Биопестициды являются одним из важных инструментов реализации стратегии «Зеленая продовольственная система» в Японии. В данной статье описывается определение и категория биопестицидов в Японии, а также классифицируется регистрация биопестицидов в Японии, чтобы предоставить справочную информацию для разработки и применения биопестицидов в других странах.
Из-за относительно ограниченной площади сельскохозяйственных угодий в Японии необходимо применять больше пестицидов и удобрений для повышения урожайности. Однако применение большого количества химических пестицидов увеличивает нагрузку на окружающую среду, и особенно важно защищать почву, воду, биоразнообразие, сельские ландшафты и продовольственную безопасность для достижения устойчивого сельскохозяйственного и экологического развития. Высокий уровень остатков пестицидов в сельскохозяйственных культурах приводит к росту числа заболеваний, поэтому фермеры и население стремятся использовать более безопасные и экологически чистые биопестициды.
Подобно европейской инициативе «от фермы до стола», правительство Японии в мае 2021 года разработало «Стратегию зеленой продовольственной системы», целью которой является сокращение использования химических пестицидов с учетом рисков на 50% к 2050 году и увеличение площади органического земледелия до 1 миллиона гектаров (что эквивалентно 25% площади сельскохозяйственных угодий Японии). Стратегия направлена на повышение производительности и устойчивости пищевой промышленности, сельского хозяйства, лесного хозяйства и рыболовства посредством инновационных мер повышения устойчивости (MeaDRI), включая интегрированную борьбу с вредителями, усовершенствованные методы применения и разработку новых альтернатив. Среди них наиболее важным является разработка, применение и продвижение интегрированной борьбы с вредителями (IPM), и биопестициды являются одним из важных инструментов.
1. Определение и категория биопестицидов в Японии
Биопестициды относятся к химическим или синтетическим пестицидам и, как правило, представляют собой пестициды, относительно безопасные для человека, окружающей среды и экологии, использующие или основанные 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), живые микроорганизмы и выделяемые ими метаболиты; во-вторых, пестициды растительного происхождения, включая живые растения и их экстракты, растительные защитные агенты (генетически модифицированные культуры); в-третьих, пестициды животного происхождения, включая живых энтомопатогенных нематод, паразитических и хищных животных и экстракты животных (например, феромоны). В США и других странах к биопестицидам также относятся пестициды природного минерального происхождения, такие как минеральное масло.
Японская организация SEIJ классифицирует биопестициды на пестициды, содержащие живые организмы, и пестициды, содержащие биогенные вещества, а феромоны, микробные метаболиты (сельскохозяйственные антибиотики), растительные экстракты, пестициды минерального происхождения, экстракты животных (например, яд членистоногих), наноантитела и защитные агенты, внедренные в растения, классифицируют как пестициды, содержащие биогенные вещества. Федерация сельскохозяйственных кооперативов Японии классифицирует японские биопестициды на членистоногих-естественных врагов, нематод-естественных врагов, микроорганизмы и биогенные вещества, а инактивированный Bacillus thuringiensis классифицирует как микроорганизмы и исключает сельскохозяйственные антибиотики из категории биопестицидов. Однако на практике в области управления пестицидами японские биопестициды определяются узко как биологические живые пестициды, то есть «биологические средства контроля, такие как антагонистические микроорганизмы, фитопатогенные микроорганизмы, инсектопатогенные микроорганизмы, нематоды-паразиты насекомых, паразитические и хищные членистоногие, используемые для борьбы с вредителями». Другими словами, японские биопестициды — это пестициды, в состав которых входят живые организмы, такие как микроорганизмы, энтомопатогенные нематоды и естественные враги, в качестве активных ингредиентов, тогда как зарегистрированные в Японии разновидности и типы биологических веществ не относятся к категории биопестицидов. Кроме того, согласно японским «Меры по обработке результатов испытаний по оценке безопасности, связанных с заявкой на регистрацию микробных пестицидов», генетически модифицированные микроорганизмы и растения не подпадают под категорию биологических пестицидов в Японии. В последние годы Министерство сельского хозяйства, лесного хозяйства и рыболовства 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 живой природе.
В недавно опубликованном Министерством сельского хозяйства, лесного хозяйства и рыболовства Японии в 2022 году «Списке органических удобрений и средств защиты растений» рассматриваются все биопестициды и некоторые пестициды биологического происхождения. Японские биопестициды освобождены от установления допустимой суточной дозы (ADI) и максимально допустимых концентраций (MRL), которые могут использоваться в производстве сельскохозяйственной продукции в соответствии с Японским стандартом органического земледелия (JAS).
2. Обзор регистрации биологических пестицидов в Японии
Являясь ведущей страной в разработке и применении биопестицидов, Япония обладает относительно полной системой управления регистрацией пестицидов и довольно богатым разнообразием зарегистрированных биопестицидов. Согласно статистике автора, по состоянию на 2023 год в Японии зарегистрировано и признано эффективным 99 биологических пестицидных препаратов, содержащих 47 активных ингредиентов, что составляет около 8,5% от общего количества активных ингредиентов зарегистрированных пестицидов. Среди них 35 ингредиентов используются в качестве инсектицидов (включая 2 нематоцида), 12 ингредиентов используются для стерилизации, а гербицидов или других применений нет (Рисунок 1). Хотя феромоны в Японии не относятся к категории биопестицидов, их обычно продвигают и применяют вместе с биопестицидами в качестве органических удобрений для растений.
2.1 Биологические пестициды естественных врагов
В Японии зарегистрировано 22 активных ингредиента биопестицидов, воздействующих на естественных врагов вредителей, которые можно разделить на паразитических насекомых, хищных насекомых и хищных клещей в зависимости от вида и механизма действия. Хищные насекомые и хищные клещи питаются вредными насекомыми, а паразитические насекомые откладывают яйца в паразитических вредителях, и их вылупившиеся личинки питаются хозяином и развиваются, чтобы убить его. Паразитические перепончатокрылые насекомые, такие как пчелы-тля, пчелы-тля, пчелы-тля, пчелы-тля, пчелы-тля, полужесткокрылые пчелы и Mylostomus japonicus, зарегистрированные в Японии, в основном используются для борьбы с тлей, мухами и белокрылками на овощах, выращиваемых в теплицах, а насекомые-златки, клопы, божьи коровки и трипсы, являющиеся их добычей, в основном используются для борьбы с тлей, 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, плодовых деревьях, бобах и картофеле, выращиваемых в теплицах, а также на овощах, плодовых деревьях и чае, выращенных в полях. 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 продлена.
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 применения микроорганизмов. Среди них микробные инсектициды уничтожают или контролируют вредителей путем заражения, размножения и выделения токсинов. Микробные фунгициды контролируют патогенные бактерии посредством конкуренции за колонизацию, выделения антимикробных веществ или вторичных метаболитов и 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 ослабленный штамм вируса мягкой крапчатости перца, а также регистрация микробных пестицидов, таких как Xan⁃thomonas campestris pv.retroflexus и Drechslera monoceras, не были продлены.
2.2.1 Микробные инсектициды
Зарегистрированные в Японии гранулированные и ядерные полиэдроидные вирусные инсектициды в основном используются для борьбы с конкретными вредителями, такими как яблоневая стригальная гниль, чайная стригальная гниль и длиннолистная чайная стригальная гниль, а также со стрептококком золотистым (Streptococcus aureus) на таких культурах, как фрукты, овощи и бобовые. Наиболее широко используемый бактериальный инсектицид, Bacillus thuringiensis, в основном применяется для борьбы с чешуекрылыми и полужесткокрылыми вредителями на таких культурах, как овощи, фрукты, рис, картофель и газонная трава. Среди зарегистрированных грибковых инсектицидов Beauveria bassiana в основном используется для борьбы с вредителями, поражающими ротовыми органами, такими как трипсы, щитовки, белокрылки, клещи, жуки, ромбовидные насекомые и тля, на овощах, фруктах, соснах и чае. Beauveria brucei используется для борьбы с вредителями из отряда жесткокрылых, такими как длиннохвостые черви и жуки, на плодовых деревьях, деревьях, дягиле, вишневых деревьях 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 белокрылками и трипсами при выращивании овощей, манго, хризантем и лизифлорумов в теплицах.
Bacillus Pasteurensis punctum, являющийся единственным зарегистрированным и эффективным в Японии микробным нематоцидом, используется для борьбы с галловыми нематодами на овощных культурах, картофеле и инжире.
2.2.2 Микробициды
Зарегистрированный в Японии вирусоподобный фунгицид — ослабленный штамм вируса мозаики, вызывающего пожелтение кабачков, — использовался для борьбы с мозаичной болезнью и фузариозным увяданием, вызываемыми вирусами, родственными огурцам. Среди бактериологических фунгицидов, зарегистрированных в Японии, Bacillus amylolitica используется для борьбы с грибковыми заболеваниями, такими как бурая гниль, серая плесень, черная пятнистость, болезнь белой звезды, мучнистая роса, черная плесень, листовая плесень, пятнистость, белая ржавчина и пятнистость листьев овощей, фруктов, цветов, хмеля и табака. Bacillus simplex использовался для профилактики и лечения бактериального увядания и бактериальной пятнистости риса. Бактерия Bacillus subtilis используется для борьбы с бактериальными и грибковыми заболеваниями, такими как серая гниль, мучнистая роса, черная звездчатая болезнь, рисовая бластовая болезнь, листовая мучнистая роса, черная пятнистость, пятнистость листьев, белая пятнистость, крапчатость, язвенная болезнь, фитофтороз, черная плесень, бурая пятнистость, черная пятнистость листьев и бактериальная пятнистость овощей, фруктов, риса, цветов и декоративных растений, бобов, картофеля, хмеля, табака и грибов. Непатогенные штаммы Erwenella, вызывающие мягкую гниль моркови, используются для борьбы с мягкой гнилью и язвенной болезнью овощей, цитрусовых, цикория и картофеля. Бактерия Pseudomonas fluorescens используется для борьбы с гнилью, черной гнилью, бактериальной черной гнилью и гнилью цветочных почек на листовых овощах. Бактерия Pseudomonas roseni используется для борьбы с мягкой гнилью, черной гнилью, гнилью, гнилью цветочных почек, бактериальной пятнистостью, бактериальной черной пятнистостью, бактериальной перфорацией, бактериальной мягкой гнилью, бактериальным поражением стеблей, бактериальным поражением ветвей и бактериальным язвенным поражением овощей и фруктов. Фагоцитофаг Mirabile используется для борьбы с корневой гнилью крестоцветных овощей, а бактерии желтой корзины — для борьбы с мучнистой росой, черной плесенью, сибирской язвой, листовой плесенью, серой плесенью, рисовым пирикуляриозом, бактериальным увяданием, бурой полосатостью, болезнью рассады и фитофторозом рассады овощей, клубники и риса, а также для стимуляции роста корней культур. Lactobacillus plantarum используется для борьбы с мягкой гнилью овощей и картофеля. Среди фунгицидов, зарегистрированных в Японии, Scutellaria microscutella используется для профилактики и борьбы со склероциевой гнилью овощей, черной гнилью лука-шалота и чеснока. Trichoderma viridis используется для борьбы с бактериальными и грибковыми заболеваниями, такими как рисовая гниль, бактериальная бурая полосатость, листовая гниль и рисовый пирикуляриоз, а также пурпурная полосатость спаржи и белая рыльцевая болезнь табака.
2.3 Энтомопатогенные нематоды
В Японии эффективно зарегистрированы два вида энтомопатогенных нематод, механизмы действия которых [1-2, 11] в основном включают повреждение механизмов инвазии, потребление питательных веществ и разрушение клеток тканей, а также выделение токсинов симбиотическими бактериями. Steinernema carpocapsae и S. glaseri, зарегистрированные в Японии, в основном используются для борьбы с такими вредителями, как мегалофора, оливковая нематода, черная нематода винограда, черная нематода красной пальмы, желтая звездчатая нематода, нематода персика, лепидофора двудомная, зойсия оризе, сцирпус оризае, диптерикс японский, японский вишневый древоточец, персиковый мелкий пищевой червь, акулема японская и красный гриб. Регистрация энтомопатогенной нематоды S. kushidai не была 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 удобрений. В настоящее время в Японии зарегистрировано и эффективно применяется 47 биологических пестицидов, относящихся к естественным врагам, микроорганизмам и насекомопатогенным нематодам, и используются для профилактики и борьбы с вредными членистоногими, растительноядными 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 преимуществами высокой безопасности, низкого риска развития лекарственной устойчивости, самопоиска или многократного уничтожения паразитов вредителей в благоприятных условиях, длительного периода действия и экономии трудозатрат, они также имеют недостатки, такие как низкая стабильность, низкая эффективность, плохая совместимость, ограниченный спектр действия и узкий период применения. С другой стороны, диапазон культур и объектов контроля для регистрации и применения биопестицидов в Японии также относительно ограничен, и они не могут полностью заменить химические пестициды для достижения полной эффективности. Согласно статистике [3], в 2020 году стоимость биопестицидов, используемых в Японии, составила всего 0,8%, что значительно меньше доли зарегистрированного количества активных ингредиентов.
В качестве основного направления развития индустрии пестицидов в будущем, биопестициды все активнее исследуются, разрабатываются и регистрируются для использования в сельскохозяйственном производстве. В сочетании с прогрессом в биологической науке и технологиях, а также с учетом преимуществ биопестицидов с точки зрения стоимости, повышения безопасности и качества пищевых продуктов, снижения экологической нагрузки и требований к устойчивому развитию сельского хозяйства, рынок биопестицидов в Японии продолжает быстро расти. По оценкам Inkwood Research, японский рынок биопестицидов будет расти со среднегодовым темпом роста в 22,8% с 2017 по 2025 год и, как ожидается, достигнет 729 миллионов долларов в 2025 году. В рамках реализации «Стратегии зеленой продовольственной системы» биопестициды все чаще используются японскими фермерами.
Дата публикации: 14 мая 2024 г.