Биопестициды являются одним из важных инструментов для внедрения «стратегии зеленой продовольственной системы» в Японии. В этой 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 доступных сельскохозяйственных угодий в Японии необходимо применять больше пестицидов и удобрений для повышения урожайности на единицу площади. Однако применение большого количества химических пестицидов увеличило нагрузку на окружающую среду, и особенно важно защищать почву, воду, биоразнообразие, сельские ландшафты и продовольственную безопасность для достижения устойчивого развития сельского хозяйства и окружающей среды. Поскольку высокие остатки пестицидов в посевах приводят к увеличению случаев заболеваний населения, 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», которая направлена на сокращение использования химических пестицидов с учетом риска на 50% к 2050 году и увеличение площади органического выращивания до 1 млн м2 (что эквивалентно 25% площади сельскохозяйственных угодий Японии). Стратегия направлена на повышение производительности и устойчивости продовольствия, сельского хозяйства, лесного хозяйства и рыболовства с помощью инновационных мер по повышению устойчивости (MeaDRI), включая комплексную борьбу с вредителями, улучшенные методы применения и разработку новых альтернатив. Среди них наиболее важным является разработка, применение и продвижение комплексной борьбы с вредителями (IPM), 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 дружественны 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, грибки, 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, встроенные в растения защитные агенты (генетически модифицированные культуры); в-третьих, пестициды животного происхождения, включая живых энтомопатических нематод, паразитических и хищных животных и животные экстракты (например, феромоны). Соединенные Штаты и другие страны также классифицируют природные минеральные пестициды, такие как минеральное масло, как биопестициды.
SEIJ Японии классифицирует биопестициды как пестициды живых организмов и пестициды биогенных веществ, а также классифицирует феромоны, микробные метаболиты (сельскохозяйственные антибиотики), растительные экстракты, минеральные пестициды, животные экстракты (например, яд членистоногих), наноантитела и встроенные в растения защитные агенты как биогенные вещества пестициды. Федерация сельскохозяйственных кооперативов Японии классифицирует японские биопестициды как естественных врагов членистоногих, естественных врагов нематод, микроорганизмов и биогенных веществ, а также классифицирует инактивированную Bacillus thuringiensis как микроорганизмы и исключает сельскохозяйственные антибиотики из категории биопестицидов. Однако в реальном управлении 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, которые коммерциализируют живые организмы, такие как микроорганизмы, энтомопатические нематоды и естественные вражеские организмы, в то время как разновидности и типы биологических исходных веществ, зарегистрированных в Японии, не относятся к категории биопестицидов. Кроме того, согласно «Мерам по обработке результатов испытаний по оценке безопасности, связанных с заявкой на регистрацию микробных пестицидов» Японии, генетически модифицированные микроорганизмы и растения не подпадают под управление биологическими пестицидами в Японии. В последние годы Министерство сельского хозяйства, лесного хозяйства и рыболовства также инициировало процесс повторной оценки 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 выпущенный «Список органических материалов для посадки» Министерства сельского хозяйства, лесного хозяйства и рыболовства Японии в 2022 году охватывает все биопестициды и некоторые пестициды биологического происхождения. Японские биопестициды освобождены от установления допустимой суточной дозы (ADI) и максимальных пределов остатков (MRL), оба из которых могут использоваться при производстве сельскохозяйственной продукции в соответствии со Стандартом японского органического сельского хозяйства (JAS).
2. Обзор регистрации биологических пестицидов в Японии
Будучи ведущей страной в разработке и применении биопестицидов, Япония имеет относительно полную систему управления регистрацией пестицидов и относительно богатое разнообразие регистраций биопестицидов. Согласно статистике автора, по состоянию на 2023 год в Японии зарегистрировано и эффективно 99 биологических пестицидных препаратов, включающих 47 активных ингредиентов, что составляет около 8,5% от общего числа активных ингредиентов зарегистрированных пестицидов. Среди них 35 ингредиентов используются для инсектицидов (включая 2 нематоцида), 12 ингредиентов используются для стерилизации, и нет гербицидов или других видов использования (рисунок 1). Хотя феромоны не относятся к категории биопестицидов в Японии, они обычно продвигаются и применяются вместе с биопестицидами в качестве органических средств для посадки.
2.1 Биологические пестициды естественных врагов
В Японии зарегистрировано 22 активных ингредиента биопестицидов естественных врагов, 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 еды, 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, полужесткокрылая и Mylostomus japonicus, зарегистрированные в Японии, в основном используются для борьбы с тлями, мухами и белокрылками на овощах, выращиваемых в теплицах, а хищные хризоптеры, клопы-черепашки, 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 красным 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 полевых условиях. 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 типов и использования микроорганизмов. Среди них микробные инсектициды убивают или контролируют вредителей путем заражения, размножения и секреции токсинов. Микробные фунгициды контролируют патогенные бактерии посредством конкуренции за колонизацию, секреции антимикробных препаратов 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 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 с определенными вредителями, такими как яблочный стригущий лишай, чайный стригущий лишай и чайный длиннолистный стрептококк, а также с Streptococcus aureus на таких культурах, как фрукты, овощи и бобы. Как наиболее широко используемый бактериальный инсектицид, Bacillus thuringiensis в основном используется для борьбы с вредителями отряда чешуекрылых и полужесткокрылых на таких культурах, как овощи, фрукты, рис, картофель и газон. Среди зарегистрированных грибковых инсектицидов Beauveria bassiana в основном используется для борьбы с вредителями с грызущими и жалящими ротовыми органами, такими как трипсы, щитовки, белокрылки, клещи, жуки, алмазы 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, дуднике, цветущей вишне 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 красным паутинным клещом при выращивании овощей и клубники в теплицах. Гриб используется для борьбы с белокрылкой и трипсами при выращивании овощей, манго, хризантем и лисифлорума в теплицах.
Bacillus Pasteurensis punctum — единственный зарегистрированный и эффективный в Японии микробный нематоцид, используемый для борьбы с галловыми нематодами в овощах, картофеле и инжире.
2.2.2 Микробиоциды
Вирусоподобный фунгицид цуккини пожелтение мозаики аттенуированный штамм, зарегистрированный в Японии, использовался для борьбы с мозаикой и фузариозным увяданием, вызванными вирусом, родственным огурцу. Среди бактериологических фунгицидов, зарегистрированных в Японии, Bacillus amylolitica используется для борьбы с грибковыми заболеваниями, такими как бурая гниль, серая плесень, черная пятнистость, белая звездчатая болезнь, 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, мучнистая роса, черная звездчатая болезнь, пирикуляриоз риса, мучнистая роса листьев, черная пятнистость, белая пятнистость, крапчатость, рак, 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 подвида Erwenella soft rot carrot используются для борьбы с мягкой гнилью и раком овощей, цитрусовых, циклена 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, гнилью цветочных бутонов, бактериальной пятнистостью, бактериальной черной пятнистостью, бактериальной перфорацией, бактериальной мягкой гнилью, бактериальной стеблевой пятнистостью, бактериальной ветвевидной пятнистостью и бактериальным раком овощей и фруктов. Phagocytophage mirabile используется для борьбы с корневой болезнью крестоцветных овощей, а желтые корзиночные бактерии используются для борьбы с 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, а также способствуют росту корней сельскохозяйственных культур. Lactobacillus plantarum используется для борьбы с мягкой гнилью на овощах и картофеле. Среди фунгицидов, зарегистрированных в Японии, Scutellaria microscutella использовался 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 с пурпурной полосатостью спаржи и белой шелковистой болезнью табака.
2.3 Энтомопатогенные нематоды
В Японии эффективно зарегистрированы два вида энтомопатогенных нематод, и их инсектицидные механизмы [1-2, 11] в основном включают повреждение механизмов инвазии, потребление питательных веществ и распад поврежденных клеток тканей, а также симбиотические бактерии, выделяющие 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 вредителями, такими как Megalophora, оливковый weestro, виноградный черный weestro, красный пальмовый weestro, желтый звездчатый longicornis, персиковый шейно-шейный weestro, удонский nematophora, двуххохлатый Lepidophora, Zoysia Oryzae, Scirpus oryzae, Dipteryx japonica, японский вишневый сверлильщик, персиковый малый пищевой червь, aculema Japonica и красный гриб. Регистрация энтомопатогенной нематоды S. kushidai не возобновлялась.
3. Резюме и перспективы
В Японии биопестициды важны для обеспечения продовольственной безопасности, защиты окружающей среды и биоразнообразия, а также поддержания устойчивого развития сельского хозяйства. В отличие от таких стран и регионов, как США, Европейский союз, Китай и Вьетнам [1, 7-8], японские биопестициды узко определены как негенетически модифицированные живые биоконтролирующие агенты, которые могут использоваться в качестве органических посевных материалов. В настоящее время в Японии зарегистрировано и эффективно 47 биологических пестицидов, которые относятся к естественным врагам, микроорганизмам и патогенным нематодам насекомых и используются для профилактики и борьбы с вредными членистоногими, нематодами, паразитирующими на растениях, и патогенами на тепличных и полевых культурах, таких как овощи, фрукты, рис, чайные деревья, деревья, цветы и декоративные растения и газоны. Хотя эти биопестициды обладают такими преимуществами, как высокая безопасность, низкий риск лекарственной устойчивости, самопоиск или повторное уничтожение паразитов вредителями при благоприятных условиях, длительный период эффективности и экономия труда, они также имеют такие недостатки, как плохая стабильность, медленная эффективность, плохая совместимость, спектр контроля и узкий период окна использования. С другой стороны, спектр 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, используемых в Японии, составила всего 0,8%, что значительно ниже доли зарегистрированного количества действующих веществ.
Как основное направление развития пестицидной промышленности в будущем, биопестициды все больше исследуются, разрабатываются и регистрируются для сельскохозяйственного производства. В сочетании с прогрессом биологической науки и технологий и значимостью ценового преимущества исследований и разработок биопестицидов, повышением безопасности и качества пищевых продуктов, экологической нагрузки и требований к устойчивому развитию сельского хозяйства, рынок биопестицидов Японии продолжает быстро расти. Inkwood Research оценивает, что японский рынок биопестицидов будет расти с годовым темпом роста 22,8% с 2017 по 2025 год и, как ожидается, достигнет 729 миллионов долларов в 2025 году. С реализацией «Стратегии зеленой продовольственной системы» биопестициды используются японскими фермерами
Время публикации: 14 мая 2024 г.