СПОСОБ СНИЖЕНИЯ НАКОПЛЕНИЯ КАДМИЯ РАСТЕНИЯМИ Российский патент 2007 года по МПК A01N63/00 A01C1/00 

Изобретение относится к области экологии, преимущественно к регуляции накопления кадмия растениями.

Известны способы снижения накопления кадмия растениями путем введения в почву активных модуляторов и/или инокуляцию ими семян растений перед посадкой.

Среди известных способов наиболее близким к заявляемому объекту по технической сущности является способ снижения накопления кадмия растениями, описанный Хрипач В.А., Ворониной Л.П., Малеванной Н.Н. в 1996 г. (патент 2119285 С1 - ПРОТОТИП)

Согласно прототипа для снижения уровня кадмия в растениях в почву вносят активный модулятор и/или инокулируют им семена растений перед посевом. В качестве модулятора используют фитостероид 24-эпибрассинолид [2,3,22,23-тетрагидрокси-бета-гомокси-5-альфа-эргостин-6-он] путем обработки раствором этого вещества семян перед посевом в течение ночи в сочетании с опрыскиванием вегетирующих растений. Показано, что этот модулятор снижает накопление кадмия растениями и тем самым уменьшает выведение его из почвы.

Главный недостаток прототипа обусловлен химической природой модулятора, который после посева обработанных им семян растений подвергается химическому разложению и вынуждает повторно опрыскивать им вегетирующие растения. Кроме того по прототипу велика длительность обработки семян перед посевом, превышающая 12 часов.

Целью изобретения является обеспечение условий для однократной обработки семян растений модулятором-депрессором накопления кадмия и сокращения сроков такой инкубации семян перед посевом до 30 минут.

Указанная цель достигается тем, что в качестве модулятора-депрессора служат бактерии Klebsiella planticola, которые вносят в почву и/или ими инокулируют семена перед посевом в течение 30 минут, причем при инокуляции семян бактерии используют в концентрации (1-3)×10⁶ кл/мл в культуральной жидкости.

Ниже следующие данные обосновывают выше приведенные условия. Длительность присутствия бактерия Klebsiella planticola в ризосфере, ризоплане и филосфере растений после однократной предпосевной обработки бактериями семян приведена в таблице 1 (вегетационный опыт 2003-4 гг.).

Таблица 1
Динамика численности бактерий Klebsiella planticola в ризоплане, филлосфере и ризосфере газонных трав после предпосевной 30 мин инокуляции семян со взвесью бактерий (штамм ТСХА-91 RIF²⁰⁰ 2×10⁶ кл/мл²Фаза развитияЧисленность в овсянице красной (сорт Татьяна) КОЕ/гр сухой массыЧисленность в райграсе пастбищном (сорт Дует) КОЕ/гр сухой массыКорниЛистьяПочваКорниЛистьяПочваПосле инокуляции растений3,6×10⁶1,6×10⁶9,4×10⁵1,6×10⁷8,9×10⁶4,4×10⁵Фаза колошения9,3×10⁵6,7×10⁵5,4×10⁴4,3×10⁶8,7×10⁵3,2×10⁴Фаза цветения3,5×10⁵7,6×10⁴5,2×10³2,0×10⁵7,5×10⁴7,8×10³Фаза созревания2,0×10⁴5,8×10³3,7×10³5,9×10⁴4,6×10³2,4×10³После прохождения зимнего периода000000

Видно, что предпосевная обработка семян предлагаемым способом обеспечила присутствие бактерий Klebsiella planticola в ризоплане и филосфере растений в течение всего вегетационного сезона.

Концентрация бактерий и длительность предпосевной инокуляции семян обоснованы данными таблицы 2.

Таблица 2
Влияние длительности предпосевной инкубации семян с Klebsiella planticola и концентрации взвеси бактерий (штамм ТСХА-91 RIF²⁰⁰) на заселение бактериями ризоплана растенийДлительность инкубацииПолнота намокания семянKlebsiella planticola 2×10⁸ кд/мл в разведении1/51/501/500 15 минутнеполная7,3×10³5,9×10³4,0-×10²Овсяница (Татьяна)15 минутнеполная1,6×10⁴9,2×10³2,7×10³Райграс (Дует)30 минутПолная5,0×10⁶3,6×10⁶5,1×10⁵Овсяница (Татьяна)30 минутПолная4,0×10⁷1,6×10⁷4,5×10⁵Райграс (Дует)14 часовПолная6,1×10⁶3,1×10⁶2,8×10Овсяница (Татьяна)14 часовПолная8,2×10⁶6,6×10⁶5,1×10⁴Райграс (Дует)

Видно, что 30-минутная обработка семян бактериями обеспечивает намокания всех семян (визуальный контроль), а более длительная не увеличивает дальнейшее заселение ризоплана растений. Концентрация взвеси бактерий 20×10⁶ кл/мл при инкубации семян практически не увеличивает заселение ризоплана бактериями по сравнению с концентрацией 2×10⁶ кл/мл, но концентрация 0,2×10⁶ бактерий/мл при инкубации снижает дальнейшее заселение ризоплана.

Предлагаемый способ поясняют следующие примеры его осуществления.

Пример 1 (Таблица 3)

Таблица 3
Подавление накопления кадмия овсяницей красной (сорт Татьяна) и райграсом пастбищным (сорт Дует) на почве, обогащенной кадмием, с помощью бактерий Klebsiella planticola (Kl.pl) (вегетационный опыт в вегетационном домике на кафедре РГАУ-МСХА им. Тимирязева 30 семян/сосуд в 4^х повторностях) (поливка дистиллированной водой по мере посыхания):Содержание Cd в растениях овсяницы красной на почве, обогащенной кадмием⁴ (контроль)4,4 мг/кг сухого остаткаТо же в присутствии Klebsiella planticola (опыт)2,1 мг/кг сухого остатка (48%)Содержание Cd в растениях райграса пастбищного на почве, обогащенной кадмием⁴ (контроль)6,4 мг/кг сухого остаткаТо же в присутствии Klebsiella planticola (опыт)1,5 мг/кг сухого остатка (23%)

1) кадмий вносили в почву (опыт 7) путем тщательного перемешивания каждого кг почвы со 100 mg порошка соли Cd(NO₃)₂ перед набивкой вегетационных сосудов (6 кг почвы/сосуд).

2) концентрацию кадмия в водном экстракте гомогената, полученного из взвешенной порции высушенной массы растений, определяли с помощью ионоселективного электрода, используя иономер "Эксперт 001"

3) бактерии Klebsiella planticola (Kl.pl.) штамм ТСХА 91-РИФ200 вносили в почву путем инокуляции перед посевом в течение 30 минут семян растений со взвесью Kl.pl. (1×10⁶ бактерий/мл культуральной среды, разведенной непосредственно перед инкубацией 1:50 [если по условиям опыта не указано иначе]) (штамм ТСХА 91-РИФ200 получен у профессора В.Т.Емцева кафедры микробиологии РГАУ-МСХА им. Тимирязева)

Пример 2 (Таблица 4)

Таблица 4
Уменьшение количества биодоступного кадмия в салате сорта "Подмосковный" (Институт овощеводства, Одинцово д.с-х.н. Голубкина Н.А. 2005 г):№УсловияКонцентрация кадмия1. Придорожная грядка экп. участка (контроль)- 4,1 мг Cd/kg сухой массы растений2. Придорожная грядка + Kl.pl. (инокуляция семян перед посевом) (Опыт)- 0,6 мг Cd/kg сухой массы растений3. Противоположная от дороги грядка (контроль)- 0.5 мг Cd/kg сухой массы растений4. Противоположная от дороги грядка + Kl.pl. (инокуляция семян перед посевом) (Опыт)- 0.4 мг Cd/kg сухой массы растений

Пример 3 (Таблица 5).

Таблица 5
Уменьшение количества биодоступного кадмия в травяном газоне: газон длиной 8 м Вишняковского шоссе между Балашихой и Салтыковкой [10-ая линия], сравнили содержание кадмия в сухой массе скошенной травы в середине мая и конце августа 2005 г. в контроле и в опыте (однократный полив в середине мая раствором Klebsiella planticola 1×10 ⁶кл.мл 1 л/м²)Содержание Cd в сухой массе скошенной травы с газона Вишняковского шоссе (середина мая) (контроль)- 3,9 мг/кг сухой массыСодержание Cd в сухой массе скошенной травы с газона Вишняковского шоссе (середина мая) (опыт)- 4,8 мг/кг сухой массыСодержание Cd в сухой массе скошенной травы с газона Вишняковского шоссе (конец августа) (контроль)- 2,6 мг/кг сухой массыСодержание Cd в сухой массе скошенной травы с газона Вишняковского шоссе (конец августа) (опыт)- 2,1 мг/кг сухой массы

Примеры 1, 2, 3 указывают на снижения содержания кадмия с помощью Klebsiella planticola, на технологичность и простоту предлагаемого способа модуляции содержания кадмия в растениях.

Источники информации:

Хрипач В.А., Воронина Л.П., Малеванная Н.Н. "Средство для снижения накопления тяжелых металлов сельскохозяйственными культурами", патент 2119285 С1 6 А 01 Т 43/22 от 31.01.96 (прототип).

Емцев В.Т. Ассоциативный симбиоз почвенных диазотрофных бактерий и овощных культур // Почвоведение. - 1994. - №4. - стр.74-84.

Журбицкий О.В. Теория и практика вегетационного метода // М.: Наука, 1968, стр.5-224.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Внесение в почву бактерии Klebsiella planticola и/или инокуляция ею семян растений перед посадкой обеспечивает снижение накопления кадмия растениями. При инокуляции бактерию используют в концентрации (1-3)×10⁶ кл/мл в культуральной жидкости. 5 табл.

Способ снижения накопления кадмия растениями, включающий внесение в почву бактерий Klebsiella planticola и/или инокуляцию ими семян растений в течение 30 мин, причем при инокуляции семян бактерию используют в концентрации (1-3)·10⁶ кл/мл в культуральной жидкости.