Біопестициди є одним із важливих інструментів реалізації «стратегії зеленої харчової системи» в Японії. У цьому документі описано визначення та категорію біопестицидів у Японії, а також класифіковано реєстрацію біопестицидів у Японії, щоб забезпечити довідку для розробки та застосування біопестицидів в інших країнах.
Через відносно обмежену площу сільськогосподарських угідь в Японії необхідно застосовувати більше пестицидів і добрив, щоб збільшити врожайність сільськогосподарських культур на площі. Однак застосування великої кількості хімічних пестицидів збільшило навантаження на навколишнє середовище, і особливо важливо захистити ґрунт, воду, біорізноманіття, сільські ландшафти та продовольчу безпеку для досягнення сталого сільськогосподарського та екологічного розвитку. З огляду на високі залишки пестицидів у посівах, що призводить до збільшення випадків захворювань населення, фермери та громадськість, як правило, використовують більш безпечні та екологічно чисті біопестициди.
Подібно до європейської ініціативи «від ферми до столу», уряд Японії в травні 2021 року розробив «Стратегію зеленої харчової системи», яка спрямована на скорочення зваженого ризику використання хімічних пестицидів на 50% до 2050 року та збільшення площі органічного вирощування до 1 мільйона гм2 (еквівалентно 25% площі сільськогосподарських угідь Японії). Стратегія має на меті підвищити продуктивність і стійкість виробництва продуктів харчування, сільського господарства, лісівництва та рибальства за допомогою інноваційних заходів стійкості (MeaDRI), включаючи інтегровану боротьбу зі шкідниками, вдосконалені методи застосування та розробку нових альтернатив. Серед них найважливішим є розробка, застосування та просування інтегрованої боротьби зі шкідниками (IPM), а біопестициди є одним із важливих інструментів.
1. Визначення та категорія біопестицидів у Японії
Біопестициди відносяться до хімічних або синтетичних пестицидів і, як правило, стосуються пестицидів, які є відносно безпечними або дружніми до людей, навколишнього середовища та екології, що використовують або базуються на біологічних ресурсах. Відповідно до джерела активних інгредієнтів, біопестициди можна розділити на такі категорії: по-перше, пестициди мікробного джерела, включаючи бактерії, гриби, віруси та оригінальні біологічні тварини (генетично модифіковані), мікробні живі організми та їх секретовані метаболіти; По-друге, це пестициди рослинного походження, включаючи живі рослини та їх екстракти, вбудовані засоби захисту рослин (генетично модифіковані культури); По-третє, пестициди тваринного походження, включаючи живих ентомопатичних нематод, паразитичних і хижих тварин і тваринні екстракти (такі як феромони). Сполучені Штати та інші країни також класифікують природні мінеральні пестициди, такі як мінеральне масло, як біопестициди.
Японський SEIJ класифікує біопестициди на пестициди живих організмів і пестициди біогенних речовин, а також класифікує феромони, мікробні метаболіти (сільськогосподарські антибіотики), рослинні екстракти, пестициди мінерального походження, тваринні екстракти (такі як отрута членистоногих), наноантитіла та вбудовані захисні речовини рослин як пестициди біогенних речовин. Федерація сільськогосподарських кооперативів Японії класифікує японські біопестициди на природних ворогів членистоногих, природних ворогів нематод, мікроорганізмів і біогенних речовин, а також класифікує інактивований Bacillus thuringiensis як мікроорганізми та виключає сільськогосподарські антибіотики з категорії біопестицидів. Однак у фактичному управлінні пестицидами японські біопестициди вузько визначаються як живі біологічні пестициди, тобто «агенти біологічної боротьби, такі як антагоністичні мікроорганізми, патогенні мікроорганізми рослин, патогенні мікроорганізми комах, паразитичні нематоди комах, 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 ворожі організми як активні інгредієнти, тоді як різновиди та типи біологічних вихідних речовин, зареєстровані в Японії, не належать до категорії біопестицидів. Крім того, відповідно до японських «Заходів щодо обробки результатів тестів оцінки безпеки, пов’язаних із заявкою на реєстрацію мікробних пестицидів», генетично модифіковані мікроорганізми та рослини не підпадають під контроль біологічних пестицидів у Японії. В останні роки Міністерство сільського, лісового та рибного господарства також ініціювало процес повторної оцінки біопестицидів і 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 середовищі існування.
Нещодавно опублікований Міністерством сільського, лісового та рибного господарства Японії «Список органічних рослинних матеріалів» у 2022 році охоплює всі біопестициди та деякі пестициди біологічного походження. Японські біопестициди звільнені від встановлення допустимої добової дози (ADI) і максимальної кількості залишків (MRL), обидва з яких можуть використовуватися у виробництві сільськогосподарської продукції відповідно до Японського стандарту органічного сільського господарства (JAS).
2. Огляд реєстрації біологічних пестицидів в Японії
Будучи провідною країною у розробці та застосуванні біопестицидів, Японія має відносно повну систему управління реєстрацією пестицидів і відносно багатий вибір реєстраційних біопестицидів. За статистикою автора, станом на 2023 рік в Японії зареєстровано та діє 99 біологічних пестицидних препаратів, які містять 47 діючих речовин, що становить близько 8,5% від загальної кількості діючих речовин зареєстрованих пестицидів. Серед них 35 інгредієнтів використовуються для інсектицидів (включаючи 2 нематоциди), 12 інгредієнтів використовуються для стерилізації, а гербіцидів чи інших застосувань немає (рис. 1). Хоча в Японії феромони не належать до категорії біопестицидів, вони зазвичай пропагуються та застосовуються разом з біопестицидами як органічні добавки для рослин.
2.1 Біологічні пестициди природних ворогів
В Японії зареєстровано 22 активних інгредієнта природних ворогів біопестицидів, які можна розділити на паразитичних комах, хижих комах і хижих кліщів відповідно до біологічних видів і механізму дії. Серед них хижі комахи та хижі кліщі полюють на шкідливих комах для їжі, а паразитичні комахи відкладають яйця в паразитичних шкідників, а їхні личинки, що вилупилися, харчуються господарем і розвиваються, щоб убити господаря. Паразитичні перетинчастокрилі комахи, такі як попелиця, попелиця, попелиця, попелиця, напівкрила бджола та Mylostomus japonicus, зареєстровані в Японії, в основному використовуються для боротьби з попелицями, мухами та білокрилками на овочах, які вирощуються в теплицях, а здобич хризокрилих, клопів, сонечка та трипсів є в основному використовується для боротьби з попелицями, трипсами та білокрилками на овочах, які вирощуються в теплицях. Хижі кліщі в основному використовуються для боротьби з червоним павутинням, листовим кліщем, тирофагом, плевротарзусом, трипсами та білокрилкою на овочах, квітах, фруктових деревах, квасолі та картоплі, що вирощуються в теплицях, а також на овочах, фруктових деревах і чаї, висаджених на полях. Anicetus beneficus, Pseudaphycus mali⁃nus, E. eremicus, Dacnusa Sibirica sibirica, Diglyphus isaea, Bathyplectes anurus, degenerans (A. (=Iphiseius) degenerans, A. cucumeris) Реєстрацію природних ворогів, таких як O. sauteri, не поновлено.
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 відповідно до типів і використання мікроорганізмів. Серед них мікробні інсектициди вбивають або контролюють шкідників шляхом інфікування, розмноження та виділення токсинів. Мікробні фунгіциди контролюють патогенні бактерії шляхом колонізаційної конкуренції, секреції протимікробних препаратів або вторинних метаболітів та індукції резистентності рослин [1-2, 7-8, 11]. Гриби (хижі) нематоциди Monacrosporium phymatopagum, мікробні фунгіциди Agrobacterium radiobacter, Pseudomonas sp.CAB-02, непатогенний Fusarium oxysporum і ослаблений штам вірусу Pepper mild mottle, а також реєстрація мікробних пестицидів, таких як Xan⁃thomonas campestris pv.retroflexus і Drechslera monoceras не відновлювалися.
2.2.1 Мікробні інсектициди
Зареєстровані в Японії інсектициди гранульованого та ядерного поліедроїдного вірусу в основному використовуються для боротьби зі специфічними шкідниками, такими як яблуневий стригучий лишай, чайний стригучий лишай і чайний стригучий лишай, а також Streptococcus aureus на таких культурах, як фрукти, овочі та квасоля. Як найпоширеніший бактеріальний інсектицид, Bacillus thuringiensis в основному використовується для боротьби з лускокрилими та напівкрилими шкідниками на таких культурах, як овочі, фрукти, рис, картопля та газон. Серед зареєстрованих грибкових інсектицидів Beauveria bassiana в основному використовується для боротьби зі шкідниками ротового апарату, які жують і жалять, такими як трипси, щитівки, білокрилки, кліщі, жуки, алмази та попелиці на овочах, фруктах, соснах і чаї. Beauveria brucei використовується для боротьби з шкідниками твердокрилими, такими як довгокрилки та жуки фруктових дерев, дерев, дягелю, вишневого цвіту та грибів шиітаке. Metarhizium anisopliae, що використовується для боротьби з трипсами при тепличному вирощуванні овочів і манго; Paecilomyces furosus і Paecilopus pectus використовували для боротьби з білокрилкою, попелицею і червоним павуком в тепличних культивованих овочах і полуниці. Гриб використовується для боротьби з білокрилками і трипсами при тепличному вирощуванні овочів, манго, хризантем і лізефлору.
Як єдиний мікробний нематоцид, зареєстрований і ефективний в Японії, Bacillus Pasteurensis punctum використовується для боротьби з нематодами кореневих вузлів в овочах, картоплі та інжирі.
2.2.2 Мікробіоциди
Вірусоподібний фунгіцид цукіні пожовтіння Mosaic virus ослаблений штам, зареєстрований в Японії, використовувався для контролю мозаїчної хвороби та фузаріозу, викликаних огірковим вірусом. Серед бактеріологічних фунгіцидів, зареєстрованих в Японії, Bacillus amylolitica використовується для боротьби з такими грибковими захворюваннями, як бура гниль, сіра пліснява, гниль, біла зірчаста хвороба, борошниста роса, чорна пліснява, пліснява листя, плямистість, біла іржа та опік листя на овочах, фруктах, квітах, хмелі та тютюні. Bacillus simplex використовували для профілактики та лікування бактеріального в’янення та бактеріального опіку рису. Bacillus subtilis використовується для боротьби з бактеріальними та грибковими захворюваннями, такими як сіра пліснява, борошниста роса, хвороба чорної зірочки, міхур рису, пліснява листя, чорна пліснява, опіки листя, біла плямистість, крапчастість, виразкова хвороба, опіки, чорна пліснява, бура плямистість, чорна пліснява та бактеріальна плямистість овочів, фруктів, рису, квітів і декоративних рослин, квасолі, картоплі, хмелю, тютюн і гриби. Непатогенні штами підвиду моркви м’якої гнилі Erwnella використовуються для боротьби з м’якою гниллю та раковими хворобами на овочах, цитрусових, сайклені та картоплі. Pseudomonas fluorescens використовують для боротьби з гниллю, чорною гниллю, бактеріальною чорною гниллю та гниллю квіткових бруньок листових овочів. Pseudomonas roseni використовується для боротьби з м’якою гниллю, чорною гниллю, гниллю, гниллю квіткових бутонів, бактеріальною плямистістю, бактеріальною чорною плямистістю, бактеріальною перфорацією, бактеріальною м’якою гниллю, бактеріальним опіком стебла, бактеріальним опіком гілок і бактеріальним раком на овочах і фруктах. Phagocytophage mirabile використовується для боротьби з хворобою набряку коренів хрестоцвітих овочів, а бактерії жовтого кошика використовуються для боротьби з борошнистою росою, чорною пліснявою, сибірською виразкою, пліснявою листя, сірою пліснявою, пліснявою рису, бактеріальним опіком, бактеріальним в’яненням, коричневою смугою, поганою хворобою розсади та опіком розсади на овочах, полуниці та рисі, а також сприяють росту коренів культур. Lactobacillus plantarum використовується для боротьби з м’якою гниллю на овочах і картоплі. Серед фунгіцидів, зареєстрованих в Японії, Scutellaria microscutella використовувався для профілактики та боротьби зі склероційною гниллю овочів, чорною гниллю цибулі та часнику. Trichoderma viridis використовується для боротьби з бактеріальними та грибковими захворюваннями, такими як опіки рису, бактеріальна хвороба бурих смуг, опіки листя та опіки рису, а також хвороба пурпурової смуги спаржі та хвороба білого шовку тютюну.
2.3 Ентомопатогенні нематоди
Є два види ентомопатогенних нематод, які ефективно зареєстровані в Японії, і їх інсектицидні механізми [1-2, 11] в основному включають пошкодження механізмів інвазії, споживання їжі та пошкодження тканинних клітин, а також симбіотичні бактерії, що виділяють токсини. Steinernema carpocapsae та S. glaseri, зареєстровані в Японії, в основному використовуються для солодкої картоплі, оливок, інжиру, квітів і листяних рослин, вишневих квітів, слив, персиків, червоних ягід, яблук, грибів, овочів, дерну та гінкго Боротьба з комахами-шкідниками, такими як Megalophora, olive weestro, Grape Black Weestro, Red Palm Weestro, Yellow Star Longicornis, Peach Neck-neck Weestro, Udon Nematophora, Double tufted Lepidophora, Zoysia Oryzae, Scirpus oryzae, Dipteryx japonica, японська вишнева буруна, персиковий маленький харчовий черв’як, aculema Japonica та червоний гриб. Реєстрацію ентомопатогенної нематоди S. kushidai не поновлено.
3. Підсумок і перспектива
В Японії біопестициди важливі для забезпечення продовольчої безпеки, захисту навколишнього середовища та біорізноманіття, а також підтримки сталого розвитку сільського господарства. На відміну від таких країн і регіонів, як Сполучені Штати, Європейський Союз, Китай і В’єтнам [1, 7-8], японські біопестициди вузько визначаються як генетично не модифіковані живі агенти біоконтролю, які можна використовувати як органічні матеріали для рослин. В даний час в Японії зареєстровано 47 біологічних пестицидів, які належать до природних ворогів, мікроорганізмів і патогенних нематод комах, і використовуються для профілактики та боротьби з шкідливими членистоногими, рослинними паразитичними нематодами та патогенами на вирощуванні в теплицях і польових культурах, таких як овочі, фрукти, рис, чайні дерева, дерева, квіти та декоративні рослини та газони. Незважаючи на те, що ці біопестициди мають такі переваги, як висока безпека, низький ризик стійкості до ліків, самостійний пошук або повторне знищення паразитів за сприятливих умов, тривалий період ефективності та економія праці, вони також мають недоліки, такі як низька стабільність, повільна ефективність, погана сумісність, спектр контролю та вузький період вікна використання. З іншого боку, асортимент культур і об’єктів контролю для реєстрації та застосування біопестицидів у Японії також відносно обмежений, і він не може замінити хімічні пестициди для досягнення повної ефективності. Згідно зі статистичними даними [3], у 2020 році вартість біопестицидів, які використовувалися в Японії, становила лише 0,8%, що було набагато менше, ніж частка зареєстрованої кількості діючих речовин.
Будучи основним напрямком розвитку індустрії пестицидів у майбутньому, біопестициди все більше досліджуються, розробляються та реєструються для сільськогосподарського виробництва. У поєднанні з прогресом біологічної науки та техніки та видатною перевагою досліджень і розробок біопестицидів, підвищенням безпечності та якості харчових продуктів, навантаженням на навколишнє середовище та вимогами сталого розвитку сільського господарства ринок біопестицидів Японії продовжує швидко зростати. За оцінками Inkwood Research, японський ринок біопестицидів зростатиме на 22,8% у річному обсязі з 2017 по 2025 рік і, як очікується, досягне 729 мільйонів доларів у 2025 році. З реалізацією «Стратегії зеленої харчової системи» біопестициди використовуються японськими фермерами.
Час публікації: 14 травня 2024 р