Biopesticider er et af de vigtige værktøjer til at implementere "Green Food System-strategien" i Japan. Denne artikel beskriver definitionen og kategorien af biopesticider i Japan og klassificerer registreringen af biopesticider i Japan for at give referencer til udvikling og anvendelse af biopesticider i andre lande.
På grund af det relativt begrænsede areal af tilgængeligt landbrugsjord i Japan er det nødvendigt at anvende flere pesticider og gødningsstoffer for at øge afgrødeudbyttet pr. areal. Anvendelsen af et stort antal kemiske pesticider har dog øget miljøbelastningen, og det er særligt vigtigt at beskytte jord, vand, biodiversitet, landdistrikter og fødevaresikkerhed for at opnå bæredygtig landbrugs- og miljøudvikling. Med høje pesticidrester i afgrøder, der fører til stigende tilfælde af folkesygdomme, har landmænd og offentligheden en tendens til at bruge sikrere og mere miljøvenlige biopesticider.
I lighed med det europæiske jord-til-bord-initiativ udviklede den japanske regering i maj 2021 en "Grøn fødevarestrategi", der sigter mod at reducere den risikovægtede brug af kemiske pesticider med 50 % inden 2050 og øge arealet med økologisk dyrkning til 1 million hm2 (svarende til 25 % af Japans landbrugsareal). Strategien søger at forbedre produktiviteten og bæredygtigheden inden for fødevarer, landbrug, skovbrug og fiskeri gennem innovative modstandsdygtighedsforanstaltninger (MeaDRI), herunder integreret skadedyrsbekæmpelse, forbedrede anvendelsesmetoder og udvikling af nye alternativer. Blandt dem er den vigtigste udvikling, anvendelse og fremme af integreret skadedyrsbekæmpelse (IPM), og biopesticider er et af de vigtige værktøjer.
1. Definition og kategori af biopesticider i Japan
Biopesticider er i forhold til kemiske eller syntetiske pesticider og refererer generelt til pesticider, der er relativt sikre eller venlige over for mennesker, miljøet og økologien, der bruger eller er baseret på biologiske ressourcer. Biopesticider kan opdeles i følgende kategorier, afhængigt af kilden til de aktive ingredienser: for det første, pesticider fra mikrobielle kilder, herunder bakterier, svampe, vira og oprindelige biologiske dyr (genetisk modificerede), mikrobielle levende organismer og deres udskilte metabolitter; for det andet, pesticider fra planteoprindelse, herunder levende planter og deres ekstrakter, planteindlejrede beskyttelsesmidler (genetisk modificerede afgrøder); for det tredje, pesticider af animalsk oprindelse, herunder levende entomopatiske nematoder, parasitære og rovdyr og animalske ekstrakter (såsom feromoner). USA og andre lande klassificerer også pesticider fra naturlige mineralkilder, såsom mineralolie, som biopesticider.
Japans SEIJ klassificerer biopesticider i pesticider med levende organismer og pesticider med biogene stoffer, og klassificerer feromoner, mikrobielle metabolitter (landbrugsantibiotika), planteekstrakter, mineralafledte pesticider, animalske ekstrakter (såsom leddyrgift), nanoantistoffer og planteindlejrede beskyttelsesmidler som biogene pesticider. Federation of Agricultural Cooperatives of Japan klassificerer japanske biopesticider i naturlige fjendtlige leddyr, naturlige fjendtlige nematoder, mikroorganismer og biogene stoffer, og klassificerer inaktiveret Bacillus thuringiensis som mikroorganismer og udelukker landbrugsantibiotika fra kategorien biopesticider. I den faktiske pesticidhåndtering er japanske biopesticider dog snævert defineret som biologiske levende pesticider, det vil sige "biologiske bekæmpelsesmidler såsom antagonistiske mikroorganismer, plantepatogene mikroorganismer, insektpatogene mikroorganismer, insektparasitære nematoder, parasitære og rovdyr, der anvendes til bekæmpelse af skadedyr". Med andre ord er japanske biopesticider pesticider, der kommercialiserer levende organismer såsom mikroorganismer, entomopatiske nematoder og naturlige fjendtlige organismer som aktive ingredienser, mens de sorter og typer af biologiske kildestoffer, der er registreret i Japan, ikke tilhører kategorien biopesticider. Derudover er genetisk modificerede mikroorganismer og planter ifølge Japans "Foranstaltninger til behandling af resultaterne af sikkerhedsvurderingstests relateret til ansøgningen om registrering af mikrobielle pesticider" ikke underlagt forvaltningen af biologiske pesticider i Japan. I de senere år har Ministeriet for Landbrug, Skovbrug og Fiskeri også iværksat en revurderingsproces for biopesticider og udviklet nye standarder for manglende registrering af biopesticider for at reducere muligheden for, at anvendelse og spredning af biopesticider kan forårsage betydelig skade på levesteder eller vækst for dyr og planter i det levende miljø.
Den nyligt udgivne "Liste over økologiske plantematerialer" fra det japanske ministerium for landbrug, skovbrug og fiskeri i 2022 dækker alle biopesticider og nogle pesticider af biologisk oprindelse. Japanske biopesticider er undtaget fra fastsættelsen af tilladt daglig indtag (ADI) og maksimale restkoncentrationer (MRL), som begge kan anvendes i produktionen af landbrugsprodukter i henhold til den japanske økologiske landbrugsstandard (JAS).
2. Oversigt over registrering af biologiske pesticider i Japan
Som et førende land inden for udvikling og anvendelse af biopesticider har Japan et relativt komplet system til styring af pesticidregistrering og en relativt rig variation af registreringer af biopesticider. Ifølge forfatterens statistikker var der i 2023 99 biologiske pesticidpræparater registreret og effektive i Japan, der involverede 47 aktive ingredienser, hvilket tegner sig for omkring 8,5% af de samlede aktive ingredienser i registrerede pesticider. Blandt dem anvendes 35 ingredienser til insekticid (inklusive 2 nematocider), 12 ingredienser anvendes til sterilisering, og der er ingen herbicider eller andre anvendelser (figur 1). Selvom feromoner ikke tilhører kategorien biopesticider i Japan, markedsføres og anvendes de normalt sammen med biopesticider som organisk plantemateriale.
2.1 Biologiske pesticider mod naturlige fjender
Der er registreret 22 aktive ingredienser i naturlige fjendebiopesticider i Japan, som kan opdeles i parasitiske insekter, rovinsekter og rovmider i henhold til biologisk art og virkningsmekanisme. Blandt dem jager rovinsekter og rovmider skadelige insekter for at få føde, og parasitiske insekter lægger æg i parasitære skadedyr, og deres klækkede larver lever af værten og udvikler sig for at dræbe værten. De parasitiske hymenoptera-insekter, såsom bladlus, bladlusbi, bladlusbi, bladlusbi, hemiptera-bi og Mylostomus japonicus, der er registreret i Japan, bruges primært til bekæmpelse af bladlus, fluer og hvidfluer på grøntsager dyrket i drivhus, og byttedyrene chrysoptera, fluer og hvidfluer på grøntsager dyrket i drivhus bruges primært til bekæmpelse af bladlus, trips og hvidfluer på grøntsager dyrket i drivhus. Rovmider bruges hovedsageligt til bekæmpelse af rød edderkop, bladmide, tyrophage, pleurotarsus, trips og hvidflue på grøntsager, blomster, frugttræer, bønner og kartofler dyrket i drivhus, samt på grøntsager, frugttræer og te plantet på marker. Anicetus beneficus, Pseudaphycus mali⁃nus, E. eremicus, Dacnusa Sibirica sibirica, Diglyphus isaea, Bathyplectes anurus, degenerans (A. (=Iphiseius) degenerans, A. cucumeris). Registreringen af naturlige fjender som O. sauteri blev ikke fornyet.
2.2 Mikrobielle pesticider
Der er registreret 23 slags mikrobielle pesticidaktive ingredienser i Japan, som kan opdeles i virale insekticider/fungicider, bakterielle insekticider/fungicider og svampeinsekticider/fungicider i henhold til typer og anvendelser af mikroorganismer. Blandt dem dræber eller bekæmper mikrobielle insekticider skadedyr ved at inficere, formere sig og udskille toksiner. Mikrobielle fungicider bekæmper patogene bakterier gennem koloniseringskonkurrence, udskillelse af antimikrobielle stoffer eller sekundære metabolitter og induktion af planteresistens [1-2, 7-8, 11]. Svampe (prædations) nematocider Monacrosporium phymatopagum, mikrobielle fungicider Agrobacterium radiobacter, Pseudomonas sp.CAB-02, ikke-patogene Fusarium oxysporum og den svækkede stamme af Pepper mild mottle virus. Registreringen af mikrobielle pesticider såsom Xan⁃thomonas campestris pv.retroflexus og Drechslera monoceras blev ikke fornyet.
2.2.1 Mikrobielle insekticider
De granulære og nukleare polyhedroide virusinsekticider, der er registreret i Japan, bruges hovedsageligt til at bekæmpe specifikke skadedyr såsom æbleringorm, te-ringorm og te-langbladet ringorm, samt Streptococcus aureus på afgrøder såsom frugt, grøntsager og bønner. Som det mest anvendte bakterielle insekticid bruges Bacillus thuringiensis hovedsageligt til at bekæmpe lepidoptera og hemiptera skadedyr på afgrøder såsom grøntsager, frugt, ris, kartofler og græstørv. Blandt de registrerede svampeinsekticider bruges Beauveria bassiana hovedsageligt til at bekæmpe tyggende og stikkende munddele såsom trips, skjoldlus, hvidfluer, mider, biller, diamanter og bladlus på grøntsager, frugt, fyrretræer og te. Beauveria brucei bruges til at bekæmpe coleoptera skadedyr såsom longiceps og biller i frugttræer, træer, angelica, kirsebærblomster og shiitakesvampe. Metarhizium anisopliae bruges til at bekæmpe trips i drivhusdyrkning af grøntsager og mango; Paecilomyces furosus og Paecilopus pectus blev brugt til at bekæmpe hvidflue, bladlus og rød edderkop i drivhusdyrkede grøntsager og jordbær. Svampen bruges til at bekæmpe hvidflue og trips i drivhusdyrkning af grøntsager, mango, krysantemum og lisiflorum.
Som det eneste mikrobielle nematocid, der er registreret og effektivt i Japan, anvendes Bacillus Pasteurensis punctum til bekæmpelse af rodknudenematoder i grøntsager, kartofler og figner.
2.2.2 Mikrobiocider
Den viruslignende fungicid, der gulner zucchini og er en svækket stamme af Mosaic-virus, som er registreret i Japan, blev brugt til at bekæmpe mosaiksyge og fusariumvisnesyge forårsaget af agurkerelaterede vira. Blandt de bakteriologiske fungicider, der er registreret i Japan, anvendes Bacillus amylolitica til bekæmpelse af svampesygdomme såsom brunråde, gråskimmel, sortskimmel, hvidstjernesyge, meldug, sortskimmel, bladskimmel, pletsyge, hvidrust og bladskimmel på grøntsager, frugter, blomster, humle og tobak. Bacillus simplex blev brugt til forebyggelse og behandling af bakterievisnesyge og bakteriel skimmel på ris. Bacillus subtilis bruges til at bekæmpe bakterie- og svampesygdomme såsom gråskimmel, meldug, sortstjernesyge, riseksplosion, bladskimmel, sortskimmel, bladskimmel, hvidplet, plettet skimmel, cankersyge, skimmel, sortskimmel, brunpletsyge, sortbladskimmel og bakteriel pletsyge på grøntsager, frugter, ris, blomster og prydplanter, bønner, kartofler, humle, tobak og svampe. De ikke-patogene stammer af Erwenella soft rot gulerodsunderarter bruges til at bekæmpe blød råd og kræftsyge på grøntsager, citrusfrugter, syltetøj og kartofler. Pseudomonas fluorescens bruges til at bekæmpe råd, sort råd, bakteriel sort råd og blomsterknopråd på bladgrøntsager. Pseudomonas roseni bruges til at bekæmpe blød råd, sort råd, råd, blomsterknopråd, bakterieplet, bakteriel sort plet, bakteriel perforation, bakteriel blød råd, bakteriel stængelskimmel, bakteriel grenskimmel og bakteriel kræftsyge på grøntsager og frugter. Phagocytophage mirabile bruges til at bekæmpe rodsvulstsygdom hos korsblomstrede grøntsager, og gule kurvebakterier bruges til at bekæmpe meldug, sort skimmel, miltbrand, bladskimmel, gråskimmel, riseksplosion, bakteriel skimmel, bakteriel visnesyge, brunstribe, dårlig kimplantesygdom og kimplanteskimmel på grøntsager, jordbær og ris, og fremme væksten af afgrødernes rødder. Lactobacillus plantarum bruges til at bekæmpe blød råd på grøntsager og kartofler. Blandt de fungicider, der er registreret i Japan, blev Scutellaria microscutella brugt til forebyggelse og bekæmpelse af sclerotiumråd i grøntsager, sortråd i forårsløg og hvidløg. Trichoderma viridis bruges til at bekæmpe bakterielle og svampesygdomme såsom risskimmel, bakteriel brunstribesyge, bladskimmel og riseksplosion, samt aspargeslillastribesyge og tobakshvidsilkesyge.
2.3 Entomopatogene nematoder
Der er to arter af entomopatogene nematoder registreret effektivt i Japan, og deres insekticide mekanismer [1-2, 11] involverer primært skader på invasionsmaskiner, næringsindtag og opløsning af vævscelleskader samt symbiotiske bakterier, der udskiller toksiner. Steinernema carpocapsae og S. glaseri, der er registreret i Japan, anvendes primært på søde kartofler, oliven, figner, blomster og bladplanter, kirsebærblomster, blommer, ferskner, røde bær, æbler, svampe, grøntsager, græstørv og ginkgo. Bekæmpelse af insektskadedyr såsom Megalophora, olivenweestro, druesortweestro, rød palmeweestro, gul stjernelongicornis, ferskenhalsweestro, udon nematophora, dobbelttuftet lepidophora, zoysia oryzae, scirpus oryzae, dipteryx japonica, japansk kirsebærtræborer, ferskenlille fødeorm, aculema japonica og rød svamp. Registreringen af den entomopatogene nematode S. kushidai blev ikke fornyet.
3. Resumé og fremtidsudsigter
I Japan er biopesticider vigtige for at sikre fødevaresikkerhed, beskytte miljøet og biodiversiteten samt opretholde en bæredygtig landbrugsudvikling. I modsætning til lande og regioner som USA, EU, Kina og Vietnam [1, 7-8] er japanske biopesticider snævert defineret som ikke-genetisk modificerede levende biobekæmpelsesmidler, der kan bruges som organisk plantemateriale. I øjeblikket er der 47 biologiske pesticider registreret og effektive i Japan, som tilhører naturlige fjender, mikroorganismer og insektpatogene nematoder, og som bruges til forebyggelse og bekæmpelse af skadelige leddyr, planteparasitære nematoder og patogener på drivhusdyrkning og markafgrøder såsom grøntsager, frugter, ris, tetræer, træer, blomster og prydplanter og græsplæner. Selvom disse biopesticider har fordelene ved høj sikkerhed, lav risiko for lægemiddelresistens, selvsøgning eller gentagen parasitær eliminering af skadedyr under gunstige forhold, lang virkningsperiode og arbejdsbesparelse, har de også ulemper såsom dårlig stabilitet, langsom virkning, dårlig kompatibilitet, kontrolspektrum og smal anvendelsesperiode. På den anden side er udvalget af afgrøder og kontrolobjekter til registrering og anvendelse af biopesticider i Japan også relativt begrænset, og det kan ikke erstatte kemiske pesticider for at opnå fuld effektivitet. Ifølge statistikker [3] udgjorde værdien af biopesticider, der blev anvendt i Japan, i 2020 kun 0,8%, hvilket var langt lavere end andelen af det registrerede antal aktive ingredienser.
Som den primære udviklingsretning for pesticidindustrien i fremtiden bliver biopesticider i stigende grad forsket i, udviklet og registreret til landbrugsproduktion. Kombineret med fremskridt inden for biologisk videnskab og teknologi og fremtrædende omkostningsfordele ved biopesticidforskning og -udvikling, forbedring af fødevaresikkerhed og -kvalitet, miljøbelastning og krav til bæredygtig landbrugsudvikling, fortsætter Japans biopesticidmarked med at vokse hurtigt. Inkwood Research anslår, at det japanske biopesticidmarked vil vokse med en sammensat årlig vækstrate på 22,8 % fra 2017 til 2025 og forventes at nå 729 millioner dollars i 2025. Med implementeringen af "Green Food System Strategy" anvendes biopesticider af japanske landmænd.
Udsendelsestidspunkt: 14. maj 2024