Biotorjunta-aineet ovat yksi tärkeimmistä työkaluista "vihreän ruokajärjestelmän strategian" toteuttamisessa Japanissa. Tässä artikkelissa kuvataan biotorjunta-aineiden määritelmä ja luokittelu Japanissa sekä luokitellaan biotorjunta-aineiden rekisteröinti Japanissa, jotta voidaan tarjota referenssejä biotorjunta-aineiden kehittämiselle ja soveltamiselle muissa maissa.
Koska Japanissa on käytettävissä suhteellisen rajallisesti viljelysmaata, on tarpeen käyttää enemmän torjunta-aineita ja lannoitteita satojen lisäämiseksi pinta-alaa kohden. Lukuisien kemiallisten torjunta-aineiden käyttö on kuitenkin lisännyt ympäristökuormitusta, ja on erityisen tärkeää suojella maaperää, vettä, luonnon monimuotoisuutta, maaseutumaisemia ja ruokaturvaa kestävän maatalouden ja ympäristön kehityksen saavuttamiseksi. Koska viljelykasvien korkeat torjunta-ainejäämät johtavat kansantautien lisääntymiseen, viljelijät ja suuri yleisö käyttävät yleensä turvallisempia ja ympäristöystävällisempiä biotorjunta-aineita.
Samoin kuin eurooppalainen maatilalta pöytään -aloite, Japanin hallitus kehitti toukokuussa 2021 "vihreän ruokajärjestelmän strategian", jonka tavoitteena on vähentää kemiallisten torjunta-aineiden riskipainotettua käyttöä 50 prosentilla vuoteen 2050 mennessä ja lisätä luomuviljelyalaa 1 miljoonaan hehtaaria (vastaa 25 prosenttia Japanin viljelysmaasta). Strategian tavoitteena on parantaa elintarvikkeiden, maatalouden, metsätalouden ja kalastuksen tuottavuutta ja kestävyyttä innovatiivisten sietokykyä parantavien toimenpiteiden (MeaDRI) avulla, mukaan lukien integroitu tuholaistorjunta, paremmat levitysmenetelmät ja uusien vaihtoehtojen kehittäminen. Näistä tärkein on integroidun tuholaistorjunnan (IPM) kehittäminen, soveltaminen ja edistäminen, ja biotorjunta-aineet ovat yksi tärkeimmistä työkaluista.
1. Biologisten torjunta-aineiden määritelmä ja luokka Japanissa
Biotorjunta-aineet ovat sukua kemiallisille tai synteettisille torjunta-aineille, ja niillä tarkoitetaan yleensä torjunta-aineita, jotka ovat suhteellisen turvallisia tai ystävällisiä ihmisille, ympäristölle ja ekologialle, käyttäen biologisia resursseja tai perustuen niihin. Vaikuttavien aineiden lähteen mukaan biotorjunta-aineet voidaan jakaa seuraaviin luokkiin: ensinnäkin mikrobiperäiset torjunta-aineet, mukaan lukien bakteerit, sienet, virukset ja alkuperäiset biologiset eläimet (geneettisesti muunnetut mikrobit) ja niiden erittämät metaboliitit; toiseksi kasviperäiset torjunta-aineet, mukaan lukien elävät kasvit ja niiden uutteet, kasveihin upotetut suoja-aineet (geneettisesti muunnetut viljelykasvit); kolmanneksi eläinperäiset torjunta-aineet, mukaan lukien elävät entomopatiasukkulamadot, lois- ja petoeläimet sekä eläinuutteet (kuten feromonit). Yhdysvallat ja muut maat luokittelevat myös luonnollisista mineraaliperäisistä torjunta-aineista, kuten mineraaliöljystä, peräisin olevat torjunta-aineet biotorjunta-aineiksi.
Japanin maatalouskooperatiivien liitto (SEIJ) luokittelee biotorjunta-aineet elävien organismien torjunta-aineiksi ja biogeenisiksi aineiksi, ja luokittelee feromonit, mikrobien metaboliitit (maatalouden antibiootit), kasviuutteet, mineraaliperäiset torjunta-aineet, eläinuutteet (kuten niveljalkaisten myrkky), nanovasta-aineet ja kasvien suoja-aineet biogeenisiksi aineiksi. Japanin maatalousosuuskuntien liitto luokittelee japanilaiset biotorjunta-aineet luonnollisiksi vihollisniveljalkaisiksi, luonnollisiksi vihollissukkulamadoiksi, mikro-organismeiksi ja biogeenisiksi aineiksi, ja luokittelee inaktivoidun Bacillus thuringiensis -bakteerin mikro-organismeiksi ja sulkee maatalouden antibiootit pois biotorjunta-aineiden luokasta. Käytännössä torjunta-aineiden hallinnassa japanilaiset biotorjunta-aineet määritellään kuitenkin suppeasti biologisiksi eläviksi torjunta-aineiksi, eli "biologisiksi torjunta-aineiksi, kuten antagonistisiksi mikro-organismeiksi, kasvipatogeenisiksi mikro-organismeiksi, hyönteisten patogeenisiksi mikro-organismeiksi, hyönteisten loissukkulamadoiksi, lois- ja petolintuisiksi, joita käytetään tuholaisten torjuntaan". Toisin sanoen japanilaiset biotorjunta-aineet ovat torjunta-aineita, jotka kaupallistavat eläviä organismeja, kuten mikro-organismeja, entomopatiasukkulamatoja ja luonnollisia vihollisorganismeja, vaikuttavina aineina, kun taas Japanissa rekisteröidyt biologisten lähdeaineiden lajikkeet ja tyypit eivät kuulu biotorjunta-aineiden luokkaan. Lisäksi Japanin "Mikrobiaalisten torjunta-aineiden rekisteröintihakemukseen liittyvien turvallisuusarviointitestien tulosten käsittelyä koskevien toimenpiteiden" mukaan geneettisesti muunnetut mikro-organismit ja kasvit eivät kuulu biologisten torjunta-aineiden hallintaan Japanissa. Viime vuosina maa-, metsätalous- ja kalastusministeriö on myös aloittanut biotorjunta-aineiden uudelleenarviointiprosessin ja kehittänyt uusia standardeja biotorjunta-aineiden rekisteröimättä jättämiselle vähentääkseen mahdollisuutta, että biotorjunta-aineiden käyttö ja leviäminen voivat aiheuttaa merkittävää vahinkoa eläinten ja kasvien elinympäristölle tai kasvulle elävässä ympäristössä.
Japanin maatalous-, metsätalous- ja kalastusministeriön vuonna 2022 julkaisema luettelo orgaanisista istutuspanoksista kattaa kaikki biologista alkuperää olevat torjunta-aineet ja joitakin biologista alkuperää olevia torjunta-aineita. Japanilaiset biologiset torjunta-aineet on vapautettu sallitun päiväsaannin (ADI) ja enimmäisjäämärajojen (MRL) asettamisesta, joita molempia voidaan käyttää maataloustuotteiden tuotannossa Japanin orgaanisen maatalouden standardin (JAS) mukaisesti.
2. Yleiskatsaus biologisten torjunta-aineiden rekisteröinnistä Japanissa
Japanina, joka on johtava maa biotorjunta-aineiden kehittämisessä ja käytössä, Japanilla on suhteellisen kattava torjunta-aineiden rekisteröinnin hallintajärjestelmä ja suhteellisen runsas valikoima biotorjunta-aineiden rekisteröintiä. Kirjoittajan tilastojen mukaan Japanissa oli vuonna 2023 rekisteröityjä ja tehokkaita 99 biologista torjunta-ainevalmistetta, jotka sisältävät 47 vaikuttavaa ainetta, mikä vastaa noin 8,5 % rekisteröityjen torjunta-aineiden kokonaismäärästä. Näistä 35 ainesosaa käytetään hyönteismyrkkyinä (mukaan lukien 2 sukkulamatojen torjunta-ainetta), 12 ainesosaa käytetään sterilointiin, eikä rikkakasvien torjunta-aineita tai muita käyttötarkoituksia ole (kuva 1). Vaikka feromonit eivät kuulu Japanissa biotorjunta-aineiden luokkaan, niitä yleensä mainostetaan ja käytetään yhdessä biotorjunta-aineiden kanssa orgaanisina istutuspanosaineina.
2.1 Luonnollisten vihollisten biologiset torjunta-aineet
Japanissa on rekisteröity 22 luonnollisten vihollisten biotorjunta-aineiden vaikuttavaa ainetta, jotka voidaan jakaa biologisen lajin ja vaikutustavan mukaan loishyönteisiin, petohyönteisiin ja petopunkkeihin. Näistä petohyönteiset ja petopunkit saalistavat haitallisia hyönteisiä ravinnoksi, ja loishyönteiset munivat loistuholaisiin, ja niiden kuoriutuneet toukat syövät isäntää ja kehittyvät tappamaan isännän. Japanissa rekisteröityjä loishyönteisiä, kuten kirva-ampiaisia, kirva-ampiaisia, kirva-ampiaisia, kirva-ampiaisia, nivelkärpäsiä ja Mylostomus japonicus, käytetään pääasiassa kirvojen, kärpästen ja jauhiaisten torjuntaan kasvihuonevihanneksilla, ja saaliseläimiä, kuten Chrysopteraa, ludeja, leppäkerttuja ja ripsiäisiä, käytetään pääasiassa kirvojen, ripsiäisten ja jauhiaisten torjuntaan kasvihuonevihanneksilla. Petopunkkeja käytetään pääasiassa punahämähäkkipunkkien, lehtipunkkien, tyrofagien, pleurotarsusten, ripsiäisten ja jauhiaisten torjuntaan kasvihuoneissa viljellyissä vihanneksissa, kukissa, hedelmäpuissa, pavuissa ja perunoissa sekä pelloilla viljellyissä vihanneksissa, hedelmäpuissa ja teessä. Anicetus beneficus, Pseudaphycus mali⁃nus, E. eremicus, Dacnusa Sibirica sibirica, Diglyphus isaea, Bathyplectes anurus, degenerans (A. (=Iphiseius) degenerans, A. cucumeris. Luonnollisten vihollisten, kuten O. sauterin, rekisteröintiä ei uusittu.
2.2 Mikrobien torjunta-aineet
Japanissa on rekisteröity 23 erilaista mikrobien torjunta-aineiden aktiivista ainesosaa, jotka voidaan jakaa viraalisiin hyönteis- ja sienitautien torjunta-aineisiin, bakteerien hyönteis- ja sienitautien torjunta-aineisiin ja sienitautien torjunta-aineisiin mikro-organismien tyypin ja käyttötarkoituksen mukaan. Näistä mikrobien hyönteismyrkyt tappavat tai torjuvat tuholaisia infektoimalla, lisääntymällä ja erittämällä toksiineja. Mikrobien sienitautien torjunta-aineet torjuvat patogeenisiä bakteereja kolonisaatiokilpailun, antimikrobisten aineiden tai sekundaaristen metaboliittien erityksen ja kasvien resistenssin indusoinnin kautta [1-2, 7-8, 11]. Sieni-(peto)sukkulajälkimyrkyt Monacrosporium phymatopagum, mikrobien sienitautien torjunta-aineet Agrobacterium radiobacter, Pseudomonas sp.CAB-02, ei-patogeeninen Fusarium oxysporum ja Pepperin lievän läikkäviruksen heikennetty kanta. Mikrobien torjunta-aineiden, kuten Xan⁃thomonas campestris pv.retroflexus ja Drechslera monoceras, rekisteröintiä ei uusittu.
2.2.1 Mikrobien hyönteismyrkyt
Japanissa rekisteröityjä rakeisia ja tumallisia polyhedroidivirushyönteismyrkkyjä käytetään pääasiassa tiettyjen tuholaisten, kuten omenan silsan, teen silsan ja teen pitkälehtisen silsan, sekä Streptococcus aureuksen torjuntaan hedelmien, vihannesten ja papujen kaltaisilla viljelykasveilla. Yleisimmin käytettynä bakteeriperäisenä hyönteismyrkkynä Bacillus thuringiensis -bakteeria käytetään pääasiassa perhostuholaisten ja nivelkärsäisten torjuntaan vihanneksissa, hedelmissä, riisissä, perunoissa ja nurmikolla. Rekisteröidyistä sieniperäisistä hyönteismyrkkyistä Beauveria bassiana -bakteeria käytetään pääasiassa pureskelevien ja pistävien suuosien tuholaisten, kuten ripsiäisten, kilpikirvojen, jauhiaisten, punkkien, kovakuoriaisten, timanttien ja kirvojen torjuntaan vihanneksissa, hedelmissä, männyissä ja teessä. Beauveria brucei -bakteeria käytetään kovakuoriaisten, kuten pitkäpäisten ja kovakuoriaisten, torjuntaan hedelmäpuissa, väinönputkessa, kirsikankukissa ja shiitake-sienissä. Metarhizium anisopliae -bakteeria käytetään ripsiäisten torjuntaan vihannesten ja mangojen kasvihuoneviljelyssä. Paecilomyces furosus- ja Paecilopus pectus -sieniä käytettiin jauhiaisten, kirvojen ja punahämähäkkien torjuntaan kasvihuonevihanneksilla ja mansikoilla. Sientä käytetään jauhiaisten ja ripsiäisten torjuntaan kasvihuonevihanneksilla, mangoilla, krysanteemilla ja lisiflorumilla.
Bacillus Pasteurensis punctum on ainoa Japanissa rekisteröity ja tehokas mikrobien sukkulamatomyrkky, jota käytetään juurisolmusukkulamatotorjuntaan vihanneksissa, perunoissa ja viikunoissa.
2.2.2 Mikrobisidit
Japanissa rekisteröityä viruksen kaltaista, heikennettyä kesäkurpitsan kellastumista aiheuttavaa mosaiikkivirusta käytettiin kurkkuun liittyvän viruksen aiheuttaman mosaiikkitaudin ja fusarium-lakastumistaudin torjuntaan. Japanissa rekisteröidyistä bakteriologisista sienitautien torjunta-aineista Bacillus amyloliticaa käytetään vihannesten, hedelmien, kukkien, humalan ja tupakan aiheuttamien sienitautien, kuten ruskomädän, harmaahomen, mustamädän, valkotähtitaudin, härmän, mustahomeen, lehtihomen, täplitaudin, valkoruosteen ja lehtilaikun, torjuntaan. Bacillus simplexiä käytettiin riisin bakteerilakastumistaudin ja bakteerilaikun ehkäisyyn ja hoitoon. Bacillus subtilis -bakteeria käytetään vihannesten, hedelmien, riisin, kukkien ja koristekasvien, papujen, perunoiden, humalan, tupakan ja sienten bakteeri- ja sienitautien, kuten harmaahomen, härmän, mustatähtitaudin, riisinruohotautien, lehtihomentautien, mustalaikun, lehtilaikun, valkolaikkutaudin, täplitaudin, aftan, ruskolaikkutaiteen, mustalehtilaikun ja bakteerilaikkutaudin, torjuntaan. Erwenella-porkkanan pehmeämädän alalajin ei-patogeenisiä kantoja käytetään vihannesten, sitrushedelmien, sykleenin ja perunan pehmeämädän ja aftan torjuntaan. Pseudomonas fluorescens -bakteeria käytetään lehtivihanneksien mädännyksen, mustamädän, bakteerien aiheuttaman mustamädän ja kukkanuppumädän torjuntaan. Pseudomonas roseni -bakteeria käytetään vihannesten ja hedelmien pehmeämädän, mustamädän, mädännyksen, kukkanuppumädän, bakteerilaikun, bakteerien aiheuttaman mustalaikun, bakteerien aiheuttaman puhkaisun, bakteerien aiheuttaman pehmeämädän, bakteerien aiheuttaman varsilaikun, bakteerien aiheuttaman oksalaikun ja bakteerien aiheuttaman aftan torjuntaan. Phagocytophage mirabile -bakteeria käytetään ristikukkaiskasvien juurien turpoamistaudin torjuntaan, ja keltakoribakteereja käytetään härmän, mustamädän, pernaruton, lehtihomen, harmaahomen, riisinruton, bakteerilaikun, bakteerien aiheuttaman kuihtumisen, ruskeajuovan, huonojen taimien taudin ja taimilaikun torjuntaan vihanneksissa, mansikoissa ja riisissä sekä viljelykasvien juurien kasvun edistämiseen. Lactobacillus plantarumia käytetään vihannesten ja perunoiden pehmeämädän torjuntaan. Japanissa rekisteröidyistä sienitautien torjunta-aineista Scutellaria microscutellaa käytettiin vihannesten sklerotiummädän, kevätsipulien ja valkosipulin mustamädän ehkäisyyn ja torjuntaan. Trichoderma viridistä käytetään bakteeri- ja sienitautien, kuten riisilaikun, bakteeriperäisen ruskeajuovaisen taudin, lehtilaikun ja riisinruohotautien, sekä parsan violettijuovaisen taudin ja tupakan valkoisen silkkitaudin, torjuntaan.
2.3 Hyönteispatogeeniset sukkulamadot
Japanissa on rekisteröity kaksi tehokkaasti rekisteröityä entomopatogeenista sukkulamatolajia, ja niiden hyönteismyrkkymekanismit [1-2, 11] liittyvät pääasiassa koneiden aiheuttamiin vaurioihin, ravinnonkulutukseen ja kudosvaurioihin, hajoamiseen sekä symbioottisten bakteerien toksiineja erittäviin bakteerien hyönteisiin. Japanissa rekisteröityjä Steinernema carpocapsae- ja S. glaseri -sukkulalajeja käytetään pääasiassa bataateissa, oliiveissa, viikunoissa, kukissa ja lehtikasveissa, kirsikankukissa, luumuissa, persikoissa, punaisissa marjoissa, omenoissa, sienissä, vihanneksissa, nurmikolla ja ginkgossa. Ne torjuvat hyönteistuholaisia, kuten Megalophora, oliivihedelmäsuola, viinirypäleen mustahedelmäsuola, punainen palmuhedelmäsuola, keltatähtihedelmäsuola, persikan kaulahedelmäsuola, udon Nematophora, kaksoistupsulepidophora, Zoysia Oryzae, Scirpus oryzae, Dipteryx japonica, japaninkirsikkapuun pora, persikan pieni ruokamato, Aculema Japonica ja punasieni. Hyönteissukkulamato S. kushidai -sukkulamato rekisteröintiä ei uusittu.
3. Yhteenveto ja katsaus
Japanissa biotorjunta-aineet ovat tärkeitä ruokaturvan varmistamisen, ympäristön ja luonnon monimuotoisuuden suojelemisen sekä kestävän maatalouden kehityksen ylläpitämisen kannalta. Toisin kuin maissa ja alueilla, kuten Yhdysvalloissa, Euroopan unionissa, Kiinassa ja Vietnamissa [1, 7-8], japanilaiset biotorjunta-aineet määritellään suppeasti ei-geenimuunnelluiksi eläviksi biotorjunta-aineiksi, joita voidaan käyttää orgaanisina istutusaineina. Tällä hetkellä Japanissa on rekisteröity ja tehokasta 47 biologista torjunta-ainetta, jotka kuuluvat luonnollisiin vihollisiin, mikro-organismeihin ja hyönteisten patogeenisiin sukkulamatoihin, ja joita käytetään haitallisten niveljalkaisten, kasvien loissukkulamatojen ja taudinaiheuttajien ehkäisyyn ja torjuntaan kasvihuoneviljelyssä ja peltokasveissa, kuten vihanneksissa, hedelmissä, riisissä, teepuissa, puissa, kukissa ja koristekasveissa sekä nurmikoilla. Vaikka näillä biotorjunta-aineilla on etuna korkea turvallisuus, pieni lääkeresistenssin riski, tuholaisten itsehakuinen tai toistuva loisten poistaminen suotuisissa olosuhteissa, pitkä tehoaika ja työvoiman säästö, niillä on myös haittoja, kuten heikko stabiilius, hidas teho, huono yhteensopivuus, torjuntaspektri ja kapea käyttöikkuna. Toisaalta Japanissa biopestisidejä rekisteröitävien ja käytettävien viljelykasvien ja torjunta-aineiden valikoima on suhteellisen rajallinen, eivätkä ne pysty korvaamaan kemiallisia torjunta-aineita täyden tehon saavuttamiseksi. Tilastojen [3] mukaan vuonna 2020 Japanissa käytettyjen biopestisidejen arvo oli vain 0,8 %, mikä oli huomattavasti pienempi kuin rekisteröityjen vaikuttavien aineiden osuus.
Tulevaisuuden torjunta-aineteollisuuden tärkeimpänä kehityssuuntana on biopestisidejä tutkitaan, kehitetään ja rekisteröidään entistä enemmän maataloustuotantoon. Biologisen tieteen ja teknologian edistymisen sekä biopestisidetutkimuksen ja -kehityksen kustannusedun korostumisen, elintarvikkeiden turvallisuuden ja laadun parantumisen, ympäristökuormituksen ja maatalouden kestävän kehityksen vaatimusten myötä Japanin biopestisidemarkkinat kasvavat edelleen nopeasti. Inkwood Research arvioi, että Japanin biopestisidemarkkinat kasvavat 22,8 prosentin vuotuisella yhdistetyllä kasvuvauhdilla vuosina 2017–2025 ja niiden odotetaan saavuttavan 729 miljoonaa dollaria vuonna 2025. "Vihreän ruokajärjestelmästrategian" käyttöönoton myötä biopestisidejä käytetään japanilaisilla maanviljelijöillä.
Julkaisun aika: 14.5.2024