年来残留污染严重，现已被限制或禁止使用，因此扬农化工则使用二氯苯路线。其中从二氯苯胺到二氯苯酚的生产过程是扬农化工的专利技术，可收率能达到95%，同时其中的重氮液经过化学手段回收处理后还能够循环使用，有效提升了原药利用率，降低了麦草畏的生产成本。
随着抗性杂草逐渐增多，单一使用草甘膦或麦草畏的除草效果已大不如前，随着转基因作物的快速发展，草甘膦和麦草畏的复配产品需求会不断增加。扬农化工目前是全球麦草畏的头部生产商，它的规模、技术均处于全球领先水平。但麦草畏生产技术壁垒较高，目前扬农化工麦草畏的产能规模是2.5万吨/年，超越巴斯夫1.6万吨/年的产能，位于全球第一。
利尔化学股份有限公司（以下简称利尔化学）由中国工程物理研究院于1993年发起设立，2008年7月在深交所挂牌上市。公司以氯代吡啶类农药起家，已成长为国内农药各细分领域的龙头企业。公司前身是四川绵阳利尔化工，成立于 1993 年 2 月，2006 年 10 月更名为利尔化学有限公司。公司总部位于四川省绵阳市，拥有四川绵阳、江苏南通等多个生产基地，员工数量已达4000。利尔化学主要从事农药的研发、生产和销售，其中产品包括除草剂、杀虫剂、杀菌剂三大类。
（图片来源：公司官网）
利尔化学是全球最大的草铵膦原药企业、也是国内最大的氯代吡啶类除草剂企业，同时也是国内重要的光气类除草剂企业，目前利尔化学已有1.54万吨草铵膦原药，有封庆、利耘、阔封、藤净等多种除草剂产品。除此之外，利尔化学还在推进甲基二氯化磷并线项目和丙炔氟草铵的技术改进，开发了唑啉草酯、氯虫苯甲酰胺等新产品，为其长远发展增加了新的增长点。
成功管理杂草是种植成功的重要因素之一。但自2015年以来，世界卫生组织的国际癌症研究机构表示草甘膦可能致癌，使人们对草甘膦的担忧不断增加，目前，欧盟已批准使用草甘膦直至2022年。随着反对使用草甘膦的呼声逐渐高涨以及杂草抗性问题的愈发严峻，未来研发具有低毒性、环境保护性的除草剂势在必行。
正因为如此，机械除草也占据着越来越多的市场份额，电击除草、微波除草等新型除草方法也逐渐被广泛应用。
1.智能制造网：《“无人农业”即将开启，除草机器人来帮忙》
2.产业信息网：《2020年中国除草剂市场发展分析：行业生产企业超900家，主要分布在山东、江苏等地》
3.齐龙，刘闯：《水稻机械除草技术装备研究现状及智能化发展趋势》
4.立鼎产业研究网：《2018年全球割草机行业发展概况及市场需求规模分析》
5.新思界网：《2021年全球及中国机器人割草机产业深度研究》
6.华经情报网：《2021-2026年中国割草机行业投资分析及发展战略研究咨询报告》
