Biopesticidi so eno od pomembnih orodij za izvajanje »strategije zelenega prehranskega sistema« na Japonskem. Ta članek opisuje definicijo in kategorijo biopesticidov na Japonskem ter klasificira registracijo biopesticidov na Japonskem, da bi zagotovil referenco za razvoj in uporabo biopesticidov v drugih državah.
Zaradi relativno omejene površine razpoložljivih kmetijskih zemljišč na Japonskem je treba za povečanje pridelka na površino uporabiti več pesticidov in gnojil. Vendar pa je uporaba velikega števila kemičnih pesticidov povečala obremenitev okolja, zato je še posebej pomembno zaščititi tla, vodo, biotsko raznovrstnost, podeželsko krajino in prehransko varnost, da bi dosegli trajnostni kmetijski in okoljski razvoj. Zaradi visokih ostankov pesticidov v pridelkih, ki vodijo do vse večjega števila primerov javnih bolezni, kmetje in javnost običajno uporabljajo varnejše in okolju prijaznejše biopesticide.
Podobno kot evropska pobuda »od njive do vilic« je japonska vlada maja 2021 razvila »strategijo zelenega prehranskega sistema«, katere cilj je do leta 2050 zmanjšati uporabo kemičnih pesticidov, tehtanih glede na tveganje, za 50 % in povečati površino ekološke pridelave na 1 milijon hm² (kar ustreza 25 % površine kmetijskih zemljišč na Japonskem). Strategija si prizadeva povečati produktivnost in trajnost prehranske dejavnosti, kmetijstva, gozdarstva in ribištva z inovativnimi ukrepi odpornosti (MeaDRI), vključno z integriranim zatiranjem škodljivcev, izboljšanimi metodami uporabe in razvojem novih alternativ. Med njimi so najpomembnejši razvoj, uporaba in spodbujanje integriranega zatiranja škodljivcev (IPM), biopesticidi pa so eno od pomembnih orodij.
1. Opredelitev in kategorija biopesticidov na Japonskem
Biopesticidi so sorodni kemičnim ali sintetičnim pesticidom in se na splošno nanašajo na pesticide, ki so relativno varni ali prijazni do ljudi, okolja in ekologije, pri čemer uporabljajo ali temeljijo na bioloških virih. Glede na vir aktivnih sestavin lahko biopesticide razdelimo v naslednje kategorije: prvič, pesticidi mikrobnega izvora, vključno z bakterijami, glivami, virusi in izvornimi biološkimi živalmi (gensko spremenjeni), živimi mikrobi in njihovimi izločenimi metaboliti; drugi so pesticidi rastlinskega izvora, vključno z živimi rastlinami in njihovimi izvlečki, zaščitnimi sredstvi, vgrajenimi v rastline (gensko spremenjeni pridelki); tretjič, pesticidi živalskega izvora, vključno z živimi entomopatskimi ogorčicami, parazitskimi in plenilskimi živalmi ter živalskimi izvlečki (kot so feromoni). Združene države Amerike in druge države uvrščajo tudi naravne pesticide mineralnega izvora, kot je mineralno olje, med biopesticide.
Japonski SEIJ razvršča biopesticide v pesticide za žive organizme in biogene snovi, feromone, mikrobne metabolite (kmetijske antibiotike), rastlinske izvlečke, pesticide, pridobljene iz mineralov, živalske izvlečke (kot je strup členonožcev), nanoprotitelesa in zaščitna sredstva, vgrajena v rastline, pa v pesticide za biogene snovi. Japonska zveza kmetijskih zadrug japonske biopesticide razvršča v naravne sovražnike členonožcev, naravne sovražnike ogorčic, mikroorganizme in biogene snovi, inaktivirani Bacillus thuringiensis pa uvršča med mikroorganizme in iz kategorije biopesticidov izključuje kmetijske antibiotike. Vendar pa so v dejanskem upravljanju pesticidov japonski biopesticidi ozko opredeljeni kot biološki živi pesticidi, torej »biološka sredstva za zatiranje, kot so antagonistični mikroorganizmi, rastlinski patogeni mikroorganizmi, insekti patogeni mikroorganizmi, insekti parazitske ogorčice, parazitski in plenilski členonožci, ki se uporabljajo za zatiranje škodljivcev«. Z drugimi besedami, japonski biopesticidi so pesticidi, ki komercializirajo žive organizme, kot so mikroorganizmi, entomopatske ogorčice in naravni sovražni organizmi, kot aktivne sestavine, medtem ko sorte in vrste bioloških izvornih snovi, registrirane na Japonskem, ne spadajo v kategorijo biopesticidov. Poleg tega v skladu z japonskimi "Ukrepi za obravnavo rezultatov testov varnostne ocene v zvezi z vlogo za registracijo mikrobnih pesticidov" gensko spremenjeni mikroorganizmi in rastline na Japonskem niso pod nadzorom bioloških pesticidov. V zadnjih letih je Ministrstvo za kmetijstvo, gozdarstvo in ribištvo prav tako sprožilo postopek ponovne ocene biopesticidov in razvilo nove standarde za neregistracijo biopesticidov, da bi zmanjšali možnost, da bi uporaba in širjenje biopesticidov povzročila znatno škodo habitatu ali rasti živali in rastlin v življenjskem okolju.
Novo objavljeni »Seznam organskih sajenih vložkov«, ki ga je leta 2022 izdalo japonsko ministrstvo za kmetijstvo, gozdarstvo in ribištvo, zajema vse biopesticide in nekatere pesticide biološkega izvora. Japonski biopesticidi so izvzeti iz določitve dovoljenega dnevnega vnosa (ADI) in najvišjih dovoljenih ostankov (MRL), ki se lahko uporabljajo pri proizvodnji kmetijskih proizvodov v skladu z japonskim standardom ekološkega kmetijstva (JAS).
2. Pregled registracije bioloških pesticidov na Japonskem
Japonska ima kot vodilna država na področju razvoja in uporabe biopesticidov relativno popoln sistem upravljanja registracije pesticidov in relativno bogato paleto registracij biopesticidov. Po avtorjevi statistiki je bilo leta 2023 na Japonskem registriranih in učinkovitih 99 bioloških pesticidov, ki vsebujejo 47 aktivnih sestavin, kar predstavlja približno 8,5 % vseh aktivnih sestavin registriranih pesticidov. Med njimi se 35 sestavin uporablja za insekticide (vključno z 2 nematocidoma), 12 sestavin se uporablja za sterilizacijo, herbicidov ali drugih uporab pa ni (slika 1). Čeprav feromoni na Japonskem ne spadajo v kategorijo biopesticidov, se običajno promovirajo in uporabljajo skupaj z biopesticidi kot organski dodatki za sajenje.
2.1 Biološki pesticidi naravnih sovražnikov
Na Japonskem je registriranih 22 aktivnih sestavin naravnih sovražnikovih biopesticidov, ki jih lahko glede na biološko vrsto in način delovanja razdelimo na parazitske žuželke, plenilske žuželke in plenilske pršice. Med njimi plenilske žuželke in plenilske pršice plenijo škodljive žuželke za hrano, parazitske žuželke pa odlagajo jajčeca v parazitskih škodljivcih, njihove izležene ličinke pa se hranijo na gostitelju in se razvijejo, da bi ga ubile. Parazitske žuželke iz družine hymenoptera, kot so listne uši, čebelje uši, listne uši, polkrilci in Mylostomus japonicus, registrirane na Japonskem, se uporabljajo predvsem za zatiranje listnih uši, muh in belih muh na zelenjavi, gojeni v rastlinjakih, plenilske krizoptere, stenice, pikapolonice in resarji pa se uporabljajo predvsem za zatiranje listnih uši, resarjev in belih muh na zelenjavi, gojeni v rastlinjakih. Plenilske pršice se uporabljajo predvsem za zatiranje rdečega pajka, listnega pršica, tirofaga, plevrotarsusa, resarja in belih muh na zelenjavi, cvetju, sadnem drevju, fižolu in krompirju, gojenem v rastlinjakih, pa tudi na zelenjavi, sadnem drevju in čaju, posajenem na poljih. Anicetus beneficus, Pseudaphycus mali⁃nus, E. eremicus, Dacnusa Sibirica sibirica, Diglyphus isaea, Bathyplectes anurus, degenerans (A. (=Iphiseius) degenerans, A. cucumeris). Registracija naravnih sovražnikov, kot je O. sauteri, ni bila obnovljena.
2.2 Mikrobni pesticidi
Na Japonskem je registriranih 23 vrst aktivnih sestavin mikrobnih pesticidov, ki jih lahko glede na vrsto in uporabo mikroorganizmov razdelimo na virusne insekticide/fungicide, bakterijske insekticide/fungicide in glivične insekticide/fungicide. Med njimi mikrobni insekticidi uničujejo ali zatirajo škodljivce z okužbo, razmnoževanjem in izločanjem toksinov. Mikrobni fungicidi zatirajo patogene bakterije s tekmovanjem v kolonizaciji, izločanjem protimikrobnih snovi ali sekundarnih metabolitov in indukcijo odpornosti rastlin [1-2, 7-8, 11]. Glivični (plenilski) nematocidi Monacrosporium phymatopagum, mikrobni fungicidi Agrobacterium radiobacter, Pseudomonas sp.CAB-02, nepatogeni Fusarium oxysporum in oslabljeni sev virusa blage lisavosti popra, registracija mikrobnih pesticidov, kot sta Xanthomonas campestris pv.retroflexus in Drechslera monoceras, ni bila obnovljena.
2.2.1 Mikrobni insekticidi
Na Japonskem registrirani insekticidi z granuliranim in jedrnim poliedroidnim virusom se uporabljajo predvsem za zatiranje specifičnih škodljivcev, kot so jabolčni lišaji, čajni lišaji in čajni dolgolistni lišaji, pa tudi Streptococcus aureus na pridelkih, kot so sadje, zelenjava in fižol. Bacillus thuringiensis, kot najpogosteje uporabljen bakterijski insekticid, se uporablja predvsem za zatiranje lepidopter in hemipter škodljivcev na pridelkih, kot so zelenjava, sadje, riž, krompir in trata. Med registriranimi glivičnimi insekticidi se Beauveria bassiana uporablja predvsem za zatiranje škodljivcev, ki grizejo in pečejo v ustnem delu, kot so resarji, škrlatne muhe, belkaste muhe, pršice, hrošči, diamantne muhe in listne uši na zelenjavi, sadju, borovcih in čaju. Beauveria brucei se uporablja za zatiranje škodljivcev Coleoptera, kot so longicepsi in hrošči na sadnem drevju, drevesih, angelikah, češnjevih cvetovih in šitake gobah. Metarhizium anisopliae se uporablja za zatiranje resarjev pri gojenju zelenjave in manga v rastlinjakih; Gliva Paecilomyces furosus in Paecilopus pectus sta bila uporabljena za zatiranje belih muh, listnih uši in rdečega pajka pri gojenju zelenjave in jagod v rastlinjakih. Gliva se uporablja za zatiranje belih muh in resarjev pri gojenju zelenjave, manga, krizantem in lisifloruma v rastlinjakih.
Kot edini mikrobni nematocid, registriran in učinkovit na Japonskem, se Bacillus Pasteurensis punctum uporablja za zatiranje koreninskih ogorčic pri zelenjavi, krompirju in figah.
2.2.2 Mikrobiocidi
Virusu podoben fungicid, oslabljen sev virusa rumenenja bučk, registriran na Japonskem, je bil uporabljen za zatiranje mozaične bolezni in fuzarijskega venenja, ki ga povzroča virus, povezan s kumarami. Med bakteriološkimi fungicidi, registriranimi na Japonskem, se Bacillus amylolitica uporablja za zatiranje glivičnih bolezni, kot so rjava gniloba, siva plesen, črna plesen, bela zvezdasta bolezen, pepelasta plesen, črna plesen, listna plesen, pegavost, bela rja in listna plesen na zelenjavi, sadju, cvetju, hmelju in tobaku. Bacillus simplex je bil uporabljen za preprečevanje in zdravljenje bakterijskega venenja in bakterijske plesni riža. Bacillus subtilis se uporablja za zatiranje bakterijskih in glivičnih bolezni, kot so siva plesen, pepelasta plesen, črna zvezdasta bolezen, rižev srbeč pečat, listna plesen, črna plesen, listna plesen, bela pegavost, pegavost, rak, plesen, črna plesen, rjava pegavost, črna listna plesen in bakterijska pegavost zelenjave, sadja, riža, cvetja in okrasnih rastlin, fižola, krompirja, hmelja, tobaka in gob. Nepatogeni sevi podvrste Erwenella soft rot korenja se uporabljajo za zatiranje mehke gnilobe in raka na zelenjavi, citrusih, cikloj in krompirju. Pseudomonas fluorescens se uporablja za zatiranje gnilobe, črne gnilobe, bakterijske črne gnilobe in gnilobe cvetnih popkov na listnati zelenjavi. Pseudomonas roseni se uporablja za zatiranje mehke gnilobe, črne gnilobe, gnilobe cvetnih popkov, bakterijske pegavosti, bakterijske črne pegavosti, bakterijske perforacije, bakterijske mehke gnilobe, bakterijske plesni stebla, bakterijske plesni vej in bakterijskega raka na zelenjavi in sadju. Phagocytophage mirabile se uporablja za zatiranje bolezni otekanja korenin pri križnicah, rumene košarice pa za zatiranje pepelaste plesni, črne plesni, antraksa, listne plesni, sive plesni, riževe pege, bakterijske plesni, bakterijskega venenja, rjave progastosti, bolezni slabih sadik in plesni sadik na zelenjavi, jagodah in rižu ter spodbuja rast korenin. Lactobacillus plantarum se uporablja za zatiranje mehke gnilobe na zelenjavi in krompirju. Med fungicidi, registriranimi na Japonskem, se je Scutellaria microscutella uporabljala za preprečevanje in zatiranje sklerocijeve gnilobe pri zelenjavi, črne gnilobe pri šalotki in česnu. Trichoderma viridis se uporablja za zatiranje bakterijskih in glivičnih bolezni, kot so riževa plesen, bakterijska bolezen rjavih prog, listna plesen in riževa pegavost, pa tudi bolezen vijoličnih prog belušev in bolezen bele svile tobaka.
2.3 Entomopatogene ogorčice
Na Japonskem sta učinkovito registrirani dve vrsti entomopatogenih ogorčic, njuni insekticidni mehanizmi [1-2, 11] pa vključujejo predvsem poškodbe zaradi invazivnih strojev, porabo hranil in razgradnjo tkivnih celic ter simbiotske bakterije, ki izločajo toksine. Steinernema carpocapsae in S. glaseri, registrirani na Japonskem, se uporabljata predvsem na sladkem krompirju, oljkah, figah, cvetju in listnatih rastlinah, češnjevih cvetovih, slivah, breskvah, rdečem jagodičevju, jabolkih, gobah, zelenjavi, trati in ginku. Zatiranje škodljivcev žuželk, kot so Megalophora, oljčna weestro, črna grozdna weestro, rdeča palmova weestro, rumena zvezdasta longicornis, breskevova weestro z vratom, udonska nematofora, dvojno čopasta lepidofora, Zoysia Oryzae, Scirpus oryzae, japonski češnjev veščec, majhen breskev prehranjevalni črv, japonska aculema in rdeča gliva. Registracija entomopatogene ogorčice S. kushidai ni bila podaljšana.
3. Povzetek in napovedi
Na Japonskem so biopesticidi pomembni za zagotavljanje prehranske varnosti, varstvo okolja in biotske raznovrstnosti ter ohranjanje trajnostnega kmetijskega razvoja. Za razliko od držav in regij, kot so Združene države Amerike, Evropska unija, Kitajska in Vietnam [1, 7-8], so japonski biopesticidi ozko opredeljeni kot gensko nespremenjena živa biološka sredstva za nadzor, ki se lahko uporabljajo kot organski vložki za sajenje. Trenutno je na Japonskem registriranih in učinkovitih 47 bioloških pesticidov, ki spadajo med naravne sovražnike, mikroorganizme in patogene ogorčice žuželk ter se uporabljajo za preprečevanje in nadzor škodljivih členonožcev, rastlinskih parazitskih ogorčic in patogenov pri gojenju v rastlinjakih in poljščinah, kot so zelenjava, sadje, riž, čajevci, drevesa, rože ter okrasne rastline in trate. Čeprav imajo ti biopesticidi prednosti visoke varnosti, nizkega tveganja za odpornost na zdravila, samoiskave ali ponavljajoče se parazitske odstranitve škodljivcev v ugodnih pogojih, dolgega obdobja učinkovitosti in prihranka dela, imajo tudi slabosti, kot so slaba stabilnost, počasna učinkovitost, slaba združljivost, spekter nadzora in ozko obdobje uporabe. Po drugi strani pa je nabor pridelkov in kontrolnih objektov za registracijo in uporabo biopesticidov na Japonskem prav tako relativno omejen in ne more nadomestiti kemičnih pesticidov za doseganje polne učinkovitosti. Po statističnih podatkih [3] je bila leta 2020 vrednost biopesticidov, uporabljenih na Japonskem, le 0,8 %, kar je precej manj od deleža registriranega števila aktivnih sestavin.
Kot glavna smer razvoja industrije pesticidov v prihodnosti se biopesticidi vse bolj raziskujejo, razvijajo in registrirajo za kmetijsko proizvodnjo. Japonski trg biopesticidov skupaj z napredkom biološke znanosti in tehnologije ter poudarkom na stroškovni prednosti raziskav in razvoja biopesticidov, izboljšanjem varnosti in kakovosti hrane, obremenjevanjem okolja in zahtevami trajnostnega razvoja kmetijstva še naprej hitro raste. Inkwood Research ocenjuje, da bo japonski trg biopesticidov od leta 2017 do 2025 rasel s skupno letno stopnjo rasti 22,8 % in naj bi do leta 2025 dosegel 729 milijonov dolarjev. Z izvajanjem strategije »zelenega prehranskega sistema« se biopesticidi uporabljajo pri japonskih kmetih.
Čas objave: 14. maj 2024