Biopestizide sind eines der wichtigen Instrumente zur Umsetzung der „Green Food System-Strategie“ in Japan.Dieses Papier beschreibt die Definition und Kategorie von Biopestiziden in Japan und klassifiziert die Registrierung von Biopestiziden in Japan, um als Referenz für die Entwicklung und Anwendung von Biopestiziden in anderen Ländern zu dienen.
Aufgrund der relativ begrenzten verfügbaren Ackerfläche in Japan ist es notwendig, mehr Pestizide und Düngemittel auszubringen, um die Ernteerträge pro Fläche zu steigern.Der Einsatz einer Vielzahl chemischer Pestizide hat jedoch die Umweltbelastung erhöht, und es ist besonders wichtig, Boden, Wasser, Artenvielfalt, ländliche Landschaften und Ernährungssicherheit zu schützen, um eine nachhaltige landwirtschaftliche und ökologische Entwicklung zu erreichen.Da hohe Pestizidrückstände in Nutzpflanzen zu einer Zunahme öffentlicher Krankheiten führen, tendieren Landwirte und die Öffentlichkeit dazu, sicherere und umweltfreundlichere Biopestizide zu verwenden.
Ähnlich wie die europäische Farm-to-Fork-Initiative hat die japanische Regierung im Mai 2021 eine „Green Food System Strategy“ entwickelt, die darauf abzielt, den risikogewichteten Einsatz chemischer Pestizide bis 2050 um 50 % zu reduzieren und die Fläche des Bio-Anbaus zu vergrößern 1 Million hm2 (entspricht 25 % der japanischen Ackerfläche).Die Strategie zielt darauf ab, die Produktivität und Nachhaltigkeit von Nahrungsmitteln, Land- und Forstwirtschaft sowie Fischerei durch innovative Resilienzmaßnahmen (MeaDRI) zu steigern, einschließlich integrierter Schädlingsbekämpfung, verbesserter Anwendungsmethoden und der Entwicklung neuer Alternativen.Am wichtigsten ist dabei die Entwicklung, Anwendung und Förderung des integrierten Schädlingsmanagements (IPM), und Biopestizide sind eines der wichtigen Instrumente.
1. Definition und Kategorie von Biopestiziden in Japan
Biopestizide sind mit chemischen oder synthetischen Pestiziden verwandt und beziehen sich im Allgemeinen auf Pestizide, die relativ sicher oder umweltfreundlich für Mensch, Umwelt und Ökologie sind, indem sie biologische Ressourcen nutzen oder darauf basieren.Je nach Quelle der Wirkstoffe können Biopestizide in die folgenden Kategorien eingeteilt werden: erstens Pestizide aus mikrobiellen Quellen, einschließlich Bakterien, Pilzen, Viren und ursprünglichen biologischen Tieren (genetisch veränderten), mikrobiellen lebenden Organismen und ihren abgesonderten Metaboliten;Das zweite sind Pestizide pflanzlichen Ursprungs, einschließlich lebender Pflanzen und ihrer Extrakte, in Pflanzen eingebettete Schutzmittel (genetisch veränderte Nutzpflanzen);Drittens Pestizide tierischen Ursprungs, einschließlich lebender entomopathischer Nematoden, Parasiten und Raubtiere sowie Tierextrakte (wie Pheromone).Die Vereinigten Staaten und andere Länder klassifizieren auch Pestizide aus natürlichen Mineralien wie Mineralöl als Biopestizide.
Das japanische SEIJ klassifiziert Biopestizide in Pestizide für lebende Organismen und Pestizide mit biogenen Substanzen und klassifiziert Pheromone, mikrobielle Metaboliten (landwirtschaftliche Antibiotika), Pflanzenextrakte, aus Mineralien gewonnene Pestizide, tierische Extrakte (z. B. Arthropodengift), Nanoantikörper und in Pflanzen eingebettete Schutzstoffe als biogen Substanzen Pestizide.Der Verband der landwirtschaftlichen Genossenschaften Japans klassifiziert japanische Biopestizide in natürlich feindliche Arthropoden, natürliche feindliche Nematoden, Mikroorganismen und biogene Substanzen, klassifiziert inaktivierten Bacillus thuringiensis als Mikroorganismen und schließt landwirtschaftliche Antibiotika aus der Kategorie der Biopestizide aus.Im tatsächlichen Pestizidmanagement werden japanische Biopestizide jedoch eng als biologische lebende Pestizide definiert, d Schädlinge“.Mit anderen Worten handelt es sich bei japanischen Biopestiziden um Pestizide, die lebende Organismen wie Mikroorganismen, entomopathische Nematoden und natürliche Feindorganismen als Wirkstoffe kommerzialisieren, während die in Japan registrierten Sorten und Arten biologischer Ausgangsstoffe nicht zur Kategorie der Biopestizide gehören.Darüber hinaus unterliegen gentechnisch veränderte Mikroorganismen und Pflanzen gemäß Japans „Maßnahmen zur Behandlung der Ergebnisse von Sicherheitsbewertungstests im Zusammenhang mit dem Antrag auf Registrierung mikrobieller Pestizide“ in Japan nicht der Verwaltung biologischer Pestizide.In den letzten Jahren hat das Ministerium für Land- und Forstwirtschaft und Fischerei außerdem den Neubewertungsprozess für Biopestizide eingeleitet und neue Standards für die Nichtregistrierung von Biopestiziden entwickelt, um die Möglichkeit zu verringern, dass die Anwendung und Verbreitung von Biopestiziden erhebliche Schäden am Lebensraum verursachen kann oder Wachstum von Tieren und Pflanzen in der Lebensumgebung.
Die im Jahr 2022 vom japanischen Ministerium für Land-, Forst- und Fischereiwirtschaft neu veröffentlichte „Liste der organischen Pflanzmittel“ umfasst alle Biopestizide und einige Pestizide biologischen Ursprungs.Japanische Biopestizide sind von der Festlegung zulässiger täglicher Aufnahmemengen (ADI) und maximaler Rückstandsgrenzen (MRL) ausgenommen, die beide bei der Produktion landwirtschaftlicher Produkte gemäß dem japanischen Standard für ökologischen Landbau (JAS) verwendet werden können.
2. Überblick über die Registrierung biologischer Pestizide in Japan
Als führendes Land in der Entwicklung und Anwendung von Biopestiziden verfügt Japan über ein relativ vollständiges Pestizidregistrierungsmanagementsystem und eine relativ große Vielfalt an Biopestizidregistrierungen.Den Statistiken des Autors zufolge sind im Jahr 2023 in Japan 99 biologische Pestizidpräparate registriert und wirksam, die 47 Wirkstoffe umfassen, was etwa 8,5 % der gesamten Wirkstoffe der registrierten Pestizide ausmacht.Davon werden 35 Inhaltsstoffe als Insektizide verwendet (darunter 2 Nematozide), 12 Inhaltsstoffe werden zur Sterilisation verwendet und es gibt keine Herbizide oder andere Verwendungszwecke (Abbildung 1).Obwohl Pheromone in Japan nicht zur Kategorie der Biopestizide gehören, werden sie üblicherweise zusammen mit Biopestiziden als Betriebsmittel für den ökologischen Landbau gefördert und eingesetzt.
2.1 Biologische Pestizide natürlicher Feinde
In Japan sind 22 Wirkstoffe natürlicher feindlicher Biopestizide registriert, die je nach biologischer Art und Wirkungsweise in parasitäre Insekten, räuberische Insekten und räuberische Milben unterteilt werden können.Unter ihnen jagen Raubinsekten und Raubmilben schädliche Insekten als Nahrung, und parasitäre Insekten legen Eier in parasitäre Schädlinge und ihre geschlüpften Larven ernähren sich vom Wirt und entwickeln sich, um den Wirt zu töten.Die in Japan registrierten parasitären Hymenoptera-Insekten wie Blattlausbiene, Blattlausbiene, Blattlausbiene, Blattlausbiene, Hemipterabiene und Mylostomus japonicus werden hauptsächlich zur Bekämpfung von Blattläusen, Fliegen und Weißen Fliegen auf im Gewächshaus angebautem Gemüse eingesetzt. und die Beutetiere Chrysoptera, Wanze, Marienkäfer und Thripse werden hauptsächlich zur Bekämpfung von Blattläusen, Thripsen und Weißen Fliegen auf im Gewächshaus angebautem Gemüse eingesetzt.Die Raubmilben werden hauptsächlich zur Bekämpfung von Roten Spinnen, Blattmilben, Tyrophagen, Pleurotarsus, Thripsen und Weißen Fliegen auf im Gewächshaus angebautem Gemüse, Blumen, Obstbäumen, Bohnen und Kartoffeln sowie auf darin gepflanztem Gemüse, Obstbäumen und Tee eingesetzt Felder.Anicetus beneficus, Pseudaphycus mali⁃nus, E. eremicus, Dacnusa Sibirica sibirica, Diglyphus isaea, Bathyplectes anurus, degenerans (A. (=Iphiseius) degenerans, A. cucumeris Die Registrierung natürlicher Feinde wie O. sauteri wurde nicht erneuert.
2.2 Mikrobielle Pestizide
In Japan sind 23 Arten mikrobieller Pestizidwirkstoffe registriert, die je nach Art und Verwendung der Mikroorganismen in virale Insektizide/Fungizide, bakterielle Insektizide/Fungizide und Pilzinsektizide/Fungizide unterteilt werden können.Unter ihnen töten oder bekämpfen mikrobielle Insektizide Schädlinge, indem sie Giftstoffe infizieren, vermehren und absondern.Mikrobielle Fungizide bekämpfen pathogene Bakterien durch Kolonisierungskonkurrenz, Sekretion von antimikrobiellen Mitteln oder Sekundärmetaboliten und die Induktion von Pflanzenresistenz [1–2, 7–8, 11].Pilze (Raubtiere), Nematozide, Monacrosporium phymatopagum, mikrobielle Fungizide, Agrobacterium radiobacter, Pseudomonas sp Drechslera monoceras wurden nicht erneuert.
2.2.1 Mikrobielle Insektizide
Die in Japan registrierten körnigen und nuklearen Polyedervirus-Insektizide werden hauptsächlich zur Bekämpfung spezifischer Schädlinge wie Apfelringelflechte, Teeringelflechte und Teeblattringelflechte sowie Streptococcus aureus an Nutzpflanzen wie Obst, Gemüse und Bohnen eingesetzt.Als das am weitesten verbreitete bakterielle Insektizid wird Bacillus thuringiensis hauptsächlich zur Bekämpfung von Lepidoptera- und Hemiptera-Schädlingen an Nutzpflanzen wie Gemüse, Obst, Reis, Kartoffeln und Rasen eingesetzt.Unter den registrierten Pilzinsektiziden wird Beauveria bassiana hauptsächlich zur Bekämpfung von kauenden und stechenden Mundwerkzeugschädlingen wie Thripsen, Schildläusen, Weißen Fliegen, Milben, Käfern, Diamanten und Blattläusen an Gemüse, Obst, Kiefern und Tee eingesetzt.Beauveria brucei wird zur Bekämpfung von Coleoptera-Schädlingen wie Longiceps und Käfern in Obstbäumen, Bäumen, Engelwurz, Kirschblüten und Shiitake-Pilzen eingesetzt.Metarhizium anisopliae zur Bekämpfung von Thripsen im Gewächshausanbau von Gemüse und Mangos;Paecilomyces furosus und Paecilopus pectus wurden zur Bekämpfung von Weißen Fliegen, Blattläusen und Roten Spinnen in im Gewächshaus angebautem Gemüse und Erdbeeren eingesetzt.Der Pilz wird zur Bekämpfung von Weißen Fliegen und Thripsen im Gewächshausanbau von Gemüse, Mangos, Chrysanthemen und Lisiflorum eingesetzt.
Als einziges mikrobielles Nematozid, das in Japan registriert und wirksam ist, wird Bacillus Pasteurensis punctum zur Wurzelknotennematodenbekämpfung in Gemüse, Kartoffeln und Feigen eingesetzt.
2.2.2 Mikrobiozide
Der in Japan registrierte virusähnliche Fungizid-Zucchini-Gelbstich-Mosaikvirus-Stamm wurde zur Bekämpfung der durch Gurkenviren verursachten Mosaikkrankheit und Fusariumwelke eingesetzt.Unter den in Japan registrierten bakteriologischen Fungiziden wird Bacillus amylolitica zur Bekämpfung von Pilzkrankheiten wie Braunfäule, Grauschimmel, Schwarzfäule, Weißsternkrankheit, Mehltau, Schwarzschimmel, Blattschimmel, Fleckenkrankheit, Weißrost und Blattfäule eingesetzt auf Gemüse, Obst, Blumen, Hopfen und Tabak.Bacillus simplex wurde zur Vorbeugung und Behandlung von Bakterienwelke und Bakterienfäule bei Reis eingesetzt.Bacillus subtilis wird zur Bekämpfung von Bakterien- und Pilzkrankheiten eingesetzt, wie z. Braunfleckenkrankheit, Blattfleckenkrankheit und bakterielle Fleckkrankheit bei Gemüse, Obst, Reis, Blumen und Zierpflanzen, Bohnen, Kartoffeln, Hopfen, Tabak und Pilzen.Die nicht pathogenen Stämme der Erwenella-Weichfäule-Karotten-Unterart werden zur Bekämpfung von Weichfäule und Krebserkrankungen bei Gemüse, Zitrusfrüchten, Cyclien und Kartoffeln eingesetzt.Pseudomonas fluorescens wird zur Bekämpfung von Fäulnis, Schwarzfäule, bakterieller Schwarzfäule und Blütenknospenfäule bei Blattgemüse eingesetzt.Pseudomonas roseni wird zur Bekämpfung von Weichfäule, Schwarzfäule, Fäulnis, Blütenknospenfäule, Bakterienfleckenkrankheit, Bakterienschwarzfleckigkeit, Bakterienperforation, Bakterienweichfäule, Bakterienstammfäule, Bakterienzweigfäule und Bakterienkrebs an Gemüse und Früchten eingesetzt.Phagocytophage mirabile wird zur Bekämpfung der Wurzelschwellungskrankheit von Kreuzblütlern verwendet, und gelbe Korbbakterien werden zur Bekämpfung von Echtem Mehltau, Schwarzschimmel, Milzbrand, Blattschimmel, Grauschimmel, Reisbrand, Bakterienfäule, Bakterienwelke und Braunstreifen eingesetzt , schwere Keimlingskrankheit und Keimlingsfäule bei Gemüse, Erdbeeren und Reis und fördern das Wachstum der Pflanzenwurzeln.Lactobacillus plantarum wird zur Bekämpfung von Weichfäule bei Gemüse und Kartoffeln eingesetzt.Unter den in Japan registrierten Fungiziden wurde Scutellaria microscutella zur Vorbeugung und Bekämpfung von Sklerotienfäule in Gemüse und Schwarzfäule in Frühlingszwiebeln und Knoblauch eingesetzt.Trichoderma viridis wird zur Bekämpfung von Bakterien- und Pilzkrankheiten wie Reisfäule, bakterieller Braunstreifenkrankheit, Blattfäule und Reisbrand sowie der Spargel-Purpurfleckenkrankheit und der Tabak-Weißseidenkrankheit eingesetzt.
2.3 Entomopathogene Nematoden
Es gibt zwei Arten von entomopathogenen Nematoden, die in Japan wirksam registriert sind, und ihre insektiziden Mechanismen [1–2, 11] umfassen hauptsächlich Schäden an Invasionsmaschinen, Nährstoffverbrauch und Zellzerfall im Gewebe sowie die Sekretion von Toxinen durch symbiotische Bakterien.Steinernema carpocapsae und S. glaseri, registriert in Japan, werden hauptsächlich bei Süßkartoffeln, Oliven, Feigen, Blumen und Blattpflanzen, Kirschblüten, Pflaumen, Pfirsichen, roten Beeren, Äpfeln, Pilzen, Gemüse, Rasen und Ginkgo zur Bekämpfung von Insektenschädlingen eingesetzt wie Megalophora, Olive Weestro, Grape Black Weestro, Red Palm Weestro, Yellow Star Longicornis, Peach Neck-Neck Weestro, Udon Nematophora, Double Tufted Lepidophora, Zoysia Oryzae, Scirpus oryzae, Dipteryx japonica, Japanischer Kirschbaumbohrer, kleiner Pfirsichwurm , Aculema Japonica und Roter Pilz.Die Registrierung des entomopathogenen Fadenwurms S. kushidai wurde nicht erneuert.
3. Zusammenfassung und Ausblick
In Japan sind Biopestizide wichtig, um die Ernährungssicherheit zu gewährleisten, die Umwelt und die Artenvielfalt zu schützen und eine nachhaltige landwirtschaftliche Entwicklung aufrechtzuerhalten.Im Gegensatz zu Ländern und Regionen wie den Vereinigten Staaten, der Europäischen Union, China und Vietnam [1, 7-8] werden japanische Biopestizide eng definiert als nicht gentechnisch veränderte lebende Biokontrollmittel, die als Input für den Bioanbau verwendet werden können.Derzeit sind in Japan 47 biologische Pestizide registriert und wirksam, die zu natürlichen Feinden, Mikroorganismen und insektenpathogenen Nematoden gehören und zur Vorbeugung und Bekämpfung schädlicher Arthropoden, pflanzenparasitärer Nematoden und Krankheitserreger im Gewächshausanbau und bei Feldfrüchten eingesetzt werden B. Gemüse, Obst, Reis, Teebäume, Bäume, Blumen sowie Zierpflanzen und Rasen.Obwohl diese Biopestizide die Vorteile einer hohen Sicherheit, eines geringen Risikos einer Arzneimittelresistenz, einer Selbstsuche oder wiederholten parasitären Beseitigung von Schädlingen unter günstigen Bedingungen, einer langen Wirksamkeitsdauer und einer Arbeitsersparnis aufweisen, haben sie auch Nachteile wie schlechte Stabilität, langsame Wirksamkeit und schlechte Verträglichkeit , Kontrollspektrum und enger Nutzungsfensterzeitraum.Andererseits ist auch die Auswahl an Kulturpflanzen und Kontrollobjekten für die Registrierung und Anwendung von Biopestiziden in Japan relativ begrenzt und kann chemische Pestizide nicht ersetzen, um die volle Wirksamkeit zu erreichen.Laut Statistik [3] betrug der Wert der in Japan eingesetzten Biopestizide im Jahr 2020 nur 0,8 % und lag damit weit unter dem Anteil der registrierten Anzahl an Wirkstoffen.
Als Hauptentwicklungsrichtung der Pestizidindustrie in der Zukunft werden Biopestizide stärker erforscht, entwickelt und für die landwirtschaftliche Produktion registriert.In Verbindung mit dem Fortschritt der biologischen Wissenschaft und Technologie und der Bedeutung des Kostenvorteils der Biopestizidforschung und -entwicklung, der Verbesserung der Lebensmittelsicherheit und -qualität, der Umweltbelastung und den Anforderungen an eine nachhaltige landwirtschaftliche Entwicklung wächst Japans Biopestizidmarkt weiterhin schnell.Inkwood Research schätzt, dass der japanische Biopestizidmarkt von 2017 bis 2025 mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 22,8 % wachsen und im Jahr 2025 voraussichtlich 729 Millionen US-Dollar erreichen wird. Mit der Umsetzung der „Green Food System Strategy“ werden Biopestizide eingesetzt bei japanischen Bauern
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 14. Mai 2024