Биопестициды являются одним из важных инструментов реализации «стратегии зелёной продовольственной системы» в Японии. В данной статье даются определение и категории биопестицидов в Японии, а также классифицируется регистрация биопестицидов в Японии, что может послужить справочным материалом для разработки и применения биопестицидов в других странах.
В связи с относительно ограниченной площадью сельскохозяйственных угодий в Японии для повышения урожайности с единицы площади необходимо применять больше пестицидов и удобрений. Однако применение большого количества химических пестицидов увеличивает нагрузку на окружающую среду, поэтому особенно важно защищать почву, воду, биоразнообразие, сельские ландшафты и обеспечивать продовольственную безопасность для достижения устойчивого развития сельского хозяйства и окружающей среды. В связи с высоким содержанием остатков пестицидов в сельскохозяйственных культурах, приводящим к росту заболеваемости населения, фермеры и население стремятся использовать более безопасные и экологически безопасные биопестициды.
Аналогично европейской инициативе «от фермы до стола», правительство Японии в мае 2021 года разработало «Стратегию развития зелёной продовольственной системы», направленную на сокращение использования химических пестицидов с учётом риска на 50% к 2050 году и увеличение площади органических культур до 1 млн га (что эквивалентно 25% площади сельскохозяйственных угодий Японии). Стратегия направлена на повышение производительности и устойчивости производства продовольствия, сельского, лесного и рыбного хозяйства посредством инновационных мер по повышению устойчивости (MeaDRI), включая комплексную борьбу с вредителями, усовершенствованные методы применения и разработку новых альтернатив. Наиболее важным из них является разработка, применение и продвижение комплексной борьбы с вредителями (ИБВ), и биопестициды являются одним из важных инструментов.
1. Определение и категории биопестицидов в Японии
Биопестициды относятся к химическим или синтетическим пестицидам и, как правило, относятся к пестицидам, которые относительно безопасны или благоприятны для людей, окружающей среды и экологии, использующим или основанным на биологических ресурсах. В зависимости от источника активных ингредиентов биопестициды можно разделить на следующие категории: во-первых, пестициды микробного происхождения, включая бактерии, грибы, вирусы и исходные биологические животные (генетически модифицированные) микробные живые организмы и их секретируемые метаболиты; во-вторых, пестициды растительного происхождения, включая живые растения и их экстракты, защитные агенты, встроенные в растения (генетически модифицированные культуры); в-третьих, пестициды животного происхождения, включая живых энтомопатогенных нематод, паразитических и хищных животных и животные экстракты (например, феромоны). Соединенные Штаты и другие страны также классифицируют пестициды природного минерального происхождения, такие как минеральное масло, как биопестициды.
Японская ассоциация производителей пестицидов (SEIJ) классифицирует биопестициды как пестициды, вырабатываемые живыми организмами, и пестициды, вырабатываемые биогенными веществами, а феромоны, микробные метаболиты (сельскохозяйственные антибиотики), растительные экстракты, пестициды минерального происхождения, животные экстракты (например, яд членистоногих), наноантитела и защитные агенты, вкрапленные в растения, – как пестициды, вырабатываемые биогенными веществами. Федерация сельскохозяйственных кооперативов Японии классифицирует японские биопестициды как естественные враги – членистоногие, естественные враги – нематоды, микроорганизмы и биогенные вещества, а инактивированную Bacillus thuringiensis относит к микроорганизмам и исключает сельскохозяйственные антибиотики из категории биопестицидов. Однако в практике управления пестицидами японские биопестициды узко определяются как биологические живые пестициды, то есть «агенты биологического контроля, такие как антагонистические микроорганизмы, фитопатогенные микроорганизмы, патогенные микроорганизмы насекомых, паразитические нематоды насекомых, паразитические и хищные членистоногие, используемые для борьбы с вредителями». Другими словами, японские биопестициды — это пестициды, в которых в качестве активных ингредиентов коммерциализируются живые организмы, такие как микроорганизмы, энтомопатические нематоды и естественные враждебные организмы, в то время как разновидности и типы биологических исходных веществ, зарегистрированные в Японии, не относятся к категории биопестицидов. Кроме того, согласно японским «Мерам по обработке результатов испытаний по оценке безопасности, связанных с заявкой на регистрацию микробных пестицидов», генетически модифицированные микроорганизмы и растения не подпадают под регулирование биологических пестицидов в Японии. В последние годы Министерство сельского, лесного и рыбного хозяйства также инициировало процесс переоценки биопестицидов и разработало новые стандарты для нерегистрации биопестицидов, чтобы снизить вероятность того, что применение и распространение биопестицидов может нанести значительный ущерб среде обитания или росту животных и растений в среде обитания.
Недавно опубликованный Министерством сельского хозяйства, лесного хозяйства и рыболовства Японии в 2022 году «Список органических материалов для посадки» охватывает все биопестициды и некоторые пестициды биологического происхождения. Японские биопестициды освобождены от требований по допустимой суточной норме потребления (ДСП) и максимально допустимому содержанию остатков (МДУ), которые могут использоваться при производстве сельскохозяйственной продукции в соответствии со Стандартом органического сельского хозяйства Японии (JAS).
2. Обзор регистрации биологических пестицидов в Японии
Будучи страной-лидером в разработке и применении биопестицидов, Япония имеет относительно полную систему управления регистрацией пестицидов и сравнительно широкий спектр зарегистрированных биопестицидов. Согласно статистике автора, по состоянию на 2023 год в Японии зарегистрировано и эффективно 99 биологических пестицидных препаратов, включающих 47 действующих веществ, что составляет около 8,5% от общего числа действующих веществ зарегистрированных пестицидов. Среди них 35 ингредиентов используются для инсектицидов (в том числе 2 нематоцида), 12 ингредиентов используются для стерилизации, и нет гербицидов или других применений (рисунок 1). Хотя феромоны не относятся к категории биопестицидов в Японии, они обычно продвигаются и применяются вместе с биопестицидами в качестве органических добавок для посадки.
2.1 Биологические пестициды естественных врагов
В Японии зарегистрировано 22 действующих вещества естественных вражеских биопестицидов, которые можно разделить на паразитических насекомых, хищных насекомых и хищных клещей в соответствии с биологическим видом и способом действия. Среди них хищные насекомые и хищные клещи охотятся на вредных насекомых для пищи, а паразитические насекомые откладывают яйца в паразитических вредителей, а их вылупившиеся личинки питаются хозяином и развиваются, чтобы убить хозяина. Паразитические перепончатокрылые насекомые, такие как тля пчелиная, тля пчелиная, тля пчелиная, тля пчелиная, тля пчелиная, тля пчелиная, полужесткокрылая пчела и Mylostomus japonicus, зарегистрированные в Японии, в основном используются для борьбы с тлями, мухами и белокрылками на овощах, выращиваемых в теплицах, а хищные хризоптеровые, клопы, божьи коровки и трипсы в основном используются для борьбы с тлями, трипсами и белокрылками на овощах, выращиваемых в теплицах. Хищные клещи в основном используются для борьбы с паутинным клещом, листовым клещом, тирофагом, плевротарсусом, трипсами и белокрылкой на овощах, цветах, фруктовых деревьях, бобах и картофеле, выращиваемых в теплицах, а также на овощах, фруктовых деревьях и чае, выращиваемых в открытом грунте. Anicetus beneficus, Pseudaphycus mali⁃nus, E. eremicus, Dacnusa Sibirica sibirica, Diglyphus isaea, Bathyplectes anurus, degenerans (A. (=Iphiseius) degenerans, A. cucumeris). Регистрация естественных врагов, таких как O. sauteri, не была возобновлена.
2.2 Микробные пестициды
В Японии зарегистрировано 23 вида активных ингредиентов микробных пестицидов, которые можно разделить на вирусные инсектициды/фунгициды, бактериальные инсектициды/фунгициды и грибковые инсектициды/фунгициды в зависимости от типа и назначения микроорганизмов. Микробные инсектициды уничтожают или контролируют вредителей путем заражения, размножения и выделения токсинов. Микробные фунгициды контролируют патогенные бактерии посредством конкуренции за колонизацию, секреции антимикробных препаратов или вторичных метаболитов, а также индукции устойчивости растений [1-2, 7-8, 11]. Грибковые (хищнические) нематоциды Monacrosporium phymatopagum, микробные фунгициды Agrobacterium radiobacter, Pseudomonas sp.CAB-02, непатогенный Fusarium oxysporum и аттенуированный штамм вируса мягкой крапчатости перца, а также регистрация микробных пестицидов, таких как Xan⁃thomonas campestris pv.retroflexus и Drechslera monoceras, не были возобновлены.
2.2.1 Микробные инсектициды
Инсектициды на основе гранулярного и ядерного полиэдроидного вируса, зарегистрированные в Японии, в основном используются для борьбы со специфическими вредителями, такими как дерматомикоз яблони, дерматомикоз чайного дерева и дерновинный дерматомикоз чайного дерева, а также со Streptococcus aureus на таких культурах, как фрукты, овощи и бобы. Bacillus thuringiensis, как наиболее широко используемый бактериальный инсектицид, в основном используется для борьбы с чешуекрылыми и полужесткокрылыми вредителями на таких культурах, как овощи, фрукты, рис, картофель и газон. Среди зарегистрированных грибковых инсектицидов Beauveria bassiana в основном используется для борьбы с грызущими и жалящими ротовыми вредителями, такими как трипсы, щитовки, белокрылки, клещи, жуки, медяницы и тли на овощах, фруктах, соснах и чае. Beauveria brucei используется для борьбы с жесткокрылыми вредителями, такими как длиннокрылые и жуки на фруктовых деревьях, деревьях, дягиле, вишнях и грибах шиитаке. Metarhizium anisopliae используется для борьбы с трипсами при выращивании овощей и манго в теплицах; Paecilomyces furosus и Paecilopus pectus используются для борьбы с белокрылкой, тлей и паутинным клещом при выращивании овощей и клубники в теплицах. Этот гриб используется для борьбы с белокрылкой и трипсами при выращивании овощей, манго, хризантем и лизифлорума в теплицах.
Bacillus Pasteurensis punctum — единственный зарегистрированный и эффективный в Японии микробный нематоцид, который используется для борьбы с галловыми нематодами на овощах, картофеле и инжире.
2.2.2 Микробиоциды
Вирусоподобный фунгицид, аттенуированный штамм вируса мозаики цуккини, пожелтения кабачков, зарегистрированный в Японии, использовался для борьбы с мозаикой и фузариозным увяданием, вызываемыми вирусом, родственным огурцу. Среди бактериологических фунгицидов, зарегистрированных в Японии, Bacillus amylolitica используется для борьбы с такими грибковыми заболеваниями, как бурая гниль, серая гниль, черная пятнистость, белая звездчатка, мучнистая роса, черная плесень, листовая плесень, пятнистость, белая ржавчина и пятнистость листьев на овощах, фруктах, цветах, хмеле и табаке. Bacillus simplex использовался для профилактики и лечения бактериального увядания и бактериального ожога риса. Bacillus subtilis используется для борьбы с бактериальными и грибковыми заболеваниями, такими как серая гниль, настоящая мучнистая роса, черная звездчатая болезнь, пирикуляриоз риса, мучнистая роса листьев, черная пятнистость, белая пятнистость, крапчатость, рак, фитофтороз, черная гниль, бурая пятнистость, черная пятнистость листьев и бактериальная пятнистость овощей, фруктов, риса, цветов и декоративных растений, фасоли, картофеля, хмеля, табака и грибов. Непатогенные штаммы подвида Erwenella soft rot моркови используются для борьбы с мягкой гнилью и раком овощей, цитрусовых, цикад и картофеля. Pseudomonas fluorescens используется для борьбы с гнилью, черной гнилью, бактериальной черной гнилью и гнилью цветочных бутонов на листовых овощах. Pseudomonas roseni используется для борьбы с мягкой гнилью, черной гнилью, гнилью цветочных бутонов, бактериальной пятнистостью, черной пятнистостью бактерии, бактериальной перфорацией, бактериальной мягкой гнилью, бактериальной стеблевой пятнистостью, бактериальной гнилью ветвей и бактериальным раком овощей и фруктов. Phagocytophage mirabile используется для борьбы с корневыми отеками крестоцветных овощей, а бактерии желтой корзины используются для борьбы с настоящей мучнистой росой, черной плесенью, сибирской язвой, листовой плесенью, серой гнилью, пирикуляриозом риса, бактериальным ожогом, бактериальным увяданием, бурой полосатостью, болезнью плохих всходов и фитофторозом всходов на овощах, клубнике и рисе, и способствуют росту корней культурных растений. Lactobacillus plantarum используется для борьбы с мягкой гнилью на овощах и картофеле. Из фунгицидов, зарегистрированных в Японии, Scutellaria microscutella использовалась для профилактики и борьбы со склероциальной гнилью на овощах, черной гнилью на зеленом луке и чесноке. Trichoderma viridis используется для борьбы с бактериальными и грибковыми заболеваниями, такими как фитофтороз риса, бактериальная бурая полосатость, фитофтороз листьев и пирикуляриоз риса, а также пурпурной полосатостью спаржи и болезнью белых шелкопрядов табака.
2.3 Энтомопатогенные нематоды
В Японии эффективно зарегистрировано два вида энтомопатогенных нематод, механизмы их инсектицидного действия [1-2, 11] в основном связаны с повреждением механизмов инвазии, потреблением питательных веществ и распадом поврежденных клеток тканей, а также симбиотическими бактериями, выделяющими токсины. Steinernema carpocapsae и S. glaseri, зарегистрированные в Японии, в основном используются на батате, оливках, инжире, цветах и лиственных растениях, цветущей вишне, сливах, персиках, красных ягодах, яблоках, грибах, овощах, дерне и гинкго. Борьба с насекомыми-вредителями, такими как Megalophora, оливковый weestro, виноградный черный weestro, красный пальмовый weestro, желтый звездчатый longicornis, персиковый шейно-шейный weestro, удонский nematophora, двуххохлатый Lepidophora, зоисия Oryzae, камыш oryzae, диптерикс японский, японский вишневый сверлильщик, персиковый малый пищевой червь, акулема японская и красный гриб. Регистрация энтомопатогенной нематоды S. kushidai не продлена.
3. Резюме и перспективы
В Японии биопестициды играют важную роль в обеспечении продовольственной безопасности, защите окружающей среды и биоразнообразия, а также в поддержании устойчивого развития сельского хозяйства. В отличие от таких стран и регионов, как США, Европейский союз, Китай и Вьетнам [1, 7-8], японские биопестициды узко определяются как негенетически модифицированные живые агенты биологического контроля, которые могут использоваться в качестве органических материалов для посадки. В настоящее время в Японии зарегистрировано и эффективно 47 биологических пестицидов, которые относятся к естественным врагам, микроорганизмам и патогенным насекомым-нематодам и используются для профилактики и борьбы с вредными членистоногими, фитопаразитическими нематодами и патогенами на тепличных и полевых культурах, таких как овощи, фрукты, рис, чайные деревья, деревья, цветы, декоративные растения и газоны. Хотя эти биопестициды обладают такими преимуществами, как высокая безопасность, низкий риск развития лекарственной устойчивости, самопоиск или повторное уничтожение паразитов вредителей при благоприятных условиях, длительный период действия и экономия труда, они также имеют такие недостатки, как низкая стабильность, низкая эффективность, плохая совместимость, спектр контроля и узкий период применения. С другой стороны, спектр сельскохозяйственных культур и объектов контроля для регистрации и применения биопестицидов в Японии также относительно ограничен, и они не могут заменить химические пестициды для достижения полной эффективности. Согласно статистическим данным [3], в 2020 году стоимость биопестицидов, использованных в Японии, составила всего 0,8%, что значительно ниже доли зарегистрированного количества действующих веществ.
В качестве основного направления развития пестицидной промышленности в будущем биопестициды всё больше исследуются, разрабатываются и регистрируются для сельскохозяйственного производства. В сочетании с прогрессом биологической науки и технологий, а также растущей выгодой от исследований и разработок биопестицидов, повышением безопасности и качества пищевых продуктов, снижением нагрузки на окружающую среду и требованиями к устойчивому развитию сельского хозяйства, рынок биопестицидов в Японии продолжает стремительно расти. По оценкам Inkwood Research, совокупный среднегодовой темп роста японского рынка биопестицидов составит 22,8% в период с 2017 по 2025 год, и ожидается, что к 2025 году он достигнет 729 миллионов долларов. Благодаря реализации «Стратегии зелёной продовольственной системы» биопестициды используются японскими фермерами.
Время публикации: 14 мая 2024 г.