Biopesticídy sú jedným z dôležitých nástrojov na implementáciu „stratégie zeleného potravinového systému“ v Japonsku. Tento článok opisuje definíciu a kategóriu biopesticídov v Japonsku a klasifikuje registráciu biopesticídov v Japonsku s cieľom poskytnúť referenciu pre vývoj a aplikáciu biopesticídov v iných krajinách.
Vzhľadom na relatívne obmedzenú plochu dostupnej poľnohospodárskej pôdy v Japonsku je potrebné aplikovať viac pesticídov a hnojív na zvýšenie výnosov plodín na plochu. Aplikácia veľkého množstva chemických pesticídov však zvýšila environmentálnu záťaž a je obzvlášť dôležité chrániť pôdu, vodu, biodiverzitu, vidiecku krajinu a potravinovú bezpečnosť, aby sa dosiahol udržateľný poľnohospodársky a environmentálny rozvoj. Vzhľadom na vysoké zvyšky pesticídov v plodinách, ktoré vedú k rastúcemu počtu prípadov verejných chorôb, majú poľnohospodári a verejnosť tendenciu používať bezpečnejšie a ekologickejšie biopesticídy.
Podobne ako európska iniciatíva „z farmy na stôl“, aj japonská vláda v máji 2021 vypracovala „Stratégiu zeleného potravinového systému“, ktorej cieľom je do roku 2050 znížiť rizikovo vážené používanie chemických pesticídov o 50 % a zvýšiť plochu ekologického pestovania na 1 milión hm² (čo zodpovedá 25 % rozlohy poľnohospodárskej pôdy Japonska). Stratégia sa snaží zvýšiť produktivitu a udržateľnosť potravinárskeho, poľnohospodárskeho, lesníckeho a rybného hospodárstva prostredníctvom inovatívnych opatrení na zvýšenie odolnosti (MeaDRI) vrátane integrovanej ochrany proti škodcom, vylepšených metód aplikácie a vývoja nových alternatív. Medzi nimi je najdôležitejší vývoj, uplatňovanie a podpora integrovanej ochrany proti škodcom (IPM) a biopesticídy sú jedným z dôležitých nástrojov.
1. Definícia a kategória biopesticídov v Japonsku
Biopesticídy sú príbuzné chemickým alebo syntetickým pesticídom a vo všeobecnosti sa vzťahujú na pesticídy, ktoré sú relatívne bezpečné alebo šetrné k ľuďom, životnému prostrediu a ekológii, pričom používajú alebo sú založené na biologických zdrojoch. Podľa zdroja účinných látok možno biopesticídy rozdeliť do nasledujúcich kategórií: po prvé, pesticídy mikrobiálneho pôvodu vrátane baktérií, húb, vírusov a pôvodných biologických živočíchov (geneticky modifikovaných), živých mikrobiálnych organizmov a ich vylučovaných metabolitov; po druhé, pesticídy rastlinného pôvodu vrátane živých rastlín a ich extraktov, ochranných činidiel zabudovaných do rastlín (geneticky modifikované plodiny); po tretie, pesticídy živočíšneho pôvodu vrátane živých entomopatických háďatiek, parazitických a dravých živočíchov a živočíšnych extraktov (ako sú feromóny). Spojené štáty a ďalšie krajiny tiež klasifikujú prírodné pesticídy minerálneho pôvodu, ako napríklad minerálny olej, ako biopesticídy.
Japonský SEIJ klasifikuje biopesticídy ako pesticídy na báze živých organizmov a biogénnych látok ako pesticídy a feromóny, mikrobiálne metabolity (poľnohospodárske antibiotiká), rastlinné extrakty, pesticídy odvodené z minerálov, živočíšne extrakty (ako je jed článkonožcov), nanoprotilátky a ochranné činidlá zabudované do rastlín klasifikuje ako biogénne látky ako pesticídy. Japonská federácia poľnohospodárskych družstiev klasifikuje japonské biopesticídy ako prirodzených nepriateľských článkonožcov, prirodzených nepriateľských háďatiek, mikroorganizmy a biogénne látky a inaktivovaný Bacillus thuringiensis klasifikuje ako mikroorganizmy a vylučuje poľnohospodárske antibiotiká z kategórie biopesticídov. V praxi sa však japonské biopesticídy úzko definujú ako biologické živé pesticídy, teda „činidlá biologickej kontroly, ako sú antagonistické mikroorganizmy, rastlinné patogénne mikroorganizmy, hmyzie patogénne mikroorganizmy, hmyzie parazitické háďatká, parazitické a dravé článkonožce používané na kontrolu škodcov“. Inými slovami, japonské biopesticídy sú pesticídy, ktoré komercializujú živé organizmy, ako sú mikroorganizmy, entomopatické háďatká a prirodzené nepriateľské organizmy, ako účinné látky, zatiaľ čo odrody a typy biologických zdrojov registrovaných v Japonsku nepatria do kategórie biopesticídov. Okrem toho podľa japonských „Opatrení na spracovanie výsledkov testov hodnotenia bezpečnosti súvisiacich so žiadosťou o registráciu mikrobiálnych pesticídov“ geneticky modifikované mikroorganizmy a rastliny nie sú v Japonsku pod správou biologických pesticídov. V posledných rokoch Ministerstvo poľnohospodárstva, lesníctva a rybárstva tiež iniciovalo proces prehodnotenia biopesticídov a vypracovalo nové normy pre neregistráciu biopesticídov s cieľom znížiť možnosť, že aplikácia a šírenie biopesticídov môže spôsobiť významné poškodenie biotopov alebo rastu zvierat a rastlín v životnom prostredí.
Novovydaný „Zoznam vstupov pre organickú výsadbu“ japonského ministerstva poľnohospodárstva, lesníctva a rybárstva v roku 2022 zahŕňa všetky biopesticídy a niektoré pesticídy biologického pôvodu. Japonské biopesticídy sú oslobodené od stanovenia povoleného denného príjmu (ADI) a maximálnych limitov rezíduí (MRL), ktoré sa môžu používať pri výrobe poľnohospodárskych produktov podľa japonskej normy pre organické poľnohospodárstvo (JAS).
2. Prehľad registrácie biologických pesticídov v Japonsku
Japonsko, ako popredná krajina vo vývoji a aplikácii biopesticídov, má relatívne kompletný systém riadenia registrácie pesticídov a relatívne bohatú škálu registrácií biopesticídov. Podľa štatistík autora bolo v roku 2023 v Japonsku registrovaných a účinných 99 biologických pesticídnych prípravkov, ktoré obsahujú 47 účinných látok, čo predstavuje približne 8,5 % z celkového počtu účinných látok registrovaných pesticídov. Z nich sa 35 zložiek používa ako insekticíd (vrátane 2 nematocídov), 12 zložiek sa používa na sterilizáciu a neexistujú žiadne herbicídy ani iné použitia (obrázok 1). Hoci feromóny v Japonsku nepatria do kategórie biopesticídov, zvyčajne sa propagujú a aplikujú spolu s biopesticídmi ako organické pestovateľské vstupy.
2.1 Biologické pesticídy prirodzených nepriateľov
V Japonsku je registrovaných 22 účinných látok biopesticídov proti prirodzeným nepriateľom, ktoré možno podľa biologického druhu a spôsobu účinku rozdeliť na parazitický hmyz, dravý hmyz a dravé roztoče. Medzi nimi dravý hmyz a dravé roztoče sa živia škodlivým hmyzom ako potravou a parazitický hmyz kladie vajíčka do parazitických škodcov a ich vyliahnuté larvy sa živia hostiteľom a vyvíjajú sa, aby hostiteľa zabili. Parazitický hmyz z radu blanokrídlovcov, ako sú vošky, včely, vošky, polokrídle včely a Mylostomus japonicus, registrované v Japonsku, sa používajú hlavne na kontrolu vošiek, múch a moliec na zelenine pestovanej v skleníkoch a korisť chryzoptery, ploštice, lienky a strapky sa používajú hlavne na kontrolu vošiek, strapiek a moliec na zelenine pestovanej v skleníkoch. Dravé roztoče sa používajú hlavne na kontrolu červeného pavúka, listového roztoča, tyrofága, pleurotarzu, strapky a molice na zelenine, kvetoch, ovocných stromoch, fazuli a zemiakoch pestovaných v skleníkoch, ako aj na zelenine, ovocných stromoch a čajovníku vysadenom na poliach. Anicetus beneficus, Pseudaphycus mali⁃nus, E. eremicus, Dacnusa Sibirica sibirica, Diglyphus isaea, Bathyplectes anurus, degenerans (A. (=Iphiseius) degenerans, A. cucumeris. Registrácia prirodzených nepriateľov, ako je O. sauteri, nebola obnovená.
2.2 Mikrobiálne pesticídy
V Japonsku je registrovaných 23 druhov účinných látok mikrobiálnych pesticídov, ktoré možno rozdeliť na vírusové insekticídy/fungicídy, bakteriálne insekticídy/fungicídy a fungálne insekticídy/fungicídy podľa typu a použitia mikroorganizmov. Mikrobiálne insekticídy medzi nimi usmrcujú alebo kontrolujú škodcov infikovaním, množením a vylučovaním toxínov. Mikrobiálne fungicídy kontrolujú patogénne baktérie prostredníctvom kolonizačnej konkurencie, sekrécie antimikrobiálnych látok alebo sekundárnych metabolitov a indukcie rezistencie rastlín [1-2, 7-8, 11]. Hubové (predačné) nematocídy Monacrosporium phymatopagum, mikrobiálne fungicídy Agrobacterium radiobacter, Pseudomonas sp.CAB-02, nepatogénny Fusarium oxysporum a oslabený kmeň vírusu miernej škvrnitosti papriky. Registrácia mikrobiálnych pesticídov, ako sú Xanthomonas campestris pv.retroflexus a Drechslera monoceras, nebola obnovená.
2.2.1 Mikrobiálne insekticídy
Granulované a jadrové insekticídy na báze polyhedroidného vírusu registrované v Japonsku sa používajú hlavne na kontrolu špecifických škodcov, ako je lišajník jabloňový, lišajník čajový a lišajník dlholistý, ako aj Streptococcus aureus na plodinách, ako je ovocie, zelenina a fazuľa. Bacillus thuringiensis, ako najpoužívanejší bakteriálny insekticíd, sa používa hlavne na kontrolu škodcov z čeľade motýľov a polokrídlovcov na plodinách, ako je zelenina, ovocie, ryža, zemiaky a trávnik. Spomedzi registrovaných hubových insekticídov sa Beauveria bassiana používa hlavne na kontrolu škodcov spôsobujúcich žuvanie a bodanie v ústach, ako sú strapky, šupky, molice, roztoče, chrobáky, diamantové a vošky na zelenine, ovocí, boroviciach a čaji. Beauveria brucei sa používa na kontrolu škodcov z čeľade Coleoptera, ako sú longiceps a chrobáky na ovocných stromoch, anjelikach, čerešňových kvetoch a hubách shiitake. Metarhizium anisopliae sa používa na kontrolu strapiek pri pestovaní zeleniny a manga v skleníkoch. Paecilomyces furosus a Paecilopus pectus sa použili na kontrolu molice, vošiek a červeného pavúka v skleníkových pestovaných zelenine a jahodách. Huba sa používa na kontrolu molice a strapky pri skleníkových pestovaniach zeleniny, manga, chryzantém a lisiflorum.
Ako jediný mikrobiálny nematocíd registrovaný a účinný v Japonsku sa Bacillus Pasteurensis punctum používa na kontrolu háďatka koreňového v zelenine, zemiakoch a figách.
2.2.2 Mikrobiocídy
Vírusovo podobný fungicíd, oslabený kmeň vírusu mozaiky žltnutia cukety registrovaný v Japonsku, sa použil na kontrolu mozaikovej choroby a fusáriového vädnutia spôsobeného vírusom príbuzným uhorke. Medzi bakteriologickými fungicídmi registrovanými v Japonsku sa Bacillus amylolitica používa na kontrolu hubových chorôb, ako je hnedá hniloba, múčnatka sivá, čierna pleseň, biela hviezdicovitá choroba, múčnatka, čierna pleseň, pleseň listov, škvrnitosť, biela hrdza a pleseň listov na zelenine, ovocí, kvetoch, chmeli a tabaku. Bacillus simplex sa použil na prevenciu a liečbu bakteriálneho vädnutia a bakteriálnej plesne ryže. Bacillus subtilis sa používa na kontrolu bakteriálnych a hubových chorôb, ako je sivá pleseň, múčnatka čierna hviezdicovitá choroba, spála ryže, múčnatka listová, čierna pleseň, pleseň listov, biela škvrnitosť, škvrnitosť, rakovina, pleseň, čierna pleseň, hnedá škvrnitosť, čierna pleseň listov a bakteriálna škvrnitosť zeleniny, ovocia, ryže, kvetov a okrasných rastlín, fazule, zemiakov, chmeľu, tabaku a húb. Nepatogénne kmene Erwenella soft rot poddruhu mrkvy sa používajú na kontrolu mäkkej hniloby a rakoviny zeleniny, citrusov, cibuľovín a zemiakov. Pseudomonas fluorescens sa používa na kontrolu hniloby, čiernej hniloby, bakteriálnej čiernej hniloby a hniloby kvetných pukov na listovej zelenine. Pseudomonas roseni sa používa na kontrolu mäkkej hniloby, čiernej hniloby, hniloby kvetných pukov, bakteriálnej škvrnitosti, bakteriálnej čiernej škvrnitosti, bakteriálnej perforácie, bakteriálnej mäkkej hniloby, bakteriálnej plesne stonky, bakteriálnej plesne konárov a bakteriálneho rakoviny na zelenine a ovocí. Phagocytofág mirabile sa používa na kontrolu ochorenia opuchu koreňov kapustovitej zeleniny a baktérie žltých košíkov sa používajú na kontrolu múčnatky, čiernej plesne, antraxu, plesne listovej, sivej plesne, ryžovej spály, bakteriálnej plesne, bakteriálneho vädnutia, hnedej pruhovavosti, choroby zlých sadeníc a plesne sadeníc na zelenine, jahodách a ryži a na podporu rastu koreňov plodín. Lactobacillus plantarum sa používa na kontrolu mäkkej hniloby zeleniny a zemiakov. Spomedzi fungicídov registrovaných v Japonsku sa Scutellaria microscutella používala na prevenciu a kontrolu skleróciovej hniloby zeleniny, čiernej hniloby jarnej cibulky a cesnaku. Trichoderma viridis sa používa na kontrolu bakteriálnych a hubových chorôb, ako je pleseň ryže, bakteriálna choroba hnedých pruhov, pleseň listov a spála ryže, ako aj choroba purpurových pruhov špargle a choroba bieleho hodvábu tabaku.
2.3 Entomopatogénne háďatká
V Japonsku sú efektívne registrované dva druhy entomopatogénnych háďatiek a ich insekticídne mechanizmy [1-2, 11] zahŕňajú najmä poškodenie inváznych mechanizmov, spotrebu živín a poškodenie tkanivových buniek rozpadom a symbiotické baktérie vylučujúce toxíny. Steinernema carpocapsae a S. glaseri, registrované v Japonsku, sa používajú hlavne na sladké zemiaky, olivy, figy, kvety a listnaté rastliny, čerešňové kvety, slivky, broskyne, červené bobule, jablká, huby, zeleninu, trávnik a ginko. Kontrola hmyzích škodcov, ako sú Megalophora, olivová háďatka, hroznová čierna háďatka, červená palmová háďatka, žltá hviezdica Longicornis, broskyňová háďatka s krkom na krku, udonská nematophora, lepidophora s dvojitým trsovitým chvostom, Zoysia Oryzae, Scirpus oryzae, Dipteryx japonica, zavíjač japonský čerešňový, malý potravinový červ broskyňový, aculema Japonica a červená huba. Registrácia entomopatogénnej háďatky S. kushidai nebola obnovená.
3. Zhrnutie a výhľad
V Japonsku sú biopesticídy dôležité pre zaistenie potravinovej bezpečnosti, ochranu životného prostredia a biodiverzity a udržanie udržateľného rozvoja poľnohospodárstva. Na rozdiel od krajín a regiónov, ako sú Spojené štáty, Európska únia, Čína a Vietnam [1, 7-8], sú japonské biopesticídy úzko definované ako geneticky nemodifikované živé biokontrolné činidlá, ktoré sa môžu použiť ako organické vstupy do výsadby. V súčasnosti je v Japonsku registrovaných a účinných 47 biologických pesticídov, ktoré patria medzi prirodzených nepriateľov, mikroorganizmy a hmyzie patogénne háďatká a používajú sa na prevenciu a kontrolu škodlivých článkonožcov, rastlinných parazitických háďatiek a patogénov na skleníkových a poľných plodinách, ako je zelenina, ovocie, ryža, čajovníky, stromy, kvety a okrasné rastliny a trávniky. Hoci tieto biopesticídy majú výhody vysokej bezpečnosti, nízkeho rizika rezistencie na liečivá, samovyhľadávania alebo opakovanej parazitickej eliminácie škodcov za priaznivých podmienok, dlhého obdobia účinnosti a úspory práce, majú aj nevýhody, ako je nízka stabilita, pomalá účinnosť, nízka kompatibilita, spektrum kontroly a úzke obdobie použitia. Na druhej strane, rozsah plodín a kontrolných objektov na registráciu a aplikáciu biopesticídov v Japonsku je tiež relatívne obmedzený a nemôže nahradiť chemické pesticídy na dosiahnutie plnej účinnosti. Podľa štatistík [3] predstavovala v roku 2020 hodnota biopesticídov použitých v Japonsku iba 0,8 %, čo bolo oveľa menej ako podiel registrovaného počtu účinných látok.
Ako hlavný smer rozvoja pesticídneho priemyslu v budúcnosti sa biopesticídy čoraz viac skúmajú, vyvíjajú a registrujú pre poľnohospodársku výrobu. Spolu s pokrokom biologickej vedy a techniky a významnou cenovou výhodou výskumu a vývoja biopesticídov, zlepšením bezpečnosti a kvality potravín, zaťažením životného prostredia a požiadavkami na trvalo udržateľný rozvoj poľnohospodárstva japonský trh s biopesticídmi naďalej rýchlo rastie. Spoločnosť Inkwood Research odhaduje, že japonský trh s biopesticídmi bude v rokoch 2017 až 2025 rásť zloženou ročnou mierou rastu 22,8 % a očakáva sa, že v roku 2025 dosiahne 729 miliónov dolárov. Vďaka implementácii „Stratégie zeleného potravinového systému“ sa biopesticídy používajú aj u japonských poľnohospodárov.
Čas uverejnenia: 14. mája 2024