Biopesticidi su jedan od važnih alata za provedbu „Strategije zelenog prehrambenog sustava“ u Japanu. Ovaj rad opisuje definiciju i kategoriju biopesticida u Japanu te klasificira registraciju biopesticida u Japanu kako bi pružio referencu za razvoj i primjenu biopesticida u drugim zemljama.
Zbog relativno ograničene površine dostupnog poljoprivrednog zemljišta u Japanu, potrebno je primijeniti više pesticida i gnojiva kako bi se povećali prinosi usjeva po površini. Međutim, primjena velikog broja kemijskih pesticida povećala je opterećenje okoliša, a posebno je važno zaštititi tlo, vodu, bioraznolikost, ruralne krajolike i sigurnost hrane kako bi se postigao održivi poljoprivredni i okolišni razvoj. S visokim ostacima pesticida u usjevima koji dovode do sve većeg broja slučajeva javnih bolesti, poljoprivrednici i javnost skloni su koristiti sigurnije i ekološki prihvatljivije biopesticide.
Slično europskoj inicijativi „od farme do stola“, japanska vlada je u svibnju 2021. razvila „Strategiju zelenog prehrambenog sustava“ čiji je cilj smanjiti upotrebu kemijskih pesticida ponderiranu rizikom za 50% do 2050. i povećati površinu organskog uzgoja na 1 milijun hm2 (što je ekvivalentno 25% površine poljoprivrednog zemljišta u Japanu). Strategija nastoji povećati produktivnost i održivost hrane, poljoprivrede, šumarstva i ribarstva kroz inovativne mjere otpornosti (MeaDRI), uključujući integrirano suzbijanje štetočina, poboljšane metode primjene i razvoj novih alternativa. Među njima je najvažniji razvoj, primjena i promicanje integriranog suzbijanja štetočina (IPM), a biopesticidi su jedan od važnih alata.
1. Definicija i kategorija biopesticida u Japanu
Biopesticidi su srodni kemijskim ili sintetičkim pesticidima i općenito se odnose na pesticide koji su relativno sigurni ili prihvatljivi za ljude, okoliš i ekologiju, a koriste ili se temelje na biološkim resursima. Prema izvoru aktivnih sastojaka, biopesticidi se mogu podijeliti u sljedeće kategorije: prvo, pesticidi mikrobnog podrijetla, uključujući bakterije, gljivice, viruse i izvorne biološke životinje (genetski modificirane), žive mikrobne organizme i njihove izlučene metabolite; drugo, pesticidi biljnog podrijetla, uključujući žive biljke i njihove ekstrakte, zaštitna sredstva ugrađena u biljke (genetski modificirani usjevi); treće, pesticidi životinjskog podrijetla, uključujući žive entomopatske nematode, parazitske i grabežljive životinje te životinjske ekstrakte (kao što su feromoni). Sjedinjene Američke Države i druge zemlje također klasificiraju prirodne pesticide mineralnog podrijetla, poput mineralnog ulja, kao biopesticide.
Japanski SEIJ klasificira biopesticide u pesticide živih organizama i pesticide biogenih tvari, a feromone, mikrobne metabolite (poljoprivredne antibiotike), biljne ekstrakte, pesticide mineralnog podrijetla, životinjske ekstrakte (poput otrova člankonožaca), nanoantitijela i zaštitna sredstva ugrađena u biljke klasificira kao pesticide biogenih tvari. Japanska federacija poljoprivrednih zadruga klasificira japanske biopesticide u prirodne neprijatelje člankonožaca, prirodne neprijatelje nematode, mikroorganizme i biogene tvari, a inaktivirani Bacillus thuringiensis klasificira kao mikroorganizme i isključuje poljoprivredne antibiotike iz kategorije biopesticida. Međutim, u stvarnom upravljanju pesticidima, japanski biopesticidi su usko definirani kao biološki živi pesticidi, odnosno „biološka sredstva za suzbijanje kao što su antagonistički mikroorganizmi, biljni patogeni mikroorganizmi, insektni patogeni mikroorganizmi, insektni parazitski nematodi, parazitski i grabežljivi člankonošci koji se koriste za suzbijanje štetnika“. Drugim riječima, japanski biopesticidi su pesticidi koji komercijaliziraju žive organizme poput mikroorganizama, entomopatogenih nematoda i prirodnih neprijateljskih organizama kao aktivne sastojke, dok sorte i vrste bioloških izvornih tvari registrirane u Japanu ne pripadaju kategoriji biopesticida. Osim toga, prema japanskim „Mjerama za obradu rezultata testova procjene sigurnosti vezanih uz zahtjev za registraciju mikrobnih pesticida“, genetski modificirani mikroorganizmi i biljke nisu pod upravljanjem bioloških pesticida u Japanu. Posljednjih godina Ministarstvo poljoprivrede, šumarstva i ribarstva također je pokrenulo proces ponovne evaluacije biopesticida i razvilo nove standarde za neregistraciju biopesticida kako bi se smanjila mogućnost da primjena i širenje biopesticida uzrokuje značajnu štetu staništu ili rastu životinja i biljaka u životnom okolišu.
Novoobjavljeni „Popis organskih usjeva za sadnju“ japanskog Ministarstva poljoprivrede, šumarstva i ribarstva iz 2022. godine obuhvaća sve biopesticide i neke pesticide biološkog podrijetla. Japanski biopesticidi izuzeti su od utvrđivanja dopuštenog dnevnog unosa (ADI) i maksimalnih granica ostataka (MRL), a oboje se može koristiti u proizvodnji poljoprivrednih proizvoda prema japanskom standardu organske poljoprivrede (JAS).
2. Pregled registracije bioloških pesticida u Japanu
Kao vodeća zemlja u razvoju i primjeni biopesticida, Japan ima relativno cjelovit sustav upravljanja registracijom pesticida i relativno bogatu raznolikost registracija biopesticida. Prema autorovoj statistici, od 2023. godine u Japanu je registrirano i učinkovito 99 bioloških pesticidnih pripravaka, koji uključuju 47 aktivnih sastojaka, što čini oko 8,5% ukupnih aktivnih sastojaka registriranih pesticida. Među njima se 35 sastojaka koristi za insekticide (uključujući 2 nematocida), 12 sastojaka se koristi za sterilizaciju, a nema herbicida ili drugih upotreba (Slika 1). Iako feromoni ne pripadaju kategoriji biopesticida u Japanu, obično se promoviraju i primjenjuju zajedno s biopesticidima kao organski inputi za sadnju.
2.1 Biološki pesticidi prirodnih neprijatelja
U Japanu je registrirano 22 aktivna sastojka prirodnih neprijateljskih biopesticida, koji se prema biološkoj vrsti i načinu djelovanja mogu podijeliti na parazitske insekte, grabežljive insekte i grabežljive grinje. Među njima, grabežljivi insekti i grabežljive grinje love štetne insekte radi hrane, a parazitski insekti polažu jaja u parazitske štetnike, a njihove izlegle ličinke hrane se domaćinom i razvijaju se kako bi ubile domaćina. Parazitski insekti opnokrilci, poput himenoptera, pčelinjih uši, lisne uši, polukrilaca i Mylostomus japonicus, registrirani u Japanu, uglavnom se koriste za suzbijanje lisnih uši, muha i štitastih mušica na povrću uzgojenom u staklenicima, a grabežljivi križarci, stjenice, bubamare i tripsi uglavnom se koriste za suzbijanje lisnih uši, tripsa i štitastih mušica na povrću uzgojenom u staklenicima. Grabežljive grinje se uglavnom koriste za suzbijanje crvenog pauka, lisnog grinja, tirofaga, pleurotarsusa, tripsa i štitastih mušica na povrću, cvijeću, voćkama, grahu i krumpiru uzgojenom u staklenicima, kao i na povrću, voćkama i čaju zasađenom na poljima. Anicetus beneficus, Pseudaphycus malinus, E. eremicus, Dacnusa Sibirica sibirica, Diglyphus isaea, Bathyplectes anurus, degenerans (A. (=Iphiseius) degenerans, A. cucumeris). Registracija prirodnih neprijatelja poput O. sauteri nije obnovljena.
2.2 Mikrobni pesticidi
U Japanu je registrirano 23 vrste aktivnih sastojaka mikrobnih pesticida, koji se mogu podijeliti na virusne insekticide/fungicide, bakterijske insekticide/fungicide i gljivične insekticide/fungicide prema vrstama i upotrebi mikroorganizama. Među njima, mikrobni insekticidi ubijaju ili suzbijaju štetnike inficiranjem, razmnožavanjem i izlučivanjem toksina. Mikrobni fungicidi suzbijaju patogene bakterije putem kompeticije kolonizacije, izlučivanja antimikrobnih sredstava ili sekundarnih metabolita i indukcije otpornosti biljaka [1-2, 7-8, 11]. Gljivični (predatorski) nematocidi Monacrosporium phymatopagum, mikrobni fungicidi Agrobacterium radiobacter, Pseudomonas sp.CAB-02, nepatogeni Fusarium oxysporum i atenuirani soj virusa blage pjegavosti papra, a registracija mikrobnih pesticida kao što su Xanthomonas campestris pv.retroflexus i Drechslera monoceras nije obnovljena.
2.2.1 Mikrobni insekticidi
Insekticidi s granuliranim i nuklearnim poliedroidnim virusom registrirani u Japanu uglavnom se koriste za suzbijanje specifičnih štetnika poput jabučnog lišaja, čajnog lišaja i čajnog dugolisnog lišaja, kao i Streptococcus aureus na usjevima poput voća, povrća i graha. Kao najčešće korišteni bakterijski insekticid, Bacillus thuringiensis uglavnom se koristi za suzbijanje štetnika leptira i polukrilaca na usjevima poput povrća, voća, riže, krumpira i travnjaka. Među registriranim gljivičnim insekticidima, Beauveria bassiana uglavnom se koristi za suzbijanje štetnika koji žvaču i bodu usne šupljine poput tripsa, štitastih kukaca, štitastih mušica, grinja, kornjaša, dijamantnih kukaca i lisnih uši na povrću, voću, borovima i čaju. Beauveria brucei koristi se za suzbijanje štetnika Coleoptera poput longicepsa i kornjaša na voćkama, drveću, angelici, cvjetovima trešnje i shiitake gljivama. Metarhizium anisopliae koristi se za suzbijanje tripsa u uzgoju povrća i manga u staklenicima; Paecilomyces furosus i Paecilopus pectus korišteni su za suzbijanje štitastih mušica, lisnih uši i crvenog pauka u povrću i jagodama uzgojenim u staklenicima. Gljiva se koristi za suzbijanje štitastih mušica i tripsa u uzgoju povrća, manga, krizantema i lisifloruma u staklenicima.
Kao jedini mikrobni nematocid registriran i učinkovit u Japanu, Bacillus Pasteurensis punctum se koristi za suzbijanje nematoda korijenovih čvorova u povrću, krumpiru i smokvama.
2.2.2 Mikrobiocidi
Virusni fungicid, atenuirani soj virusa žućenja tikvica, registriran u Japanu, korišten je za suzbijanje mozaične bolesti i fuzarijalnog uvenuća uzrokovanog virusom srodnim krastavcu. Među bakteriološkim fungicidima registriranim u Japanu, Bacillus amylolitica koristi se za suzbijanje gljivičnih bolesti poput smeđe truleži, sive plijesni, crne zvjezdaste bolesti, pepelnice, crne plijesni, plijesni lišća, pjegavosti, bijele hrđe i paleži lišća na povrću, voću, cvijeću, hmelju i duhanu. Bacillus simplex korišten je za sprječavanje i liječenje bakterijskog uvenuća i bakterijske paleži riže. Bacillus subtilis koristi se za suzbijanje bakterijskih i gljivičnih bolesti poput sive plijesni, pepelnice, crne zvjezdaste bolesti, rižine eksplozije, lisne plijesni, crne paleži lišća, bijele pjegavosti, pjegavosti, raka, paleži, crne plijesni, smeđe pjegavosti, crne paleži lišća i bakterijske pjegavosti povrća, voća, riže, cvijeća i ukrasnog bilja, graha, krumpira, hmelja, duhana i gljiva. Nepatogeni sojevi podvrste mrkve Erwenella soft trull koriste se za suzbijanje meke truleži i raka na povrću, agrumima, cvjetovima i krumpiru. Pseudomonas fluorescens koristi se za suzbijanje truleži, crne truleži, bakterijske crne truleži i truleži cvjetnih pupova na lisnatom povrću. Pseudomonas roseni koristi se za suzbijanje meke truleži, crne truleži, truleži cvjetnih pupova, bakterijske pjegavosti, bakterijske crne pjegavosti, bakterijske perforacije, bakterijske meke truleži, bakterijske paleži stabljike, bakterijske paleži grana i bakterijskog raka na povrću i voću. Phagocytophage mirabile koristi se za suzbijanje bolesti bubrenja korijena krstašica, a bakterije žute košarice koriste se za suzbijanje pepelnice, crne plijesni, antraksa, plijesni lišća, sive plijesni, rižine eksplozije, bakterijske paleži, bakterijskog uvenuća, smeđih pruga, bolesti loših sadnica i paleži sadnica na povrću, jagodama i riži te potiču rast korijena usjeva. Lactobacillus plantarum koristi se za suzbijanje meke truleži na povrću i krumpiru. Među fungicidima registriranim u Japanu, Scutellaria microscutella korištena je za sprječavanje i suzbijanje sklerocija u povrću, crne truleži u mladom luku i češnjaku. Trichoderma viridis koristi se za suzbijanje bakterijskih i gljivičnih bolesti poput rižine paleži, bakterijske bolesti smeđih pruga, paleži lišća i rižine sniježice, kao i bolesti ljubičastih pruga šparoga i bolesti bijele svile duhana.
2.3 Entomopatogene nematode
U Japanu su učinkovito registrirane dvije vrste entomopatogenih nematoda, a njihovi insekticidni mehanizmi [1-2, 11] uglavnom uključuju oštećenje invazivnih mehanizama, konzumaciju hranjivih tvari i oštećenje stanica tkiva te simbiotske bakterije koje luče toksine. Steinernema carpocapsae i S. glaseri, registrirane u Japanu, uglavnom se koriste na slatkom krumpiru, maslinama, smokvama, cvijeću i lisnatim biljkama, cvjetovima trešnje, šljivama, breskvama, crvenom bobičastom voću, jabukama, gljivama, povrću, travnjaku i ginku. Suzbijanje insekata štetnika kao što su Megalophora, maslinova weestro, crna grožđana weestro, crvena palmina weestro, žuta zvjezdasta longicornis, breskvasta weestro, udon nematophora, dvostruko čupava lepidophora, zoysia oryzae, scirpus oryzae, japanese Dipteryx, japanski svrdlaš trešnjinog drveta, breskvina mala prehrambena glista, japanska aculema i crvena gljiva. Registracija entomopatogene nematode S. kushidai nije obnovljena.
3. Sažetak i perspektive
U Japanu su biopesticidi važni za osiguravanje sigurnosti hrane, zaštitu okoliša i bioraznolikosti te održavanje održivog poljoprivrednog razvoja. Za razliku od zemalja i regija poput Sjedinjenih Američkih Država, Europske unije, Kine i Vijetnama [1, 7-8], japanski biopesticidi su usko definirani kao negenetski modificirani živi biokontrolni agensi koji se mogu koristiti kao organski inputi za sadnju. Trenutno je u Japanu registrirano i učinkovito 47 bioloških pesticida, koji spadaju u prirodne neprijatelje, mikroorganizme i insektne patogene nematode, a koriste se za sprječavanje i suzbijanje štetnih člankonožaca, biljnih parazitskih nematoda i patogena na uzgoju u staklenicima i poljskim kulturama poput povrća, voća, riže, čajevca, drveća, cvijeća i ukrasnog bilja te travnjaka. Iako ovi biopesticidi imaju prednosti visoke sigurnosti, niskog rizika od otpornosti na lijekove, samostalnog traženja ili ponovljenog parazitskog uklanjanja štetnika pod povoljnim uvjetima, dugog razdoblja učinkovitosti i uštede rada, imaju i nedostatke poput slabe stabilnosti, spore učinkovitosti, slabe kompatibilnosti, spektra kontrole i uskog razdoblja korištenja. S druge strane, raspon usjeva i kontrolnih objekata za registraciju i primjenu biopesticida u Japanu također je relativno ograničen te ne može zamijeniti kemijske pesticide radi postizanja pune učinkovitosti. Prema statistikama [3], u 2020. godini vrijednost biopesticida korištenih u Japanu iznosila je samo 0,8%, što je daleko niže od udjela registriranog broja aktivnih sastojaka.
Kao glavni smjer razvoja industrije pesticida u budućnosti, biopesticidi se sve više istražuju, razvijaju i registriraju za poljoprivrednu proizvodnju. Uz napredak biološke znanosti i tehnologije te istaknutost troškovne prednosti istraživanja i razvoja biopesticida, poboljšanje sigurnosti i kvalitete hrane, opterećenja okoliša i zahtjeva održivog razvoja poljoprivrede, japansko tržište biopesticida nastavlja brzo rasti. Inkwood Research procjenjuje da će japansko tržište biopesticida rasti složenom godišnjom stopom rasta od 22,8% od 2017. do 2025. godine, te se očekuje da će doseći 729 milijuna dolara u 2025. godini. Provedbom „Strategije zelenog prehrambenog sustava“, biopesticidi se koriste kod japanskih poljoprivrednika.
Vrijeme objave: 14. svibnja 2024.