《农药科学与管理》2024年第3期2024-05-223508
由于日本可用农田面积相对有限，施用更多的农药和肥料以提高单位面积作物产量就成为必然选择。然而，大量化学农药的施用加重了环境负荷，保护土壤、水、生物多样性、农村景观和粮食安全以实现农业和环境的可持续发展就显得尤为重要。随着农作物中农药残留量较高而导致公共疾病病例不断增加，农民和公众倾向于使用更为安全和环保的生物农药。
与欧洲“从农场到餐桌”计划类似，日本政府于2021年5月制定了“绿色食品体系战略”，力争到2050年将化学农药的风险加权使用量减少50%，将有机种植的面积增加至100万hm2（相当于日本25%的农田面积）。该战略期待通过实施有害生物综合治理、改进施用方法和开发新的替代产品等创新实现韧性减碳措施（MeaDRI）来提升食品和农林渔业的生产力、确保其可持续
发展。其中，最重要的就是开发、应用和推广有害生物综合治理（IPM），而生物农药则是重要的工具之一。
1日本生物农药的定义与范畴
表1在日本登记的生物源物质农药品种与分类
类别a
用途
农药品种
生物
化学
农药
杀虫
氢化淀粉水解物
杀菌
自酿造酵母提取的葡聚糖、纯化木醋液、酿造醋
植物生长调节
脱落酸、苄基腺嘌呤、赤霉酸、衣康酸、混合药材提取物、双氢茉莉酮酸丙酯、癸醇、吲哚丁酸
信息素b
甲基丁香酚、alemalure、armigelure、beetarmylure、bluwelure、cuelure、cossinlure、diamolure、diashilure、fallweblure、infelure、lawculure、litlure、okimelanolure、orfralure、peachflure、pirimalure、quercivolure、sakimelamolure、sweetvilure、synanthelure、tortorilure、uwabalure
其他
全蛋粉c
农用
抗生素
阿维菌素、甲氨基阿维菌素苯甲酸盐、雷皮霉素、乐贝霉素、多杀霉素、乙基多杀菌素、双丙环虫酯、杀线虫菌素
土霉素、硫酸链霉素、多抗霉素、多抗霉素D锌盐、井冈霉素、春雷霉素
植物源
红花油、棉籽油、油菜籽油、除虫菊素、淀粉、油酸钠、辛酸甘油酯、辛/癸酸甘油酯
香菇菌丝体提取物、富马酸
除草
壬酸、壬酸钾盐、右旋柠檬烯
矿物源
矿物油
银、硫、碳酸氢钠、多硫化钙
石蜡、氯化钙、硫酸钙
a基于其他国家和地区的生物源物质农药分类；b英文信息素的名称由“害虫名片段+（特征词+）lure”构成；c梅花鹿驱避剂。
日本农林水产省2022年新发布的《有机种植投入物清单》涵盖了全部的生物农药及部分生物源物质农药（表2）。日本生物农药可豁免制定每日允许摄入量（ADI）和最大残留限量（MRL），都可用于日本有机农业标准（JAS）农产品的生产。
表2日本2022年新发布的《有机种植投入物清单》中的农药品种
类别
生物农药
天敌生物、微生物、昆虫病原线虫
植物源农药
除虫菊素a、淀粉、红花油、棉籽油、植物油、香菇菌丝体提取物、小球藻提取物、混合天然药材提取物
动物源农药
干酪素b
生物化学农药
信息素c、氢化淀粉水解物、食醋、氢化棕榈油甘油酯
农用抗生素
米尔贝霉素、多杀菌素
矿物源农药
机油、硫磺、石蜡、二氧化碳d、硅藻土d、碳酸钙e
化学农药
四聚乙醛f、氧化钙g、硫酸铜g、碱式硫酸铜、碱式氯化铜、碳酸氢钠、碳酸氢钾、石硫合剂、磷酸铁、次氯酸
a自除虫菊提取的；b用作展着剂的；c用于农业害虫防治的；d用于贮藏设施的；e用于防止铜制剂药害的；f用于捕虫器的；g用于波尔多液配制的。
2日本生物农药的登记概况
作为生物农药研发和应用的领先国家，日本拥有相对完善的农药登记管理体系和较为丰富的生物农药登记品种。据笔者统计，截至2023年，在日本登记有效的生物农药制剂99种，涉及活性成分47种，约占登记农药总活性成分数的8.5%。其中，用于杀虫的成分35种（含2种杀线虫剂），用于杀菌的成分12种，无除草及其他用途（图1）。信息素在日本虽不属于生物农药的范畴，但通常与生物农药作为有机种植投入品一起进行推广应用。
2.1天敌生物农药在日本登记有效的天敌生物农药有效成分有22种（表3），根据生物种类和作用方式可分为寄生性昆虫、捕食性昆虫和捕食性螨虫。其中，捕食性昆虫和捕食性螨虫捕捉有害昆虫之为食，寄生性昆虫在寄生的害虫体内产卵且其孵化后的幼虫以寄主为食发育从而杀死寄主。在日本登记的蚜蜂、桨角蚜小蜂、蚜茧蜂、蚜小蜂、姬小蜂和离颚茧蜂等寄生性膜翅目昆虫主要用于温室栽培蔬菜上的蚜虫、潜蝇和粉虱防治，捕食性的草蛉、蝽、瓢虫和蓟马主要用于温室栽培蔬菜上的蚜虫、蓟马和粉虱防治，捕食性螨虫则主要用于温室栽培蔬菜、花卉、果树、豆类和马铃薯，以及田间种植的蔬菜、果树和茶叶等作物上的红蜘蛛、叶螨、腐食酪螨、侧多食跗线螨、蓟马和粉虱防治。红蜡蚧扁角跳小蜂（Anicetusbeneficus）、粉蚧玉棒跳小蜂（Pseudaphycusmalinus）、浆角蚜小蜂（E.eremicus）、西伯利亚离颚茧蜂（Dacnusasibirica）、豌豆潜蝇姬小蜂（Diglyphusisaea）、一化象甲姬蜂（Bathyplectesanurus）、不纯伊绥螨［A.（=Iphiseius）degenerans］、胡瓜钝绥螨（A.cucumeris）和东亚小花蝽（O.sauteri）等天敌生物的登记失效未续。
图1在日本登记有效的（生物）农药品种的种类和数量
表3在日本登记有效的22种天敌生物农药
生物农药品种
数量
寄生性昆虫
阿希齐斯蚜蜂（AphelinusasychisWalker）、加州浆角蚜小蜂（EretmoceruscalifornicusRose&Zolnerowich）、蒙氏桨角蚜小蜂（E.mundusMercet）、科曼尼蚜茧蜂（AphidiuscolemaniViereck）、烟蚜茧蜂（A.gifuensisAshmead）、丽蚜小蜂（EncarsiaformosaGahan）、潜蝇姬小蜂（DiglyphusisaeaWalker）、芙新姬小蜂（NeochrysocharisformosaWestwood）、番茄潜蝇离颚茧蜂（DacnusasibiricaTelenga）
9
捕食性昆虫
普通草蛉（ChrysoperlacarneaStephens）、烟盲蝽（NesidiocoristenuisReuter）、南方小花蝽（OriusstrigicollisPoppius）、异色瓢虫（HarmoniaaxyridisPallas）、龟纹瓢虫（PropyleajaponicaThunberg）、细腰凶蓟马（FranklinothripsvespiformisCrawford）a、短简管蓟马（Haplothripsbrevitubus）a
7
捕食性螨虫
加州钝绥螨［Amblyseius（Neoseiulus）californicusMcGregor］、库库姆卡斯钝绥螨（A.cucumerisOudemans）、斯氏小盲绥螨［A.（Typhlodromips）swirskiiAthias-Henriot］、智利小植绥螨（PhytoseiuluspersimilisAthias-Henriot）、奇异雌绥螨（GynaeseiusliturivorusEhara）、柠檬近盲绥螨（AmblydromaluslimonicusGarman&McGregor）
6
a用于控制温室栽培蔬菜上的其他蓟马。
2.2微生物农药在日本登记有效的微生物农药有效成分有23种（表4），根据微生物种类和用途可分为病毒杀虫/杀菌剂、细菌杀虫/杀菌剂和真菌杀虫/杀菌剂。其中，微生物杀虫剂通过侵染增殖和分泌毒素等方式来杀死或控制害（线）虫；微生物杀菌剂通过定殖竞争、分泌抗菌物或产生次生代谢物，以及诱导植物抗性等作用来实现对病原菌的控制。真菌（捕食）杀线虫剂瘤捕单顶孢（Monacrosporiumphymatopagum），微生物杀菌剂放射形土壤杆菌（Agrobacteriumradiobacter）、假单胞菌CAB-02菌株（Pseudomonassp.CAB-02）、非致病性尖孢镰刀菌（non-pathogenicFusariumoxysporum）和辣椒轻斑驳病毒弱毒株（Peppermildmottlevirusattenuatedstrain），以及微生物除草剂野油菜黄单胞菌反枝苋致病变种（Xanthomonascampestrispv.retroflexus）和稗内脐蠕孢菌（Drechsleramonoceras）等微生物农药的登记失效未续。
表4在日本登记有效的23种微生物农药
病毒
杀虫剂
苹果小卷蛾颗粒体病毒（Adoxphyesoranafasciatagranulosisvirus）、茶长卷蛾颗粒体病毒（Homonamagnanimagranulosisvirus）、斜纹夜蛾核型多角体病毒［Spodopteralituranucleopolyhedrovirus］
3
杀菌剂
西葫芦黄化花叶病毒弱毒株（Zucchiniyellowmosaicvirusattenuatedstrain）
1
细菌
苏云金芽孢杆菌日本菌种（BacillusthuringiensisBerliner）、穿刺巴斯德芽孢杆菌（Pasteuriapenetrans）a
2
解淀粉芽孢杆菌（Bacillusamyloliquefaciens）、简单芽孢杆菌（B.simplex）、枯草芽孢杆菌（B.subtilis）、软腐欧文氏杆菌胡萝卜亚种无致病性株系（Erwiniacarotovorasubsp.carotovoraavirulentstrain）、荧光假单孢杆菌［Pseudomonasfluorescens（Flügge）Migula］、罗氏假单孢杆菌（P.rhodesiaeCoroler，etal）、奇异贪噬菌（Variovoraxparadoxus）、黄色篮状菌［Talaromycesflavus（Klcker）Stolk&Samson］、植物乳杆菌（Lactobacillusplantarum）
真菌
球孢白僵菌［Beauveriabassiana（Balsamo）Vuillemin］、布氏白僵菌［B.brongniartii（Sacc.）Petch］、金龟子绿僵菌［Metarhiziumanisopliae（Metschn）Sorokin］、玫烟色拟青霉［Paecilomycesfumosoroseus（Wize）Brown&Smith］、细脚拟青霉［P.tenuipes（Peck）Samson］、蜡蚧轮枝菌［Verticilliumlecanii（Zimmerman）Viegas］
小盾壳霉（ConiothyriumminitansCampbell）、深绿木霉（Trichodermaatroviride）
a杀线虫剂。
2.2.1微生物杀虫剂在日本登记的颗粒体和核型多角体病毒类杀虫剂主要用于防治苹果小卷蛾、茶小卷叶蛾和茶长卷叶蛾，以及水果、蔬菜和豆类等作物上的斜纹夜蛾等特异性害虫。作为应用最广泛的细菌杀虫剂，苏云金芽孢杆菌日本菌种主要用于蔬菜、水果、水稻、马铃薯和草坪等作物上的鳞翅目和半翅目害虫防治。在登记的真菌杀虫剂中，球孢白僵菌主要用于防治蔬菜、水果、松树和茶叶上的蓟马、蚧壳虫、粉虱、螨虫、甲虫、小菜蛾和蚜虫等咀嚼式口器和刺吸式口器害虫；布氏白僵菌用于控制果树、林木、当归、樱花和香菇等的天牛和甲虫等鞘翅目害虫；金龟子绿僵菌用于控制温室栽培蔬菜和芒果的蓟马；玫烟色拟青霉和细脚拟青霉用于控制温室栽培蔬菜和草莓的粉虱、蚜虫和红蜘蛛；蜡蚧轮枝菌用于控制温室栽培蔬菜、芒果、菊花和洋桔梗的粉虱和蓟马。
作为在日本登记有效的唯一微生物杀线虫剂，穿刺巴斯德芽孢杆菌用于蔬菜、马铃薯和无花果的根结线虫控制。
2.3昆虫病原线虫在日本登记有效的昆虫病原线虫有2种，其杀虫机制主要涉及入侵机械损伤、消耗营养并使组织细胞损害崩解，以及共生细菌分泌毒素等。在日本登记的小卷蛾斯氏线虫（Steinernemacarpocapsae）和格氏斯氏线虫（S.glaseri）主要用于甘薯、橄榄、无花果、花卉与观叶植物、樱花、李子、桃子、红浆果、苹果、蘑菇、蔬菜、草坪和银杏等作物上的甘薯象甲、橄榄象甲、葡萄黑象甲、红棕象甲、黄星长角天牛、桃红颈天牛、乌冬锦天牛、双簇污天牛、结缕草谷象、茶藨子透翅蛾、淡剑灰翅夜蛾、斜纹夜蛾、海岛木蠹蛾、星狄夜蛾、小地虎、日本樱桃树螟虫、桃小食心虫、尖眼蕈蚊和赤大菌蚊等害虫防治。昆虫病原线虫栉田斯氏线虫（S.kushidai）的登记失效未续。
3总结与展望
在日本，生物农药对保障粮食安全、保护环境和生物多样性，以及维持农业的可持续发展具有重要意义。与美国、欧盟、中国和越南等国家和地区不同，日本生物农药被狭义地定义为非基因修饰的活体生防制剂，可作为有机种植投入物使用。目前在日本登记有效的生物农药涉及有效成分47种，分别归属于天敌生物、微生物和昆虫病原线虫，被用于蔬菜、水果、水稻、茶树、林木、花卉与观赏植物和草坪等温室栽培和田间种植作物上的有害节肢动物、植物寄生线虫和病原菌的防控。虽然这些生物农药具有安全性高、耐药性风险低、有利条件下可自行搜寻或重复寄生消灭有害生物、持效期长和节省人工劳动力等优点，但也存在稳定性差、药效慢、兼容性差、防治谱和使用窗口期窄等缺点。另一方面，日本生物农药的登记和应用的作物和防治对象范围也相对有限，无法替代化学农药实现全部功效。据统计，2020年日本生物农药的使用出货值中的占比仅为0.8%，远低于其有效成分登记数量的占比。
作为农药行业未来的主要发展方向，生物农药正在更多地被研究开发和登记应用于农业生产。加上生物科学技术的进步和生物农药研发成本优势的凸显，食品安全和质量、环境负荷和农业可持续发展等要求的提升，日本生物农药市场正在持续快速增长。据InkwoodResearch估计，2017～2025年，日本生物农药市场将以年22.8%的年复合增长速率增长，预计2025年将达到7.29亿美元。随着“绿色食品体系战略”的实施，生物农药在日本农业市场中的地位将会变得越来越重要。同时，日本生物农药登记和应用对中国及其他国家的生物农药的研发、应用和管理也具有一定的参考作用。