Biopesticider är ett av de viktiga verktygen för att implementera strategin för det "gröna livsmedelssystemet" i Japan. Denna artikel beskriver definitionen och kategorin av biopesticider i Japan, och klassificerar registreringen av biopesticider i Japan, för att ge referens för utveckling och tillämpning av biopesticider i andra länder.
På grund av den relativt begränsade arealen tillgänglig jordbruksmark i Japan är det nödvändigt att använda mer bekämpningsmedel och gödningsmedel för att öka skördarna per areal. Användningen av ett stort antal kemiska bekämpningsmedel har dock ökat miljöbelastningen, och det är särskilt viktigt att skydda mark, vatten, biologisk mångfald, landsbygdslandskap och livsmedelssäkerhet för att uppnå hållbar jordbruks- och miljöutveckling. Med höga halter av bekämpningsmedelsrester i grödor som leder till ökande fall av folksjukdomar tenderar jordbrukare och allmänheten att använda säkrare och mer miljövänliga biologiska bekämpningsmedel.
I likhet med det europeiska initiativet från jord till bord utvecklade den japanska regeringen i maj 2021 en "Green Food System Strategy" som syftar till att minska den riskvägda användningen av kemiska bekämpningsmedel med 50 % till 2050 och öka arealen för ekologisk odling till 1 miljon hm2 (motsvarande 25 % av Japans jordbruksareal). Strategin syftar till att öka produktiviteten och hållbarheten inom livsmedel, jordbruk, skogsbruk och fiske genom innovativa motståndskraftsåtgärder (MeaDRI), inklusive integrerat växtskydd, förbättrade appliceringsmetoder och utveckling av nya alternativ. Bland dessa är det viktigaste utvecklingen, tillämpningen och främjandet av integrerat växtskydd (IPM), och biopesticider är ett av de viktiga verktygen.
1. Definition och kategori av biopesticider i Japan
Biopesticider är i förhållande till kemiska eller syntetiska bekämpningsmedel och hänvisar generellt till bekämpningsmedel som är relativt säkra eller vänliga för människor, miljön och ekologin med hjälp av eller baserade på biologiska resurser. Beroende på källan till aktiva ingredienser kan biopesticider delas in i följande kategorier: för det första, bekämpningsmedel från mikrobiella källor, inklusive bakterier, svampar, virus och ursprungliga biologiska djur (genetiskt modifierade), mikrobiella levande organismer och deras utsöndrade metaboliter; för det andra, bekämpningsmedel från växtkällor, inklusive levande växter och deras extrakt, växtinbäddade skyddsmedel (genetiskt modifierade grödor); för det tredje, bekämpningsmedel av animaliskt ursprung, inklusive levande entomopatiska nematoder, parasit- och rovdjur och animaliska extrakt (såsom feromoner). USA och andra länder klassificerar också bekämpningsmedel från naturliga mineralkällor, såsom mineralolja, som biopesticider.
Japans SEIJ klassificerar biopesticider i bekämpningsmedel för levande organismer och biogena substanser, och klassificerar feromoner, mikrobiella metaboliter (jordbruksantibiotika), växtextrakt, mineralderiverade bekämpningsmedel, djurextrakt (såsom leddjursgift), nanoantikroppar och växtinbäddade skyddsmedel som biogena substanser. Federation of Agricultural Cooperatives of Japan klassificerar japanska biopesticider i naturliga fiendeleddjur, naturliga fiendenematoder, mikroorganismer och biogena substanser, och klassificerar inaktiverad Bacillus thuringiensis som mikroorganismer och exkluderar jordbruksantibiotika från kategorin biopesticider. I den faktiska bekämpningsmedelshanteringen definieras dock japanska biopesticider snävt som biologiska levande bekämpningsmedel, det vill säga "biologiska bekämpningsmedel såsom antagonistiska mikroorganismer, växtpatogena mikroorganismer, insektspatogena mikroorganismer, insektsparasitiska nematoder, parasitära och rovleddjur som används för bekämpning av skadedjur". Med andra ord är japanska biopesticider bekämpningsmedel som kommersialiserar levande organismer såsom mikroorganismer, entomopatiska nematoder och naturliga fiendeorganismer som aktiva ingredienser, medan de sorter och typer av biologiska källsubstanser som är registrerade i Japan inte tillhör kategorin biopesticider. Enligt Japans "Åtgärder för behandling av resultaten av säkerhetsbedömningstester relaterade till ansökan om registrering av mikrobiella bekämpningsmedel" omfattas genetiskt modifierade mikroorganismer och växter inte av biologiska bekämpningsmedel i Japan. Under senare år har ministeriet för jordbruk, skogsbruk och fiske också inlett en omvärderingsprocess för biopesticider och utvecklat nya standarder för att inte registrera biopesticider för att minska risken för att applicering och spridning av biopesticider kan orsaka betydande skador på djurs och växters livsmiljö eller tillväxt i den levande miljön.
Den nyligen publicerade "Listan över ekologiska planteringsinsatser" från det japanska ministeriet för jordbruk, skogsbruk och fiske år 2022 omfattar alla biopesticider och vissa bekämpningsmedel av biologiskt ursprung. Japanska biopesticider är undantagna från fastställandet av tillåtet dagligt intag (ADI) och maximala resthalter (MRL), vilka båda kan användas vid produktion av jordbruksprodukter enligt den japanska standarden för ekologiskt jordbruk (JAS).
2. Översikt över registreringen av biologiska bekämpningsmedel i Japan
Som ett ledande land inom utveckling och tillämpning av biopesticider har Japan ett relativt komplett system för registrering av bekämpningsmedel och en relativt rik variation av registreringar av biopesticider. Enligt författarens statistik fanns det år 2023 99 biologiska bekämpningsmedelspreparat registrerade och effektiva i Japan, vilka involverade 47 aktiva ingredienser, vilket motsvarar cirka 8,5 % av de totala aktiva ingredienserna i registrerade bekämpningsmedel. Bland dem används 35 ingredienser för insekticid (inklusive 2 nematocider), 12 ingredienser används för sterilisering och det finns inga herbicider eller andra användningsområden (Figur 1). Även om feromoner inte tillhör kategorin biopesticider i Japan, marknadsförs och appliceras de vanligtvis tillsammans med biopesticider som organiska planteringsinsatsvaror.
2.1 Biologiska bekämpningsmedel mot naturliga fiender
Det finns 22 aktiva ingredienser i naturliga fiender av biopesticider registrerade i Japan, vilka kan delas in i parasitiska insekter, rovinsekter och rovindvalster beroende på biologisk art och verkningsmekanism. Bland dem lever rovindvalster och rovindvalster på skadliga insekter för att få föda, och parasitiska insekter lägger ägg hos parasitiska skadedjur och deras kläckta larver livnär sig på värden och utvecklas för att döda värden. De parasitiska hymenoptera-insekterna, såsom bladlus, bladlössbi, bladlössbi, hemipterabi och Mylostomus japonicus, registrerade i Japan, används huvudsakligen för att bekämpa bladlöss, flugor och vitflugor på grönsaker som odlas i växthus, och bytesdjuren chrysoptera, insekter, nyckelpiga och tripsar används huvudsakligen för att bekämpa bladlöss, tripsar och vitflugor på grönsaker som odlas i växthus. Rovkvalster används huvudsakligen för bekämpning av röd spindel, bladkvalster, tyrofag, pleurotarsus, trips och vitfluga på grönsaker, blommor, fruktträd, bönor och potatis som odlas i växthus, samt på grönsaker, fruktträd och te som planteras på åkrar. Anicetus beneficus, Pseudaphycus mali⁃nus, E. eremicus, Dacnusa Sibirica sibirica, Diglyphus isaea, Bathyplectes anurus, degenerans (A. (=Iphiseius) degenerans, A. cucumeris). Registreringen av naturliga fiender som O. sauteri förnyades inte.
2.2 Mikrobiella bekämpningsmedel
Det finns 23 typer av mikrobiella bekämpningsmedels aktiva ingredienser registrerade i Japan, vilka kan delas in i virala insekticider/fungicider, bakteriella insekticider/fungicider och svampinsekticider/fungicider beroende på mikroorganismernas typer och användningsområden. Bland dem dödar eller bekämpar mikrobiella insekticider skadedjur genom att infektera, föröka sig och utsöndra toxiner. Mikrobiella fungicider kontrollerar patogena bakterier genom koloniseringskonkurrens, utsöndring av antimikrobiella medel eller sekundära metaboliter och induktion av växtresistens [1-2, 7-8, 11]. Svamp(predations)nematocider Monacrosporium phymatopagum, mikrobiella fungicider Agrobacterium radiobacter, Pseudomonas sp.CAB-02, icke-patogena Fusarium oxysporum och den försvagade stammen av Pepper mild mottle virus. Registreringen av mikrobiella bekämpningsmedel som Xan⁃thomonas campestris pv.retroflexus och Drechslera monoceras förnyades inte.
2.2.1 Mikrobiella insekticider
De granulära och nukleära polyhedroidvirusinsekticider som är registrerade i Japan används huvudsakligen för att bekämpa specifika skadedjur som äppelringorm, teringorm och telangöringorm, samt Streptococcus aureus på grödor som frukt, grönsaker och bönor. Som det mest använda bakterieinsekticidet används Bacillus thuringiensis huvudsakligen för att bekämpa lepidoptera och hemiptera-skadedjur på grödor som grönsaker, frukt, ris, potatis och torv. Bland de registrerade svampinsekticiderna används Beauveria bassiana huvudsakligen för att bekämpa tuggande och stickande mundelar som tripsar, skalinsekter, vitflugor, kvalster, skalbaggar, diamanter och bladlöss på grönsaker, frukt, tallar och te. Beauveria brucei används för att bekämpa coleoptera-skadedjur som longiceps och skalbaggar i fruktträd, träd, angelika, körsbärsblommor och shiitakesvampar. Metarhizium anisopliae används för att bekämpa tripsar i växthusodling av grönsaker och mango; Paecilomyces furosus och Paecilopus pectus användes för att bekämpa vitfluga, bladlöss och röd spindel i växthusodlade grönsaker och jordgubbar. Svampen används för att bekämpa vitflugor och trips i växthusodling av grönsaker, mango, krysantemum och lisiflorum.
Som det enda mikrobiella nematocidet som är registrerat och effektivt i Japan används Bacillus Pasteurensis punctum för bekämpning av rotknutnematoder i grönsaker, potatis och fikon.
2.2.2 Mikrobiocider
Den virusliknande fungiciden zucchinigulnande mosaikvirusstammen, registrerad i Japan, användes för att bekämpa mosaiksjuka och fusariumvissne orsakad av gurkrelaterat virus. Bland de bakteriologiska fungicider som är registrerade i Japan används Bacillus amylolitica för att bekämpa svampsjukdomar som brunröta, gråmögel, svartmögel, vitstjärnesjuka, mjöldagg, svartmögel, bladmögel, fläcksjuka, vitrost och bladmögel på grönsaker, frukt, blommor, humle och tobak. Bacillus simplex användes för att förebygga och behandla bakteriell vissnesjuka och bakteriell bladmögel på ris. Bacillus subtilis används för att bekämpa bakterie- och svampsjukdomar som gråmögel, mjöldagg, svartstjärnesjuka, risblåsa, bladmögel, svartmögel, bladmögel, vitfläcksjuka, speckle, kräftsjuka, bladmögel, svartmögel, brunfläcksjuka, svartbladsmögel och bakteriell fläcksjuka på grönsaker, frukt, ris, blommor och prydnadsväxter, bönor, potatis, humle, tobak och svamp. De icke-patogena stammarna av Erwenella mjukröta morotsunderart används för att bekämpa mjukröta och kräfta på grönsaker, citrusfrukter, cyklon och potatis. Pseudomonas fluorescens används för att bekämpa röta, svartröta, bakteriell svartröta och blomknoppröta på bladgrönsaker. Pseudomonas roseni används för att bekämpa mjukröta, svartröta, röta, blomknoppröta, bakteriell fläck, bakteriell svartfläck, bakteriell perforation, bakteriell mjukröta, bakteriell stjälkmögel, bakteriell grenmögel och bakteriell kräfta på grönsaker och frukter. Fagocytofag mirabile används för att bekämpa rotsvullnadssjukdom hos korsblommiga grönsaker, och gul korgbakterier används för att bekämpa mjöldagg, svartmögel, mjältbrand, bladmögel, gråmögel, risblåsa, bakteriell mögel, bakteriell vissnesjuka, brunstrimmor, dålig plantsjukdom och plantmögelmögel på grönsaker, jordgubbar och ris, och främja tillväxten av grödors rötter. Lactobacillus plantarum används för att bekämpa mjukröta på grönsaker och potatis. Bland de svampmedel som registrerats i Japan användes Scutellaria microscutella för att förebygga och bekämpa sklerotieröta i grönsaker, svartröta i salladslök och vitlök. Trichoderma viridis används för att bekämpa bakterie- och svampsjukdomar som risbladmögel, bakteriell brunrandsjuka, bladbladmögel och rissprängning, samt sparrisrödrandsjuka och tobaksvitsilkesjuka.
2.3 Entomopatogena nematoder
Det finns två arter av entomopatogena nematoder som är registrerade effektivt i Japan, och deras insekticida mekanismer [1-2, 11] involverar huvudsakligen skador på invasionsmaskiner, näringsintag och sönderfall av vävnadscellskador, samt symbiotiska bakterier som utsöndrar toxiner. Steinernema carpocapsae och S. glaseri, registrerade i Japan, används huvudsakligen på sötpotatis, oliver, fikon, blommor och bladväxter, körsbärsblommor, plommon, persikor, röda bär, äpplen, svampar, grönsaker, gräsmatta och ginkgo. Bekämpning av skadeinsekter som Megalophora, olivweestro, druvsvartweestro, röd palmweestro, gul stjärnlongicornis, persikornhalsweestro, udon nematophora, dubbeltuftad lepidophora, zoysia oryzae, scirpus oryzae, dipteryx japonica, japansk körsbärsträdsborrare, persikornas lilla matmask, aculema japonica och röd svamp. Registreringen av den entomopatogena nematoden S. kushidai förnyades inte.
3. Sammanfattning och framtidsutsikter
I Japan är biopesticider viktiga för att säkerställa livsmedelssäkerhet, skydda miljön och den biologiska mångfalden samt upprätthålla en hållbar jordbruksutveckling. Till skillnad från länder och regioner som USA, Europeiska unionen, Kina och Vietnam [1, 7-8] definieras japanska biopesticider snävt som icke-genetiskt modifierade levande biokontrollmedel som kan användas som organiska planteringsinsatser. För närvarande finns det 47 biologiska bekämpningsmedel registrerade och effektiva i Japan, vilka tillhör naturliga fiender, mikroorganismer och insektspatogena nematoder, och används för att förebygga och kontrollera skadliga leddjur, växtparasitiska nematoder och patogener på växthusodling och åkergrödor såsom grönsaker, frukt, ris, teträd, träd, blommor och prydnadsväxter samt gräsmattor. Även om dessa biopesticider har fördelarna med hög säkerhet, låg risk för läkemedelsresistens, självsökande eller upprepad parasitbekämpning av skadedjur under gynnsamma förhållanden, lång effektperiod och arbetsbesparing, har de också nackdelar som dålig stabilitet, långsam effekt, dålig kompatibilitet, kontrollspektrum och smal användningsperiod. Å andra sidan är utbudet av grödor och kontrollobjekt för registrering och tillämpning av biopesticider i Japan också relativt begränsat, och det kan inte ersätta kemiska bekämpningsmedel för att uppnå full effekt. Enligt statistik [3] uppgick värdet av biopesticider som användes i Japan år 2020 till endast 0,8 %, vilket var betydligt lägre än andelen av det registrerade antalet aktiva ingredienser.
Biopesticider är den viktigaste utvecklingsriktningen för bekämpningsmedelsindustrin i framtiden och forskas, utvecklas och registreras mer för jordbruksproduktion. Tillsammans med framstegen inom biologisk vetenskap och teknik och framträdandet av kostnadsfördelarna med forskning och utveckling av biopesticider, förbättringen av livsmedelssäkerhet och kvalitet, miljöbelastning och krav på hållbar utveckling inom jordbruket, fortsätter den japanska biopesticidmarknaden att växa snabbt. Inkwood Research uppskattar att den japanska biopesticidmarknaden kommer att växa med en genomsnittlig årlig tillväxttakt på 22,8 % från 2017 till 2025 och förväntas nå 729 miljoner dollar år 2025. Med implementeringen av "Green Food System Strategy" används biopesticider av japanska jordbrukare.
Publiceringstid: 14 maj 2024