日本生物農藥及其登記概況

譚海軍，沈文通

（1.蘇州艾科爾化工科技有限公司，江蘇 昆山 215300；2.阜寧縣安全生產宣傳教育中心，江蘇 阜寧 224400）

由于日本可用農田面積相對有限，施用更多的農藥和肥料以提高單位面積作物產量就成為必然選擇。然而，大量化學農藥的施用加重了環境負荷，保護土壤、水、生物多樣性、農村景觀和糧食安全以實現農業和環境的可持續發展就顯得尤為重要。隨著農作物中農藥殘留量較高而導致公共疾病病例不斷增加，農民和公眾傾向于使用更為安全和環保的生物農藥。

與歐洲“從農場到餐桌”計劃類似，日本政府于2021 年5 月制定了“綠色食品體系戰略”，力爭到2050年將化學農藥的風險加權使用量減少50%，將有機種植的面積增加至100萬hm2（相當于日本25%的農田面積）。該戰略期待通過實施有害生物綜合治理、改進施用方法和開發新的替代產品等創新實現韌性減碳措施（MeaDRI）來提升食品和農林漁業的生產力、確保其可持續發展。其中，最重要的就是開發、應用和推廣有害生物綜合治理（IPM），而生物農藥則是重要的工具之一。

1 日本生物農藥的定義與范疇

生物農藥是相對化學或者合成農藥來說的，一般指利用或基于生物資源開發的對人、環境和生態等相對安全或友好的農藥。根據活性成分來源，生物農藥可分為以下幾大類［1-2］：一是微生物源農藥，包括細菌、真菌、病毒和原生物動物等（基因修飾的）微生物活體及其分泌代謝物等；二是植物源農藥，包括植物活體及其提取物、植物嵌入式保護劑（轉基因作物）等；三是動物源農藥，包括活的昆蟲病原線蟲、寄生性和捕食性動物及動物提取物（如信息素）等。美國等國還將礦物油等天然礦物源農藥歸為生物農藥的范疇。

日本的SEIJ［3］將生物農藥分為活生物體農藥和生物源物質農藥，并將信息素、微生物代謝物（農用抗生素）、植物提取物、礦物源農藥、動物提取物（如節肢動物毒液）、納米抗體和植物嵌入保護劑等歸為生物源物質農藥。日本北連農業合作社聯合會［4］將日本生物農藥分為天敵節肢動物、天敵線蟲、微生物和生物源物質，并將滅活的蘇云金芽孢桿菌歸為微生物而將農用抗生素排除在生物農藥的范疇之外。然而，在實際的農藥管理中，日本生物農藥則被狹義地定義為生物活體農藥［5］，即“為防治有害生物而使用的拮抗微生物、植物病原微生物、昆蟲病原微生物、昆蟲寄生線蟲、寄生性和捕食性節肢動物等生物防治劑”。也就是說，日本生物農藥是將微生物、昆蟲病原線蟲和天敵生物等生物活體作為有效成分商業化的農藥，而生物源物質在日本登記的品種和種類（表1），則不屬于生物農藥的范疇。此外，根據日本《微生物農藥注冊申請相關安全性評估試驗結果的處理辦法》［6］，基因修飾的微生物和植物不在日本生物農藥的管理范疇。近年來，農林水產省還啟動了生物農藥的重新評估程序，并制定了不予登記的生物農藥新標準，以降低生物農藥施用和擴散對生活環境中的動植物棲息地或生長可能造成重大損害的可能性。

表1 在日本登記的生物源物質農藥品種與分類

日本農林水產省2022年新發布的《有機種植投入物清單》［9］涵蓋了全部的生物農藥及部分生物源物質農藥（表2）。日本生物農藥可豁免制定每日允許攝入量（ADI） 和最大殘留限量（MRL），都可用于日本有機農業標準（JAS）農產品的生產。

表2 日本2022年新發布的《有機種植投入物清單》中的農藥品種

2 日本生物農藥的登記概況

作為生物農藥研發和應用的領先國家，日本擁有相對完善的農藥登記管理體系和較為豐富的生物農藥登記品種。據筆者統計，截至2023 年，在日本登記有效的生物農藥制劑99種，涉及活性成分47 種，約占登記農藥總活性成分數的8.5%。其中，用于殺蟲的成分35 種（含2 種殺線蟲劑），用于殺菌的成分12種，無除草及其他用途（圖1）。信息素在日本雖不屬于生物農藥的范疇，但通常與生物農藥作為有機種植投入品一起進行推廣應用。

圖1 在日本登記有效的（生物）農藥品種的種類和數量

2.1 天敵生物農藥 在日本登記有效的天敵生物農藥有效成分有22種（表3），根據生物種類和作用方式可分為寄生性昆蟲、捕食性昆蟲和捕食性螨蟲。其中，捕食性昆蟲和捕食性螨蟲捕捉有害昆蟲之為食，寄生性昆蟲在寄生的害蟲體內產卵且其孵化后的幼蟲以寄主為食發育從而殺死寄主。在日本登記的蚜蜂、槳角蚜小蜂、蚜繭蜂、蚜小蜂、姬小蜂和離顎繭蜂等寄生性膜翅目昆蟲主要用于溫室栽培蔬菜上的蚜蟲、潛蠅和粉虱防治，捕食性的草蛉、蝽、瓢蟲和薊馬主要用于溫室栽培蔬菜上的蚜蟲、薊馬和粉虱防治，捕食性螨蟲則主要用于溫室栽培蔬菜、花卉、果樹、豆類和馬鈴薯，以及田間種植的蔬菜、果樹和茶葉等作物上的紅蜘蛛、葉螨、腐食酪螨、側多食跗線螨、薊馬和粉虱防治。紅蠟蚧扁角跳小蜂（Anicetus beneficus）、粉蚧玉棒跳小蜂（Pseudaphycus malinus）、漿角蚜小蜂（E.eremicus）、西伯利亞離顎繭蜂（Dacnusa sibirica）、豌豆潛蠅姬小蜂（Diglyphus isaea）、一化象甲姬蜂（Bathyplectes anurus）、不純伊綏螨［A.（=Iphiseius）degenerans］、胡瓜鈍綏螨（A.cucumeris）和東亞小花蝽（O.sauteri）等天敵生物的登記失效未續。

表3 在日本登記有效的22種天敵生物農藥

2.2 微生物農藥 在日本登記有效的微生物農藥有效成分有23種（表4），根據微生物種類和用途可分為病毒殺蟲/殺菌劑、細菌殺蟲/殺菌劑和真菌殺蟲/殺菌劑。其中，微生物殺蟲劑通過侵染增殖和分泌毒素等方式來殺死或控制害（線）蟲；微生物殺菌劑通過定殖競爭、分泌抗菌物或產生次生代謝物，以及誘導植物抗性等作用來實現對病原菌的控制［1-2，7-8，11］。真菌（捕食）殺線蟲劑瘤捕單頂孢（Monacrosporium phymatopagum），微生物殺菌劑放射形土壤桿菌（Agrobacterium radiobacter）、假單胞菌CAB-02菌株（Pseudomonas sp.CAB-02）、非致病性尖孢鐮刀菌（non-pathogenicFusarium oxysporum）和辣椒輕斑駁病毒弱毒株（Pepper mild mottle virus attenuated strain），以及微生物除草劑野油菜黃單胞菌反枝莧致病變種（Xanthomonas campestrispv.retroflexus）和稗內臍蠕孢菌（Drechslera monoceras）等微生物農藥的登記失效未續。

表4 在日本登記有效的23種微生物農藥

2.2.1 微生物殺蟲劑 在日本登記的顆粒體和核型多角體病毒類殺蟲劑主要用于防治蘋果小卷蛾、茶小卷葉蛾和茶長卷葉蛾，以及水果、蔬菜和豆類等作物上的斜紋夜蛾等特異性害蟲。作為應用最廣泛的細菌殺蟲劑，蘇云金芽孢桿菌日本菌種主要用于蔬菜、水果、水稻、馬鈴薯和草坪等作物上的鱗翅目和半翅目害蟲防治。在登記的真菌殺蟲劑中，球孢白僵菌主要用于防治蔬菜、水果、松樹和茶葉上的薊馬、蚧殼蟲、粉虱、螨蟲、甲蟲、小菜蛾和蚜蟲等咀嚼式口器和刺吸式口器害蟲；布氏白僵菌用于控制果樹、林木、當歸、櫻花和香菇等的天牛和甲蟲等鞘翅目害蟲；金龜子綠僵菌用于控制溫室栽培蔬菜和芒果的薊馬；玫煙色擬青霉和細腳擬青霉用于控制溫室栽培蔬菜和草莓的粉虱、蚜蟲和紅蜘蛛；蠟蚧輪枝菌用于控制溫室栽培蔬菜、芒果、菊花和洋桔梗的粉虱和薊馬。

作為在日本登記有效的唯一微生物殺線蟲劑，穿刺巴斯德芽孢桿菌用于蔬菜、馬鈴薯和無花果的根結線蟲控制。

2.2.2 微生物殺菌劑 在日本登記的病毒類殺菌劑西葫蘆黃化花葉病毒弱毒株用于黃瓜相關病毒引起的花葉病和枯萎病防治。在日本登記的細菌類殺菌劑中，解淀粉芽孢桿菌用于蔬菜、水果、花卉、蛇麻和煙草上的褐腐病、灰霉病、黑枯病、白星病、白粉病、黑霉病、葉霉病、斑點病、白銹病和葉枯病等真菌性病害防治；簡單芽孢桿菌用于水稻細菌性枯萎病和細菌性立枯病防治；枯草芽孢桿菌用于蔬菜、水果、水稻、花卉與觀賞植物、豆類、馬鈴薯、蛇麻、煙草和蘑菇等的灰霉病、白粉病、黑星病、稻瘟病、葉霉病、黑疫病、葉枯病、白斑病、斑點病、潰瘍病、疫病、黑霉病、褐斑病、黑葉枯病和細菌性斑點病等細菌性和真菌性病害防治；軟腐歐文氏桿菌胡蘿卜亞種無致病性株系用于蔬菜、柑橘、仙客來和馬鈴薯上的軟腐病和潰瘍病防治；熒光假單孢桿菌用于葉用蔬菜上的腐爛病、黑腐病、細菌性黑腐病和花芽腐病等防治；羅氏假單孢桿菌用于蔬菜和水果上的軟腐病、黑腐病、腐爛病、花芽腐病、細菌性斑點病、細菌性黑斑病、細菌性穿孔病、細菌性軟腐病、細菌性莖枯病、細菌性枝枯病和潰瘍病等防治；奇異貪噬菌用于十字花科蔬菜根腫病防治，黃色籃狀菌用于蔬菜、草莓和水稻上的白粉病、黑霉病、炭疽病、葉霉病、灰霉病、稻瘟病、細菌性苗枯病、細菌性枯萎病、褐條病、惡苗病和苗立枯病的防治，以及促進作物根部生長；植物乳桿菌用于蔬菜和馬鈴薯上的軟腐病防治。在日本登記的真菌類殺菌劑中，小盾殼霉用于蔬菜菌核病、大蔥和蒜的黑腐菌核病防治；深綠木霉用于水稻立枯病、細菌性褐條病、葉疫病和稻瘟病，以及蘆筍紫紋羽病和煙草白絹病等細菌性和真菌性病害防治。

2.3 昆蟲病原線蟲 在日本登記有效的昆蟲病原線蟲有2種，其殺蟲機制［1-2，11］主要涉及入侵機械損傷、消耗營養并使組織細胞損害崩解，以及共生細菌分泌毒素等。在日本登記的小卷蛾斯氏線蟲（Steinernema carpocapsae）和格氏斯氏線蟲（S.glaseri）主要用于甘薯、橄欖、無花果、花卉與觀葉植物、櫻花、李子、桃子、紅漿果、蘋果、蘑菇、蔬菜、草坪和銀杏等作物上的甘薯象甲、橄欖象甲、葡萄黑象甲、紅棕象甲、黃星長角天牛、桃紅頸天牛、烏冬錦天牛、雙簇污天牛、結縷草谷象、茶藨子透翅蛾、淡劍灰翅夜蛾、斜紋夜蛾、海島木蠹蛾、星狄夜蛾、小地虎、日本櫻桃樹螟蟲、桃小食心蟲、尖眼蕈蚊和赤大菌蚊等害蟲防治。昆蟲病原線蟲櫛田斯氏線蟲（S.kushidai）的登記失效未續。

3 總結與展望

在日本，生物農藥對保障糧食安全、保護環境和生物多樣性，以及維持農業的可持續發展具有重要意義。與美國、歐盟、中國和越南等國家和地區［1，7-8］不同，日本生物農藥被狹義地定義為非基因修飾的活體生防制劑，可作為有機種植投入物使用。目前在日本登記有效的生物農藥涉及有效成分47種，分別歸屬于天敵生物、微生物和昆蟲病原線蟲，被用于蔬菜、水果、水稻、茶樹、林木、花卉與觀賞植物和草坪等溫室栽培和田間種植作物上的有害節肢動物、植物寄生線蟲和病原菌的防控。雖然這些生物農藥具有安全性高、耐藥性風險低、有利條件下可自行搜尋或重復寄生消滅有害生物、持效期長和節省人工勞動力等優點，但也存在穩定性差、藥效慢、兼容性差、防治譜和使用窗口期窄等缺點。另一方面，日本生物農藥的登記和應用的作物和防治對象范圍也相對有限，無法替代化學農藥實現全部功效。據統計［3］，2020 年日本生物農藥的使用出貨值中的占比僅為0.8%，遠低于其有效成分登記數量的占比。

作為農藥行業未來的主要發展方向，生物農藥正在更多地被研究開發和登記應用于農業生產。加上生物科學技術的進步和生物農藥研發成本優勢的凸顯，食品安全和質量、環境負荷和農業可持續發展等要求的提升，日本生物農藥市場正在持續快速增長。據Inkwood Research［12］估計，2017～2025 年，日本生物農藥市場將以年22.8%的年復合增長速率增長，預計2025 年將達到7.29 億美元。隨著“綠色食品體系戰略”的實施，生物農藥在日本農業市場中的地位將會變得越來越重要。同時，日本生物農藥登記和應用對中國及其他國家的生物農藥的研發、應用和管理也具有一定的參考作用。