Биопестицидите са един от важните инструменти за прилагане на „Стратегията за зелена хранителна система“ в Япония. Тази статия описва определението и категорията на биопестицидите в Япония и класифицира регистрацията на биопестициди в Япония, за да предостави справка за разработването и приложението на биопестициди в други страни.
Поради относително ограничената площ на наличната земеделска земя в Япония е необходимо да се прилагат повече пестициди и торове, за да се увеличат добивите на култури на площ. Прилагането на голям брой химически пестициди обаче е увеличило екологичното натоварване и е особено важно да се защитят почвата, водите, биоразнообразието, селските пейзажи и продоволствената сигурност, за да се постигне устойчиво селскостопанско и екологично развитие. С високото съдържание на пестицидни остатъци в културите, водещо до увеличаване на случаите на обществени заболявания, фермерите и обществеността са склонни да използват по-безопасни и по-екологични биопестициди.
Подобно на европейската инициатива „От фермата до трапезата“, през май 2021 г. японското правителство разработи „Стратегия за зелена хранителна система“, която има за цел да намали рисково претеглената употреба на химически пестициди с 50% до 2050 г. и да увеличи площта на биологичното земеделие до 1 милион хектара (еквивалентно на 25% от земеделската земя на Япония). Стратегията се стреми да повиши производителността и устойчивостта на храните, селското стопанство, горското стопанство и рибарството чрез иновативни мерки за устойчивост (MeaDRI), включително интегрирано управление на вредителите, подобрени методи на приложение и разработване на нови алтернативи. Сред тях най-важно е разработването, прилагането и насърчаването на интегрираното управление на вредителите (IPM), а биопестицидите са един от важните инструменти.
1. Определение и категория биопестициди в Япония
Биопестицидите са сравними с химичните или синтетичните пестициди и обикновено се отнасят до пестициди, които са относително безопасни или щадящи хората, околната среда и екологията, използващи или базирани на биологични ресурси. Според източника на активните съставки, биопестицидите могат да бъдат разделени на следните категории: първо, пестициди от микробен произход, включително бактерии, гъбички, вируси и оригинални биологични животни (генетично модифицирани), микробни живи организми и техните секретирани метаболити; второ, пестициди от растителен произход, включително живи растения и техните екстракти, вградени в растенията защитни агенти (генетично модифицирани култури); трето, пестициди от животински произход, включително живи ентомопатични нематоди, паразитни и хищни животни и животински екстракти (като феромони). Съединените щати и други страни също класифицират пестицидите от естествен минерален произход, като минерално масло, като биопестициди.
Японският SEIJ класифицира биопестицидите като пестициди за живи организми и биогенни вещества, а феромоните, микробните метаболити (селскостопански антибиотици), растителните екстракти, пестицидите, получени от минерали, животинските екстракти (като отровата на членестоноги), наноантителата и защитните агенти, вградени в растенията, като биогенни вещества. Федерацията на земеделските кооперативи на Япония класифицира японските биопестициди като естествени враждебни членестоноги, естествени враждебни нематоди, микроорганизми и биогенни вещества, класифицира инактивирания Bacillus thuringiensis като микроорганизми и изключва селскостопанските антибиотици от категорията биопестициди. В реалното управление на пестицидите обаче японските биопестициди са тясно дефинирани като биологични живи пестициди, т.е. „биологични контролни агенти като антагонистични микроорганизми, растителни патогенни микроорганизми, насекомни патогенни микроорганизми, насекомни паразитни нематоди, паразитни и хищни членестоноги, използвани за борба с вредителите“. С други думи, японските биопестициди са пестициди, които комерсиализират живи организми като микроорганизми, ентомопатични нематоди и естествени враждебни организми като активни съставки, докато сортовете и видовете биологични изходни вещества, регистрирани в Япония, не принадлежат към категорията биопестициди. Освен това, съгласно японските „Мерки за обработка на резултатите от тестовете за оценка на безопасността, свързани със заявлението за регистрация на микробни пестициди“, генетично модифицираните микроорганизми и растения не са под управлението на биологични пестициди в Япония. През последните години Министерството на земеделието, горите и рибарството също така инициира процеса на преоценка на биопестицидите и разработи нови стандарти за нерегистриране на биопестициди, за да се намали възможността прилагането и разпространението на биопестициди да причинят значителни щети на местообитанията или растежа на животните и растенията в жизнената среда.
Новопубликуваният през 2022 г. „Списък с биологични пестициди за засаждане“ от японското Министерство на земеделието, горите и рибарството обхваща всички биопестициди и някои пестициди с биологичен произход. Японските биопестициди са освободени от установяването на допустим дневен прием (ДДД) и максимално допустими остатъчни количества (МДГОВ), като и двете могат да се използват в производството на селскостопански продукти съгласно японския стандарт за биологично земеделие (JAS).
2. Преглед на регистрацията на биологични пестициди в Япония
Като водеща страна в разработването и прилагането на биопестициди, Япония има относително пълна система за управление на регистрацията на пестициди и относително богато разнообразие от регистрирани биопестициди. Според статистиката на автора, към 2023 г. в Япония са регистрирани и ефективни 99 биологични пестицидни препарата, съдържащи 47 активни съставки, което представлява около 8,5% от общия брой активни съставки на регистрираните пестициди. Сред тях 35 съставки се използват за инсектициди (включително 2 нематоцида), 12 съставки се използват за стерилизация и няма хербициди или други приложения (Фигура 1). Въпреки че феромоните не принадлежат към категорията биопестициди в Япония, те обикновено се рекламират и прилагат заедно с биопестициди като органични добавки за растенията.
2.1 Биологични пестициди срещу естествени врагове
В Япония са регистрирани 22 активни съставки на биопестициди срещу естествени врагове, които могат да бъдат разделени на паразитни насекоми, хищни насекоми и хищни акари според биологичния вид и начина на действие. Сред тях хищните насекоми и хищните акари се хранят с вредни насекоми, а паразитните насекоми снасят яйца в паразитни вредители и излюпените им ларви се хранят с гостоприемника и се развиват, за да го убият. Паразитните ципокрили насекоми, като листна въшка, листна въшка, листна пчела, листна въшка, полукълбовидна пчела и Mylostomus japonicus, регистрирани в Япония, се използват главно за борба с листни въшки, мухи и белокрилки по зеленчуци, отглеждани в оранжерии, а хищните хризоптери, дървеници, калинки и трипси се използват главно за борба с листни въшки, трипси и белокрилки по зеленчуци, отглеждани в оранжерии. Хищните акари се използват главно за борба с червен паяк, листен акар, тирофаг, плевротарсус, трипс и белокрилка по зеленчуци, цветя, овощни дървета, боб и картофи, отглеждани в оранжерии, както и по зеленчуци, овощни дървета и чай, засадени на полета. Anicetus beneficus, Pseudaphycus mali⁃nus, E. eremicus, Dacnusa Sibirica sibirica, Diglyphus isaea, Bathyplectes anurus, дегенеранс (A. (=Iphiseius) degenerans, A. cucumeris. Регистрацията на естествени врагове като O. sauteri не е подновена.
2.2 Микробни пестициди
В Япония са регистрирани 23 вида активни съставки на микробни пестициди, които могат да бъдат разделени на вирусни инсектициди/фунгициди, бактериални инсектициди/фунгициди и гъбни инсектициди/фунгициди според видовете и употребата на микроорганизмите. Сред тях микробните инсектициди убиват или контролират вредителите чрез заразяване, размножаване и секретиране на токсини. Микробните фунгициди контролират патогенните бактерии чрез конкуренция за колонизация, секреция на антимикробни средства или вторични метаболити и индуциране на растителна резистентност [1-2, 7-8, 11]. Гъбични (хищнически) нематоциди Monacrosporium phymatopagum, микробни фунгициди Agrobacterium radiobacter, Pseudomonas sp.CAB-02, непатогенен Fusarium oxysporum и атенуиран щам на вируса на леката петнистост на пипера, както и регистрацията на микробни пестициди като Xanthomonas campestris pv.retroflexus и Drechslera monoceras не е подновена.
2.2.1 Микробни инсектициди
Регистрираните в Япония гранулирани и ядрени полиедроидни вирусни инсектициди се използват главно за борба със специфични вредители като ябълков трихофития, чаен трихофития и дълголистна чаена трихофития, както и Streptococcus aureus по култури като плодове, зеленчуци и боб. Като най-широко използван бактериален инсектицид, Bacillus thuringiensis се използва главно за борба с лепидоптери и хемиптери по култури като зеленчуци, плодове, ориз, картофи и тревни площи. Сред регистрираните гъбни инсектициди, Beauveria bassiana се използва главно за борба с дъвчещи и жилещи вредители по устата, като трипси, въшки, белокрилки, акари, бръмбари, диамантени мухи и листни въшки по зеленчуци, плодове, борове и чай. Beauveria brucei се използва за борба с твърдокрили вредители, като лонгицепси и бръмбари по овощни дървета, дървета, ангелика, черешови цветове и гъби шийтаке. Metarhizium anisopliae се използва за борба с трипси при оранжерийно отглеждане на зеленчуци и манго; Paecilomyces furosus и Paecilopus pectus са използвани за борба с белокрилки, листни въшки и червен паяк в оранжерийно отглеждани зеленчуци и ягоди. Гъбата се използва за борба с белокрилки и трипси при оранжерийно отглеждане на зеленчуци, манго, хризантеми и лизифлорум.
Като единственият регистриран и ефективен микробен нематоцид в Япония, Bacillus Pasteurensis punctum се използва за борба с кореновите нематоди в зеленчуци, картофи и смокини.
2.2.2 Микробиоциди
Вирусоподобният фунгицид, атенюиран щам на вируса на пожълтяването на тиквичките Mosaic, регистриран в Япония, е използван за контрол на мозаечната болест и фузариумното увяхване, причинени от вирус, свързан с краставицата. Сред бактериологичните фунгициди, регистрирани в Япония, Bacillus amylolitica се използва за контрол на гъбични заболявания като кафяво гниене, сива плесен, черна мана, бяла звездовидна болест, брашнеста мана, черна плесен, листна плесен, петниста болест, бяла ръжда и листна мана по зеленчуци, плодове, цветя, хмел и тютюн. Bacillus simplex е използван за превенция и лечение на бактериално увяхване и бактериална мана по ориз. Bacillus subtilis се използва за контрол на бактериални и гъбични заболявания като сива плесен, брашнеста мана, черна звездовидна болест, оризов взрив, листна мана, черна мана, листна мана, бели петна, петнистост, рак, мана, черна плесен, кафява петнистост, черна листна мана и бактериална петнистост по зеленчуци, плодове, ориз, цветя и декоративни растения, боб, картофи, хмел, тютюн и гъби. Непатогенните щамове на подвида Erwenella soft rot при морковите се използват за контрол на меко гниене и рак по зеленчуци, цитрусови плодове, зеленчукови листа и картофи. Pseudomonas fluorescens се използва за контрол на гниене, черно гниене, бактериално черно гниене и гниене на цветните пъпки по листни зеленчуци. Pseudomonas roseni се използва за контрол на меко гниене, черно гниене, гниене, гниене на цветните пъпки, бактериални петна, бактериални черни петна, бактериална перфорация, бактериално меко гниене, бактериална мана по стъблото, бактериална мана по клоните и бактериален рак по зеленчуци и плодове. Phagocytophage mirabile се използва за контрол на болестта подуване на корените при кръстоцветни зеленчуци, а жълтите кошнички се използват за контрол на брашнеста мана, черна плесен, антракс, листна плесен, сива плесен, оризова фуража, бактериална мана, бактериално увяхване, кафяви ивици, болест по лошите разсади и мана по разсадите по зеленчуци, ягоди и ориз, и насърчават растежа на корените на културите. Lactobacillus plantarum се използва за контрол на меко гниене по зеленчуци и картофи. Сред регистрираните в Япония фунгициди, Scutellaria microscutella е използвана за предотвратяване и контрол на склероциално гниене при зеленчуци, черно гниене при зелен лук и чесън. Trichoderma viridis се използва за контрол на бактериални и гъбични заболявания като оризова мана, бактериална болест по кафявите ивици, листна мана и оризово горене, както и болест по лилавите ивици при аспержите и болест по бялата коприна при тютюна.
2.3 Ентомопатогенни нематоди
В Япония са ефективно регистрирани два вида ентомопатогенни нематоди, а техните инсектицидни механизми [1-2, 11] включват главно увреждане от инвазивните механизми, консумация на хранителни вещества и разпадане на тъканните клетки, както и симбиотични бактерии, секретиращи токсини. Steinernema carpocapsae и S. glaseri, регистрирани в Япония, се използват главно върху сладки картофи, маслини, смокини, цветя и листни растения, черешови цветове, сливи, праскови, червени плодове, ябълки, гъби, зеленчуци, тревни площи и гинко. Контрол на насекоми вредители като Megalophora, маслинова клонка, гроздова черна клонка, червена палмова клонка, жълта звезда Longicornis, прасковена клонка, удонска нематофора, двойно туфтирана лепидофора, Zoysia Oryzae, Scirpus oryzae, японски диптерикс, японски черешов пробивач, малък хранителен червей по прасковите, японска акулема и червена гъба. Регистрацията на ентомопатогенния нематод S. kushidai не е подновена.
3. Обобщение и перспективи
В Япония биопестицидите са важни за осигуряване на продоволствена сигурност, опазване на околната среда и биоразнообразието, както и за поддържане на устойчиво развитие на селското стопанство. За разлика от страни и региони като Съединените щати, Европейския съюз, Китай и Виетнам [1, 7-8], японските биопестициди са тясно дефинирани като негенетично модифицирани живи биоконтролни агенти, които могат да се използват като органични суровини за растения. Понастоящем в Япония са регистрирани и ефективни 47 биологични пестицида, които принадлежат към естествени врагове, микроорганизми и насекомни патогенни нематоди и се използват за предотвратяване и контрол на вредни членестоноги, растителни паразитни нематоди и патогени при оранжерийно отглеждане и полски култури като зеленчуци, плодове, ориз, чаени дървета, дървета, цветя и декоративни растения и тревни площи. Въпреки че тези биопестициди имат предимствата на висока безопасност, нисък риск от лекарствена резистентност, самооткриване или многократно паразитно елиминиране на вредители при благоприятни условия, дълъг период на ефикасност и спестяване на труд, те имат и недостатъци като лоша стабилност, бавна ефикасност, лоша съвместимост, спектър на контрол и тесен период на използване. От друга страна, гамата от култури и контролни обекти за регистрация и приложение на биопестициди в Япония също е относително ограничена и не може да замести химическите пестициди, за да постигне пълна ефикасност. Според статистиката [3], през 2020 г. стойността на използваните биопестициди в Япония е била само 0,8%, което е далеч по-ниско от дела на регистрирания брой активни съставки.
Като основна насока за развитие на пестицидната индустрия в бъдеще, биопестицидите се изследват, разработват и регистрират все повече за селскостопанско производство. В съчетание с напредъка на биологичната наука и технологии и важността на ценовото предимство на изследванията и разработките на биопестициди, подобряването на безопасността и качеството на храните, екологичното натоварване и изискванията за устойчиво развитие на селското стопанство, пазарът на биопестициди в Япония продължава да расте бързо. Inkwood Research изчислява, че японският пазар на биопестициди ще нараства със среден годишен темп на растеж от 22,8% от 2017 до 2025 г. и се очаква да достигне 729 милиона долара през 2025 г. С прилагането на „Стратегията за зелена хранителна система“ биопестицидите се използват от японските фермери.
Време на публикуване: 14 май 2024 г.