Способ снижения накопления кадмия растениями

Авторы патента:

Донцов Николай Васильевич (RU)

Голубкина Надежда Александровна (RU)

Соколова Анна Ярославна (RU)

Емцев Всеволод Тихонович (RU)

Богданов Алексей Иванович (RU)

A01N63 - Биоциды, репелленты или аттрактанты или регуляторы роста растений, содержащие микроорганизмы, вирусы, плесневые грибы, ферменты, сбраживающие материалы или вещества, полученные или экстрагированные из микроорганизмов или животных материалов (содержащие соединения определенного строения A01N 27/00-A01N 59/00)[3]

A01C1 - Способы и устройства для испытания или обработки семян, корней и т.п. перед посевом или посадкой (химикалии для этого A01N 25/00-A01N 65/00)

Владельцы патента RU 2295241:

Московский Колледж Управления и Новых Технологий (RU)

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.

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/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	3,6×10⁶	1,6×10⁶	9,4×10⁵	1,6×10⁷	8,9×10⁶	4,4×10⁵
Фаза колошения	9,3×10⁵	6,7×10⁵	5,4×10⁴	4,3×10⁶	8,7×10⁵	3,2×10⁴
Фаза цветения	3,5×10⁵	7,6×10⁴	5,2×10³	2,0×10⁵	7,5×10⁴	7,8×10³
Фаза созревания	2,0×10⁴	5,8×10³	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	7,3×10³	5,9×10³	4,0-×10²	Овсяница (Татьяна)
15 минут	неполная	1,6×10⁴	9,2×10³	2,7×10³	Райграс (Дует)
30 минут	Полная	5,0×10⁶	3,6×10⁶	5,1×10⁵	Овсяница (Татьяна)
30 минут	Полная	4,0×10⁷	1,6×10⁷	4,5×10⁵	Райграс (Дует)
14 часов	Полная	6,1×10⁶	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 20×10⁶ 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 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. (1×10⁶ 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):
№	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 ⁶кл.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.

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.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к технологии хранения плодов и овощей. .

Инсектоакарицидная композиция // 2294102

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано для защиты сельскохозяйственных и декоративных культур от вредителей как в закрытых помещениях, так и в открытом грунте, а также для защиты домашних животных от эктопаразитов.

Способ биологической защиты картофеля летней посадки от колорадского жука // 2292716

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при выращивании картофеля летней посадки. .

Штамм бактерий bacillus mucilaginosus, обладающий широким спектром фунгицидного действия, и биопрепарат на его основе // 2289621

Изобретение относится к биотехнологии и микробиологии. .

Штамм бактерий azotobacter chroococcum, обладающий широким спектром фунгицидного действия и биопрепарат на его основе // 2289620

Изобретение относится к биотехнологии и микробиологии. .

Способ биологической защиты сельскохозяйственных культур от жуков-щелкунов // 2289236

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к биологическим способам борьбы с вредителями. .

Способ интродукции гриба-антагониста trichoderma lignorum в филлосферу растений // 2285406

Изобретение относится к сельскохозяйственной микробиологии, в частности к способам применения средств защиты растений от болезней. .

Псевдомицины, полезные при заболеваниях растений // 2285403

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способу защиты и лечения растений и сельскохозяйственных культур. .

Штамм микроорганизмов bacillus mycoides var. b.a. для получения биопрепарата, используемого для стимуляции роста и защиты растений от болезней // 2284353

Изобретение относится к сельскохозяйственной биотехнологии, в частности к штамму микроорганизмов для получения биопрепарата, используемого для стимуляции роста и защиты растений от болезней.

Способ защиты козлятника восточного от вредителей // 2279222

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способу защиты козлятника восточного от вредных насекомых. .

Средство для предпосевной обработки семян (варианты) // 2295219

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к растениеводству, и может быть использовано для предпосевной обработки семян сельскохозяйственных культур в экологически чистых технологиях выращивания растений.

Способ размножения кизила черенками // 2294619

Изобретение относится к садоводству, в частности к размножению посадочного материала и регуляторам роста. .

Одноразовый инкубатор, способ его получения (варианты), посадочный материал, способ его получения и способ подготовки посадочного материала к посадке или посеву // 2294614

Изобретение относится к растениеводству и может быть использовано для проращивания и роста семян различных растений в начальном периоде вегетации. .

Семена с покрытием, способ покрытия семян и способ улучшения роста растений во время ранней стадии роста растений // 2294079

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано при высеве семян, имеющих покрытие. .

Способ обеспечения влагой прорастающего в почве семени // 2294078

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано при подготовке семян к посеву. .

Состав для повышения эффективности способа предпосевной подготовки семян // 2293459

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к составу для повышения эффективности гидрофобизации семян яровой пшеницы. .

Фиксирующий агент для фиксации порошкообразного удобрения к поверхностям семян растений в виде эмульсии или суспензии типа масло/вода и его приготовление // 2293458

Изобретение относится к фиксирующему агенту в виде ламеллярной эмульсии или суспензии типа масло/вода, в которой водная фаза является главным компонентом. .

Посадочный материал, способ его получения (варианты) и способ подготовки посадочного материала к посадке // 2293457

Изобретение относится к растениеводству и может быть использовано для подготовки семян различных растений к посадке. .

Способ предпосевной обработки семян растений // 2293456

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а, более конкретно, к растениеводству, может найти применение при предпосевной обработке семян. .

Способ дезинсекции и дезинфекции материалов зернового происхождения и устройство для его осуществления // 2295848

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано для дезинсекции и дезинфекции материалов зернового происхождения перед их хранением, переработкой и предпосевной обработкой