آفت‌کش‌های زیستی یکی از ابزارهای مهم برای اجرای «استراتژی سیستم غذای سبز» در ژاپن هستند. این مقاله تعریف و دسته‌بندی آفت‌کش‌های زیستی در ژاپن را شرح می‌دهد و ثبت آفت‌کش‌های زیستی در ژاپن را طبقه‌بندی می‌کند تا مرجعی برای توسعه و کاربرد آفت‌کش‌های زیستی در سایر کشورها فراهم کند.
با توجه به مساحت نسبتاً محدود زمین‌های کشاورزی موجود در ژاپن، برای افزایش عملکرد محصول در هر منطقه، استفاده از آفت‌کش‌ها و کودهای شیمیایی بیشتر ضروری است. با این حال، استفاده از تعداد زیادی آفت‌کش شیمیایی، بار زیست‌محیطی را افزایش داده است و حفاظت از خاک، آب، تنوع زیستی، مناظر روستایی و امنیت غذایی برای دستیابی به توسعه پایدار کشاورزی و زیست‌محیطی از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. با توجه به بقایای بالای آفت‌کش‌ها در محصولات کشاورزی که منجر به افزایش موارد بیماری‌های عمومی می‌شود، کشاورزان و عموم مردم تمایل دارند از آفت‌کش‌های زیستی ایمن‌تر و سازگارتر با محیط زیست استفاده کنند.
مشابه طرح اروپایی «از مزرعه تا سفره»، دولت ژاپن در ماه مه 2021 «استراتژی سیستم غذای سبز» را تدوین کرد که هدف آن کاهش 50 درصدی استفاده از آفت‌کش‌های شیمیایی با در نظر گرفتن ریسک تا سال 2050 و افزایش سطح کشت ارگانیک به 1 میلیون هکتار مربع (معادل 25 درصد از مساحت زمین‌های کشاورزی ژاپن) است. این استراتژی به دنبال افزایش بهره‌وری و پایداری غذا، کشاورزی، جنگلداری و شیلات از طریق اقدامات نوآورانه تاب‌آوری (MeaDRI)، از جمله مدیریت تلفیقی آفات، بهبود روش‌های کاربرد و توسعه جایگزین‌های جدید است. در میان آنها، مهمترین آنها توسعه، کاربرد و ترویج مدیریت تلفیقی آفات (IPM) است و آفت‌کش‌های زیستی یکی از ابزارهای مهم آن هستند.
۱. تعریف و دسته‌بندی آفت‌کش‌های زیستی در ژاپن
آفت‌کش‌های زیستی در مقایسه با آفت‌کش‌های شیمیایی یا مصنوعی، به آفت‌کش‌هایی اطلاق می‌شوند که با استفاده از منابع زیستی یا بر اساس آنها، برای انسان، محیط زیست و بوم‌شناسی نسبتاً بی‌خطر یا سازگار هستند. بر اساس منبع مواد مؤثر، آفت‌کش‌های زیستی را می‌توان به دسته‌های زیر تقسیم کرد: اول، آفت‌کش‌های با منبع میکروبی، شامل باکتری‌ها، قارچ‌ها، ویروس‌ها و موجودات زنده میکروبی اصلی (اصلاح‌شده ژنتیکی) و متابولیت‌های ترشح‌شده آنها؛ دوم، آفت‌کش‌های با منبع گیاهی، شامل گیاهان زنده و عصاره‌های آنها، عوامل محافظتی گیاهی (محصولات اصلاح‌شده ژنتیکی)؛ سوم، آفت‌کش‌های با منبع حیوانی، شامل نماتدهای زنده حشره‌درمانگر، حیوانات انگلی و شکارچی و عصاره‌های حیوانی (مانند فرومون‌ها). ایالات متحده و سایر کشورها آفت‌کش‌های با منبع معدنی طبیعی مانند روغن معدنی را نیز به عنوان آفت‌کش‌های زیستی طبقه‌بندی می‌کنند.
انجمن SEIJ ژاپن، آفت‌کش‌های زیستی را به آفت‌کش‌های موجودات زنده و آفت‌کش‌های مواد بیوژنیک طبقه‌بندی می‌کند و فرومون‌ها، متابولیت‌های میکروبی (آنتی‌بیوتیک‌های کشاورزی)، عصاره‌های گیاهی، آفت‌کش‌های مشتق‌شده از مواد معدنی، عصاره‌های حیوانی (مانند زهر بندپایان)، نانوآنتی‌بادی‌ها و عوامل محافظ گیاهی را به عنوان آفت‌کش‌های مواد بیوژنیک طبقه‌بندی می‌کند. فدراسیون تعاونی‌های کشاورزی ژاپن، آفت‌کش‌های زیستی ژاپنی را به بندپایان دشمن طبیعی، نماتدهای دشمن طبیعی، میکروارگانیسم‌ها و مواد بیوژنیک طبقه‌بندی می‌کند و باسیلوس تورینجینسیس غیرفعال را به عنوان میکروارگانیسم‌ها طبقه‌بندی می‌کند و آنتی‌بیوتیک‌های کشاورزی را از دسته آفت‌کش‌های زیستی خارج می‌کند. با این حال، در مدیریت واقعی آفت‌کش‌ها، آفت‌کش‌های زیستی ژاپنی به طور محدود به عنوان آفت‌کش‌های زنده بیولوژیکی تعریف می‌شوند، یعنی «عوامل کنترل بیولوژیکی مانند میکروارگانیسم‌های آنتاگونیست، میکروارگانیسم‌های بیماری‌زای گیاهی، میکروارگانیسم‌های بیماری‌زای حشرات، نماتدهای انگلی حشرات، بندپایان انگلی و شکارچی که برای کنترل آفات استفاده می‌شوند». به عبارت دیگر، آفت‌کش‌های زیستی ژاپنی آفت‌کش‌هایی هستند که موجودات زنده مانند میکروارگانیسم‌ها، نماتدهای حشره‌کش و موجودات دشمن طبیعی را به عنوان مواد مؤثر تجاری می‌کنند، در حالی که انواع و اقسام مواد منبع بیولوژیکی ثبت شده در ژاپن متعلق به دسته آفت‌کش‌های زیستی نیستند. علاوه بر این، طبق «اقدامات برای رسیدگی به نتایج آزمایش‌های ارزیابی ایمنی مربوط به درخواست ثبت آفت‌کش‌های میکروبی» ژاپن، میکروارگانیسم‌ها و گیاهان اصلاح ژنتیکی شده تحت مدیریت آفت‌کش‌های زیستی در ژاپن نیستند. در سال‌های اخیر، وزارت کشاورزی، جنگلداری و شیلات نیز فرآیند ارزیابی مجدد آفت‌کش‌های زیستی را آغاز کرده و استانداردهای جدیدی را برای عدم ثبت آفت‌کش‌های زیستی تدوین کرده است تا احتمال اینکه کاربرد و گسترش آفت‌کش‌های زیستی ممکن است آسیب قابل توجهی به زیستگاه یا رشد حیوانات و گیاهان در محیط زندگی وارد کند، کاهش یابد.
«فهرست نهاده‌های کاشت ارگانیک» که به تازگی توسط وزارت کشاورزی، جنگلداری و شیلات ژاپن در سال ۲۰۲۲ منتشر شده است، تمام آفت‌کش‌های زیستی و برخی از آفت‌کش‌های با منشأ زیستی را پوشش می‌دهد. آفت‌کش‌های زیستی ژاپنی از تعیین میزان مجاز مصرف روزانه (ADI) و حداکثر میزان باقیمانده (MRL) معاف هستند، که هر دو می‌توانند در تولید محصولات کشاورزی تحت استاندارد کشاورزی ارگانیک ژاپن (JAS) استفاده شوند.
۲. مروری بر ثبت آفت‌کش‌های بیولوژیکی در ژاپن
ژاپن، به عنوان کشوری پیشرو در توسعه و کاربرد آفت‌کش‌های زیستی، دارای یک سیستم مدیریت ثبت آفت‌کش نسبتاً کامل و تنوع نسبتاً غنی از ثبت آفت‌کش‌های زیستی است. طبق آمار نویسنده، تا سال 2023، 99 ترکیب آفت‌کش زیستی ثبت شده و مؤثر در ژاپن وجود دارد که شامل 47 ماده فعال است و حدود 8.5٪ از کل مواد فعال آفت‌کش‌های ثبت شده را تشکیل می‌دهد. در میان آنها، 35 ماده برای حشره‌کشی (از جمله 2 نماتدکش)، 12 ماده برای عقیم‌سازی استفاده می‌شوند و هیچ علف‌کش یا کاربرد دیگری ندارند (شکل 1). اگرچه فرومون‌ها در ژاپن به دسته آفت‌کش‌های زیستی تعلق ندارند، اما معمولاً همراه با آفت‌کش‌های زیستی به عنوان نهاده‌های ارگانیک کاشت ترویج و استفاده می‌شوند.
۲.۱ آفت‌کش‌های بیولوژیکی دشمنان طبیعی
۲۲ ماده‌ی مؤثر از آفت‌کش‌های زیستی دشمن طبیعی در ژاپن ثبت شده‌اند که می‌توانند بر اساس گونه‌های بیولوژیکی و نحوه‌ی عملکرد به حشرات انگلی، حشرات شکارچی و کنه‌های شکارچی تقسیم شوند. در میان آنها، حشرات شکارچی و کنه‌های شکارچی حشرات مضر را برای غذا شکار می‌کنند و حشرات انگلی در آفات انگلی تخم می‌گذارند و لاروهای تخم‌ریزی شده‌ی آنها از میزبان تغذیه می‌کنند و برای کشتن میزبان رشد می‌کنند. حشرات انگلی پرده‌داران، مانند زنبور شته، زنبور شته، زنبور شته، زنبور شته، زنبور نیم‌بالان و Mylostomus japonicus که در ژاپن ثبت شده‌اند، عمدتاً برای کنترل شته‌ها، مگس‌ها و مگس‌های سفید روی سبزیجات کشت شده در گلخانه استفاده می‌شوند و طعمه‌های آنها شامل کریسوپترا، ساس، کفشدوزک و تریپس عمدتاً برای کنترل شته‌ها، تریپس‌ها و مگس‌های سفید روی سبزیجات کشت شده در گلخانه استفاده می‌شوند. کنه‌های شکارگر عمدتاً برای کنترل عنکبوت قرمز، کنه برگ، تیروفاژ، پلوروتارس، تریپس و مگس سفید روی سبزیجات، گل‌ها، درختان میوه، لوبیا و سیب‌زمینی کشت‌شده در گلخانه و همچنین روی سبزیجات، درختان میوه و چای کاشته‌شده در مزارع استفاده می‌شوند. Anicetus beneficus، Pseudaphycus mali⁃nus، E. eremicus، Dacnusa Sibirica sibirica، Diglyphus isaea، Bathyplectes anurus، degenerans (A. (=Iphiseius) degenerans، A. cucumeris ثبت دشمنان طبیعی مانند O. sauteri تمدید نشد.
۲.۲ آفت‌کش‌های میکروبی
23 نوع ماده مؤثر آفت‌کش میکروبی در ژاپن ثبت شده است که می‌توان آنها را بر اساس نوع و کاربرد میکروارگانیسم‌ها به حشره‌کش‌ها/قارچ‌کش‌های ویروسی، حشره‌کش‌ها/قارچ‌کش‌های باکتریایی و حشره‌کش‌ها/قارچ‌کش‌های قارچی تقسیم کرد. در میان آنها، حشره‌کش‌های میکروبی با آلوده کردن، تکثیر و ترشح سموم، آفات را از بین می‌برند یا کنترل می‌کنند. قارچ‌کش‌های میکروبی از طریق رقابت کلونیزاسیون، ترشح مواد ضدمیکروبی یا متابولیت‌های ثانویه و القای مقاومت گیاه، باکتری‌های بیماری‌زا را کنترل می‌کنند [1-2، 7-8، 11]. نماتدکش‌های قارچی (شکارچی) Monacrosporium phymatopagum، قارچ‌کش‌های میکروبی Agrobacterium radiobacter، Pseudomonas sp.CAB-02، Fusarium oxysporum غیر بیماری‌زا و سویه ضعیف‌شده ویروس لکه‌ماهی خفیف فلفل، و ثبت آفت‌کش‌های میکروبی مانند Xan⁃thomonas campestris pv.retroflexus و Drechslera monoceras تمدید نشد.
۲.۲.۱ حشره‌کش‌های میکروبی
حشره‌کش‌های ویروسی پلی‌هدروئید دانه‌ای و هسته‌ای ثبت‌شده در ژاپن عمدتاً برای کنترل آفات خاصی مانند کرم حلقه‌ای سیب، کرم حلقه‌ای چای و کرم حلقه‌ای برگ‌دراز چای و همچنین استرپتوکوک اورئوس روی محصولاتی مانند میوه‌ها، سبزیجات و لوبیا استفاده می‌شوند. باسیلوس تورینجینسیس، به عنوان پرکاربردترین حشره‌کش باکتریایی، عمدتاً برای کنترل آفات بالپولکداران و نیم‌بالان روی محصولاتی مانند سبزیجات، میوه‌ها، برنج، سیب‌زمینی و چمن استفاده می‌شود. در میان حشره‌کش‌های قارچی ثبت‌شده، Beauveria bassiana عمدتاً برای کنترل آفات دهانی جونده و نیش‌دار مانند تریپس، حشرات پولک‌دار، مگس‌های سفید، کنه‌ها، سوسک‌ها، پروانه‌های الماسی و شته‌ها روی سبزیجات، میوه‌ها، کاج‌ها و چای استفاده می‌شود. Beauveria brucei برای کنترل آفات سخت‌بالان مانند پروانه‌های دراز و سوسک‌ها در درختان میوه، درختان، گلپر، شکوفه‌های گیلاس و قارچ‌های شیتاکه استفاده می‌شود. قارچ Metarhizium anisopliae برای کنترل تریپس در کشت گلخانه‌ای سبزیجات و انبه استفاده شد؛ Paecilomyces furosus و Paecilopus pectus برای کنترل مگس سفید، شته‌ها و عنکبوت قرمز در سبزیجات کشت شده گلخانه‌ای و توت‌فرنگی استفاده شدند. این قارچ برای کنترل مگس سفید و تریپس در کشت گلخانه‌ای سبزیجات، انبه، گل داوودی و لیزیفلوروم استفاده می‌شود.
به عنوان تنها نماتدکش میکروبی ثبت شده و مؤثر در ژاپن، باسیلوس پاستورنسیس پونکتوم برای کنترل نماتد گره ریشه در سبزیجات، سیب زمینی و انجیر استفاده می‌شود.
۲.۲.۲ میکروبیوسایدها
سویه ضعیف‌شده قارچ‌کش شبه‌ویروسی ویروس موزاییک زردی کدو که در ژاپن ثبت شده است، برای کنترل بیماری موزاییک و پژمردگی فوزاریومی ناشی از ویروس مرتبط با خیار استفاده شد. در میان قارچ‌کش‌های باکتریولوژیک ثبت شده در ژاپن، باسیلوس آمیلولیتیکا برای کنترل بیماری‌های قارچی مانند پوسیدگی قهوه‌ای، کپک خاکستری، سوختگی سیاه، بیماری ستاره سفید، سفیدک پودری، کپک سیاه، کپک برگ، بیماری لکه برگی، زنگ سفید و سوختگی برگ روی سبزیجات، میوه‌ها، گل‌ها، رازک و تنباکو استفاده می‌شود. باسیلوس سیمپلکس برای پیشگیری و درمان پژمردگی باکتریایی و سوختگی باکتریایی برنج استفاده شد. باسیلوس سوبتیلیس برای کنترل بیماری‌های باکتریایی و قارچی مانند کپک خاکستری، سفیدک پودری، بیماری ستاره سیاه، بلاست برنج، سفیدک برگ، سوختگی سیاه، سوختگی برگ، لکه سفید، لکه خال، بیماری شانکر، سوختگی، بیماری کپک سیاه، بیماری لکه قهوه‌ای، سوختگی سیاه برگ و بیماری لکه باکتریایی سبزیجات، میوه‌ها، برنج، گل‌ها و گیاهان زینتی، لوبیا، سیب‌زمینی، رازک، تنباکو و قارچ استفاده می‌شود. سویه‌های غیر بیماری‌زای زیرگونه‌های پوسیدگی نرم هویج Erwenella برای کنترل پوسیدگی نرم و بیماری شانکر روی سبزیجات، مرکبات، سیکلن و سیب‌زمینی استفاده می‌شوند. سودوموناس فلورسنس برای کنترل پوسیدگی، پوسیدگی سیاه، پوسیدگی سیاه باکتریایی و پوسیدگی جوانه گل روی سبزیجات برگی استفاده می‌شود. سودوموناس روزنی برای کنترل پوسیدگی نرم، پوسیدگی سیاه، پوسیدگی، پوسیدگی جوانه گل، لکه باکتریایی، لکه سیاه باکتریایی، سوراخ شدن باکتریایی، پوسیدگی نرم باکتریایی، سوختگی ساقه باکتریایی، سوختگی شاخه باکتریایی و شانکر باکتریایی روی سبزیجات و میوه‌ها استفاده می‌شود. از فاگوسیتوفاژ میرابایل برای کنترل بیماری تورم ریشه سبزیجات چلیپایی استفاده می‌شود و از باکتری سبد زرد برای کنترل کپک پودری، کپک سیاه، سیاه‌زخم، کپک برگ، کپک خاکستری، بلاست برنج، سوختگی باکتریایی، پژمردگی باکتریایی، رگه قهوه‌ای، بیماری گیاهچه بد و سوختگی گیاهچه روی سبزیجات، توت‌فرنگی و برنج استفاده می‌شود و رشد ریشه‌های محصولات را افزایش می‌دهد. از لاکتوباسیلوس پلانتاروم برای کنترل پوسیدگی نرم روی سبزیجات و سیب‌زمینی استفاده می‌شود. در میان قارچ‌کش‌های ثبت شده در ژاپن، از Scutellaria microscutella برای پیشگیری و کنترل پوسیدگی اسکلروتیوم در سبزیجات، پوسیدگی سیاه در پیازچه و سیر استفاده شده است. از Trichoderma viridis برای کنترل بیماری‌های باکتریایی و قارچی مانند بلاست برنج، بیماری رگه قهوه‌ای باکتریایی، بلاست برگ و بلاست برنج و همچنین بیماری رگه بنفش مارچوبه و بیماری ابریشم سفید تنباکو استفاده می‌شود.
۲.۳ نماتدهای بیمارگر حشرات
دو گونه از نماتدهای بیمارگر حشرات به طور مؤثر در ژاپن ثبت شده‌اند و مکانیسم‌های حشره‌کشی آنها [1-2، 11] عمدتاً شامل آسیب به ماشین‌آلات تهاجمی، مصرف مواد مغذی و تجزیه آسیب سلول‌های بافتی و باکتری‌های همزیست ترشح‌کننده سموم است. Steinernema carpocapsae و S. glaseri که در ژاپن ثبت شده‌اند، عمدتاً روی سیب‌زمینی شیرین، زیتون، انجیر، گل‌ها و گیاهان شاخ و برگ‌دار، شکوفه‌های گیلاس، آلو، هلو، انواع توت‌های قرمز، سیب، قارچ، سبزیجات، چمن و جینکو استفاده می‌شوند. کنترل آفات حشرات مانند Megalophora، شته زیتون، شته انگور سیاه، شته نخل قرمز، شته ستاره زرد، شته گردن-گردن هلو، شته اودون، شته لپیدوفورای دو تافت، Zoysia Oryzae، Scirpus oryzae، Dipteryx japonica، شته درخت گیلاس ژاپنی، کرم ریز غذایی هلو، aculema Japonica و قارچ قرمز. ثبت نماتد بیمارگر حشرات S. kushidai تمدید نشد.
۳. خلاصه و چشم‌انداز
در ژاپن، آفت‌کش‌های زیستی برای تضمین امنیت غذایی، حفاظت از محیط زیست و تنوع زیستی و حفظ توسعه پایدار کشاورزی اهمیت دارند. برخلاف کشورها و مناطقی مانند ایالات متحده، اتحادیه اروپا، چین و ویتنام [1، 7-8]، آفت‌کش‌های زیستی ژاپنی به طور محدود به عنوان عوامل کنترل زیستی زنده اصلاح ژنتیکی نشده تعریف می‌شوند که می‌توانند به عنوان نهاده‌های کاشت ارگانیک مورد استفاده قرار گیرند. در حال حاضر، 47 آفت‌کش زیستی ثبت شده و مؤثر در ژاپن وجود دارد که متعلق به دشمنان طبیعی، میکروارگانیسم‌ها و نماتدهای بیماری‌زای حشرات هستند و برای پیشگیری و کنترل بندپایان مضر، نماتدهای انگلی گیاهی و عوامل بیماری‌زا در کشت گلخانه‌ای و محصولات زراعی مانند سبزیجات، میوه‌ها، برنج، درختان چای، درختان، گل‌ها و گیاهان زینتی و چمن‌ها استفاده می‌شوند. اگرچه این آفت‌کش‌های زیستی مزایای ایمنی بالا، خطر کم مقاومت دارویی، خودآزمایی یا حذف انگلی مکرر آفات در شرایط مطلوب، دوره اثربخشی طولانی و صرفه‌جویی در نیروی کار را دارند، اما معایبی مانند پایداری ضعیف، اثربخشی کند، سازگاری ضعیف، طیف کنترل و دوره پنجره استفاده محدود نیز دارند. از سوی دیگر، طیف محصولات و اشیاء کنترل برای ثبت و کاربرد آفت‌کش‌های زیستی در ژاپن نیز نسبتاً محدود است و نمی‌تواند جایگزین آفت‌کش‌های شیمیایی برای دستیابی به اثربخشی کامل شود. طبق آمار [3]، در سال 2020، ارزش آفت‌کش‌های زیستی مورد استفاده در ژاپن تنها 0.8٪ بود که بسیار کمتر از نسبت تعداد ثبت شده مواد مؤثر بود.
به عنوان مسیر اصلی توسعه صنعت آفت‌کش‌ها در آینده، آفت‌کش‌های زیستی بیشتر مورد تحقیق، توسعه و ثبت برای تولیدات کشاورزی قرار می‌گیرند. همراه با پیشرفت علم و فناوری زیستی و اهمیت مزیت هزینه تحقیق و توسعه آفت‌کش‌های زیستی، بهبود ایمنی و کیفیت مواد غذایی، بار زیست‌محیطی و الزامات توسعه پایدار کشاورزی، بازار آفت‌کش‌های زیستی ژاپن همچنان به سرعت در حال رشد است. شرکت تحقیقاتی اینک‌وود تخمین می‌زند که بازار آفت‌کش‌های زیستی ژاپن از سال ۲۰۱۷ تا ۲۰۲۵ با نرخ رشد مرکب سالانه ۲۲.۸ درصد رشد خواهد کرد و انتظار می‌رود در سال ۲۰۲۵ به ۷۲۹ میلیون دلار برسد. با اجرای «استراتژی سیستم غذای سبز»، آفت‌کش‌های زیستی در مزارع کشاورزان ژاپنی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
زمان ارسال: ۱۴ مه ۲۰۲۴