Biopestycydy są jednym z ważnych narzędzi wdrażania „strategii zielonego systemu żywnościowego” w Japonii.W artykule opisano definicję i kategorię biopestycydów w Japonii oraz sklasyfikowano rejestrację biopestycydów w Japonii, aby zapewnić punkt odniesienia dla rozwoju i stosowania biopestycydów w innych krajach.
Ze względu na stosunkowo ograniczoną powierzchnię dostępnych gruntów rolnych w Japonii konieczne jest stosowanie większej ilości pestycydów i nawozów w celu zwiększenia plonów z obszaru.Jednakże stosowanie dużej liczby pestycydów chemicznych zwiększyło obciążenie dla środowiska, a szczególnie ważna jest ochrona gleby, wody, różnorodności biologicznej, krajobrazów wiejskich i bezpieczeństwa żywnościowego, aby osiągnąć zrównoważony rozwój rolnictwa i środowiska.Ze względu na wysokie pozostałości pestycydów w uprawach, prowadzące do coraz większej liczby przypadków chorób publicznych, rolnicy i społeczeństwo mają tendencję do stosowania bezpieczniejszych i bardziej przyjaznych dla środowiska biopestycydów.
Podobnie jak w przypadku europejskiej inicjatywy „od pola do stołu”, rząd Japonii w maju 2021 r. opracował „Strategię zielonego systemu żywnościowego”, której celem jest ograniczenie o 50% stosowania chemicznych pestycydów ważonych ryzykiem do 2050 r. i zwiększenie obszaru upraw ekologicznych do 1 milion hm2 (co odpowiada 25% powierzchni gruntów rolnych w Japonii).Strategia ma na celu zwiększenie produktywności i zrównoważonego rozwoju żywności, rolnictwa, leśnictwa i rybołówstwa poprzez innowacyjne środki zwiększające odporność (MeaDRI), w tym zintegrowaną ochronę przed szkodnikami, ulepszone metody stosowania i rozwój nowych alternatyw.Wśród nich najważniejszy jest rozwój, stosowanie i promocja integrowanej ochrony roślin (IPM), a biopestycydy są jednym z ważnych narzędzi.
1. Definicja i kategoria biopestycydów w Japonii
Biopestycydy odnoszą się do pestycydów chemicznych lub syntetycznych i ogólnie odnoszą się do pestycydów, które są stosunkowo bezpieczne lub przyjazne dla ludzi, środowiska i ekologii, wykorzystujących lub bazujących na zasobach biologicznych.W zależności od źródła składników aktywnych biopestycydy można podzielić na następujące kategorie: po pierwsze, pestycydy pochodzenia mikrobiologicznego, w tym bakterie, grzyby, wirusy i oryginalne biologiczne zwierzęta (modyfikowane genetycznie), żywe organizmy drobnoustrojowe i ich wydzielane metabolity;Drugą grupą są pestycydy pochodzenia roślinnego, w tym żywe rośliny i ich ekstrakty, środki ochronne wbudowane w rośliny (uprawy genetycznie modyfikowane);Po trzecie, pestycydy pochodzenia zwierzęcego, w tym żywe nicienie entomopatyczne, zwierzęta pasożytnicze i drapieżne oraz ekstrakty zwierzęce (takie jak feromony).Stany Zjednoczone i inne kraje również klasyfikują pestycydy pochodzenia naturalnego, takie jak olej mineralny, jako biopestycydy.
Japoński SEIJ klasyfikuje biopestycydy na pestycydy dla organizmów żywych i pestycydy substancji biogennych oraz klasyfikuje feromony, metabolity drobnoustrojów (antybiotyki rolnicze), ekstrakty roślinne, pestycydy pochodzenia mineralnego, ekstrakty zwierzęce (takie jak jad stawonogów), nanoprzeciwciała i środki ochronne wbudowane w rośliny jako biogenne substancje pestycydy.Federacja Spółdzielni Rolniczych Japonii klasyfikuje japońskie biopestycydy na stawonogi naturalnego wroga, nicienie naturalnego wroga, mikroorganizmy i substancje biogenne, a inaktywowane Bacillus thuringiensis klasyfikuje jako mikroorganizmy i wyklucza antybiotyki rolnicze z kategorii biopestycydów.Jednakże w rzeczywistym zarządzaniu pestycydami japońskie biopestycydy definiuje się wąsko jako biologiczne żywe pestycydy, to znaczy „biologiczne środki kontroli, takie jak mikroorganizmy antagonistyczne, mikroorganizmy chorobotwórcze dla roślin, mikroorganizmy chorobotwórcze dla owadów, nicienie pasożytnicze dla owadów, stawonogi pasożytnicze i drapieżne stosowane do zwalczania szkodniki”.Innymi słowy, japońskie biopestycydy to pestycydy, które komercjalizują żywe organizmy, takie jak mikroorganizmy, nicienie entomopatyczne i organizmy naturalnego wroga, jako składniki aktywne, podczas gdy odmiany i typy substancji pochodzenia biologicznego zarejestrowane w Japonii nie należą do kategorii biopestycydów.Ponadto, zgodnie z japońskimi „Środkami postępowania z wynikami testów oceny bezpieczeństwa związanymi z wnioskiem o rejestrację pestycydów mikrobiologicznych”, genetycznie zmodyfikowane mikroorganizmy i rośliny nie podlegają w Japonii zarządzaniu biologicznymi pestycydami.W ostatnich latach Ministerstwo Rolnictwa, Leśnictwa i Rybołówstwa rozpoczęło również proces ponownej oceny biopestycydów i opracowało nowe standardy dotyczące niezarejestrowania biopestycydów, aby ograniczyć możliwość, że stosowanie i rozprzestrzenianie się biopestycydów może spowodować znaczne szkody w siedlisku lub wzrost zwierząt i roślin w środowisku życia.
Nowo opublikowana przez japońskie Ministerstwo Rolnictwa, Leśnictwa i Rybołówstwa „Lista środków do sadzenia organicznego” w 2022 r. obejmuje wszystkie biopestycydy i niektóre pestycydy pochodzenia biologicznego.Japońskie biopestycydy są zwolnione z ustalenia dopuszczalnego dziennego spożycia (ADI) i maksymalnych limitów pozostałości (MRL), które mogą być stosowane w produkcji produktów rolnych zgodnie z japońską normą dotyczącą rolnictwa ekologicznego (JAS).
2. Przegląd rejestracji pestycydów biologicznych w Japonii
Jako kraj wiodący w rozwoju i stosowaniu biopestycydów, Japonia posiada stosunkowo kompletny system zarządzania rejestracją pestycydów i stosunkowo bogatą różnorodność rejestracji biopestycydów.Według statystyk autora, według stanu na rok 2023 w Japonii zarejestrowanych i skutecznych jest 99 biologicznych preparatów pestycydowych zawierających 47 składników aktywnych, co stanowi około 8,5% ogółu składników aktywnych zarejestrowanych pestycydów.Spośród nich 35 składników wykorzystuje się do insektycydów (w tym 2 nicieniobójcze), 12 składników wykorzystuje się do sterylizacji, nie ma też herbicydów ani innych zastosowań (ryc. 1).Chociaż w Japonii feromony nie należą do kategorii biopestycydów, zwykle są promowane i stosowane razem z biopestycydami jako materiał do sadzenia organicznego.
2.1 Pestycydy biologiczne wrogów naturalnych
W Japonii zarejestrowane są 22 aktywne składniki biopestycydów naturalnego wroga, które można podzielić na owady pasożytnicze, owady drapieżne i roztocza drapieżne ze względu na gatunek biologiczny i sposób działania.Wśród nich owady drapieżne i roztocza drapieżne żerują na szkodliwych owadach w celu zdobycia pożywienia, a owady pasożytnicze składają jaja w szkodnikach pasożytniczych, a ich wyklute larwy żerują na żywicielu i rozwijają się w celu zabicia żywiciela.Pasożytnicze owady błonkoskrzydłe, takie jak mszyca pszczoła, mszyca pszczoła, mszyca pszczoła, mszyca pszczoła, mszyca pszczoła, pszczoła hemiptera i Mylostomus japonicus, zarejestrowane w Japonii, są wykorzystywane głównie do zwalczania mszyc, much i mączlików na warzywach uprawianych w szklarniach, oraz chrysoptera, chrysoptera, biedronka i wciornastki są wykorzystywane głównie do zwalczania mszyc, wciornastków i mączlików na warzywach uprawianych w szklarniach.Roztocza drapieżne stosowane są głównie do zwalczania pająka rudego, roztocza liściastego, tyrofaga, boczniaka boczniakowego, wciornastków i mączlika na warzywach, kwiatach, drzewach owocowych, fasoli i ziemniakach uprawianych w szklarniach, a także na warzywach, drzewach owocowych i herbacie uprawianych w szklarniach. pola.Anicetus beneficus, Pseudaphycus mali⁃nus, E. eremicus, Dacnusa Sibirica sibirica, Diglyphus isaea, Bathyplectes anurus, degenerans (A. (=Iphiseius) degenerans, A. cucumeris Rejestracja wrogów naturalnych, takich jak O. sauteri, nie została odnowiona.
2.2 Pestycydy mikrobiologiczne
W Japonii zarejestrowane są 23 rodzaje aktywnych składników pestycydów drobnoustrojowych, które można podzielić na wirusowe insektycydy/fungicydy, bakteryjne insektycydy/fungicydy i grzybowe insektycydy/fungicydy, w zależności od rodzaju i zastosowania mikroorganizmów.Wśród nich mikrobiologiczne środki owadobójcze zabijają lub kontrolują szkodniki poprzez infekowanie, namnażanie i wydzielanie toksyn.Mikrobiologiczne środki grzybobójcze kontrolują bakterie chorobotwórcze poprzez konkurencję w kolonizacji, wydzielanie środków przeciwdrobnoustrojowych lub metabolitów wtórnych oraz indukcję oporności roślin [1-2, 7-8, 11].Grzyby (drapieżne) nicienie Monacrosporium phymatopagum, mikrobiologiczne środki grzybobójcze Agrobacterium radiobacter, Pseudomonas sp.CAB-02, niepatogenny Fusarium oxysporum i atenuowany szczep wirusa łagodnej plamistości pieprzu oraz rejestracja pestycydów drobnoustrojowych, takich jak Xan⁃thomonas campestris pv.retroflexus i Drechslera monoceras nie zostały odnowione.
2.2.1 Insektycydy mikrobiologiczne
Zarejestrowane w Japonii insektycydy w postaci granulowanych i jądrowych wirusów wielościennych stosuje się głównie do zwalczania określonych szkodników, takich jak grzybica jabłoni, grzybica herbaciana i grzybica długolistna herbaty, a także Streptococcus aureus w uprawach takich jak owoce, warzywa i fasola.Jako najszerzej stosowany bakteryjny środek owadobójczy, Bacillus thuringiensis jest stosowany głównie do zwalczania szkodników z rzędu Lepidoptera i Hemiptera w uprawach takich jak warzywa, owoce, ryż, ziemniaki i darń.Spośród zarejestrowanych insektycydów grzybowych Beauveria bassiana jest stosowana głównie do zwalczania szkodników żujących i kłujących narządu gębowego, takich jak wciornastki, łuski, mączliki, roztocza, chrząszcze, diamenty i mszyce na warzywach, owocach, sosnach i herbacie.Beauveria brucei służy do zwalczania szkodników z rodzaju Coleoptera, takich jak longiceps i chrząszcze, na drzewach owocowych, drzewach, arcydzięglach, kwiatach wiśni i grzybach shiitake.Metarhizium anisopliae stosowany do zwalczania wciornastków w szklarniowych uprawach warzyw i mango;Paecilomyces furosus i Paecilopus pectus stosowano do zwalczania mączlików, mszyc i pająka czerwonego w warzywach uprawianych w szklarniach i truskawkach.Grzyb służy do zwalczania mączlików i wciornastków w szklarniowych uprawach warzyw, mango, chryzantem i lisiflorum.
Jako jedyny nicieniobójczy mikrobiologicznie zarejestrowany i skuteczny w Japonii, Bacillus Pasteurensis punctum jest stosowany do zwalczania nicieni kępkowych w warzywach, ziemniakach i figach.
2.2.2 Mikrobiocydy
Wirusopodobny środek grzybobójczy żółknący cukinię Szczep atenuowany wirusem Mosaic zarejestrowany w Japonii został zastosowany do zwalczania choroby mozaikowej i więdnięcia fusarium wywołanego przez wirusa związanego z ogórkiem.Spośród bakteriologicznych środków grzybobójczych zarejestrowanych w Japonii Bacillus amylolitica jest stosowany do zwalczania chorób grzybowych, takich jak brunatna zgnilizna, szara pleśń, zaraza czarna, choroba białej gwiazdy, mączniak prawdziwy, czarna pleśń, pleśń liści, plamistość, biała rdza i zaraza liści na warzywach, owocach, kwiatach, chmielu i tytoniu.Bacillus simplex stosowano w zapobieganiu i leczeniu bakteryjnego więdnięcia i zarazy bakteryjnej ryżu.Bacillus subtilis stosuje się do zwalczania chorób bakteryjnych i grzybiczych, takich jak szara pleśń, mączniak prawdziwy, choroba czarnej gwiazdy, zaraza ryżu, mączniak liści, zaraza czarna, zaraza liści, biała plamistość, plamistość, choroba rakowa, zaraza, czarna pleśń, brunatna plamistość, czarna zaraza liści i bakteryjna plamistość warzyw, owoców, ryżu, kwiatów i roślin ozdobnych, fasoli, ziemniaków, chmielu, tytoniu i grzybów.Niepatogenne szczepy podgatunku marchwi Erwenella miękkiej zgnilizny stosuje się do zwalczania miękkiej zgnilizny i choroby rakowej warzyw, owoców cytrusowych, cyklen i ziemniaków.Pseudomonas fluorescens stosuje się do zwalczania zgnilizny, czarnej zgnilizny, czarnej zgnilizny bakteryjnej i zgnilizny pąków kwiatowych warzyw liściastych.Pseudomonas Roseni służy do zwalczania miękkiej zgnilizny, czarnej zgnilizny, zgnilizny, zgnilizny pąków kwiatowych, plamistości bakteryjnej, czarnej plamistości bakteryjnej, perforacji bakteryjnej, bakteryjnej miękkiej zgnilizny, bakteryjnej zarazy łodyg, bakteryjnej zarazy gałęzi i raka bakteryjnego na warzywach i owocach.Fagocytophage mirabile stosuje się do zwalczania choroby powodującej obrzęk korzeni warzyw krzyżowych, a bakterie żółtego koszyka stosuje się do zwalczania mączniaka prawdziwego, czarnej pleśni, wąglika, pleśni liściowej, szarej pleśni, zarazy ryżowej, zarazy bakteryjnej, więdnięcia bakteryjnego i brązowej smugi , złą chorobę sadzonek i zarazę sadzonek warzyw, truskawek i ryżu oraz sprzyjają wzrostowi korzeni roślin.Lactobacillus plantarum służy do zwalczania miękkiej zgnilizny warzyw i ziemniaków.Spośród grzybobójców zarejestrowanych w Japonii, Scutellaria microscutella była stosowana do zapobiegania i zwalczania zgnilizny twardzikowej warzyw, czarnej zgnilizny cebuli i czosnku.Trichoderma viridis stosuje się do zwalczania chorób bakteryjnych i grzybiczych, takich jak zaraza ryżu, bakteryjna choroba brunatnych smug, zaraza liści i zaraza ryżu, a także choroba purpurowych smug szparagów i choroba białego jedwabiu tytoniu.
2.3 Nicienie entomopatogenne
W Japonii skutecznie zarejestrowano dwa gatunki nicieni entomopatogennych, a ich mechanizmy owadobójcze [1-2, 11] obejmują głównie uszkodzenie maszyn inwazyjnych, zużycie pożywienia i uszkodzenie komórek tkanek oraz wydzielanie toksyn przez bakterie symbiotyczne.Steinernema carpocapsae i S. glaseri, zarejestrowane w Japonii, stosuje się głównie do słodkich ziemniaków, oliwek, fig, kwiatów i roślin liściastych, kwiatów wiśni, śliwek, brzoskwiń, czerwonych jagód, jabłek, grzybów, warzyw, darni i miłorzębu. Zwalczanie szkodników owadzich takie jak Megalophora, oliwkowe weestro, winogrono czarne Weestro, czerwona palma Weestro, żółta gwiazda Longicornis, brzoskwiniowy kark Weestro, Udon Nematophora, podwójnie czubata Lepidophora, Zoysia Oryzae, Scirpus oryzae, Dipteryx japonica, japońska wiśnia świder, brzoskwiniowy mały robak spożywczy , aculema Japonica i grzyb czerwony.Nie przedłużono rejestracji nicienia entomopatogennego S. kushidai.
3. Podsumowanie i perspektywy
W Japonii biopestycydy odgrywają ważną rolę w zapewnieniu bezpieczeństwa żywnościowego, ochronie środowiska i różnorodności biologicznej oraz utrzymaniu zrównoważonego rozwoju rolnictwa.W przeciwieństwie do krajów i regionów, takich jak Stany Zjednoczone, Unia Europejska, Chiny i Wietnam [1, 7-8], japońskie biopestycydy są wąsko zdefiniowane jako niezmodyfikowane genetycznie żywe środki kontroli biologicznej, które można wykorzystać jako materiał do sadzenia organicznego.Obecnie w Japonii zarejestrowanych i skutecznych jest 47 biologicznych pestycydów, które należą do naturalnych wrogów, mikroorganizmów i nicieni chorobotwórczych dla owadów i służą do zapobiegania i zwalczania szkodliwych stawonogów, nicieni pasożytniczych roślin i patogenów w uprawach szklarniowych i polowych, takich jak jak warzywa, owoce, ryż, drzewa herbaciane, drzewa, kwiaty i rośliny ozdobne oraz trawniki.Chociaż te biopestycydy mają zalety w postaci wysokiego bezpieczeństwa, niskiego ryzyka oporności na leki, samowyszukiwania lub powtarzalnej eliminacji szkodników w sprzyjających warunkach, długiego okresu skuteczności i oszczędności pracy, mają one również wady, takie jak słaba stabilność, powolna skuteczność, słaba kompatybilność , widmo kontrolne i wąski okres użytkowania.Z drugiej strony zakres upraw i obiektów kontrolnych rejestracji i stosowania biopestycydów w Japonii jest również stosunkowo ograniczony i nie może zastąpić pestycydów chemicznych w celu osiągnięcia pełnej skuteczności.Według statystyk [3] w 2020 roku wartość stosowanych biopestycydów w Japonii stanowiła jedynie 0,8%, czyli była znacznie niższa od udziału zarejestrowanej liczby składników aktywnych.
Jako główny kierunek rozwoju przemysłu pestycydów w przyszłości, biopestycydy są coraz intensywniej badane, rozwijane i rejestrowane do produkcji rolnej.W połączeniu z postępem nauk i technologii biologicznych oraz znaczeniem przewagi kosztowej badań i rozwoju biopestycydów, poprawą bezpieczeństwa i jakości żywności, obciążeniem środowiska i wymogami zrównoważonego rozwoju rolnictwa, japoński rynek biopestycydów w dalszym ciągu szybko rośnie.Inkwood Research szacuje, że japoński rynek biopestycydów będzie rósł w latach 2017–2025 ze złożoną roczną stopą wzrostu wynoszącą 22,8% i oczekuje się, że w 2025 r. osiągnie poziom 729 mln USD. Wraz z wdrożeniem „Strategii zielonego systemu żywnościowego” stosowane są biopestycydy u japońskich rolników
Czas publikacji: 14 maja 2024 r