Biopestycydy są jednym z ważnych narzędzi do wdrażania „strategii Zielonego Systemu Żywnościowego” w Japonii. W niniejszym dokumencie opisano definicję i kategorię biopestycydów w Japonii oraz sklasyfikowano rejestrację biopestycydów w Japonii, aby zapewnić odniesienie do 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 upraw na danym obszarze. Jednak stosowanie dużej liczby pestycydów chemicznych zwiększyło obciążenie środowiska, a ochrona gleby, wody, bioróżnorodności, krajobrazów wiejskich i bezpieczeństwa żywnościowego jest szczególnie ważna w celu osiągnięcia zrównoważonego rozwoju rolnictwa i środowiska. W związku z wysokimi pozostałościami pestycydów w uprawach, co prowadzi do wzrostu liczby przypadków chorób publicznych, rolnicy i społeczeństwo mają tendencję do stosowania bezpieczniejszych i bardziej przyjaznych dla środowiska biopestycydów.
Podobnie jak europejska inicjatywa „od farmy do stołu”, japoński rząd w maju 2021 r. opracował „Strategię systemu zielonej żywności”, której celem jest zmniejszenie ryzyka stosowania pestycydów chemicznych o 50% do 2050 r. i zwiększenie powierzchni upraw ekologicznych do 1 miliona hm2 (co odpowiada 25% powierzchni użytków rolnych w Japonii). Strategia ta ma na celu zwiększenie produktywności i zrównoważonego rozwoju żywności, rolnictwa, leśnictwa i rybołówstwa poprzez innowacyjne środki odporności (MeaDRI), w tym zintegrowane zwalczanie szkodników, ulepszone metody aplikacji i opracowywanie nowych alternatyw. Spośród nich najważniejsze jest opracowywanie, stosowanie i promowanie zintegrowanego zwalczania szkodników (IPM), a biopestycydy są jednym z ważnych narzędzi.
1. Definicja i kategoria biopestycydów w Japonii
Biopestycydy są względne w stosunku do pestycydów chemicznych lub syntetycznych i ogólnie odnoszą się do pestycydów, które są stosunkowo bezpieczne lub przyjazne dla ludzi, środowiska i ekologii, wykorzystując lub bazując na zasobach biologicznych. Zgodnie ze źródłem składników aktywnych, biopestycydy można podzielić na następujące kategorie: po pierwsze, pestycydy pochodzenia mikrobiologicznego, w tym bakterie, grzyby, wirusy i oryginalne zwierzęta biologiczne (genetycznie modyfikowane) mikrobiologiczne organizmy żywe i ich wydzielane metabolity; Druga to pestycydy pochodzenia roślinnego, w tym żywe rośliny i ich ekstrakty, środki ochronne osadzone w roślinach (genetycznie modyfikowane uprawy); 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 naturalne pestycydy pochodzenia mineralnego, takie jak olej mineralny, jako biopestycydy.
Japoński SEIJ klasyfikuje biopestycydy na pestycydy organizmów żywych i pestycydy substancji biogennych, a także klasyfikuje feromony, metabolity mikrobów (antybiotyki rolnicze), ekstrakty roślinne, pestycydy pochodzenia mineralnego, ekstrakty zwierzęce (takie jak jad stawonogów), nanoprzeciwciała i środki ochronne osadzone w roślinach jako pestycydy substancji biogennych. Federacja Spółdzielni Rolniczych Japonii klasyfikuje japońskie biopestycydy na stawonogi będące wrogami naturalnymi, nicienie będące wrogami naturalnymi, mikroorganizmy i substancje biogenne, a inaktywowane Bacillus thuringiensis klasyfikuje jako mikroorganizmy i wyklucza antybiotyki rolnicze z kategorii biopestycydów. Jednak w rzeczywistym zarządzaniu pestycydami japońskie biopestycydy są wąsko definiowane jako biologiczne żywe pestycydy, czyli „środki kontroli biologicznej, takie jak antagonistyczne mikroorganizmy, mikroorganizmy patogenne roślin, mikroorganizmy patogenne owadów, nicienie pasożytnicze owadów, stawonogi pasożytnicze i drapieżne stosowane do zwalczania szkodników”. Innymi słowy, japońskie biopestycydy to pestycydy, które komercjalizują żywe organizmy, takie jak mikroorganizmy, nicienie entomopatyczne i organizmy naturalnych wrogów jako składniki aktywne, podczas gdy odmiany i typy biologicznych substancji źródłowych zarejestrowane w Japonii nie należą do kategorii biopestycydów. Ponadto, zgodnie z japońskimi „Środkami traktowania wyników testów oceny bezpieczeństwa związanych z wnioskiem o rejestrację pestycydów mikrobiologicznych”, genetycznie zmodyfikowane mikroorganizmy i rośliny nie są objęte zarządzaniem biologicznymi pestycydami w Japonii. W ostatnich latach Ministerstwo Rolnictwa, Leśnictwa i Rybołówstwa zainicjowało również proces ponownej oceny biopestycydów i opracowało nowe standardy dotyczące braku rejestracji biopestycydów, aby zmniejszyć prawdopodobieństwo, że stosowanie i rozprzestrzenianie biopestycydów spowoduje poważne szkody w siedliskach lub wzroście zwierząt i roślin w środowisku życia.
Niedawno opublikowana „Lista ekologicznych środków do sadzenia” przez japońskie Ministerstwo Rolnictwa, Leśnictwa i Rybołówstwa w 2022 r. obejmuje wszystkie biopestycydy i niektóre pestycydy pochodzenia biologicznego. Japońskie biopestycydy są zwolnione z ustanowienia dopuszczalnego dziennego spożycia (ADI) i maksymalnych limitów pozostałości (MRL), które mogą być stosowane w produkcji produktów rolnych zgodnie z japońską normą rolnictwa ekologicznego (JAS).
2. Przegląd rejestracji pestycydów biologicznych w Japonii
Jako kraj wiodący w rozwoju i stosowaniu biopestycydów, Japonia ma stosunkowo kompletny system zarządzania rejestracją pestycydów i stosunkowo bogatą różnorodność rejestracji biopestycydów. Według statystyk autora, od 2023 r. w Japonii zarejestrowanych i skutecznych jest 99 biologicznych preparatów pestycydowych, obejmujących 47 składników aktywnych, co stanowi około 8,5% wszystkich składników aktywnych zarejestrowanych pestycydów. Spośród nich 35 składników jest używanych do insektycydów (w tym 2 nematocydy), 12 składników jest używanych do sterylizacji, a nie ma herbicydów ani innych zastosowań (rysunek 1). Chociaż feromony nie należą do kategorii biopestycydów w Japonii, są zwykle promowane i stosowane razem z biopestycydami jako ekologiczne środki do sadzenia.
2.1 Biologiczne pestycydy naturalnych wrogów
W Japonii zarejestrowanych jest 22 aktywnych składników naturalnych wrogich biopestycydów, które można podzielić na owady pasożytnicze, owady drapieżne i drapieżne roztocze według gatunku biologicznego i sposobu działania. Wśród nich owady drapieżne i drapieżne roztocze polują na szkodliwe owady w celu zdobycia pożywienia, a owady pasożytnicze składają jaja w pasożytniczych szkodnikach, a ich wyklute larwy żywią się żywicielem i rozwijają się, aby go zabić. Pasożytnicze owady błonkoskrzydłe, takie jak pszczoła mszyca, pszczoła mszyca, pszczoła mszyca, pszczoła mszyca, pszczoła mszyca, pszczoła hemiptera i Mylostomus japonicus, zarejestrowane w Japonii, są głównie stosowane do zwalczania mszyc, much i mączlików na warzywach uprawianych w szklarniach, a drapieżne chrysoptera, pluskwiaki, biedronki i wciornastki są głównie stosowane do zwalczania mszyc, wciornastków i mączlików na warzywach uprawianych w szklarniach. Drapieżne roztocze są głównie wykorzystywane do zwalczania przędziorków, roztoczy liściowych, tyrofagów, pleurotarsusów, wciornastków i mączlików na warzywach, kwiatach, drzewach owocowych, fasoli i ziemniakach uprawianych w szklarniach, a także na warzywach, drzewach owocowych i herbacie uprawianej na polach. Anicetus beneficus, Pseudaphycus mali⁃nus, E. eremicus, Dacnusa Sibirica sibirica, Diglyphus isaea, Bathyplectes anurus, degenerans (A. (=Iphiseius) degenerans, A. cucumeris Rejestracja naturalnych wrogów, takich jak O. sauteri, nie została odnowiona.
2.2 Pestycydy mikrobiologiczne
W Japonii zarejestrowanych jest 23 rodzajów aktywnych składników pestycydów mikrobiologicznych, które można podzielić na insektycydy/fungicydy wirusowe, insektycydy/fungicydy bakteryjne i insektycydy/fungicydy grzybowe w zależności od rodzaju i zastosowania mikroorganizmów. Spośród nich insektycydy mikrobiologiczne zabijają lub kontrolują szkodniki poprzez infekowanie, rozmnażanie i wydzielanie toksyn. Fungicydy mikrobiologiczne kontrolują bakterie chorobotwórcze poprzez konkurencję kolonizacyjną, wydzielanie środków przeciwdrobnoustrojowych lub metabolitów wtórnych i indukcję oporności roślin [1-2, 7-8, 11]. Nicienie grzybowe (drapieżne) Monacrosporium phymatopagum, fungicydy mikrobiologiczne Agrobacterium radiobacter, Pseudomonas sp.CAB-02, niepatogenny Fusarium oxysporum i atenuowany szczep wirusa łagodnej pstrości papryki. Nie odnowiono również rejestracji pestycydów mikrobiologicznych, takich jak Xan⁃thomonas campestris pv.retroflexus i Drechslera monoceras.
2.2.1 Insektycydy mikrobiologiczne
Granulowane i jądrowe wirusy poliedroidowe insektycydy zarejestrowane w Japonii są głównie stosowane do zwalczania konkretnych szkodników, takich jak grzybica jabłoni, grzybica herbaty i grzybica herbaty długolistnej, a także Streptococcus aureus na uprawach takich jak owoce, warzywa i fasola. Jako najszerzej stosowany insektycyd bakteryjny, Bacillus thuringiensis jest stosowany głównie do zwalczania szkodników motyli i pluskwiaków na uprawach takich jak warzywa, owoce, ryż, ziemniaki i darń. Spośród zarejestrowanych insektycydów grzybowych, Beauveria bassiana jest stosowany głównie do zwalczania szkodników gryzących i żądlących części gębowych, takich jak wciornastki, czerwce, mączliki, roztocze, chrząszcze, diamenty i mszyce na warzywach, owocach, sosnach i herbacie. Beauveria brucei jest stosowany do zwalczania szkodników chrząszczy, takich jak longiceps i chrząszcze na drzewach owocowych, drzewach, arcydzięglu, kwiatach wiśni i grzybach shiitake. Metarhizium anisopliae stosowany do zwalczania wciornastków w uprawie szklarniowej warzyw i mango; Paecilomyces furosus i Paecilopus pectus były stosowane do zwalczania mączlików, mszyc i przędziorków w uprawie szklarniowej warzyw i truskawek. Grzyb jest stosowany do zwalczania mączlików i wciornastków w uprawie szklarniowej warzyw, mango, chryzantem i lisiflorum.
Bacillus Pasteurensis punctum to jedyny zarejestrowany i skuteczny w Japonii nicień mikrobiologiczny, stosowany do zwalczania nicieni powodujących guzy korzeniowe w warzywach, ziemniakach i figach.
2.2.2 Mikrobiocydy
Wirusopodobny fungicyd zucchini yellowing Mosaic virus atenuated szczep zarejestrowany w Japonii został użyty do zwalczania choroby mozaikowej i więdnięcia fuzaryjnego powodowanych przez wirusy związane z ogórkami. Spośród fungicydów bakteriologicznych zarejestrowanych w Japonii Bacillus amylolitica jest stosowany do zwalczania chorób grzybowych, takich jak brunatna zgnilizna, szara pleśń, czarna zaraza, choroba białej gwiazdy, mączniak prawdziwy, czarna pleśń, pleśń liści, plamistość, biała rdza i zaraza liści na warzywach, owocach, kwiatach, chmielu i tytoniu. Bacillus simplex był stosowany do zapobiegania i leczenia bakteryjnego więdnięcia i bakteryjnej zarazy ryżu. Bacillus subtilis jest stosowany do zwalczania chorób bakteryjnych i grzybiczych, takich jak szara pleśń, mączniak prawdziwy, czarna gwiazda, zaraza ryżu, mączniak liści, czarna zaraza, zaraza liści, biała plamistość, plamistość, choroba raka, zaraza, choroba czarnej pleśni, choroba brązowej plamistości, czarna zaraza liści i bakteryjna plamistość warzyw, owoców, ryżu, kwiatów i roślin ozdobnych, fasoli, ziemniaków, chmielu, tytoniu i grzybów. Niepatogenne szczepy podgatunku Erwenella soft rot marchwi są stosowane do zwalczania miękkiej zgnilizny i choroby raka warzyw, cytrusów, cykleen i ziemniaków. Pseudomonas fluorescens jest stosowany do zwalczania zgnilizny, czarnej zgnilizny, bakteryjnej czarnej zgnilizny i zgnilizny pąków kwiatowych na liściach warzyw. Pseudomonas roseni jest stosowany 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. Phagcytophage mirabile jest stosowany do zwalczania choroby pęcznienia korzeni warzyw krzyżowych, a bakterie żółtego kosza są stosowane do zwalczania mączniaka prawdziwego, czarnej pleśni, wąglika, pleśni liści, szarej pleśni, zarazy ryżu, zarazy bakteryjnej, więdnięcia bakteryjnego, brunatnej smugowatości, choroby złych siewek i zarazy siewek na warzywach, truskawkach i ryżu oraz wspomagają wzrost korzeni uprawnych. Lactobacillus plantarum jest stosowany do zwalczania miękkiej zgnilizny warzyw i ziemniaków. Spośród fungicydów zarejestrowanych w Japonii, Scutellaria microscutella był stosowany do zapobiegania i zwalczania zgnilizny twardzikowej w warzywach, czarnej zgnilizny i zgnilizny szczypiorku i czosnku. Trichoderma viridis jest stosowany do zwalczania chorób bakteryjnych i grzybiczych, takich jak zaraza ryżu, bakteryjna brunatna smugowatość, zaraza liści i zaraza ryżu, a także choroba smugowatości szparagów i choroba białego jedwabiu tytoniu.
2.3 Nicienie entomopatogenne
W Japonii zarejestrowano dwa gatunki nicieni owadobójczych, a ich mechanizmy owadobójcze [1-2, 11] obejmują głównie uszkodzenia maszyn inwazyjnych, zużycie składników odżywczych i rozpad uszkodzeń komórek tkanek oraz wydzielanie toksyn przez bakterie symbiotyczne. Steinernema carpocapsae i S. glaseri, zarejestrowane w Japonii, są stosowane głównie na słodkich ziemniakach, oliwkach, figach, kwiatach i roślinach liściastych, kwiatach wiśni, śliwkach, brzoskwiniach, czerwonych jagodach, jabłkach, grzybach, warzywach, darni i miłorzębie. Zwalczanie szkodników owadzich, takich jak Megalophora, oliwkowy weestro, winogronowy czarny weestro, czerwony palmowy weestro, żółty gwiaździsty longicornis, brzoskwiniowy szyjkowy weestro, Udon Nematophora, dwuczubkowy Lepidophora, Zoysia Oryzae, Scirpus oryzae, Dipteryx japonica, japoński borowiec wiśniowy, mały robak spożywczy brzoskwini, aculema Japonica i czerwony grzyb. Rejestracja nicienia entomopatogennego S. kushidai nie została odnowiona.
3. Podsumowanie i perspektywy
W Japonii biopestycydy są ważne dla zapewnienia bezpieczeństwa żywnościowego, ochrony środowiska i bioróżnorodności oraz utrzymania 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 definiowane jako niemodyfikowane genetycznie żywe środki kontroli biologicznej, które mogą być stosowane jako organiczne środki do sadzenia. Obecnie w Japonii zarejestrowanych i skutecznych jest 47 biologicznych pestycydów, które należą do wrogów naturalnych, mikroorganizmów i nicieni chorobotwórczych owadów i są stosowane w celu zapobiegania i kontroli szkodliwych stawonogów, nicieni pasożytniczych roślin i patogenów w uprawach szklarniowych i polowych, takich jak warzywa, owoce, ryż, drzewa herbaciane, drzewa, kwiaty oraz rośliny ozdobne i trawniki. Chociaż te biopestycydy mają zalety wysokiego bezpieczeństwa, niskiego ryzyka lekooporności, samoistnego lub powtarzalnego pasożytniczego usuwania szkodników w sprzyjających warunkach, długiego okresu skuteczności i oszczędności pracy, mają również wady, takie jak słaba stabilność, powolna skuteczność, słaba kompatybilność, spektrum kontroli i wąski okres okna stosowania. Z drugiej strony zakres upraw i obiektów kontrolnych do 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 r. wartość biopestycydów stosowanych w Japonii stanowiła zaledwie 0,8%, co było znacznie niższe niż udział zarejestrowanej liczby składników aktywnych.
Jako główny kierunek rozwoju przemysłu pestycydów w przyszłości, biopestycydy są coraz bardziej badane, rozwijane i rejestrowane do produkcji rolnej. W połączeniu z postępem nauk biologicznych i technologii oraz wyeksponowaniem przewagi kosztowej badań i rozwoju biopestycydów, poprawą bezpieczeństwa i jakości żywności, obciążenia środowiska i wymogów zrównoważonego rozwoju rolnictwa, rynek biopestycydów w Japonii nadal szybko rośnie. Inkwood Research szacuje, że japoński rynek biopestycydów będzie rósł ze złożoną roczną stopą wzrostu wynoszącą 22,8% od 2017 do 2025 r. i oczekuje się, że osiągnie 729 milionów dolarów w 2025 r. Dzięki wdrożeniu „Strategii systemu zielonej żywności” biopestycydy są stosowane przez japońskich rolników
Czas publikacji: 14-05-2024