Біопестициди є одним із важливих інструментів для реалізації «Стратегії зеленої продовольчої системи» в Японії. У цій статті описано визначення та категорію біопестицидів у Японії, а також класифіковано реєстрацію біопестицидів у Японії, щоб надати орієнтир для розробки та застосування біопестицидів в інших країнах.
Через відносно обмежену площу доступних сільськогосподарських угідь у Японії, для підвищення врожайності сільськогосподарських культур на площу необхідно застосовувати більше пестицидів та добрив. Однак застосування великої кількості хімічних пестицидів збільшило навантаження на навколишнє середовище, і особливо важливо захищати ґрунт, воду, біорізноманіття, сільські ландшафти та продовольчу безпеку для досягнення сталого сільськогосподарського та екологічного розвитку. Через високий рівень залишків пестицидів у сільськогосподарських культурах, що призводить до збільшення кількості випадків захворювань населення, фермери та населення схильні використовувати безпечніші та екологічніші біопестициди.
Подібно до європейської ініціативи «Від ферми до виделки», уряд Японії у травні 2021 року розробив «Стратегію зеленої продовольчої системи», метою якої є скорочення ризиково-зваженого використання хімічних пестицидів на 50% до 2050 року та збільшення площі органічного вирощування до 1 мільйона гектарів (що еквівалентно 25% площі сільськогосподарських угідь Японії). Стратегія спрямована на підвищення продуктивності та сталості виробництва продуктів харчування, сільського господарства, лісового господарства та рибальства за допомогою інноваційних заходів стійкості (MeaDRI), включаючи інтегровану боротьбу зі шкідниками, вдосконалені методи застосування та розробку нових альтернатив. Серед них найважливішими є розробка, застосування та просування інтегрованої боротьби зі шкідниками (ІБШ), а біопестициди є одним із важливих інструментів.
1. Визначення та категорія біопестицидів у Японії
Біопестициди належать до хімічних або синтетичних пестицидів і загалом стосуються пестицидів, які є відносно безпечними або дружніми для людей, навколишнього середовища та екології, використовуючи або засновані на біологічних ресурсах. Залежно від джерела активних інгредієнтів, біопестициди можна розділити на такі категорії: по-перше, пестициди мікробного походження, включаючи бактерії, грибки, віруси та оригінальні біологічні тварини (генетично модифіковані), живі мікробні організми та їхні секретовані метаболіти; по-друге, пестициди рослинного походження, включаючи живі рослини та їх екстракти, захисні агенти, вбудовані в рослини (генетично модифіковані культури); по-третє, пестициди тваринного походження, включаючи живих ентомопатичних нематод, паразитичних та хижих тварин та екстракти тварин (таких як феромони). Сполучені Штати та інші країни також класифікують пестициди природного мінерального походження, такі як мінеральна олія, як біопестициди.
Японський комітет з питань життєдіяльності (SEIJ) класифікує біопестициди як пестициди на основі живих організмів та біогенні речовини, а феромони, мікробні метаболіти (сільськогосподарські антибіотики), рослинні екстракти, пестициди мінерального походження, екстракти тваринного походження (такі як отрута членистоногих), наноантитіла та захисні агенти, вбудовані в рослини, – як пестициди на основі біогенних речовин. Федерація сільськогосподарських кооперативів Японії класифікує японські біопестициди як природних ворогів членистоногих, природних ворогів нематод, мікроорганізми та біогенні речовини, а інактивовану Bacillus thuringiensis класифікує як мікроорганізми та виключає сільськогосподарські антибіотики з категорії біопестицидів. Однак у реальному управлінні пестицидами японські біопестициди вузько визначаються як біологічні живі пестициди, тобто «біологічні засоби боротьби, такі як антагоністичні мікроорганізми, фітопатогенні мікроорганізми, комахопатогенні мікроорганізми, комахопатогенні нематоди, паразитичні та хижі членистоногі, що використовуються для боротьби зі шкідниками». Іншими словами, японські біопестициди – це пестициди, які комерціалізують живі організми, такі як мікроорганізми, ентомопатичні нематоди та природні організми-ворожки, як активні інгредієнти, тоді як різновиди та типи біологічних вихідних речовин, зареєстровані в Японії, не належать до категорії біопестицидів. Крім того, згідно з японськими «Заходами щодо обробки результатів випробувань з оцінки безпеки, пов’язаних із заявкою на реєстрацію мікробних пестицидів», генетично модифіковані мікроорганізми та рослини не підпадають під управління біологічних пестицидів у Японії. В останні роки Міністерство сільського господарства, лісового господарства та рибальства також ініціювало процес переоцінки біопестицидів та розробило нові стандарти щодо нереєстрації біопестицидів, щоб зменшити ймовірність того, що застосування та поширення біопестицидів може завдати значної шкоди середовищу існування або росту тварин і рослин у життєвому середовищі.
Нещодавно опублікований Міністерством сільського господарства, лісового господарства та рибальства Японії у 2022 році «Список органічних рослинних ресурсів» охоплює всі біопестициди та деякі пестициди біологічного походження. Японські біопестициди звільнені від встановлення допустимої добової норми споживання (ДДН) та максимальних лімітів залишків (МДР), які можуть використовуватися у виробництві сільськогосподарської продукції відповідно до Японського стандарту органічного сільського господарства (JAS).
2. Огляд реєстрації біологічних пестицидів у Японії
Як провідна країна в розробці та застосуванні біопестицидів, Японія має відносно повну систему управління реєстрацією пестицидів та відносно багатий вибір зареєстрованих біопестицидів. Згідно зі статистикою автора, станом на 2023 рік у Японії зареєстровано та ефективно діє 99 біологічних пестицидних препаратів, що містять 47 активних інгредієнтів, що становить близько 8,5% від загальної кількості активних інгредієнтів зареєстрованих пестицидів. Серед них 35 інгредієнтів використовуються як інсектициди (включаючи 2 нематоциди), 12 інгредієнтів використовуються для стерилізації, а гербіцидів чи інших застосувань немає (Рисунок 1). Хоча феромони не належать до категорії біопестицидів у Японії, вони зазвичай рекламуються та застосовуються разом з біопестицидами як органічні засоби для вирощування рослин.
2.1 Біологічні пестициди природних ворогів
У Японії зареєстровано 22 активні інгредієнти природних біопестицидів-ворожок, які можна розділити на паразитичних комах, хижих комах та хижих кліщів відповідно до біологічних видів та механізму дії. Серед них хижі комахи та хижі кліщі полюють на шкідливих комах для отримання їжі, а паразитичні комахи відкладають яйця в паразитичних шкідниках, а їхні личинки, що вилупилися, харчуються хазяїном та розвиваються, щоб знищити хазяїна. Паразитичні перетинчастокрилі комахи, такі як попелиця, бджола-попелиця, бджола-попелиця, бджола-попелиця, напівтвердокрила бджола та Mylostomus japonicus, зареєстровані в Японії, в основному використовуються для боротьби з попелицями, мухами та білокрилками на овочах, що вирощуються в теплицях, а хижі хризоптери, клопи-клопи, сонечка та трипси в основному використовуються для боротьби з попелицями, трипсами та білокрилками на овочах, що вирощуються в теплицях. Хижі кліщі в основному використовуються для боротьби з червоним павутинням, листовим кліщем, тирофагом, плевротарсусом, трипсом та білокрилкою на овочах, квітах, фруктових деревах, бобах та картоплі, вирощених у теплицях, а також на овочах, фруктових деревах та чаї, посаджених на полях. Anicetus beneficus, Pseudaphycus mali⁃nus, E. eremicus, Dacnusa Sibirica sibirica, Diglyphus isaea, Bathyplectes anurus, дегенеранс (A. (=Iphiseius) degenerans, A. cucumeris. Реєстрацію природних ворогів, таких як O. sauteri, не поновлювали.
2.2 Мікробні пестициди
У Японії зареєстровано 23 види активних інгредієнтів мікробних пестицидів, які можна розділити на вірусні інсектициди/фунгіциди, бактеріальні інсектициди/фунгіциди та грибкові інсектициди/фунгіциди залежно від типів та використання мікроорганізмів. Серед них мікробні інсектициди знищують або контролюють шкідників шляхом зараження, розмноження та виділення токсинів. Мікробні фунгіциди контролюють патогенні бактерії шляхом конкуренції за колонізацію, секреції антимікробних препаратів або вторинних метаболітів та індукції стійкості рослин [1-2, 7-8, 11]. Грибні (хижацькі) нематоциди Monacrosporium phymatopagum, мікробні фунгіциди Agrobacterium radiobacter, Pseudomonas sp.CAB-02, непатогенний Fusarium oxysporum та атенуйований штам вірусу м'якої плямистості перцю, а також реєстрацію мікробних пестицидів, таких як Xanthomonas campestris pv.retroflexus та Drechslera monoceras, не поновлювали.
2.2.1 Мікробні інсектициди
Грануловані та ядерні інсектициди на основі поліедроїдних вірусів, зареєстровані в Японії, в основному використовуються для боротьби з певними шкідниками, такими як яблучний кільцевий червець, чайний кільцевий червець та чайний довголистий кільцевий червець, а також Streptococcus aureus на сільськогосподарських культурах, таких як фрукти, овочі та боби. Як найпоширеніший бактеріальний інсектицид, Bacillus thuringiensis в основному використовується для боротьби з лускокрилими та напівтвердокрилими шкідниками на сільськогосподарських культурах, таких як овочі, фрукти, рис, картопля та газон. Серед зареєстрованих грибкових інсектицидів Beauveria bassiana в основному використовується для боротьби з гризучими та жалючими шкідниками ротового апарату, такими як трипси, щитівки, білокрилки, кліщі, жуки, ромбічні комахи та попелиці на овочах, фруктах, соснах та чаї. Beauveria brucei використовується для боротьби з жорсткокрилими шкідниками, такими як довгокрилі та жуки на фруктових деревах, деревах, дягелі, квітучій вишні та грибах шиїтаке. Metarhizium anisopliae використовується для боротьби з трипсами при тепличному вирощуванні овочів та манго; Paecilomyces furosus та Paecilopus pectus використовувалися для боротьби з білокрилкою, попелицями та червоним павутинням на овочах та полуниці, вирощених у теплицях. Грибок використовується для боротьби з білокрилками та трипсами при вирощуванні овочів, манго, хризантем та лізифлоруму в теплицях.
Як єдиний мікробний нематоцид, зареєстрований та ефективний у Японії, Bacillus Pasteurensis punctum використовується для боротьби з галовою нематодою на овочах, картоплі та інжирі.
2.2.2 Мікробіоциди
Вірусоподібний фунгіцид, атенуйований штам вірусу мозаїки пожовтіння кабачків, зареєстрований у Японії, використовувався для контролю мозаїчної хвороби та фузаріозного в'янення, спричинених вірусом, пов'язаним з огірком. Серед бактеріологічних фунгіцидів, зареєстрованих у Японії, Bacillus amylolitica використовується для контролю грибкових захворювань, таких як бура гниль, сіра гниль, чорна зірчаста хвороба, біла зірчаста хвороба, борошниста роса, чорна гниль, листова пліснява, плямистість, біла іржа та фітофтороз листя на овочах, фруктах, квітах, хмелі та тютюні. Bacillus simplex використовувався для профілактики та лікування бактеріального в'янення та бактеріального фітофторозу рису. Bacillus subtilis використовується для контролю бактеріальних та грибкових захворювань, таких як сіра гниль, борошниста роса, чорна зірчаста хвороба, рисовий пирій, листова пліснява, чорна гниль, листова пліснява, біла плямистість, плямистість, рак, фітофтороз, чорна гниль, бура плямистість, чорна гниль листя та бактеріальна плямистість овочів, фруктів, рису, квітів та декоративних рослин, квасолі, картоплі, хмелю, тютюну та грибів. Непатогенні штами підвиду моркви Erwenella soft rot використовуються для боротьби з м’якою гниллю та раком овочів, цитрусових, цитрусових та картоплі. Pseudomonas fluorescens використовується для боротьби з гниллю, чорною гниллю, бактеріальною чорною гниллю та гниллю квіткових бруньок на листових овочах. Pseudomonas roseni використовується для боротьби з м’якою гниллю, чорною гниллю, гниллю квіткових бруньок, бактеріальною плямистістю, бактеріальною чорною плямистістю, бактеріальною перфорацією, бактеріальною м’якою гниллю, бактеріальною фітофторою стебла, бактеріальною фітофторою гілок та бактеріальним раком на овочах та фруктах. Phagocytophage mirabile використовується для боротьби з хворобою набряку коренів хрестоцвітих овочів, а жовті кошики використовуються для боротьби з борошнистою росою, чорною гниллю, сибірською виразкою, листовою пліснявою, сірою гниллю, рисовою пихтою, бактеріальним фітофторою, бактеріальним в’яненням, бурою смугастістю, хворобою поганої розсади та фітофторою розсади на овочах, полуниці та рисі, а також сприяють росту кореневої системи. Lactobacillus plantarum використовується для боротьби з м’якою гниллю на овочах та картоплі. Серед фунгіцидів, зареєстрованих у Японії, Scutellaria microscutella використовувалася для профілактики та боротьби зі склероціальною гниллю овочів, чорною гниллю зеленої цибулі та часнику. Trichoderma viridis використовується для боротьби з бактеріальними та грибковими захворюваннями, такими як фітофтороз рису, бактеріальна хвороба бурих смуг, фітофтороз листя та пирій рису, а також хвороба пурпурових смуг спаржі та хвороба білого шовку тютюну.
2.3 Ентомопатогенні нематоди
У Японії ефективно зареєстровано два види ентомопатогенних нематод, а їхні інсектицидні механізми [1-2, 11] в основному включають пошкодження механізмів вторгнення, споживання поживних речовин та розпад пошкоджених клітин тканин, а також симбіотичні бактерії, що виділяють токсини. Steinernema carpocapsae та S. glaseri, зареєстровані в Японії, в основному використовуються на бататі, оливках, інжирі, квітах та листяних рослинах, цвітінні вишні, сливах, персиках, червоних ягодах, яблуках, грибах, овочах, дерні та гінкго. Контроль комах-шкідників, таких як Megalophora, оливкова вестро, виноградна чорна вестро, червона пальмова вестро, жовта зірчаста довгокорніс, персикова вестро з шийною шийкою, удонська нематофора, лепідофора з подвійним чубчиком, Zoysia Oryzae, Scirpus oryzae, диптерикс японський, японський вишневий мотиль, персиковий малий харчовий черв'як, японська акулема та червоний гриб. Реєстрацію ентомопатогенної нематоди S. kushidai не було поновлено.
3. Підсумок та перспективи
У Японії біопестициди важливі для забезпечення продовольчої безпеки, захисту навколишнього середовища та біорізноманіття, а також підтримки сталого розвитку сільського господарства. На відміну від таких країн та регіонів, як Сполучені Штати, Європейський Союз, Китай та В'єтнам [1, 7-8], японські біопестициди вузько визначаються як негенетично модифіковані живі біоконтрольні агенти, які можна використовувати як органічні засоби для вирощування рослин. Наразі в Японії зареєстровано та ефективно 47 біологічних пестицидів, які належать до природних ворогів, мікроорганізмів та комах-патогенних нематод, і використовуються для профілактики та контролю шкідливих членистоногих, рослинних паразитичних нематод та патогенів на тепличних та польових культурах, таких як овочі, фрукти, рис, чайні дерева, дерева, квіти, декоративні рослини та газони. Хоча ці біопестициди мають переваги високої безпеки, низького ризику лікарської стійкості, самостійного пошуку або повторного знищення шкідників за сприятливих умов, тривалого періоду ефективності та економії праці, вони також мають недоліки, такі як низька стабільність, повільна ефективність, погана сумісність, спектр контролю та вузький період використання. З іншого боку, спектр сільськогосподарських культур та об'єктів контролю для реєстрації та застосування біопестицидів у Японії також є відносно обмеженим, і вони не можуть замінити хімічні пестициди для досягнення повної ефективності. Згідно зі статистикою [3], у 2020 році вартість біопестицидів, що використовуються в Японії, становила лише 0,8%, що значно менше, ніж частка зареєстрованої кількості активних інгредієнтів.
Як основний напрямок розвитку пестицидної галузі в майбутньому, біопестициди все більше досліджуються, розробляються та реєструються для сільськогосподарського виробництва. У поєднанні з прогресом біологічної науки і технологій та вагомою перевагою досліджень і розробок біопестицидів у вартості, покращенням безпеки та якості харчових продуктів, зменшенням навантаження на навколишнє середовище та вимогами сталого розвитку сільського господарства, ринок біопестицидів Японії продовжує швидко зростати. Inkwood Research оцінює, що японський ринок біопестицидів зростатиме зі сукупним річним темпом зростання 22,8% з 2017 по 2025 рік і, як очікується, досягне 729 мільйонів доларів у 2025 році. Завдяки впровадженню «Стратегії зеленої продовольчої системи» біопестициди використовуються японськими фермерами.
Час публікації: 14 травня 2024 р.