I biopesticidi rappresentano uno degli strumenti fondamentali per l'attuazione della "strategia del sistema alimentare verde" in Giappone. Questo articolo descrive la definizione e la categoria dei biopesticidi in Giappone e ne classifica la registrazione, al fine di fornire un riferimento per lo sviluppo e l'applicazione dei biopesticidi in altri Paesi.
A causa della superficie relativamente limitata di terreni agricoli disponibili in Giappone, è necessario utilizzare maggiori quantità di pesticidi e fertilizzanti per aumentare la resa dei raccolti per unità di superficie. Tuttavia, l'impiego di un gran numero di pesticidi chimici ha aumentato l'impatto ambientale, ed è di fondamentale importanza proteggere il suolo, l'acqua, la biodiversità, il paesaggio rurale e la sicurezza alimentare per raggiungere uno sviluppo agricolo e ambientale sostenibile. Dato l'elevato livello di residui di pesticidi nelle colture, che causa un aumento dei casi di malattie tra la popolazione, agricoltori e cittadini tendono a utilizzare biopesticidi, più sicuri ed ecocompatibili.
Analogamente all'iniziativa europea "Dal produttore al consumatore" (Farm-to-Fork), il governo giapponese ha sviluppato nel maggio 2021 una "Strategia per un sistema alimentare verde" che mira a ridurre del 50% entro il 2050 l'uso ponderato per il rischio di pesticidi chimici e ad aumentare la superficie coltivata con metodi biologici a 1 milione di ettari (equivalente al 25% della superficie agricola del Giappone). La strategia si propone di migliorare la produttività e la sostenibilità dei settori alimentare, agricolo, forestale e della pesca attraverso misure innovative di resilienza (MeaDRI), tra cui la gestione integrata dei parassiti, il miglioramento dei metodi di applicazione e lo sviluppo di nuove alternative. Tra queste, l'aspetto più importante è lo sviluppo, l'applicazione e la promozione della gestione integrata dei parassiti (IPM), e i biopesticidi rappresentano uno degli strumenti fondamentali.
1. Definizione e categoria dei biopesticidi in Giappone
I biopesticidi sono correlati ai pesticidi chimici o sintetici e si riferiscono generalmente a pesticidi relativamente sicuri o innocui per l'uomo, l'ambiente e l'ecosistema, che utilizzano o si basano su risorse biologiche. In base alla fonte dei principi attivi, i biopesticidi possono essere suddivisi nelle seguenti categorie: in primo luogo, pesticidi di origine microbica, che includono batteri, funghi, virus e organismi viventi biologici (geneticamente modificati) e i loro metaboliti secreti; in secondo luogo, pesticidi di origine vegetale, che includono piante vive e i loro estratti, agenti fitosanitari incorporati nelle piante (colture geneticamente modificate); in terzo luogo, pesticidi di origine animale, che includono nematodi entomopatogeni vivi, animali parassiti e predatori ed estratti animali (come i feromoni). Gli Stati Uniti e altri paesi classificano come biopesticidi anche i pesticidi di origine minerale naturale, come gli oli minerali.
L'ente giapponese SEIJ classifica i biopesticidi in pesticidi a base di organismi viventi e pesticidi a base di sostanze biogeniche, e classifica feromoni, metaboliti microbici (antibiotici agricoli), estratti vegetali, pesticidi di origine minerale, estratti animali (come il veleno di artropodi), nanoanticorpi e agenti protettivi incorporati nelle piante come pesticidi a base di sostanze biogeniche. La Federazione delle Cooperative Agricole del Giappone classifica i biopesticidi giapponesi in artropodi nemici naturali, nematodi nemici naturali, microrganismi e sostanze biogeniche, e classifica il Bacillus thuringiensis inattivato come microrganismo ed esclude gli antibiotici agricoli dalla categoria dei biopesticidi. Tuttavia, nella gestione effettiva dei pesticidi, i biopesticidi giapponesi sono definiti in senso stretto come pesticidi biologici viventi, ovvero "agenti di controllo biologico quali microrganismi antagonisti, microrganismi fitopatogeni, microrganismi insettipatogeni, nematodi insettivori, artropodi parassiti e predatori utilizzati per il controllo dei parassiti". In altre parole, i biopesticidi giapponesi sono pesticidi che commercializzano organismi viventi come microrganismi, nematodi entomopatogeni e organismi nemici naturali come principi attivi, mentre le varietà e le tipologie di sostanze di origine biologica registrate in Giappone non appartengono alla categoria dei biopesticidi. Inoltre, secondo le "Misure per il trattamento dei risultati dei test di valutazione della sicurezza relativi alla domanda di registrazione di pesticidi microbici" del Giappone, i microrganismi e le piante geneticamente modificati non sono soggetti alla gestione dei pesticidi biologici in Giappone. Negli ultimi anni, il Ministero dell'Agricoltura, delle Foreste e della Pesca ha avviato un processo di rivalutazione dei biopesticidi e ha sviluppato nuovi standard per la non registrazione degli stessi, al fine di ridurre la possibilità che l'applicazione e la diffusione dei biopesticidi possano causare danni significativi all'habitat o alla crescita di animali e piante nell'ambiente naturale.
La nuova "Lista dei prodotti per l'agricoltura biologica" pubblicata nel 2022 dal Ministero dell'Agricoltura, delle Foreste e della Pesca giapponese comprende tutti i biopesticidi e alcuni pesticidi di origine biologica. I biopesticidi giapponesi sono esentati dalla definizione di dosi giornaliere ammissibili (DGA) e limiti massimi di residui (LMR), entrambi i quali possono essere utilizzati nella produzione di prodotti agricoli secondo lo standard giapponese per l'agricoltura biologica (JAS).
2. Panoramica sulla registrazione dei pesticidi biologici in Giappone
In quanto Paese leader nello sviluppo e nell'applicazione dei biopesticidi, il Giappone possiede un sistema di gestione della registrazione dei pesticidi relativamente completo e una varietà piuttosto ampia di biopesticidi registrati. Secondo le statistiche dell'autore, al 2023 risultavano registrati ed efficaci in Giappone 99 preparati di pesticidi biologici, contenenti 47 principi attivi, pari a circa l'8,5% del totale dei principi attivi dei pesticidi registrati. Tra questi, 35 principi attivi sono utilizzati come insetticidi (inclusi 2 nematocidi), 12 come sterilizzanti e non vi sono erbicidi o altri usi (Figura 1). Sebbene i feromoni non rientrino nella categoria dei biopesticidi in Giappone, vengono solitamente promossi e applicati insieme ai biopesticidi come input per la coltivazione biologica.
2.1 Pesticidi biologici contro i nemici naturali
In Giappone sono registrati 22 principi attivi di biopesticidi a base di nemici naturali, che possono essere suddivisi in insetti parassiti, insetti predatori e acari predatori in base alla specie biologica e al meccanismo d'azione. Tra questi, gli insetti predatori e gli acari predatori si nutrono di insetti dannosi, mentre gli insetti parassiti depongono le uova nei parassiti e le larve che ne nascono si nutrono dell'ospite e si sviluppano fino a ucciderlo. Gli imenotteri parassiti, come l'ape afide, l'ape afide, l'ape afide, l'ape afide, l'ape emittera e il Mylostomus japonicus, registrati in Giappone, sono utilizzati principalmente per il controllo di afidi, mosche e mosche bianche sulle verdure coltivate in serra, mentre i crisopte, le cimici, le coccinelle e i tripidi sono utilizzati principalmente per il controllo di afidi, tripidi e mosche bianche sulle verdure coltivate in serra. Gli acari predatori sono utilizzati principalmente per il controllo del ragnetto rosso, dell'acaro delle foglie, del tirofago, del pleurotarso, dei tripidi e della mosca bianca su ortaggi, fiori, alberi da frutto, fagioli e patate coltivati in serra, nonché su ortaggi, alberi da frutto e tè piantati in campo aperto. Anicetus beneficus, Pseudaphycus mali⁃nus, E. eremicus, Dacnusa Sibirica sibirica, Diglyphus isaea, Bathyplectes anurus, degenerans (A. (=Iphiseius) degenerans, A. cucumeris La registrazione dei nemici naturali come O. sauteri non è stata rinnovata.
2.2 Pesticidi microbici
In Giappone sono registrati 23 tipi di principi attivi di pesticidi microbici, che possono essere suddivisi in insetticidi/fungicidi virali, insetticidi/fungicidi batterici e insetticidi/fungicidi fungini a seconda del tipo e dell'uso dei microrganismi. Tra questi, gli insetticidi microbici uccidono o controllano i parassiti infettandoli, moltiplicandoli e secernendo tossine. I fungicidi microbici controllano i batteri patogeni attraverso la competizione per la colonizzazione, la secrezione di antimicrobici o metaboliti secondari e l'induzione della resistenza delle piante [1-2, 7-8, 11]. Funghi (predatori) nematocidi Monacrosporium phymatopagum, fungicidi microbici Agrobacterium radiobacter, Pseudomonas sp.CAB-02, Fusarium oxysporum non patogeno e ceppo attenuato del virus della maculatura lieve del peperone, e la registrazione di pesticidi microbici come Xan⁃thomonas campestris pv.retroflexus e Drechslera monoceras non è stata rinnovata.
2.2.1 Insetticidi microbici
Gli insetticidi a base di virus polihedroidi granulari e nucleari registrati in Giappone sono utilizzati principalmente per il controllo di parassiti specifici come la tignola del melo, la tignola del tè e la tignola del tè, nonché lo Streptococcus aureus su colture come frutta, verdura e legumi. Il Bacillus thuringiensis, l'insetticida batterico più diffuso, è utilizzato principalmente per il controllo di lepidotteri ed emitteri dannosi su colture come verdura, frutta, riso, patate e tappeti erbosi. Tra gli insetticidi fungini registrati, la Beauveria bassiana è utilizzata principalmente per il controllo di parassiti con apparato boccale masticatore e pungente come tripidi, cocciniglie, mosche bianche, acari, coleotteri, cimici e afidi su verdura, frutta, pini e tè. La Beauveria brucei è utilizzata per il controllo di coleotteri dannosi come i longicepi e i coleotteri su alberi da frutto, alberi, angelica, fiori di ciliegio e funghi shiitake. Metarhizium anisopliae è utilizzato per il controllo dei tripidi nella coltivazione in serra di ortaggi e manghi; Paecilomyces furosus e Paecilopus pectus sono stati utilizzati per il controllo di mosche bianche, afidi e ragnetto rosso in ortaggi e fragole coltivati in serra. Il fungo è utilizzato per il controllo di mosche bianche e tripidi nella coltivazione in serra di ortaggi, manghi, crisantemi e lisiflorum.
Il Bacillus Pasteurensis punctum, unico nematocida microbico registrato ed efficace in Giappone, viene utilizzato per il controllo dei nematodi galligeni in ortaggi, patate e fichi.
2.2.2 Microbiocidi
Il fungicida simil-virale Zucchina Yellowing Mosaic virus Attenuated Cepted, registrato in Giappone, è stato utilizzato per il controllo della malattia del mosaico e dell'avvizzimento da Fusarium causati da un virus correlato al cetriolo. Tra i fungicidi batteriologici registrati in Giappone, Bacillus amylolitica è utilizzato per il controllo di malattie fungine come marciume bruno, muffa grigia, peronospora, stella bianca, oidio, muffa nera, muffa fogliare, maculatura, ruggine bianca e peronospora su ortaggi, frutta, fiori, luppolo e tabacco. Bacillus simplex è stato utilizzato per la prevenzione e il trattamento dell'avvizzimento batterico e della peronospora batterica del riso. Bacillus subtilis è utilizzato per il controllo di malattie batteriche e fungine come muffa grigia, oidio, stella nera, brusone del riso, oidio, peronospora, maculatura fogliare, cancro batterico, peronospora, muffa nera, maculatura bruna, peronospora fogliare nera e maculatura batterica di ortaggi, frutta, riso, fiori e piante ornamentali, fagioli, patate, luppolo, tabacco e funghi. I ceppi non patogeni di Erwenella sottospecie di carota sono utilizzati per il controllo della marciume molle e del cancro batterico su ortaggi, agrumi, cicli e patate. Pseudomonas fluorescens è utilizzato per il controllo della marciume, della marciume nera, della marciume nera batterica e della marciume dei boccioli fiorali su ortaggi a foglia. Pseudomonas roseni è utilizzato per il controllo della marciume molle, della marciume nera, della marciume, della marciume dei boccioli fiorali, della maculatura batterica, della maculatura nera batterica, della perforazione batterica, della marciume molle batterica, della peronospora batterica del fusto, della peronospora batterica dei rami e del cancro batterico su ortaggi e frutta. Il fagocitofago mirabile è utilizzato per il controllo della malattia del rigonfiamento radicale degli ortaggi cruciferi, e i batteri del cestello giallo sono utilizzati per il controllo dell'oidio, della muffa nera, dell'antrace, della muffa fogliare, della muffa grigia, del brusone del riso, della peronospora batterica, dell'avvizzimento batterico, della striatura bruna, della malattia delle piantine e della peronospora delle piantine su ortaggi, fragole e riso, e promuovono la crescita delle radici delle colture. Il Lactobacillus plantarum viene utilizzato per controllare il marciume molle su ortaggi e patate. Tra i fungicidi registrati in Giappone, la Scutellaria microscutella è stata utilizzata per la prevenzione e il controllo del marciume sclerotico negli ortaggi, del marciume nero in cipollotti e aglio. Il Trichoderma viridis è utilizzato per controllare malattie batteriche e fungine come la peronospora del riso, la striatura batterica bruna, la peronospora fogliare e il brusone del riso, nonché la striatura viola dell'asparago e la sete bianca del tabacco.
2.3 Nematodi entomopatogeni
Esistono due specie di nematodi entomopatogeni registrati efficacemente in Giappone, e i loro meccanismi insetticidi [1-2, 11] coinvolgono principalmente il danneggiamento del macchinario di invasione, il consumo di nutrienti e la disintegrazione del danno cellulare dei tessuti e la secrezione di tossine da parte di batteri simbionti. Steinernema carpocapsae e S. glaseri, registrati in Giappone, sono utilizzati principalmente su patate dolci, olive, fichi, piante da fiore e da fogliame, fiori di ciliegio, prugne, pesche, frutti rossi, mele, funghi, ortaggi, tappeto erboso e ginkgo. Controllo di insetti nocivi come Megalophora, weestro dell'olivo, Weestro nero dell'uva, Weestro rosso della palma, Longicornis stellata gialla, Weestro collo-collo del pesco, Udon Nematophora, Lepidophora a doppio ciuffo, Zoysia Oryzae, Scirpus oryzae, Dipteryx japonica, Tarlo del ciliegio giapponese, piccolo verme del pesco, Aculema japonica e fungo rosso. La registrazione del nematode entomopatogeno S. kushidai non è stata rinnovata.
3. Sintesi e prospettive
In Giappone, i biopesticidi sono importanti per garantire la sicurezza alimentare, proteggere l'ambiente e la biodiversità e mantenere uno sviluppo agricolo sostenibile. A differenza di paesi e regioni come gli Stati Uniti, l'Unione Europea, la Cina e il Vietnam [1, 7-8], i biopesticidi giapponesi sono definiti in senso stretto come agenti di biocontrollo viventi non geneticamente modificati che possono essere utilizzati come input per la semina biologica. Attualmente, in Giappone sono registrati ed efficaci 47 biopesticidi, appartenenti a nemici naturali, microrganismi e nematodi entomopatogeni, utilizzati per la prevenzione e il controllo di artropodi dannosi, nematodi fitoparassiti e patogeni nelle coltivazioni in serra e nelle colture in campo aperto come ortaggi, frutta, riso, tè, alberi, fiori, piante ornamentali e prati. Sebbene questi biopesticidi presentino i vantaggi di elevata sicurezza, basso rischio di resistenza ai farmaci, auto-ricerca o eliminazione ripetuta dei parassiti in condizioni favorevoli, lungo periodo di efficacia e risparmio di manodopera, hanno anche svantaggi come scarsa stabilità, lenta efficacia, scarsa compatibilità, spettro di controllo limitato e finestra di utilizzo ristretta. D'altro canto, la gamma di colture e oggetti di controllo per la registrazione e l'applicazione dei biopesticidi in Giappone è relativamente limitata e non può sostituire i pesticidi chimici per ottenere la piena efficacia. Secondo le statistiche [3], nel 2020, il valore dei biopesticidi utilizzati in Giappone rappresentava solo lo 0,8%, una percentuale di gran lunga inferiore a quella del numero di principi attivi registrati.
I biopesticidi, in quanto principale direzione di sviluppo per l'industria dei pesticidi in futuro, sono oggetto di crescente ricerca, sviluppo e registrazione per la produzione agricola. Grazie ai progressi della scienza e della tecnologia biologica, al vantaggio in termini di costi derivante dalla ricerca e sviluppo di biopesticidi, al miglioramento della sicurezza e della qualità alimentare, alla riduzione dell'impatto ambientale e ai requisiti per lo sviluppo sostenibile dell'agricoltura, il mercato giapponese dei biopesticidi continua a crescere rapidamente. Inkwood Research stima che il mercato giapponese dei biopesticidi crescerà a un tasso di crescita annuo composto del 22,8% dal 2017 al 2025, raggiungendo i 729 milioni di dollari nel 2025. Con l'attuazione della "Strategia per un Sistema Alimentare Verde", i biopesticidi vengono utilizzati dagli agricoltori giapponesi.
Data di pubblicazione: 14-05-2024