I biopesticidi sono uno degli strumenti più importanti per attuare la "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 applicare più pesticidi e fertilizzanti per aumentare le rese delle colture per area. Tuttavia, l'uso di un gran numero di pesticidi chimici ha aumentato l'impatto ambientale, ed è particolarmente importante proteggere il suolo, l'acqua, la biodiversità, i paesaggi rurali e la sicurezza alimentare per raggiungere uno sviluppo agricolo e ambientale sostenibile. Con elevati residui di pesticidi nelle colture che portano a un aumento dei casi di malattie trasmissibili, gli agricoltori e la popolazione tendono a utilizzare biopesticidi più sicuri e rispettosi dell'ambiente.
Analogamente all'iniziativa europea "Dal produttore al consumatore", nel maggio 2021 il governo giapponese ha sviluppato una "Strategia per un sistema alimentare verde" che mira a ridurre del 50% l'uso ponderato in base al rischio di pesticidi chimici entro il 2050 e ad aumentare la superficie destinata alla coltivazione biologica a 1 milione di hm² (equivalente al 25% della superficie agricola giapponese). La strategia mira a migliorare la produttività e la sostenibilità di cibo, agricoltura, silvicoltura e pesca attraverso misure di resilienza innovative (MeaDRI), tra cui la gestione integrata dei parassiti, metodi di applicazione migliorati e lo sviluppo di nuove alternative. Tra queste, la più importante è lo sviluppo, l'applicazione e la promozione della gestione integrata dei parassiti (IPM), di cui i biopesticidi sono uno degli strumenti più importanti.
1. Definizione e categoria dei biopesticidi in Giappone
I biopesticidi sono relativi ai pesticidi chimici o sintetici e generalmente si riferiscono a pesticidi relativamente sicuri o rispettosi delle persone, dell'ambiente e dell'ecologia 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, inclusi batteri, funghi, virus e animali biologici originali (geneticamente modificati), organismi viventi microbici e i loro metaboliti secreti; in secondo luogo, pesticidi di origine vegetale, inclusi piante vive e i loro estratti, agenti protettivi incorporati nelle piante (colture geneticamente modificate); in terzo luogo, pesticidi di origine animale, inclusi nematodi entomopatici vivi, animali parassiti e predatori ed estratti animali (come i feromoni). Anche gli Stati Uniti e altri paesi classificano i pesticidi di origine minerale naturale come l'olio minerale come biopesticidi.
La SEIJ giapponese classifica i biopesticidi in pesticidi per organismi viventi e pesticidi a base di sostanze biogene, e classifica feromoni, metaboliti microbici (antibiotici agricoli), estratti vegetali, pesticidi di origine minerale, estratti animali (come il veleno di artropodi), nanoanticorpi e agenti protettivi integrati nelle piante come pesticidi a base di sostanze biogene. La Federazione delle Cooperative Agricole del Giappone classifica i biopesticidi giapponesi in artropodi nemici naturali, nematodi nemici naturali, microrganismi e sostanze biogene, e classifica il Bacillus thuringiensis inattivato come microrganismi, escludendo 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 come microrganismi antagonisti, microrganismi fitopatogeni, microrganismi patogeni per insetti, nematodi parassiti degli insetti, 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 entomopatici 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 rientrano nella gestione dei pesticidi biologici in Giappone. Negli ultimi anni, il Ministero dell'agricoltura, delle foreste e della pesca ha anche avviato un processo di rivalutazione dei biopesticidi e ha sviluppato nuovi standard per la non registrazione dei biopesticidi, al fine di ridurre la possibilità che l'applicazione e la diffusione di biopesticidi possano causare danni significativi all'habitat o alla crescita di animali e piante nell'ambiente vivente.
Il nuovo "Elenco degli input per la semina biologica" pubblicato dal Ministero dell'Agricoltura, delle Foreste e della Pesca giapponese nel 2022 comprende tutti i biopesticidi e alcuni pesticidi di origine biologica. I biopesticidi giapponesi sono esenti dalla determinazione della Dose Giornaliera Ammissibile (DGA) e dei limiti massimi di Residuo (LMR), entrambi utilizzabili nella produzione di prodotti agricoli secondo lo Standard Giapponese per l'Agricoltura Biologica (JAS).
2. Panoramica sulla registrazione dei pesticidi biologici in Giappone
In qualità di Paese leader nello sviluppo e nell'applicazione di biopesticidi, il Giappone dispone di un sistema di gestione della registrazione dei pesticidi relativamente completo e di una varietà relativamente ampia di registrazioni di biopesticidi. Secondo le statistiche dell'autore, al 2023, in Giappone erano registrati ed efficaci 99 preparati biologici di pesticidi, contenenti 47 principi attivi, che rappresentano circa l'8,5% del totale dei principi attivi dei pesticidi registrati. Tra questi, 35 ingredienti sono utilizzati come insetticidi (inclusi 2 nematocidi), 12 ingredienti sono utilizzati per la sterilizzazione e non sono presenti erbicidi o altri usi (Figura 1). Sebbene i feromoni non appartengano alla categoria dei biopesticidi in Giappone, vengono solitamente promossi e applicati insieme ai biopesticidi come input per le piantagioni biologiche.
2.1 Pesticidi biologici dei nemici naturali
In Giappone sono registrati 22 principi attivi di biopesticidi 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 predano insetti nocivi per nutrirsi, mentre gli insetti parassiti depongono le uova negli insetti nocivi e le loro larve si nutrono dell'ospite e si sviluppano per ucciderlo. Gli insetti imenotteri parassiti, come l'ape afide, l'ape afide, l'ape afide, l'ape afide, l'ape afide, l'ape afide, l'ape emitteri e il Mylostomus japonicus, registrati in Giappone, sono utilizzati principalmente per il controllo di afidi, mosche e mosche bianche su ortaggi coltivati in serra, mentre le prede crisotteri, cimici, coccinelle e tripidi sono utilizzate principalmente per il controllo di afidi, tripidi e mosche bianche su ortaggi coltivati in serra. Gli acari predatori vengono utilizzati principalmente per il controllo del ragnetto rosso, dell'acaro delle foglie, del tirafogo, 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 nei campi. Anicetus beneficus, Pseudaphycus mali⁃nus, E. eremicus, Dacnusa Sibirica sibirica, Diglyphus isaea, Bathylectes anurus, degenerans (A. (=Iphiseius) degenerans, A. cucumeris). La registrazione di 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 di resistenza nelle piante [1-2, 7-8, 11]. I nematocidi fungini (predatori) Monacrosporium phymatopagum, i fungicidi microbici Agrobacterium radiobacter, Pseudomonas sp.CAB-02, il non patogeno Fusarium oxysporum e il ceppo attenuato del virus della screziatura lieve del peperone, nonché la registrazione di pesticidi microbici quali Xan⁃thomonas campestris pv.retroflexus e Drechslera monoceras non sono stati rinnovati.
2.2.1 Insetticidi microbici
Gli insetticidi a base di virus poliedroidi granulari e nucleari registrati in Giappone sono utilizzati principalmente per il controllo di specifici parassiti come la tigna del melo, la tigna del tè e la tigna a foglia lunga del tè, nonché lo Streptococcus aureus su colture come frutta, verdura e fagioli. Essendo l'insetticida batterico più ampiamente utilizzato, il Bacillus thuringiensis viene utilizzato principalmente per il controllo di lepidotteri ed emitteri su colture come ortaggi, frutta, riso, patate e tappeti erbosi. Tra gli insetticidi fungini registrati, la Beauveria bassiana viene utilizzata principalmente per il controllo di parassiti dell'apparato boccale masticatore e pungente come tripidi, cocciniglie, mosche bianche, acari, coleotteri, rombi e afidi su ortaggi, frutta, pini e tè. La Beauveria brucei viene utilizzata per il controllo di coleotteri come longiceps e coleotteri in alberi da frutto, alberi, angelica, fiori di ciliegio e funghi shiitake. Metarhizium anisopliae è stato utilizzato per il controllo dei tripidi nelle coltivazioni in serra di ortaggi e mango; Paecilomyces furosus e Paecilopus pectus sono stati utilizzati per il controllo di mosca bianca, afidi e ragnetto rosso nelle coltivazioni in serra di ortaggi e fragole. Il fungo è utilizzato per il controllo di mosca bianca e tripidi nelle coltivazioni in serra di ortaggi, mango, crisantemi e lisiflorum.
Il Bacillus Pasteurensis punctum è l'unico nematocida microbico registrato ed efficace in Giappone e viene utilizzato per il controllo del nematode galligeno nelle verdure, nelle patate e nei fichi.
2.2.2 Microbiocidi
Il fungicida virus-simile, virus del mosaico dell'ingiallimento dello zucchino, ceppo attenuato registrato in Giappone, è stato utilizzato per il controllo della malattia del mosaico e della fusariosi causate da virus correlati al cetriolo. Tra i fungicidi batteriologici registrati in Giappone, il Bacillus amylolitica è utilizzato per il controllo di malattie fungine come marciume bruno, muffa grigia, marciume nero, stella bianca, oidio, muffa nera, muffa fogliare, maculatura, ruggine bianca e maculatura fogliare su ortaggi, frutta, fiori, luppolo e tabacco. Il Bacillus simplex è stato utilizzato per la prevenzione e il trattamento dell'avvizzimento batterico e della maculatura batterica del riso. Il Bacillus subtilis è utilizzato per il controllo di malattie batteriche e fungine come muffa grigia, oidio, stella nera, brusone del riso, maculatura fogliare, maculatura bianca, maculatura, cancro, maculatura, muffa nera, maculatura bruna, maculatura fogliare nera e maculatura batterica di ortaggi, frutta, riso, fiori e piante ornamentali, fagioli, patate, luppolo, tabacco e funghi. I ceppi non patogeni della sottospecie di carota Erwenella soft rot sono utilizzati per il controllo del marciume molle e del cancro batterico su ortaggi, agrumi, piante di carciofo e patate. Pseudomonas fluorescens è utilizzato per il controllo del marciume, del marciume nero, del marciume nero batterico e del marciume delle gemme a fiore su ortaggi a foglia. Pseudomonas roseni è utilizzato per il controllo del marciume molle, del marciume nero, del marciume, del marciume delle gemme a fiore, della maculatura batterica, della maculatura nera batterica, della perforazione batterica, del marciume molle batterico, del marciume batterico del fusto, del marciume batterico dei rami e del cancro batterico su ortaggi e frutta. Phagocytophage mirabile è utilizzato per il controllo del rigonfiamento radicale delle crocifere, mentre i batteri del canestro giallo sono utilizzati per il controllo di oidio, muffa nera, carbonchio, muffa fogliare, muffa grigia, bruno del riso, marciume batterico, avvizzimento batterico, striatura bruna, malattia delle piantine cattive e marciume delle piantine su ortaggi, fragole e riso, e promuovono la crescita delle radici delle colture. Il Lactobacillus plantarum è 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 e del marciume nero nei cipollotti e nell'aglio. Il Trichoderma viridis è utilizzato per controllare malattie batteriche e fungine come la peronospora del riso, la malattia della striatura bruna batterica, la peronospora fogliare e il brusone del riso, nonché la malattia della striatura purpurea dell'asparago e la malattia della seta bianca del tabacco.
2.3 Nematodi entomopatogeni
Esistono due specie di nematodi entomopatogeni registrati con efficacia in Giappone, e i loro meccanismi insetticidi [1-2, 11] coinvolgono principalmente danni ai meccanismi di invasione, consumo di nutrienti e disintegrazione dei danni cellulari tissutali, e batteri simbiontici che secernono tossine. Steinernema carpocapsae e S. glaseri, registrati in Giappone, sono principalmente utilizzati su patate dolci, olive, fichi, fiori e piante da fogliame, fiori di ciliegio, susine, pesche, frutti di bosco rossi, mele, funghi, ortaggi, tappeti erbosi e ginkgo. Controllo di insetti nocivi come Megalophora, weestro dell'olivo, Weestro nero dell'uva, Weestro rosso della palma, Longicornis della stella gialla, Weestro del collo-collo del pesco, Udon Nematophora, Lepidophora a doppio ciuffo, Zoysia oryzae, Scirpus oryzae, Dipteryx japonica, Trivello del ciliegio giapponese, Piccolo verme del cibo del pesco, Aculema japonica e Fungo rosso. La registrazione del nematode entomopatogeno S. kushidai non è stata rinnovata.
3. Riepilogo 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 Stati Uniti, Unione Europea, Cina e 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 le piantagioni biologiche. Attualmente, in Giappone sono registrati ed efficaci 47 pesticidi biologici, appartenenti a nemici naturali, microrganismi e nematodi patogeni per insetti, e sono utilizzati per la prevenzione e il controllo di artropodi nocivi, nematodi fitoparassiti e patogeni nelle coltivazioni in serra e in pieno campo come ortaggi, frutta, riso, tea tree, alberi, fiori e piante ornamentali e prati. Sebbene questi biopesticidi presentino i vantaggi di un'elevata sicurezza, un basso rischio di resistenza ai farmaci, l'eliminazione spontanea o ripetuta dei parassiti in condizioni favorevoli, un lungo periodo di efficacia e il risparmio di manodopera, presentano anche svantaggi come scarsa stabilità, lenta efficacia, scarsa compatibilità, spettro di controllo e periodo finestra di utilizzo ristretto. D'altro canto, la gamma di colture e oggetti di controllo per la registrazione e l'applicazione di biopesticidi in Giappone è relativamente limitata e non può sostituire i pesticidi chimici per raggiungere 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 al numero registrato di principi attivi.
Come principale direzione di sviluppo del settore dei pesticidi in futuro, i biopesticidi sono oggetto di maggiore ricerca, sviluppo e registrazione per la produzione agricola. Insieme al progresso della scienza e della tecnologia biologica e all'importanza del vantaggio economico della ricerca e dello sviluppo sui biopesticidi, al miglioramento della sicurezza e della qualità alimentare, al carico ambientale e ai requisiti di sviluppo agricolo sostenibile, 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 maggio 2024