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 Nutzfläche in Japan ist der Einsatz von Pestiziden und Düngemitteln erforderlich, um die Ernteerträge pro Fläche zu steigern. Der Einsatz einer Vielzahl 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, setzen Landwirte und die Bevölkerung tendenziell sicherere und umweltfreundlichere Biopestizide ein.
Ähnlich der europäischen „Farm-to-Fork“-Initiative entwickelte die japanische Regierung im Mai 2021 eine „Green Food System Strategy“, deren Ziel es ist, den risikogewichteten Einsatz chemischer Pestizide bis 2050 um 50 % zu reduzieren und die Fläche für biologischen Anbau auf 1 Million Hektar (entsprechend 25 % der japanischen Ackerfläche) 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), wobei Biopestizide ein wichtiges Instrument darstellen.
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 eingeteilt werden: erstens Pestizide mikrobiellen Ursprungs, darunter Bakterien, Pilze, Viren und ursprünglich biologische Tiere (gentechnisch veränderte), mikrobielle Lebewesen und deren abgesonderte Metabolite; 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 z. B. Mineralöl, als Biopestizide.
Das japanische Landwirtschaftsministerium (SEIJ) unterteilt Biopestizide in Pestizide für lebende Organismen und biogene Substanzen. Pheromone, mikrobielle Metabolite (landwirtschaftliche Antibiotika), Pflanzenextrakte, mineralische Pestizide, Tierextrakte (wie Arthropodengift), Nanoantikörper und in Pflanzen eingebettete Schutzmittel zählen ebenfalls zu den biogenen 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 praktischen 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 sowie parasitäre und räuberische Arthropoden zur Schädlingsbekämpfung“. Anders ausgedrückt: Japanische Biopestizide sind Pestizide, die lebende Organismen wie Mikroorganismen, entomopathogene Nematoden und natürliche Feinde als Wirkstoffe vermarkten. Die in Japan registrierten Arten und Typen biologischer Ausgangsstoffe fallen hingegen nicht unter die Kategorie der Biopestizide. Darüber hinaus fallen gentechnisch veränderte Mikroorganismen und Pflanzen gemäß den japanischen „Maßnahmen zur Behandlung der Ergebnisse von Sicherheitsbewertungen 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, Forsten und Fischerei zudem 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 dem Lebensraum oder dem Wachstum von Tieren und Pflanzen in der Lebensumgebung erheblichen Schaden zufügen kann.
Die neu veröffentlichte „Liste der Bio-Pflanzmittel“ 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 Rückstandsgrenzwerte (MRL) ausgenommen. Beide Grenzwerte dürfen gemäß dem japanischen Standard für ökologische Landwirtschaft (JAS) bei der Produktion 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 System zur Registrierung von Pestiziden und eine große Vielfalt an Biopestiziden. Laut Statistik 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. 35 dieser Wirkstoffe werden als Insektizide (darunter zwei Nematozide) eingesetzt, 12 zur Sterilisation. 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 eingesetzt.
2.1 Biologische Pestizide natürlicher Feinde
In Japan sind 22 Wirkstoffe natürlicher Feinde von Biopestiziden 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 Hautflüglerinsekten wie die Blattlausbiene, die Blattlausbiene, die Blattlausbiene, die Blattlausbiene, die Blattlausbiene, die 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, Thrips 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. Mikrobielle Insektizide töten oder bekämpfen Schädlinge durch Infektion, Vermehrung und Toxinausschüttung. Mikrobielle Fungizide bekämpfen pathogene Bakterien durch Besiedlungskonkurrenz, Sekretion antimikrobieller Substanzen oder sekundärer Metaboliten sowie die Induktion von Pflanzenresistenzen [1-2, 7-8, 11]. Die Pilznematozide (Prädationsnematozide) Monacrosporium phymatopagum, die mikrobiellen Fungizide Agrobacterium radiobacterium, 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 an Nutzpflanzen wie Obst, Gemüse und Bohnen eingesetzt. Bacillus thuringiensis, das am weitesten verbreitete bakterielle Insektizid, wird hauptsächlich zur Bekämpfung von Schmetterlingen und Hemiptera-Schädlingen an Nutzpflanzen wie Gemüse, Obst, Reis, Kartoffeln und Rasen eingesetzt. Unter den zugelassenen Pilzinsektiziden wird Beauveria bassiana hauptsächlich zur Bekämpfung von Schädlingen mit kauenden und stechenden Mundwerkzeugen wie Thripsen, Schildläusen, Weißen Fliegen, Milben, Käfern, Rautenläusen und Blattläusen an Gemüse, Obst, Kiefern und Tee eingesetzt. Beauveria brucei wird zur Bekämpfung von Käfern wie Longiceps 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.
Bacillus Pasteurensis punctum ist das einzige in Japan zugelassene und wirksame mikrobielle Nematozid und wird 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 Gurkenvirus 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 Pilzerkrankungen wie Grauschimmel, Echtem 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 Echtem 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 Nassfäule 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, Blattschimmel 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 der Schädigung des Invasionsapparats, dem Verzehr von Nährstoffen und der Zersetzung von Gewebezellen sowie der Toxine absondernden symbiotischen 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-Kleinem Futterwurm, Aculema Japonica und Rotem Pilz eingesetzt. Die Registrierung des entomopathogenen Fadenwurms S. kushidai wurde nicht erneuert.
3. Zusammenfassung und Ausblick
In Japan sind Biopestizide wichtig für die Ernährungssicherheit, den Schutz der Umwelt und der Artenvielfalt sowie für eine nachhaltige landwirtschaftliche Entwicklung. Im Gegensatz zu Ländern und Regionen wie den USA, 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 eingesetzt werden können. Derzeit sind in Japan 47 biologische Pestizide zugelassen und wirksam. Diese gehören zu den natürlichen Feinden, Mikroorganismen und insektenpathogenen Fadenwürmern und dienen der Vorbeugung und Bekämpfung schädlicher Arthropoden, pflanzenparasitärer Fadenwürmer und Pathogene im Gewächshausanbau und bei Feldfrüchten wie Gemüse, Obst, Reis, Teebäumen, Bäumen, Blumen, Zierpflanzen und Rasenflächen. Obwohl diese Biopestizide die Vorteile hoher Sicherheit, geringer Resistenzrisiken, selbsterkennender oder wiederholter Schädlingsbekämpfung unter günstigen Bedingungen, langer Wirksamkeitsdauer und Arbeitsersparnis bieten, weisen sie auch Nachteile wie geringe Stabilität, geringe Wirksamkeit, geringe Verträglichkeit, geringes Bekämpfungsspektrum und enges Anwendungsfenster auf. Andererseits ist die Palette der Nutzpflanzen und Bekämpfungsobjekte, 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 Pestizidindustrie zukünftig 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 Landwirten eingesetzt.
Veröffentlichungszeit: 14. Mai 2024