Biopestizide sind ein wichtiges Instrument zur Umsetzung der „Green Food System“-Strategie in Japan. Dieses Dokument beschreibt die Definition und Kategorie von Biopestiziden in Japan und klassifiziert deren Registrierung in Japan, um als Referenz für die Entwicklung und Anwendung von Biopestiziden in anderen Ländern zu dienen.
Aufgrund der relativ begrenzten landwirtschaftlichen Nutzflächen in Japan ist der Einsatz von Pestiziden und Düngemitteln erforderlich, um die Ernteerträge pro Fläche zu steigern. Der Einsatz einer großen Anzahl chemischer Pestizide hat jedoch die Umweltbelastung erhöht. Um eine nachhaltige landwirtschaftliche und ökologische Entwicklung zu erreichen, ist es besonders wichtig, Boden, Wasser, Biodiversität, ländliche Landschaften und die Ernährungssicherheit zu schützen. Da hohe Pestizidrückstände in Nutzpflanzen zu einer Zunahme von Krankheiten führen, tendieren Landwirte und die Bevölkerung dazu, sicherere und umweltfreundlichere Biopestizide einzusetzen.
Ähnlich der europäischen 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 biologischen Anbaus auf 1 Million hm2 (entspricht 25 % der landwirtschaftlichen Nutzfläche Japans) zu erhöhen. Die Strategie zielt darauf ab, die Produktivität und Nachhaltigkeit von Lebensmitteln, Landwirtschaft, Forstwirtschaft und Fischerei durch innovative Resilienzmaßnahmen (MeaDRI) zu steigern, darunter integriertes Schädlingsmanagement, verbesserte Anwendungsmethoden und die Entwicklung neuer Alternativen. Am wichtigsten ist dabei die Entwicklung, Anwendung und Förderung des integrierten Schädlingsmanagements (IPM), und Biopestizide sind eines der wichtigsten Instrumente.
1. Definition und Kategorie von Biopestiziden in Japan
Biopestizide sind chemische oder synthetische Pestizide und beziehen sich im Allgemeinen auf Pestizide, die relativ sicher oder verträglich für Mensch, Umwelt und Ökologie sind und biologische Ressourcen verwenden oder auf diesen basieren. Je nach Wirkstoffquelle können Biopestizide in die folgenden Kategorien unterteilt werden: erstens Pestizide mikrobiellen Ursprungs, darunter Bakterien, Pilze, Viren und ursprünglich biologische Tiere (gentechnisch veränderte), mikrobielle Lebewesen und deren abgesonderte Metaboliten; zweitens Pestizide pflanzlichen Ursprungs, darunter lebende Pflanzen und deren Extrakte sowie in Pflanzen eingebettete Schutzmittel (gentechnisch veränderte Pflanzen); drittens Pestizide tierischen Ursprungs, darunter lebende entomopathische Nematoden, parasitäre und räuberische Tiere sowie tierische Extrakte (wie Pheromone). Die Vereinigten Staaten und andere Länder klassifizieren auch Pestizide natürlichen mineralischen Ursprungs wie Mineralöl als Biopestizide.
Das japanische Landwirtschaftsministerium (SEIJ) unterteilt Biopestizide in Pestizide gegen lebende Organismen und Pestizide gegen biogene Substanzen. Pheromone, mikrobielle Metabolite (landwirtschaftliche Antibiotika), Pflanzenextrakte, Pestizide mineralischen Ursprungs, Tierextrakte (wie Arthropodengift), Nanoantikörper und in Pflanzen eingebettete Schutzmittel zählen zu den Pestiziden gegen biogene Substanzen. Der Verband der landwirtschaftlichen Genossenschaften Japans unterteilt japanische Biopestizide in natürliche Feinde Arthropoden, natürliche Feinde Nematoden, Mikroorganismen und biogene Substanzen. Inaktivierter Bacillus thuringiensis wird den Mikroorganismen zugeordnet, landwirtschaftliche Antibiotika fallen nicht unter die Kategorie der Biopestizide. Im tatsächlichen Pestizidmanagement werden japanische Biopestizide jedoch eng als biologische lebende Pestizide definiert, d. h. als „biologische Kontrollmittel wie antagonistische Mikroorganismen, pflanzenpathogene Mikroorganismen, insektenpathogene Mikroorganismen, insektenparasitäre Nematoden, parasitäre und räuberische Arthropoden zur Schädlingsbekämpfung“. Mit anderen Worten: Japanische Biopestizide sind Pestizide, die lebende Organismen wie Mikroorganismen, entomopathogene Nematoden und natürliche Feinde als Wirkstoffe vermarkten, während die in Japan registrierten Sorten und Arten biologischer Ausgangsstoffe nicht zur Kategorie der Biopestizide gehören. Darüber hinaus fallen gentechnisch veränderte Mikroorganismen und Pflanzen gemäß den japanischen „Maßnahmen zur Behandlung der Ergebnisse von Sicherheitsbewertungstests im Zusammenhang mit dem Antrag auf Registrierung mikrobieller Pestizide“ in Japan nicht unter die Kontrolle biologischer Pestizide. In den letzten Jahren hat das Ministerium für Landwirtschaft, Forstwirtschaft und Fischerei außerdem einen 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 den Lebensraum oder das Wachstum von Tieren und Pflanzen in der Lebensumgebung erheblich schädigt.
Die neu veröffentlichte „Liste der biologischen Anbaumittel“ des japanischen Ministeriums für Landwirtschaft, Forstwirtschaft und Fischerei aus dem Jahr 2022 umfasst alle Biopestizide und einige Pestizide biologischen Ursprungs. Japanische Biopestizide sind von der Festlegung der zulässigen Tagesdosis (ADI) und der maximalen Rückstandsmengen (MRL) ausgenommen. Beide Grenzwerte dürfen gemäß dem japanischen Standard für biologische Landwirtschaft (JAS) bei der Herstellung landwirtschaftlicher Produkte verwendet werden.
2. Überblick über die Registrierung biologischer Pestizide in Japan
Als führendes Land in der Entwicklung und Anwendung von Biopestiziden verfügt Japan über ein relativ umfassendes Registrierungssystem für Pestizide und eine relativ große Vielfalt an Biopestizidregistrierungen. Laut den Statistiken des Autors waren im Jahr 2023 in Japan 99 biologische Pestizidpräparate mit 47 Wirkstoffen registriert und wirksam. Dies entspricht etwa 8,5 % der gesamten Wirkstoffe registrierter Pestizide. Davon werden 35 Inhaltsstoffe als Insektizide (darunter zwei Nematozide) und 12 Inhaltsstoffe zur Sterilisation eingesetzt. Herbizide oder andere Anwendungen finden nicht statt (Abbildung 1). Obwohl Pheromone in Japan nicht zu den Biopestiziden gehören, werden sie üblicherweise zusammen mit Biopestiziden als organische Anbaumittel beworben und angewendet.
2.1 Biologische Pestizide natürlicher Feinde
In Japan sind 22 Wirkstoffe von Biopestiziden gegen natürliche Feinde registriert, die je nach biologischer Art und Wirkungsweise in parasitäre Insekten, räuberische Insekten und räuberische Milben unterteilt werden können. Raubinsekten und räuberische Milben erbeuten schädliche Insekten als Nahrung, während parasitäre Insekten Eier in parasitäre Schädlinge legen, deren geschlüpfte Larven sich vom Wirt ernähren und sich weiterentwickeln, um den Wirt zu töten. Die in Japan registrierten parasitären Hautflügler-Insekten wie Blattlausbiene, Blattlausbiene, Blattlausbiene, Blattlausbiene, Blattlausbiene, Hemiptera-Biene und Mylostomus japonicus werden hauptsächlich zur Bekämpfung von Blattläusen, Fliegen und Weißen Fliegen auf im Gewächshaus angebautem Gemüse eingesetzt, und die Beutetiere Chrysoptera, Wanzenwanze, 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 Roter Spinne, Blattmilbe, Tyrophage, Pleurotarsus, Thripsen und Weißer Fliege an Gemüse, Blumen, Obstbäumen, Bohnen und Kartoffeln im Gewächshausanbau sowie an Gemüse, Obstbäumen und Tee im Freilandanbau eingesetzt. Anicetus beneficus, Pseudaphycus mali⁃nus, E. eremicus, Dacnusa Sibirica sibirica, Diglyphus isaea, Bathyplectes anurus, degenerans (A. (=Iphiseius) degenerans, A. cucumeris. Die Registrierung von natürlichen Feinden 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, bakterielle und pilzliche Insektizide/Fungizide unterteilt werden können. Mikrobielle Insektizide töten oder bekämpfen Schädlinge, indem sie sie infizieren, vermehren und Toxine absondern. Mikrobielle Fungizide bekämpfen pathogene Bakterien durch Besiedlungskonkurrenz, Sekretion antimikrobieller Substanzen oder sekundärer Metaboliten und Induktion von Pflanzenresistenzen [1-2, 7-8, 11]. Die Pilznematozide (Prädationsnematozide) Monacrosporium phymatopagum, die mikrobiellen Fungizide Agrobacterium radiobacter, Pseudomonas sp.CAB-02, das nicht pathogene Fusarium oxysporum und der abgeschwächte Stamm des Pepper Mild Mottle Virus sowie die Registrierung mikrobieller Pestizide wie Xan⁃thomonas campestris pv.retroflexus und Drechslera monoceras wurden nicht erneuert.
2.2.1 Mikrobielle Insektizide
Die in Japan zugelassenen granulären und nukleären polyedrischen Virusinsektizide werden hauptsächlich zur Bekämpfung spezifischer Schädlinge wie Apfelflechte, Teeflechte und Teelangblattflechte sowie Streptococcus aureus auf Nutzpflanzen wie Obst, Gemüse und Bohnen eingesetzt. Bacillus thuringiensis, das am häufigsten verwendete bakterielle Insektizid, wird hauptsächlich zur Bekämpfung von Schmetterlingen und Hemiptera-Schädlingen auf Nutzpflanzen wie Gemüse, Obst, Reis, Kartoffeln und Rasen verwendet. Unter den zugelassenen Pilzinsektiziden wird Beauveria bassiana hauptsächlich zur Bekämpfung von Schädlingen mit kauenden und stechenden Mundwerkzeugen wie Thripsen, Schildläusen, Weißen Fliegen, Milben, Käfern, Rauten und Blattläusen auf Gemüse, Obst, Kiefern und Tee eingesetzt. Beauveria brucei wird zur Bekämpfung von Käfern wie Käfern und Käfern an Obstbäumen, Bäumen, Engelwurz, Kirschblüten und Shiitake-Pilzen eingesetzt. Metarhizium anisopliae wird zur Bekämpfung von Thripsen im Gewächshausanbau von Gemüse und Mangos eingesetzt; Paecilomyces furosus und Paecilopus pectus werden zur Bekämpfung von Weißen Fliegen, Blattläusen und Roten Spinnen in Gewächshausanbau von 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 in Japan zugelassenes und wirksames mikrobielles Nematozid wird Bacillus Pasteurensis punctum zur Bekämpfung von Wurzelgallennematoden in Gemüse, Kartoffeln und Feigen eingesetzt.
2.2.2 Mikrobiozide
Der in Japan registrierte virusähnliche Fungizidstamm des Zucchini-Gelbfärbungsmosaikvirus (abgeschwächter Stamm) wurde zur Bekämpfung der Mosaikkrankheit und der Fusarium-Welke eingesetzt, die durch ein gurkenverwandtes Virus verursacht wird. Unter den in Japan registrierten bakteriologischen Fungiziden wird Bacillus amylolitica zur Bekämpfung von Pilzkrankheiten wie Braunfäule, Grauschimmel, Schwarzfäule, Weißsternkrankheit, Echtem Mehltau, Schwarzschimmel, Blattschimmel, Fleckenkrankheit, Weißrost und Blattbrand an Gemüse, Obst, Blumen, Hopfen und Tabak eingesetzt. Bacillus simplex wurde zur Vorbeugung und Behandlung der Bakterienwelke und Bakterienfäule an Reis eingesetzt. Bacillus subtilis wird zur Bekämpfung von bakteriellen und Pilzkrankheiten wie Grauschimmel, Echter Mehltau, Schwarzfäule, Reisbrand, Blattmehltau, Schwarzbrand, Blattbrand, Weißfleckenkrankheit, Sprenkelkrankheit, Krebskrankheit, Krautfäule, Schwarzschimmelkrankheit, Braunfleckenkrankheit, Schwarzfäule und Bakterienfleckenkrankheit an Gemüse, Obst, Reis, Blumen und Zierpflanzen, Bohnen, Kartoffeln, Hopfen, Tabak und Pilzen eingesetzt. Die nicht-pathogenen Stämme der Karottenunterart Erwenella Soft Rot werden zur Bekämpfung von Weichfäule und Krebskrankheit an Gemüse, Zitrusfrüchten, Cyclen und Kartoffeln eingesetzt. Pseudomonas fluorescens wird zur Bekämpfung von Fäule, Schwarzfäule, bakterieller Schwarzfäule und Blütenknospenfäule an Blattgemüse eingesetzt. Pseudomonas roseni wird zur Bekämpfung von Weichfäule, Schwarzfäule, Fäule, Blütenknospenfäule, Bakterienfleckenkrankheit, bakterieller Schwarzfleckenkrankheit, bakterieller Perforation, bakterieller Weichfäule, bakterieller Stammfäule, bakterieller Astfäule und Bakterienkrebs an Gemüse und Obst eingesetzt. Phagocytophage mirabile wird zur Bekämpfung der Wurzelschwellungskrankheit bei Kreuzblütlern eingesetzt, und Gelbe Korbbakterien werden zur Bekämpfung von Mehltau, Schwarzschimmel, Milzbrand, Blattschimmel, Grauschimmel, Reisbrand, Bakterienfäule, Bakterienwelke, Braunstreifenkrankheit, Keimlingskrankheit und Keimlingsfäule bei Gemüse, Erdbeeren und Reis eingesetzt und fördern das Wurzelwachstum der Nutzpflanzen. Lactobacillus plantarum wird zur Bekämpfung von Weichfäule bei Gemüse und Kartoffeln eingesetzt. Unter den in Japan zugelassenen Fungiziden wird Scutellaria microscutella zur Vorbeugung und Bekämpfung von Sklerotienfäule bei Gemüse sowie Schwarzfäule bei Frühlingszwiebeln und Knoblauch eingesetzt. Trichoderma viridis wird zur Bekämpfung von bakteriellen und Pilzkrankheiten wie Reisbrand, bakterieller Braunstreifenkrankheit, Blattbrand und Reisbrand sowie der Spargel-Purpurstreifenkrankheit und der Tabak-Weißseidenkrankheit eingesetzt.
2.3 Entomopathogene Nematoden
In Japan sind zwei Arten entomopathogener Nematoden als wirksam registriert, und ihre insektiziden Mechanismen [1-2, 11] bestehen hauptsächlich aus Schäden am Invasionsapparat, Nährstoffverbrauch und Gewebezellzerstörung sowie der Toxinabsonderung symbiotischer Bakterien. Die in Japan registrierten Steinernema carpocapsae und S. glaseri werden hauptsächlich bei Süßkartoffeln, Oliven, Feigen, Blumen und Blattpflanzen, Kirschblüten, Pflaumen, Pfirsichen, roten Beeren, Äpfeln, Pilzen, Gemüse, Rasen und Ginkgo eingesetzt. Sie werden zur Bekämpfung von Schadinsekten wie Megalophora, Oliven-Weestro, Trauben-Schwarz-Weestro, Roter Palm-Weestro, Gelber Stern-Longicornis, Pfirsich-Hals-Weestro, Udon-Nematophora, Doppelbüschel-Lepidophora, Zoysia Oryzae, Scirpus oryzae, Dipteryx japonica, Japanischem Kirschbaumbohrer, Pfirsich-Kleinwurm, Aculema Japonica und Rotem Pilz eingesetzt. Die Registrierung des entomopathogenen Nematoden 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 biologische Schädlingsbekämpfungsmittel, die als organische Anbaumittel verwendet werden können. Derzeit sind in Japan 47 biologische Pestizide registriert und wirksam. Sie gehören zu den natürlichen Feinden, Mikroorganismen und insektenpathogenen Nematoden und werden zur Vorbeugung und Bekämpfung schädlicher Arthropoden, pflanzenparasitärer Nematoden und Pathogene im Gewächshausanbau und bei Feldfrüchten wie Gemüse, Obst, Reis, Teebäumen, Bäumen, Blumen, Zierpflanzen und Rasenflächen eingesetzt. Obwohl diese Biopestizide die Vorteile hoher Sicherheit, geringer Resistenzgefahr, selbsterkennender oder wiederholter parasitärer Schädlingsbekämpfung unter günstigen Bedingungen, langer Wirksamkeitsdauer und Arbeitsersparnis bieten, weisen sie auch Nachteile wie geringe Stabilität, geringe Wirksamkeit, geringe Verträglichkeit, geringes Kontrollspektrum und enges Anwendungsfenster auf. Andererseits ist die Palette der Nutzpflanzen und Kontrollobjekte, für die Biopestizide in Japan registriert und angewendet werden können, relativ begrenzt, und sie können chemische Pestizide nicht ersetzen, um ihre volle Wirksamkeit zu erreichen. Laut Statistik [3] betrug der Wert der im Jahr 2020 in Japan verwendeten Biopestizide lediglich 0,8 %, was weit unter dem Anteil der registrierten Wirkstoffe liegt.
Biopestizide werden als Hauptentwicklungsrichtung der zukünftigen Pestizidindustrie verstärkt erforscht, entwickelt und für die landwirtschaftliche Produktion zugelassen. Dank des Fortschritts in Biowissenschaft und -technologie, der Kostenvorteile der Biopestizidforschung und -entwicklung, der Verbesserung von Lebensmittelsicherheit und -qualität, der Umweltbelastung und der Anforderungen an eine nachhaltige landwirtschaftliche Entwicklung wächst der japanische Biopestizidmarkt weiterhin rasant. Inkwood Research schätzt, dass der japanische Biopestizidmarkt von 2017 bis 2025 jährlich um 22,8 % wachsen und 2025 voraussichtlich 729 Millionen US-Dollar erreichen wird. Mit der Umsetzung der „Green Food System Strategy“ werden Biopestizide in japanischen landwirtschaftlichen Betrieben eingesetzt.
Veröffentlichungszeit: 14. Mai 2024