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农作物种子行业的整合、竞争和创新
美国农作物种子行业经历了重大的结构变革。它与农用化学品高度融合，集中度更高，由数量更少、规模更大的公司主导种子供应。种子价格，尤其是转基因品种的价格大幅上涨。与此同时，种子和生物技术公司增加了研发（R&D）支出，为作物农业带来了大量创新。2015-20 年间，该行业又经历了一轮重大重组，行业内主要公司的数量从 6 家减少到 4 家，总部设在美国的主要公司数量从 3 家减少到 1 家。该行业的结构性变化引发了关于市场力量和知识产权（IPR）控制如何影响农业技术变革的速度、方向和利益分配的争议。
生物技术和扩大的知识产权引发结构变革
1970 年以前，大多数作物育种工作都是由公共部门完成的，杂交玉米是一个重要的例外。私营种子公司主要从事公共机构提供的基础种子的繁殖和分销。农民通常会将部分收成留作下一季的种子，定期购买新种子以重新确保纯度和质量或采用改良品种。一些农民和种子公司专门生产 '自留种子'（从自己收获的农作物中提取的谷物，去除了杂质，可能还用杀虫剂处理过），然后卖给其他农民种植。杂交种子是个例外。杂交种子不能按原样繁殖，因此为了保持产量，农民每季都要向控制亲本品系的种子公司重新购买杂交种子。杂交种的亲本品系可以作为商业机密。这种排除机制激励私人投资于杂交种子技术可行的作物育种。玉米是第一种使用商业杂交种子种植的作物。
1970 年通过的《植物新品种保护法》（PVPA）旨在鼓励种子公司改良杂交玉米以外的农作物品种。根据《植物品种保护法》，育种者可以为新品种获得植物品种保护证书（PVPC），这是知识产权的一种形式。农民仍然可以保存受植物品种保护证书保护的品种的种子，但他们（和其他种子公司）不能再向其他农民出售受植物品种保护证书保护的种子，除非获得植物品种保护证书所有者的许可。不过，其他种子公司和育种者可以在自己的育种计划中自由使用受保护的品种作为亲本材料。PVPA 确实刺激了一些私人研发活动，但在不同作物上并不均衡。例如，私人品种逐渐取代了大豆中的公共品种，但在小麦和小杂粮中却没有取代（Fuglie 等人，1996 年）。
生物技术的进步为改良作物提供了新的手段，可以将具有特定、可遗传性状的基因植入作物品种中。然而，转基因品种的开发成本高、风险大，如果没有比《植物品种保护法》更有力的知识产权保护，私营部门投资转基因品种的动力就很有限。1980 年，最高法院在 Diamond 诉 Chakrabarty 案中裁定，生物技术创新可以申请专利，1985 年，Ex parte Hibberd 案明确指出，这包括作物中的转基因特征。与 PVPA 相比，实用新型专利提供了更有力的知识产权保护；除非获得专利所有人的许可，否则农民不能将专利作物或作物性状作为种子合法保存，他人也不能在其育种计划中使用。与永不失效的商业秘密不同，专利和 PVPC 为种子和性状的知识产权提供了长达 20 年的法律保护。自 2001 年以来，各公司已利用专利和 PVPC 保护农作物新品种的知识产权，包括用于生产杂交种子的近交系。
生物技术带来的技术机遇和知识产权的变化激励私人投资种子生物技术研发。生物技术带来的技术机遇和知识产权的变化刺激了私人对种子生物技术研发的投 资，也导致了种子行业的重组，因为拥有前景看好的转基因性状的公司收购或兼并了在种 子遗传学和营销网络方面拥有资产的公司。20 世纪 90 年代末，美国引进了转基因玉米、大豆和棉花品种，并在几年内成为农民的主要种子选择（图 1）。后来，转基因品种被广泛用于油菜和甜菜。转基因品种开始在紫花苜蓿中推广，并在马铃薯、木瓜、南瓜和苹果中进行了小规模的商业种植（国际农业生物技术应用服务组织 [ISAAA]，2021 年）。到 2020 年，美国收获的耕地总面积中约有 55% 种植了至少具有一种转基因性状的品种。最普遍的转基因性状是耐除草剂性和抗虫性。
种子市场的集中
种子市场是一个复杂的价值链，不仅涉及作物品种的开发商和零售商，还涉及改良亲本品系（作物种质）的供应商以及生物技术性状和服务。还包括改良亲本品系（作物种质）、种子处理、生物技术性状和服务的供应商。一家公司可以专注于这些价值链中的一个或多个方面，并向价值链中的其他公司销售或授权其产品和服务。因此，向农民出售专利种子品种的公司往往从其他公司获得生产种子的技术许可。例如，孟山都公司是开发玉米、大豆和棉花生物技术性状的早期领导者，它将性状融入自己的作物品种中，并将这些性状许可给其他公司使用。
拥有大量专利组合的公司还相互签订交叉许可协议，以获取对方的技术。通过交叉许可协议，企业可以大大减少甚至避免支付专利使用费。
有关农作物种子和生物技术性状市场集中程度的公开信息非常有限。就种子零售市场而言，政府统计机构一般不收集或报告公司销售信息，但以下情况除外对于零售种子市场，政府统计机构一般不收集或报告公司销售信息，棉花是个重要例外。美国农业部的农业营销服务(AMS) 在 2021 年之前一直收集按品种划分的棉花种植面积信息，但之后就停止了这一系列的收集。
有关其他作物零售种子市场份额的信息主要来自私营部门。表 1 显示了 2000 年以来美国玉米、大豆和棉花种子市场集中度的变化情况，包括 2018-19 年陶氏化学-杜邦和拜耳-孟山都合并可能产生的影响。2000-20 年间，玉米和大豆的四家公司集中率（CR4）呈上升趋势，到 2016-17 年，玉米和大豆的四家公司集中率分别达到 80 和 75（合并后可能会再次上升）。棉籽市场的 CR4 甚至更高，2018-20 年达到 94，尽管 2007 年孟山都收购三角洲和松树地公司后，任何一家公司的主导地位都有所下降。
至于其他作物，转基因性状流行的油菜籽、甜菜和紫花苜蓿种子的集中度可能较高，而在传统种子品种占主导地位、公共部门品种和农民自留种子继续广泛使用的市场（如小麦和其他小谷物、花生和干豆），集中度可能较低。蔬菜种子市场似乎以私营部门的品种为主，但不同品种之间的差异很大。拜耳（Bayer）和先正达（Syngenta）等大型种子化学公司在专有蔬菜种子方面有大量投资，但也有一些中型公司（包括几家荷兰公司）在美国和全球特定蔬菜种子市场占有重要地位。
转基因性状的市场被认为是高度集中的，尽管公开信息非常有限。孟山都公司是早期开发转基因作物的领军企业，在 20 世纪 90 年代和 2000 年代确立了在转基因性状领域的主导地位。到 2009 年，美国 95% 的大豆种植面积、81% 的玉米种植面积和 79% 的棉花种植面积都使用了孟山都公司拥有或授权使用的转基因性状（Moschini，2010 年）。转基因性状的许可和交叉许可在行业内广泛存在，一个品种可能有多个公司许可的 '叠加性状'。虽然一些转基因性状的早期专利已经到期或即将到期，但尚不清楚这些性状的非专利版本是否可用于商业用途。
种子市场集中度的另一个视角是作物新品种和种质的知识产权所有权。获得知识产权的一个条件是公开披露发明，政府机构可提供有关专利和 PVPC 的全面统计数据。然而，许多专利发明从未取得商业成功。因此，虽然知识产权的统计数据可以揭示一个行业的创新活动，但它们并不能完美地衡量市场力量和集中度。2001 年至 21 年间，美国农业部颁发了 8407 项作物新品种 PVPC，1976 年至 2021 年间（主要是 2001 年之后），美国专利商标局（USPTO）颁发了 17208 项作物新品种或密切相关创新的实用专利20 。71% 的实用新型专利和 58% 的新品种 PVPC 被转让给了三家最大的种子公司（拜耳、Corteva 和先正达，包括它们的传统公司或与它们合并或收购的公司）。然而，即使是非转基因作物，新品种的所有权集中度似乎也相当高；通常情况下，只有一到四家公司拥有单一作物新品种的大部分知识产权。有时，中等规模的公司可能在知识产权方面占主导地位。例如，在蔬菜作物中，欧洲的种子公司如 Rijk Zwaan 和 Enza Zaden 可能在某些品种上占有主导份额。大学和美国农业部等公共机构也持有大量作物新品种的 PVPC。在 2001-21 年期间发布的 8,407 个 PVPC 中，公共机构是其中 1,560 个 PVPC 的受让人（所有者）。
其中一些是与私营公司共同拥有的。本研究没有关于公共机构拥有农作物品种实用专利的完整记录。
市场力量、创新和种子价格
专利（以及在较小程度上的自决专利权）为知识产权所有者提供了使用其发明的临时法律垄断权。对于具有市场价值的发明，知识产权为企业提供了一定程度的市场权力，使其能够为体现这些发明的产品制定价格。从价格溢价中获得的利润是对研发投资和其他发明商业化成本的回报。虽然市场支配力带来的高价格会降低经济福利，但从长远来看，如果市场支配力能激励企业加大研发投入，就能增加经济增长和福利。这种短期福利损失与长期福利收益之间的权衡是反托拉斯政策与知识产权政策之间经常出现矛盾的根源。从私有发明取代以名义成本向用户提供的公共资助发明的制度转变，也会影响到农业技术变革的支付者和受益者。私营公司的发明是通过向用户收取溢价来获得资金的。从历史上看，美国农业部或赠地大学等公共机构向用户免费提供发明，但现在它们同样可以获得专利权，并对其创新成果的商业使用收取许可费。
除了知识产权可能赋予的市场支配力之外，企业行使市场支配力的能力还可能受到行业集中度的影响。经济理论认为，一定程度的市场力量（知识产权或集中度）是激励私人研发的必要条件。然而，如果缺乏竞争使企业失去创新的动力，过度集中可能会减少研发。如果新产品的引进需要高昂的固定成本（因为研发成本和满足产品引进的监管要求），那么新公司的进入就会面临巨大障碍，从而进一步限制竞争和潜在的新创新源。
在美国种子市场变得更加集中的同时，种子价格也大幅上涨，尤其是转基因品种（Shi 等，2009 年，2010 年）。23 1990 年至 2020 年间，农民购买种子的平均价格上涨了 270%，而商品价格上涨了 56%。对于主要使用转基因种子种植的作物（玉米、大豆和棉花），种子价格平均上涨了 463%（图 2）。尽管成本较高，但转基因作物品种为农民带来了显著的生产率收益，部分原因是产量提高，但由于基因特征替代了其他投入，也降低了农业生产成本。例如，具有抗虫性的转基因特征减少了施用杀虫剂的需要，具有耐除草剂性状的转基因特征替代了机械耕作，减少了以前用于除草的劳动力、机械和燃料。生产率的提高似乎足以弥补种子成本的增加。据 Ciliberto 等人（2019 年）估计，玉米和大豆的转基因性状每年为美国经济带来的附加值超过 50 亿美元，其中 44% 由农民保留，56% 流向种子公司。对全球转基因性状的经济影响研究进行的荟萃分析也得出了类似的结论：尽管转基因品种的种子成本较高，但采用转基因品种给农民带来了可观的利润（Klümper 和 Qaim，2014 年）。
种子价格上涨使公司能够在作物研发上投入更多资金，并加快引进具有更高生产潜力的新品种。提高生产潜力的新品种的引进速度。事实上，转基因作物种子价格的上涨与 20 世纪 40 年代和 50 年代杂交玉米问世时种子价格的上涨并无二致。
事实上，转基因作物种子价格的上涨与 20 世纪 40 年代和 50 年代杂交玉米问世时种子价格的情况并无二致（图 3）。
这两项创新都大大提高了农业生产率和利润率，尽管种子成本较高，但农民很快就采用了它们。此外，公司能够收取的较高种子价格支持了更多的研发投资。在引进转基因品种的同时，七家最大的农业公司在作物改良方面的研发总支出从 1990 年的不足 20 亿美元增加到 2014 年的超过 70 亿美元，与公司图 4）。自 2014 年以来，这些公司的作物研发支出和收入都有所下降，直到 2021 年才收复一些失地。作为一个整体，这些公司在研发方面的投入一直占其农业收入的 10%左右。
合并案中提出的竞争问题
这些兼并案所引发的竞争问题（如上文所述）主要集中在两个方面：(1) 某些高度集中的种 子、种子性状、杀虫剂和种子处理市场竞争的减少，导致向农民收取更高的价格；(2) 这些 市场在研究和创新方面的竞争，以及兼并是否会导致未来研发支出的减少和创新的减少。
反垄断执法机构要求两家公司对其在兼并中发现的竞争问题采取结构性补救措施（将资产剥离给其他公司）。原则上，资产剥离可以使兼并企业实现兼并的潜在效率和协同效应，同时限制兼并对竞争造成的风险。成功的资产剥离补救措施取决于找到一家有能力接管和管理被剥离业务的公司。
剥离后，巴斯夫成为农作物种子领域的重要竞争者（与拜耳、中国化工/先正达和 Corteva 竞争），而 FMC 则成为美国第五大农药生产商。两家公司都拥有强大的研究能力，为其产品提供支持。司法部和欧盟委员会在这些案件中的决定所产生的影响，以及结构性补救措施的价值，将取决于这些新进入者在这些产品市场中的竞争情况。
司法部对陶氏化学-杜邦和拜耳-孟山都交易的调查主要集中在兼并对创新可能产生的影响，尤其是在一个高度集中的市场中，竞争对手的消失会导致研究和创新的减少。过去二十年来，反垄断机构更加关注创新问题；这些问题已成为越来越多经济领域和农业综合企业案件的重要特征。然而，关于竞争对研究投资和创新的影响--特别是有多少竞争对手才能刺激创新--的经验证据还不多。这个问题仍将是反托拉斯政策和经济研究的一个重要问题。
结论
种子行业结构变化的主要驱动力是生物技术在作物农业中的应用。目前，少数跨国种子化学品公司主导着美国和全球的转基因种子市场，而非转基因作物种子市场则更加多样化。这些发展对作物研发的私人投资额和种子价格产生了相当大的影响，近几十年来，这两方面的价格都大幅上涨，尤其是转基因种子。种子价格上涨在很大程度上反映了企业从其对商业上可行的作物新品种的知识产权中获得的市场支配力，以及企业研发投资的回报。反垄断政策的重点是兼并对特定种子和化学产品市场竞争的影响。反垄断调查不仅要评估对价格的影响，还要评估对创新的影响--兼并是否会降低企业投资研发的积极性。在 2015-20 年一轮主要种子和农用化学品公司之间的兼并中，对反垄断问题的结构性补救涉及将兼并公司的某些资产剥离给行业内的其他竞争者。
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