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
生物农药是相对化学或者合成农药来说的，一般指利用或基于生物资源开发的对人、环境和生态等相对安全或友好的农药。根据活性成分来源，生物农药可分为以下几大类：一是微生物源农药，包括细菌、真菌、病毒和原生物动物等（基因修饰的）微生物活体及其分泌代谢物等；二是植物源农药，包括植物活体及其提取物、植物嵌入式保护剂（转基因作物）等；三是动物源农药，包括活的昆虫病原线虫、寄生性和捕食性动物及动物提取物（如信息素）等。美国等国还将矿物油等天然矿物源农药归为生物农药的范畴。
日本的SEIJ将生物农药分为活生物体农药和生物源物质农药，并将信息素、微生物代谢物（农用抗生素）、植物提取物、矿物源农药、动物提取物（如节肢动物毒液）、纳米抗体和植物嵌入保护剂等归为生物源物质农药。日本北连农业合作社联合会将日本生物农药分为天敌节肢动物、天敌线虫、微生物和生物源物质，并将灭活的苏云金芽孢杆菌归为微生物而将农用抗生素排除在生物农药的范畴之外。然而，在实际的农药管理中，日本生物农药则被狭义地定义为生物活体农药，即“为防治有害生物而使用的拮抗微生物、植物病原微生物、昆虫病原微生物、昆虫寄生线虫、寄生性和捕食性节肢动物等生物防治剂”。也就是说，日本生物农药是将微生物、昆虫病原线虫和天敌生物等生物活体作为有效成分商业化的农药，而生物源物质在日本登记的品种和种类（表1），则不属于生物农药的范畴。此外，根据日本《微生物农药注册申请相关安全性评估试验结果的处理办法》，基因修饰的微生物和植物不在日本生物农药的管理范畴。近年来，农林水产省还启动了生物农药的重新评估程序，并制定了不予登记的生物农药新标准，以降低生物农药施用和扩散对生活环境中的动植物栖息地或生长可能造成重大损害的可能性。
表1 在日本登记的生物源物质农药品种与分类
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
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（Anicetus beneficus）、粉蚧玉棒跳小蜂（Pseudaphycus malinus）、浆角蚜小蜂（E. eremicus）、西伯利亚离颚茧蜂（Dacnusa sibirica）、豌豆潜蝇姬小蜂（Diglyphus isaea）、一化象甲姬蜂（Bathyplectes anurus）、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
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（Monacrosporium phymatopagum），微生物杀菌剂放射形土壤杆菌（Agrobacterium radiobacter）、假单胞菌CAB-02菌株（Pseudomonas sp. CAB-02）、非致病性尖孢镰刀菌（non-pathogenic Fusarium oxysporum）和辣椒轻斑驳病毒弱毒株（Pepper mild mottle virus attenuated strain），以及微生物除草剂野油菜黄单胞菌反枝苋致病变种（Xanthomonas campestris pv. retroflexus）和稗内脐蠕孢菌（Drechslera monoceras）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
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。
2.2.2 微生物杀菌剂 在日本登记的病毒类杀菌剂西葫芦黄化花叶病毒弱毒株用于黄瓜相关病毒引起的花叶病和枯萎病防治。在日本登记的细菌类杀菌剂中，解淀粉芽孢杆菌用于蔬菜、水果、花卉、蛇麻和烟草上的褐腐病、灰霉病、黑枯病、白星病、白粉病、黑霉病、叶霉病、斑点病、白锈病和叶枯病等真菌性病害防治；简单芽孢杆菌用于水稻细菌性枯萎病和细菌性立枯病防治；枯草芽孢杆菌用于蔬菜、水果、水稻、花卉与观赏植物、豆类、马铃薯、蛇麻、烟草和蘑菇等的灰霉病、白粉病、黑星病、稻瘟病、叶霉病、黑疫病、叶枯病、白斑病、斑点病、溃疡病、疫病、黑霉病、褐斑病、黑叶枯病和细菌性斑点病等细菌性和真菌性病害防治；软腐欧文氏杆菌胡萝卜亚种无致病性株系用于蔬菜、柑橘、仙客来和马铃薯上的软腐病和溃疡病防治；荧光假单孢杆菌用于叶用蔬菜上的腐烂病、黑腐病、细菌性黑腐病和花芽腐病等防治；罗氏假单孢杆菌用于蔬菜和水果上的软腐病、黑腐病、腐烂病、花芽腐病、细菌性斑点病、细菌性黑斑病、细菌性穿孔病、细菌性软腐病、细菌性茎枯病、细菌性枝枯病和溃疡病等防治；奇异贪噬菌用于十字花科蔬菜根肿病防治，黄色篮状菌用于蔬菜、草莓和水稻上的白粉病、黑霉病、炭疽病、叶霉病、灰霉病、稻瘟病、细菌性苗枯病、细菌性枯萎病、褐条病、恶苗病和苗立枯病的防治，以及促进作物根部生长；植物乳杆菌用于蔬菜和马铃薯上的软腐病防治。在日本登记的真菌类杀菌剂中，小盾壳霉用于蔬菜菌核病、大葱和蒜的黑腐菌核病防治；深绿木霉用于水稻立枯病、细菌性褐条病、叶疫病和稻瘟病，以及芦笋紫纹羽病和烟草白绢病等细菌性和真菌性病害防治。
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（Steinernema carpocapsae）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Inkwood Research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。
来源：《农药科学与管理》2024年第3期
作者：谭海军，沈文通
