способ снижения накопления кадмия растениями

Формула изобретения

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.

Описание изобретения к патенту

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)×10 ⁶ 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 2×10 6 кл/мл2
Фаза развития	Численность в овсянице красной (сорт Татьяна) КОЕ/гр сухой массы			Численность в райграсе пастбищном (сорт Дует) КОЕ/гр сухой массы
	Корни	Листья	Почва	Корни	Листья	Почва
После инокуляции растений	3,6×10 6	1,6×106	9,4×105	1,6×107	8,9×106	4,4×10 5
Фаза колошения	9,3×105	6,7×10 5	5,4×104	4,3×106	8,7×105	3,2×104
Фаза цветения	3,5×10 5	7,6×104	5,2×103	2,0×105	7,5×104	7,8×10 3
Фаза созревания	2,0×104	5,8×10 3	3,7×103	5,9×104	4,6×103	2,4×103
После прохождения зимнего периода	0	0	0	0	0	0

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 растений
Длительность инкубации	Полнота намокания семян	Klebsiella planticola 2×108 кд/мл в разведении
		1/5	1/50	1/500
15 минут	неполная	7,3×10 3	5,9×103	4,0-×102	Овсяница (Татьяна)
15 минут	неполная	1,6×10 4	9,2×103	2,7×103	Райграс (Дует)
30 минут	Полная	5,0×10 6	3,6×106	5,1×105	Овсяница (Татьяна)
30 минут	Полная	4,0×10 7	1,6×107	4,5×105	Райграс (Дует)
14 часов	Полная	6,1×10 6	3,1×106	2,8×10	Овсяница (Татьяна)
14 часов	Полная	8,2×106	6,6×106	5,1×104	Райграс (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 20×10 ⁶ кл/мл при инкубации семян практически не увеличивает заселение ризоплана бактериями по сравнению с концентрацией 2×10 ⁶ 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 кадмием 4 (контроль)	4,4 мг/кг сухого остатка
То 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 остатка
То 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. (1×10 ⁶ 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):
№	Условия	Концентрация кадмия
1. Придорожная грядка экп. участка (контроль)		- 4,1 мг Cd/kg сухой массы растений
2. Придорожная грядка + Kl.pl. (инокуляция семян перед посевом) (Опыт)		- 0,6 мг Cd/kg сухой массы растений
3. Противоположная от дороги грядка (контроль)		- 0.5 мг Cd/kg сухой массы растений
4. 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 6 кл.мл 1 л/м2)
Содержание Cd в сухой массе скошенной травы с газона Вишняковского шоссе (середина мая) (контроль)	- 3,9 мг/кг сухой массы
Содержание Cd в сухой массе скошенной травы с газона Вишняковского шоссе (середина мая) (опыт)	- 4,8 мг/кг сухой массы
Содержание Cd в сухой массе скошенной травы с газона Вишняковского шоссе (конец августа) (контроль)	- 2,6 мг/кг сухой массы
Содержание 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.