Stiftelsen lantbruksforskning

Lantbruks- och trädgårdsföretagarnas egen forskningsstiftelse finansierar behovsdriven forskning för svenska förhållanden.
Läs mer

Reduktion av diffus förorening för en hållbar användning av bekämpningsmedel

Status: Avslutat
Projektnummer: H0933018
Kategori: Research program | Crop production
Ansökningsår: 2009
Datum för slutrapport: 14 maj 2013
Huvudsökande: John Stenström
Organisation: Sveriges lantbruksuniversitet, SLU
E-postadress: john.stenstrom@slu.se
Telefon: 018-673293
Beviljade medel: 1 500 000 SEK

Sammanfattning av slutrapport
Syftet med studien är att snabbt minska mängden av glyfosatrester genom samtidig tillförsel av mikroorganismer och herbiciden i fält. Tre glyfosatnedbrytande bakterier isolerades som gav ökad nedbrytning av glyfosat efter tillsats till sand. Frystorkning av isolaten gav produkter av god kvalitet och överlevnad. Identifiering av stammarna visade dock att det mest effektiva isolatet var till 99 % identisk med en opportunistisk humanpatogen tillhörande skyddsklass 2. De två andra stammarnas effektivitet var för låg. De isolerade stammarna studerades därför inte vidare. En isolerad Bradyrhizobium japonicum visade sig vara en lovande organism för den tilltänkta applikationen, men mer studier krävs för att finna hur dess kapacitet att bryta ner glyfosat kan ökas ytterligare. Konceptet med samtidig tillsats av glyfosat och glyfosatnedbrytande mikroorganismer kan ge en väsentligt snabbare nedbrytning av herbiciden jämfört med nedbrytningshastigheten utan tillsats av mikroorganismer.

Populärvetenskaplig sammanfattning
Titel
Reduktion av diffus förorening för en hållbar användning av bekämpningsmedel

Syfte med studien
Syftet med studien är att snabbt minska mängden av de glyfosatrester i fält som har hamnat på platser (växtrester, mark) där de ej har avsedd effekt utan endast utgör ett potentiellt hot för yt- och grundvattenförorening. Detta åstadkommes genom tillförsel av optimalt formulerade mikroorganismer i samband med applicering av herbiciden i fält. Denna samtidiga tillförsel av glyfosat och mikroorganismer säkerställer en nära kontakt mellan dem och ger därmed gynnsamma förutsättningar för nedbrytningen, eftersom resterna är som mest tillgängliga för nedbrytning omedelbart efter applicering.

Resultat
Isolering av glyfosatnedbrytande bakterier. Glyfosatnedbrytande bakterier isolerades från en svensk åkerjord och från en blandkultur som erhölls från Dr J. Quinn, Queen’s University, Belfast. Tre stammar som gav den största glyfosatnedbrytningen i vätskekultur valdes ut för vidare undersökningar.

Nedbrytning av glyfosat i sand och jord. De tre stammarna odlades i minimalmedium varefter celler (ca 109 celler/g) och 20 µg glyfosat/g sattes till 10 g jord eller sand. Efter två dygn gav stammarna 52, 20 och 10 % nedbrytning i sanden. Ingen nedbrytning erhölls i jorden.

Fosforbrist för induktion av glyfosatnedbrytande enzymer. Tidigare studier har visat att fosforbrist kan öka upptag och nedbrytning av glyfosat. Därför inkuberades cellerna i minimalmedium utan fosfat innan glyfosat sattes till som enda fosforkälla. Denna fosforbrist ökade nedbrytningen hos ett av isolaten märkbart.

Formulering. För att ge hög överlevnad, god lagringsstabilitet och för att göra det möjligt att sprida glyfosatnedbrytande bakterier tillsammans med formulerad glyfosat, krävs det att bakterierna är ”förpackade” (formulerade). Därför frystorkades stammarna med sackaros som bärarmaterial. De erhållna produkterna var av god kvalitet, med en överlevand mellan 50-93 % efter 3 veckors lagring vid 25 ºC.

Identifiering och karakterisering av bakterieisolaten. Identifiering av stammarna visade att det mest effektiva isolatet var till 99 % identisk med bakterien Ochrobactrum anthropi som har beskrivits som en opportunistisk humanpatogen tillhörande skyddsklass 2. Den studerades därför inte mer i detta projekt. De två andra stammarna identifierades som Microbacterium oxydans och Brevundimonas sp. Vidare studier visade att glyfosatnedbrytningen med dessa stammar inte kunde göras mer effektiv genom att t ex byta substrat (pyruvat, glykos, gluconat). Dessutom var nedbrytningen av glyfosat försumbar i närvaro av andra fosforkällor. Dessa två bakteriestammar var därför inte heller lämpliga för vårt ändamål och studerades därför inte vidare.

En glyfosatnedbrytande Bradyrhizobium japonicum. Eftersom de tre isolerade stammarna var olämpliga för vårt syfte, undersökte vi om de kunde ersättas med någon annan organism tillhörande skyddsklass 1. Bakterier tillhörande släktena Rhizobium och Bradyrhizobium har sedan länge spridits ut på åkermark för att öka kvävefixeringen hos baljväxter. Det har också rapporterats att de kan bryta ner glyfosat. Därför undersökte vi förmågan att bryta ner glyfosat hos arter tillhörande dessa släkten från kultursamlingen vid institutionen för mikrobiologi, SLU. En av dessa, Bradyrhizobium japonicum 10169, kunde bryta ner glyfosat – även i närvaro av oorganiskt fosfor. Snabbast var nedbrytningen med arabinos som substrat, men fortfarande krävdes 3-4 veckors inkubering för att erhålla fullständig nedbrytning. I sand erhölls 43,4 % nedbrytning efter 5 dygn.

Slutsats och behov av vidare studier
Konceptet med samtidig tillsats av glyfosat och glyfosatnedbrytande mikroorganismer fungerar i princip eftersom det kan ge en väsentligt snabbare nedbrytning av herbiciden jämfört med nedbrytningshastigheten utan tillsats av mikroorganismer. Det är också möjligt att isolera naturligt förekommande mikroorganismer som kan bryta ner glyfosat. Den mest effektiva organismen vi kunde isolera, Ochrobactrum anthropi, visade sig dock tillhöra skyddsklass 2 och har beskrivits som en opportunistisk humanpatogen. Den kan därför inte användas för praktisk applikation i fält och studerades därför inte mer i detta projekt.

Bradyrhizobium japonicum 10169, kunde bryta ner glyfosat – även i närvaro av oorganiskt fosfor. Nedbrytningen var emellertid mycket långsam men ökade när bakterien odlades på arabinos. Tillsats av bakterien till sand tillsammans med arabinos som substrat gav 43,4 % nedbrytning efter 5 dygn. Bradyrhizobium japonicum 10169 är därför en lovande organism för den tilltänkta applikationen, men mer studier krävs för att finna hur dess kapacitet att bryta ner glyfosat kan ökas ytterligare. En möjlig väg kan vara att identifiera det enzym som katalyserar glyfosatnedbrytningen och därefter undersöka om odling i närvaro av detta enzyms naturliga substrat ökar enzymets mängd eller aktivitet i bakterien.

 

Antal träffar i projektbanken: 1712

Filtermaterialets påverkan på underhållsbehov, vattenkvalitet och skörd vid täckdikning
Eva Edin, Hushållningssällskapet HS Konsult AB

Projektnummer: JTI-21-83-606 • Status: Pågående • Ansökningsår: 2021

The overall purpose of the project is to generate a base for recommendations for construction of new subsurface drainage and re-drainage of clay soils in the area Water - resource efficient management. Efficient drainage of arable land is important to increase crop production, to achieve …

Läs mer

Växtnäringseffekt hos nya gödselprodukter - Metodutveckling för kvalitetssäkring
Åsa Myrbeck, RISE, Jordbruk och Livsmedel

Projektnummer: JTI-20-83-494 • Status: Pågående • Ansökningsår: 2020

For sustainable future development, it is essential to recirculate plant nutrients from different parts of society,
especially sewage plants, back to arable land. The aim of the proposed project is to ensure that high-quality fertiliser
products attractive for agricultural use are produced from …

Läs mer

Förbättrad utvärdering av officiella fältförsök genom bildanalys av drönarfoton med maskininlärning
Aakash Chawade

Projektnummer: O-20-23-462 • Status: Pågående • Ansökningsår: 2020

Crop production
Energy and biomass

The goal of the project is to digitize the data from the Swedish official field trials through automated estimates of important traits such as germination, growth, resistance, maturity and the effect of plant protection products. The purpose is to streamline and improve scoring of both diseases but …

Läs mer

Skötselåtgärder för ökad effektivitet genom ökad livslängd i mjölkkobesättningar
Mikaela Lindberg, Sveriges lantbruksuniversitet

Projektnummer: R-18-26-131 • Status: Pågående • Ansökningsår: 2018

In the proposed project, we will explore the benefits of increasing the longevity of dairy cows under Swedish conditions by changes in herd management. We will focus on effects on methane emissions by modelling, using existing data from the Swedish Official Milk Recording Scheme and results from an …

Läs mer

Utsädesbehandling med ThermoSeed i kombination med mikroorganismer - en framtid utan kemisk betning
Mariann Wikström, Agro Plantarum AB

Projektnummer: R-19-25-287 • Status: Pågående • Ansökningsår: 2019

The purpose of this project is to develop new non-chemical methods for control of different seedborne-and soilborne pathogens. Aerated steam treatment (ThermoSeed) is a modern and environmentally friendly method for seedborne pathogen sanitation, mainly used on cereals. We intend to develop the …

Läs mer

Från hav till mule - alger minskar metanemissioner från mjölkkor
Rebecca Danielsson

Projektnummer: O-20-23-461 • Status: Pågående • Ansökningsår: 2020

Meat
Milk

The purpose of this project is to investigate to what extent substances in algae inhibit microbial methane formation in cows. Several substances, so-called bioactive substances, in red, green and brown algae, have a significant methane reducing effect. These are promising results but in order to …

Läs mer

Att mäta och bedöma matens miljöpåverkan
Christel Cederberg, Chalmers Tekniska Högskola AB

Projektnummer: R-18-26-134 • Status: Pågående • Ansökningsår: 2018

Food production needs to increase in a sustainable way. This great challenge requires evaluation methods that gives information for better understanding of the impacts from agriculture and food and how to manage those impacts. The project addresses methodologies that include a broad range of …

Läs mer

Vattenstress och sensorstyrd kvävegödsling: utveckling av beslutsstöd för bättre synergier mellan vatten- och kvävestatus
Bo Stenberg

Projektnummer: O-19-20-319 • Status: Pågående • Ansökningsår: 2019

Crop production
Energy and biomass

This project aims to modify existing sensor systems for adapted nitrogen fertilization to consider water stress at
supplementary fertilization in cereals. Different approaches to consider sensor data and soil information will be tested
in field trials. Current commercial systems interpret water …

Läs mer

Förbättrad diagnostik av maskinfektioner och riktad avmaskning av värphöns
Johan Höglund

Projektnummer: O-19-20-288 • Status: Pågående • Ansökningsår: 2019

Poultry

Worm infections in free-range layers are increasingly causing health problem in the poultry industry. Despite this, there are knowledge gaps about how worms are detected in living laying hens and on methods for how they can be controlled in modern free-range housing systems. The objectives of the …

Läs mer

Grovfodrets betydelse för uppkomst av önskvärda och oönskade smaker i mjölk och mejeriprodukter
Åse Lundh, SLU

Projektnummer: R-18-26-005 • Status: Pågående • Ansökningsår: 2018

The sensory attributes of the raw milk are of major importance for the quality of the resulting dairy products. Since the early 90’ies, the so-called “blueberry off-flavour” has caused severe economic consequences for affected dairy farmers. The mechanism behind is still unclear, although forages …

Läs mer
Prenumerera på vårt nyhetsbrev