Biopesticider er et av de viktigste verktøyene for å implementere «Green Food System-strategien» i Japan. Denne artikkelen beskriver definisjonen og kategorien av biopesticider i Japan, og klassifiserer registreringen av biopesticider i Japan, for å gi referanse for utvikling og anvendelse av biopesticider i andre land.
På grunn av det relativt begrensede arealet med tilgjengelig jordbruksland i Japan, er det nødvendig å bruke mer plantevernmidler og gjødsel for å øke avlingene per område. Bruken av et stort antall kjemiske plantevernmidler har imidlertid økt miljøbelastningen, og det er spesielt viktig å beskytte jord, vann, biologisk mangfold, landlige landskap og matsikkerhet for å oppnå bærekraftig landbruks- og miljøutvikling. Med høye plantevernmiddelrester i avlinger som fører til økende tilfeller av folkesykdommer, har bønder og publikum en tendens til å bruke tryggere og mer miljøvennlige biologiske plantevernmidler.
I likhet med det europeiske gård-til-bord-initiativet utviklet den japanske regjeringen i mai 2021 en «Grønn matsystemstrategi» som har som mål å redusere den risikovektede bruken av kjemiske plantevernmidler med 50 % innen 2050 og øke arealet med økologisk dyrking til 1 million hm2 (tilsvarende 25 % av Japans jordbruksareal). Strategien tar sikte på å forbedre produktiviteten og bærekraften innen mat, landbruk, skogbruk og fiskeri gjennom innovative robusthetstiltak (MeaDRI), inkludert integrert skadedyrbekjempelse, forbedrede påføringsmetoder og utvikling av nye alternativer. Blant disse er det viktigste utvikling, anvendelse og promotering av integrert skadedyrbekjempelse (IPM), og bioplantevernmidler er et av de viktigste verktøyene.
1. Definisjon og kategori av biopesticider i Japan
Biopesticider er i forhold til kjemiske eller syntetiske plantevernmidler, og refererer generelt til plantevernmidler som er relativt trygge eller vennlige for mennesker, miljøet og økologien ved bruk av eller basert på biologiske ressurser. I henhold til kilden til aktive ingredienser kan biopesticider deles inn i følgende kategorier: for det første, plantevernmidler fra mikrobielle kilder, inkludert bakterier, sopp, virus og opprinnelige biologiske dyr (genmodifiserte), mikrobielle levende organismer og deres utskilte metabolitter; for det andre, plantevernmidler, inkludert levende planter og deres ekstrakter, planteinnebygde beskyttelsesmidler (genmodifiserte avlinger); for det tredje, plantevernmidler av animalsk opprinnelse, inkludert levende entomopatiske nematoder, parasittiske og rovdyr og dyreekstrakter (som feromoner). USA og andre land klassifiserer også plantevernmidler fra naturlige mineralkilder, som mineralolje, som biopesticider.
Japans SEIJ klassifiserer biopesticider i plantevernmidler for levende organismer og plantevernmidler med biogene stoffer, og klassifiserer feromoner, mikrobielle metabolitter (landbruksantibiotika), planteekstrakter, mineralavledede plantevernmidler, dyreekstrakter (som leddyrgift), nanoantistoffer og planteinnebygde beskyttelsesmidler som plantevernmidler med biogene stoffer. Federation of Agricultural Cooperatives of Japan klassifiserer japanske biopesticider i naturlige fiendeleddyr, naturlige fiendeleddyr, mikroorganismer og biogene stoffer, og klassifiserer inaktiverte Bacillus thuringiensis som mikroorganismer og ekskluderer landbruksantibiotika fra kategorien biopesticider. I faktisk plantevernmiddelhåndtering er imidlertid japanske biopesticider snevert definert som biologiske levende plantevernmidler, det vil si «biologiske kontrollmidler som antagonistiske mikroorganismer, plantepatogene mikroorganismer, insektpatogene mikroorganismer, insektparasittiske nematoder, parasittiske og rovleddyr brukt til bekjempelse av skadedyr». Med andre ord er japanske biopesticider plantevernmidler som kommersialiserer levende organismer som mikroorganismer, entomopatiske nematoder og naturlige fiendeorganismer som aktive ingredienser, mens varianter og typer biologiske kildestoffer som er registrert i Japan ikke tilhører kategorien biopesticider. I tillegg, i henhold til Japans «Tiltak for behandling av resultatene av sikkerhetsvurderingstester knyttet til søknaden om registrering av mikrobielle plantevernmidler», er genetisk modifiserte mikroorganismer og planter ikke underlagt forvaltningen av biologiske plantevernmidler i Japan. I de senere årene har Landbruks-, skogbruks- og fiskeridepartementet også startet en revurderingsprosess for biopesticider og utviklet nye standarder for ikke-registrering av biopesticider for å redusere muligheten for at bruk og spredning av biopesticider kan forårsake betydelig skade på habitatet eller veksten til dyr og planter i levende miljøer.
Den nylig utgitte «Listen over økologiske planteinnsatsfaktorer» fra det japanske departementet for landbruk, skogbruk og fiskeri i 2022 dekker alle bioplantevernmidler og noen plantevernmidler av biologisk opprinnelse. Japanske bioplantevernmidler er unntatt fra fastsettelsen av tillatt daglig inntak (ADI) og maksimale restmengder (MRL), som begge kan brukes i produksjonen av landbruksprodukter i henhold til den japanske standarden for økologisk landbruk (JAS).
2. Oversikt over registrering av biologiske plantevernmidler i Japan
Som et ledende land innen utvikling og anvendelse av biopesticider har Japan et relativt komplett system for registrering av plantevernmidler og et relativt rikt utvalg av registreringer av biopesticider. I følge forfatterens statistikk var det per 2023 99 biologiske plantevernmiddelpreparater registrert og effektive i Japan, som involverte 47 aktive ingredienser, noe som utgjør omtrent 8,5 % av de totale aktive ingrediensene i registrerte plantevernmidler. Blant disse brukes 35 ingredienser til insektmiddel (inkludert 2 nematocider), 12 ingredienser brukes til sterilisering, og det finnes ingen herbicider eller andre bruksområder (figur 1). Selv om feromoner ikke tilhører kategorien biopesticider i Japan, markedsføres og brukes de vanligvis sammen med biopesticider som organisk planteinnsats.
2.1 Biologiske plantevernmidler mot naturlige fiender
Det er registrert 22 aktive ingredienser i naturlige fiendtlige biopesticider i Japan, som kan deles inn i parasittiske insekter, rovinsekter og rovmidd i henhold til biologisk art og virkningsmekanisme. Blant dem jakter rovinsekter og rovmidd på skadelige insekter for å få mat, og parasittiske insekter legger egg i parasittiske skadedyr, og deres klekkede larver lever av verten og utvikler seg for å drepe verten. De parasittiske hymenoptera-insektene, som bladlus, bladlusbie, bladlusbie, bladlusbie, nebbmunnebie og Mylostomus japonicus, registrert i Japan, brukes hovedsakelig til å bekjempe bladlus, fluer og hvitfluer på grønnsaker dyrket i drivhus, og byttedyrene chrysoptera, insekt, marihøne og trips brukes hovedsakelig til å bekjempe bladlus, trips og hvitfluer på grønnsaker dyrket i drivhus. Rovmidd brukes hovedsakelig til å bekjempe rød edderkopp, bladmidd, tyrofag, pleurotarsus, trips og hvitflue på grønnsaker, blomster, frukttrær, bønner og poteter dyrket i drivhus, samt på grønnsaker, frukttrær og te plantet på åkre. Anicetus beneficus, Pseudaphycus mali⁃nus, E. eremicus, Dacnusa Sibirica sibirica, Diglyphus isaea, Bathyplectes anurus, degenerans (A. (=Iphiseius) degenerans, A. cucumeris). Registreringen av naturlige fiender som O. sauteri ble ikke fornyet.
2.2 Mikrobielle plantevernmidler
Det er registrert 23 typer mikrobielle plantevernmidlers aktive ingredienser i Japan, som kan deles inn i virale insektmidler/soppmidler, bakterielle insektmidler/soppmidler og soppeinsektmidler/soppmidler i henhold til typer og bruk av mikroorganismer. Blant disse dreper eller kontrollerer mikrobielle insektmidler skadedyr ved å infisere, formere seg og skille ut giftstoffer. Mikrobielle soppmidler kontrollerer patogene bakterier gjennom koloniseringskonkurranse, utskillelse av antimikrobielle stoffer eller sekundære metabolitter, og induksjon av planteresistens [1-2, 7-8, 11]. Sopp (predasjons) nematoder Monacrosporium phymatopagum, mikrobielle soppmidler Agrobacterium radiobacter, Pseudomonas sp.CAB-02, ikke-patogene Fusarium oxysporum og den svekkede stammen av Pepper mild mottle virus. Registreringen av mikrobielle plantevernmidler som Xan⁃thomonas campestris pv.retroflexus og Drechslera monoceras ble ikke fornyet.
2.2.1 Mikrobielle insektmidler
De granulære og nukleære polyhedroide virusinsekticidene som er registrert i Japan brukes hovedsakelig til å kontrollere spesifikke skadedyr som epleringorm, teringorm og telangbladet ringorm, samt Streptococcus aureus på avlinger som frukt, grønnsaker og bønner. Som det mest brukte bakterielle insekticidet brukes Bacillus thuringiensis hovedsakelig til å kontrollere lepidoptera og hemiptera skadedyr på avlinger som grønnsaker, frukt, ris, poteter og torv. Blant de registrerte soppeinsektmidlene brukes Beauveria bassiana hovedsakelig til å kontrollere tygge- og stikkende munndelskadedyr som trips, skjoldlus, hvitfluer, midd, biller, diamanter og bladlus på grønnsaker, frukt, furu og te. Beauveria brucei brukes til å kontrollere coleoptera-skadedyr som longiceps og biller i frukttrær, trær, angelica, kirsebærblomster og shiitakesopp. Metarhizium anisopliae brukes til å kontrollere trips i drivhusdyrking av grønnsaker og mango; Paecilomyces furosus og Paecilopus pectus ble brukt til å bekjempe hvitflue, bladlus og rød edderkopp i drivhusdyrkede grønnsaker og jordbær. Soppen brukes til å bekjempe hvitflue og trips i drivhusdyrking av grønnsaker, mango, krysantemum og lisiflorum.
Som det eneste mikrobielle nematocidet som er registrert og effektivt i Japan, brukes Bacillus Pasteurensis punctum til bekjempelse av rotknutenematoder i grønnsaker, poteter og fiken.
2.2.2 Mikrobiocider
Den viruslignende soppdrepende stammen av zucchini-gulningsmiddelet Mosaic-virus, registrert i Japan, ble brukt til å bekjempe mosaikksykdom og fusarium-visnesyke forårsaket av agurkrelatert virus. Blant de bakteriologiske soppmidlene som er registrert i Japan, brukes Bacillus amylolitica til å bekjempe soppsykdommer som brunråte, gråmugg, svartbladsyke, hvitstjernesyke, meldugg, svartbladsyke, bladmugg, flekksyke, hvitrust og bladsyke på grønnsaker, frukt, blomster, humle og tobakk. Bacillus simplex ble brukt til å forebygge og behandle bakteriell visnesyke og bakteriell visnesyke på ris. Bacillus subtilis brukes til å bekjempe bakterie- og soppsykdommer som gråmugg, meldugg, svartbladsyke, risblåse, bladmugg, svartbladsyke, bladsyke, hvitflekk, flekk, munnsopp, bladsyke, svartbladsyke, brunflekksyke, svartbladsyke og bakteriell flekksykdom på grønnsaker, frukt, ris, blomster og prydplanter, bønner, poteter, humle, tobakk og sopp. De ikke-patogene stammene av Erwenella soft rot gulrot-underarten brukes til å kontrollere bløtråte og munnsår på grønnsaker, sitrusfrukter, syltetøy og poteter. Pseudomonas fluorescens brukes til å kontrollere råte, svartråte, bakteriell svartråte og blomsterknoppråte på bladgrønnsaker. Pseudomonas roseni brukes til å kontrollere bløtråte, svartråte, råte, blomsterknoppråte, bakteriell flekk, bakteriell svartflekk, bakteriell perforasjon, bakteriell bløtråte, bakteriell stilksykdom, bakteriell grensykdom og bakteriell munnsår på grønnsaker og frukt. Phagocytophage mirabile brukes til å kontrollere rothevelsessykdom hos korsblomstrede grønnsaker, og gul kurvbakterier brukes til å kontrollere pulveraktig mugg, svartmugg, miltbrann, bladmugg, gråmugg, riseksplosjon, bakteriell sykdom, bakteriell visnesyke, brunstripe, dårlig frøplantesykdom og frøplantesykdom på grønnsaker, jordbær og ris, og fremmer veksten av avlingsrøtter. Lactobacillus plantarum brukes til å kontrollere bløtråte på grønnsaker og poteter. Blant soppdrepende midler som er registrert i Japan, ble Scutellaria microscutella brukt til å forebygge og kontrollere sklerotiumråte i grønnsaker, svartråte i vårløk og hvitløk. Trichoderma viridis brukes til å kontrollere bakterie- og soppsykdommer som risskimmel, bakteriell brunstripesjuke, bladskimmel og riseksplosjon, samt aspargeslillastripesjuke og tobakkslillasilkesjuke.
2.3 Entomopatogene nematoder
Det finnes to arter av entomopatogene nematoder som er registrert effektivt i Japan, og deres insektdrepende mekanismer [1-2, 11] involverer hovedsakelig skade på invasjonsmaskineri, næringsinntak og nedbrytning av vevscelleskade, og symbiotiske bakterier som utskiller giftstoffer. Steinernema carpocapsae og S. glaseri, registrert i Japan, brukes hovedsakelig på søtpoteter, oliven, fiken, blomster og løvverk, kirsebærblomster, plommer, fersken, røde bær, epler, sopp, grønnsaker, torv og ginkgo. Bekjempelse av insektskadegjørere som Megalophora, olivenweestro, druesvartweestro, rød palmeweestro, gul stjernelongicornis, ferskenhalsweestro, udon nematophora, dobbelttuftet lepidophora, zoysia oryzae, scirpus oryzae, Dipteryx japonica, japansk kirsebærtreborer, ferskenmatorm, aculema japonica og rød sopp. Registreringen av den entomopatogene nematoden S. kushidai ble ikke fornyet.
3. Sammendrag og fremtidsutsikter
I Japan er biopesticider viktige for å sikre matsikkerhet, beskytte miljøet og biologisk mangfold, og opprettholde bærekraftig landbruksutvikling. I motsetning til land og regioner som USA, EU, Kina og Vietnam [1, 7-8], er japanske biopesticider snevert definert som ikke-genmodifiserte levende biokontrollmidler som kan brukes som organisk planteinnsats. For tiden er det 47 biologiske plantevernmidler registrert og effektive i Japan, som tilhører naturlige fiender, mikroorganismer og insektpatogene nematoder, og brukes til å forebygge og kontrollere skadelige leddyr, planteparasittiske nematoder og patogener på drivhusdyrking og åkervekster som grønnsaker, frukt, ris, tetrær, trær, blomster og prydplanter og plener. Selv om disse biopesticidene har fordelene med høy sikkerhet, lav risiko for medikamentresistens, selvsøkende eller gjentatt parasittisk eliminering av skadedyr under gunstige forhold, lang effektperiode og arbeidsbesparelse, har de også ulemper som dårlig stabilitet, langsom effekt, dårlig kompatibilitet, kontrollspektrum og smal bruksperiode. På den annen side er utvalget av avlinger og kontrollobjekter for registrering og bruk av biopesticider i Japan også relativt begrenset, og det kan ikke erstatte kjemiske plantevernmidler for å oppnå full effekt. I følge statistikk [3] utgjorde verdien av biopesticider brukt i Japan i 2020 bare 0,8 %, noe som var langt lavere enn andelen av det registrerte antallet aktive ingredienser.
Biopesticider blir stadig mer forsket på, utviklet og registrert for landbruksproduksjon, og er den viktigste utviklingsretningen for plantevernmiddelindustrien i fremtiden. Kombinert med fremskritt innen biologisk vitenskap og teknologi og fremtredende kostnadsfordeler ved forskning og utvikling på biopesticider, forbedring av mattrygghet og -kvalitet, miljøbelastning og krav til bærekraftig utvikling i landbruket, fortsetter det japanske markedet for biopesticider å vokse raskt. Inkwood Research anslår at det japanske markedet for biopesticider vil vokse med en sammensatt årlig vekstrate på 22,8 % fra 2017 til 2025, og forventes å nå 729 millioner dollar i 2025. Med implementeringen av «Green Food System Strategy» brukes biopesticider av japanske bønder.
Publiseringstid: 14. mai 2024