郭 孝,介曉磊*,李 明,劉世亮,化黨領(lǐng),胡華鋒,李建平

(1河南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院,河南鄭州450002;2鄭州牧業(yè)工程高等專科學(xué)校,河南鄭州450011)

微量元素硒(Se)是自然界中存在于重金屬硫化物礦石中的一種微量元素[1],長期以來人們一直把它看成一種有毒元素。但是直到1957年美國營養(yǎng)學(xué)家Schwarz和Foltz首先發(fā)現(xiàn)硒對動物具有營養(yǎng)作用以后,各國學(xué)者相繼開始了對硒的研究,并發(fā)現(xiàn)硒是生物機(jī)體中必需的營養(yǎng)元素之一,是谷胱甘酞過氧化物酶的組成成分,在動植物新陳代謝中起著極其重要的作用[2-3],并且在動植物安全利用方面做了許多富有成效的工作。

我國對硒的研究較晚,自從上世紀(jì)80年代在東北證實了動物克山病、大骨節(jié)病與地方性缺硒有一定關(guān)系之后,硒的研究狀況受到政府的關(guān)注[4],現(xiàn)在人們已經(jīng)認(rèn)識到一定量的硒有益于健康,而過量的硒對健康有害。硒既是活性氧自由基(Reactive Oxygen Species,ROS)的清除劑,又是產(chǎn)生ROS的催化劑,因此增加了利用硒的難度。動物、人體吸收并能夠進(jìn)行代謝的是有機(jī)硒,而且過多的有機(jī)硒可以排出體外。雖然動物、人體也能吸收無機(jī)硒,但過多時難以排出體外,如在體內(nèi)積累過多,則會導(dǎo)致硒中毒,所以硒的生物效應(yīng)的兩面性表現(xiàn)十分突出,其分子機(jī)理還不很清楚。在我國土壤中缺硒比較嚴(yán)重,據(jù)劉崢[5]報道,中國土壤全硒平均含量為 0.296 mg/kg,接近于世界平均值0.30 mg/kg,但由于我國土壤硒含量分布不均,大約有25%的土壤處于缺硒狀態(tài),包括潛在性缺硒的土壤,總共約有40%的土壤缺硒。我國缺硒土壤主要分布在北方農(nóng)牧業(yè)地帶,所以對農(nóng)牧業(yè)影響較大,為了解決動物飼料中硒不足的問題,目前廣泛應(yīng)用亞硒酸鈉(Na2SeO3)和硒酸鈉(Na2SeO4或Na2SeO4?10 H2O)等無機(jī)硒化合物以及硒化亞油酸、硒代蛋氨酸、硒化脂多糖和強化硒酵母等有機(jī)硒作為補硒劑。無機(jī)硒以亞硒酸鈉應(yīng)用最為廣泛,但其毒性大,需要量和中毒量相差不大,生產(chǎn)和使用時安全性差,有機(jī)硒雖然比無機(jī)硒利用安全,吸收好,但生產(chǎn)工藝復(fù)雜、成本高、添加難度大,多用于實驗室研究,生產(chǎn)應(yīng)用不廣泛[6-7]。

和硒不同,中國土壤的鈷供應(yīng)狀況相當(dāng)好,從全鈷考慮,我國僅有約10%的土壤低于臨界值,但是由于土壤鈷的有效性受土壤pH值制約,pH值越高,鈷的有效性越低。北方土壤雖然全鈷含量較豐富,但由于土壤pH值比較高,鈷的有效性差[5]。鈷也是動植物必需的微量元素之一[8],鈷可作為維生素B12的重要組成部分,參與動物的造血過程[9],鈷又是多種酶的活化劑,可調(diào)節(jié)動植物的新陳代謝,所以當(dāng)土壤中鈷的有效性不高時就會影響到植物(牧草)中的鈷含量,用作飼草時不僅影響到家畜的食欲,而且降低家畜對疾病的抵抗力和畜產(chǎn)品的質(zhì)量,因此家畜補鈷的意義重大。另外,硒和鈷在植物營養(yǎng)方面具有趨同性,在動、植物營養(yǎng)方面具有協(xié)調(diào)性,鈷還能增強牧草對硒的吸收,增強硒的生理功能[1,10-11],所以將硒、鈷結(jié)合起來進(jìn)行研究有重要意義。

該研究基于前人研究成果,在全國首次提出了SPFAC概念(土壤-牧草-飼料-動物鏈)的基礎(chǔ)上,提出一套行之有效的解決動物硒、鈷不足的全新技術(shù)措施[12],即依據(jù)土壤學(xué)原理通過在牧草田基施硒鈷配合物料,使硒、鈷積累到牧草的莖葉上,極大地提高了牧草中的硒、鈷含量,然后根據(jù)家畜營養(yǎng)需要,將之添加到家畜飼料中,達(dá)到家畜補硒補鈷的目的[3]。由于硒在牧草中以有機(jī)硒形式存在,利用效率比較高,可以克服在動物飼料中直接添加無機(jī)硒帶來的副作用。

該研究的主要目的是通過硒鈷配合基施,研究苜蓿對硒、鈷的吸收、利用和轉(zhuǎn)化特點,并分析硒、鈷在單施和混施下對苜蓿青干草中營養(yǎng)成分和微量元素含量的影響,為生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)安全的富硒富鈷苜蓿飼草提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

1.1.1 試驗地及土壤狀況 試驗在河南省鄭州市黃河灘區(qū)合博草業(yè)基地內(nèi)進(jìn)行,該地區(qū)海拔72 m,屬溫帶大陸季風(fēng)性氣候,四季分明;年日照時數(shù)2368.4 h,日平均氣溫14.3℃,7月份平均氣溫27℃,最高氣溫39.5℃;1月份平均氣溫1℃,最低溫度-25℃,≥10℃積溫為4800℃;年平均降水量630 mm,無霜期220～225 d。土壤為黃河沖積物上發(fā)育的潮土,質(zhì)地為壤土[13],其理化性狀如下:堿解氮66.0 mg/kg,速效鉀(K)175.2 mg/kg,速效磷(P)7.0 mg/kg,有機(jī)質(zhì)8.2 g/kg,有效鐵5.3 mg/kg,有效硼0.4 mg/kg,有效鉬0.07 mg/kg,有效鋅0.64 mg/kg,有效銅1.35 mg/kg,有效錳10.90 mg/kg。另外,土壤中有效硒0.08 mg/kg,有效鈷0.05 mg/kg,屬于有效硒、鈷均缺乏的土壤。

1.1.2 供試品種 供試牧草為紫花苜蓿,品種為亮苜-400(秋眠級數(shù)為2.0)[Medicago sativa cv.Liangmu No.400],來自美國。

試驗用硒為亞硒酸鈉(Na2SeO3?5H2O),鈷為硫酸鈷(CoSO4?7H2O),均為分析純試劑(AR),其主要成份含量分別為21.0%和62.6%。

1.2 試驗設(shè)計與實施

試驗為單因子隨機(jī)設(shè)計試驗,即基施8種硒、鈷配比的物料:低硒、高硒、低鈷、高鈷、低硒低鈷、低硒高鈷、高硒低鈷和高硒高鈷,其代號分別為M-1、M-2、M-3、M-4 、M-5 、M-6 、M-7 和 M-8,并設(shè)對照(CK,不施硒鈷物料),共9個處理。各處理中硒、鈷用量為:亞硒酸鈉(Na2SeO?5H2O)570-200 g/hm2(低硒)(橫線前為物料量,后為養(yǎng)分量,下同)、765-266 g/hm2(高硒);硫酸鈷(CoSO4?7H2O)762-160 g/hm2(低鈷)、1548-330 g/hm2(高鈷)。每處理3次重復(fù),小區(qū)面積為20 m2(4m×5 m),隨機(jī)排列,區(qū)間距離1 m,試驗區(qū)總面積為1500m2[14]。

各小區(qū)于耕前按以上處理將硒、鈷配比的物料一次性撒施,然后耕翻。在研究期間不施其它肥料。苜蓿于2006年10月12日播種,播行為20～25 cm,播深為1.5 cm,播種量為2.2 g/m2,播種后鎮(zhèn)壓1次[15]。試驗從2006年10月開始到2008年10月結(jié)束,在每年的開花期進(jìn)行觀察、取樣和分析。

1.3 分析項目和測定方法

分析項目為苜蓿青干草中粗蛋白質(zhì)、粗脂肪、粗纖維、無氮浸出物、粗灰分等常規(guī)營養(yǎng)成分和Zn、Mo、B、Cu、Fe、Mn 、Se、Co 微量元素含量。

苜蓿樣品經(jīng)烘干稱重后用不銹鋼粉碎機(jī)粉碎,過1 mm篩,供分析。

粗蛋白質(zhì)含量用濃硫酸-雙氧水消化—半微量凱氏定氮法測定;粗脂肪用索氏脂肪提取器測定;粗纖維用酸性洗滌劑法(ADF)測定;粗灰分用干灰法測定。

硒含量的測定采用尚慶茂等[16-17]的方法進(jìn)行:取1 g干樣加20 mL 4 mol/L的HCI,在170℃下回流反應(yīng)20 min,冷卻后取上清液,測定樣品中無機(jī)硒的含量;取0.5 g干樣加7 mL混合消化液(5 mL HNO3+2 mL HCIO4),180～200℃消化2 h,冷卻后再加10 mL 4 mol/L的HCI還原10 min,重蒸餾水定容,測定樣品中全硒含量[18]。

鐵、鋅、銅、鉬、錳、鈷的測定采用干灰化-稀硝酸溶解—AAS法[19-20];硼的測定采用干灰化-稀硝酸溶解—甲亞胺(Azomethine-H)比色法。

試驗觀察數(shù)據(jù)采用Excel和SPSS 11軟件進(jìn)行統(tǒng)計、分析和顯著性檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 基施硒、鈷物料對苜蓿青干草硒、鈷含量的影響

試驗結(jié)果(表1)表明,苜蓿草地基施硒、鈷物料后,苜蓿青干草中硒、鈷含量比對照有很大的提高。低硒(M-1)和高硒(M-2)處理硒含量分別是CK的4.99和9.16倍,均達(dá)到顯著水平;而處理的鈷含量與對照差異不顯著。低鈷(M-3)和高鈷(M-4)處理的硒含量分別是CK的1.81和1.69倍,差異達(dá)到顯著水平,但相互之間差異不顯著;而兩處理的鈷含量相互間差異不顯著,但均顯著地高于CK。

硒、鈷混施和以上單施相比,苜蓿青干草中的硒含量均得到了進(jìn)一步的提高,低硒低鈷(M-5)和低硒高鈷(M-6)處理的硒含量分別比低硒(M-1)處理高16.27%和4.67%;高硒低鈷(M-7)和高硒高鈷(M-8)處理的硒含量分別比高硒(M-2)高30.77%和10.92%。硒鈷混施苜蓿青干草中鈷的含量也均高于鈷的單施,低硒低鈷(M-5)和高硒低鈷(M-7)處理的鈷含量分別比低鈷(M-3)高2.13%和21.14%,均達(dá)到顯著水平;低硒高鈷(M-6)和高硒高鈷(M-8)處理的硒含量分別比高鈷(M-4)高30.77%和10.92%,均達(dá)到顯著水平。

在硒鈷混施的4個處理中,高硒低鈷(M-7)的富硒效果最好,其次是高硒高鈷(M-8),兩處理的硒含量分別比CK提高了1097.52%和915.71%;高硒高鈷(M-8)的富鈷效果最好,其次是高硒低鈷(M-7),兩處理鈷的含量分別比CK提高了144.44%和126.67%;低硒低鈷(M-5)和低硒高鈷(M-6)也有較好的硒、鈷積累效果,其中低硒高鈷(M-6)中鈷和硒含量分別是CK的3.11和3.69倍;而低硒低鈷(M-5)中鈷和硒的含量分別是CK的2.71和4.09倍。

從以上結(jié)果可以看出,施硒能提高苜蓿青干草中硒的含量,物料中硒含量越多,青干草中的硒含量也越高;另外單施鈷也能顯著提高苜蓿青干草中的硒含量,但鈷含量的高低對草中的硒含量影響不顯著。在硒鈷混合物料中,高硒低鈷物料好于高硒高鈷物料。因此,苜蓿青干草中硒的含量不僅與營養(yǎng)環(huán)境中的硒多少有關(guān),還與土壤中鈷的有效含量有關(guān)。單施鈷能顯著提高苜蓿青干草中的鈷含量,物料中鈷含量的高低對草中鈷含量影響不顯著,說明在苜蓿草地上適量施鈷有利于牧草對鈷的吸收,過量施鈷則會使牧草對鈷的吸收下降,造成鈷料的浪費。雖然單施硒對草中鈷積累量影響不大,但是硒與鈷搭配可以顯著提高牧草鈷的積累量,物料中硒含量越高,草中鈷的積累量就越多。當(dāng)硒、鈷的用量(物料量,下同)分別在 765 g/hm2和762 g/hm2的情況下,其混合物料能有效地提高苜蓿青干草硒的含量,比對照高1097.52%,比單施硒高69.39%;當(dāng)硒、鈷的用量分別為765 g/hm2和 1548 g/hm2時,其混合物料對提高苜蓿青干草中鈷的含量效果最好,比對照高144.44%,比單施鈷高27.02%。

2.2 基施硒、鈷物料對苜蓿青干草中微量元素含量的影響

表1還看出,單施硒均能提高苜蓿青干草中Fe、Mn、Cu 、Zn、Mo、B 6種微量元素的含量,其中高硒處理中6種微量元素的含量均顯著高于對照,而低硒處理只有Zn、Mo、Cu、Fe 4種微量元素的含量顯著高于對照,Mn和B則差異不顯著,高硒的效果好于低硒。單施鈷也能提高苜蓿青干草中Fe、Mn、Mo的含量,對另外3種微量元素含量的影響不顯著,低鈷好于高鈷,和對照相比,低鈷處理中Fe、Mn、Mo的含量分別提高了15.84%、16.96%和53.63%,達(dá)到顯著或極顯著水平。高鈷處理中Mn的含量也與對照差異達(dá)顯著水平。

4個硒鈷混合處理的效果好于對照和各硒、鈷單施處理 ,Fe、Mn 、Cu、Zn 、Mo、B 6種微量元素的含量均顯著地高于對照和硒、鈷單施,提高幅度為13.43%～ 256.45%。不同處理微量元素含量有較大差異,低硒低鈷(M-5)的 Cu、Zn、Mo、B 含量最高,分別比對照提高了37.33%、96.39%、256.45%和39.67%,低硒高鈷(M-6)的Mn含量最高,比對照提高了41.66%,高硒低鈷(M-7)的Fe含量最高,比對照提高了59.45%;不同元素含量的提高幅度也有較大的差異,其中Mo的提高幅度最大,為142.34%～256.45%;提高幅度最小為Cu和B,幅度分別為13.43%～ 37.33%和14.60%～ 39.67%;另外,Fe、Mn和Zn的提高幅度分別為48.16%～ 59.45%、32.88%～41.66%和 37.10%～ 96.39%。

通過以上分析可以看出,當(dāng)硒用量在765 g/hm2的情況下,適當(dāng)基施亞硒酸鈉能顯著提高青干草中Zn 、Mo、B、Cu 、Fe和Mn 6 種微量元素的含量;當(dāng)鈷用量在762 g/hm2的情況下,適當(dāng)基施硫酸鈷能顯著提高青干草中Fe、Mn、Mo 3種微量元素的含量。硒鈷混合施比硒、鈷單施有更好的效果,當(dāng)硒、鈷用量分別在570 g/hm2和762 g/hm2的情況下,其混合物料比其它物料更能提高牧草中Cu、Zn、Mo和B的含量,另外,低硒高鈷和高硒低鈷處理也能顯著提高牧草中Mn和Fe的含量。

2.3 基施硒、鈷物料對苜蓿中硒形態(tài)和對硒轉(zhuǎn)化的影響

牧草中的硒分為無機(jī)硒和有機(jī)硒,有機(jī)硒含量越高,利用越安全,利用效率也越高。試驗結(jié)果(表2)表明,單施硒能提高苜蓿青干草中全硒的含量,和對照相比,低硒(M-1)和高硒(M-2)處理青干草中全硒的含量分別提高了398.74%和815.72%,但有機(jī)硒轉(zhuǎn)化率沒有明顯的差異性。另外,鈷的單施也能提高苜蓿青干草中全硒的含量,低鈷(M-3)和高鈷(M-4)處理青干草中的全硒含量分別提高了80.50%和68.55%,對有機(jī)硒轉(zhuǎn)化率也沒有明顯的影響。這說明,單施硒或鈷均可提高苜蓿青干草中的全硒含量,對有機(jī)硒的轉(zhuǎn)化率沒有影響,也就是說無機(jī)硒和有機(jī)硒的提高是同步的,而且苜蓿對硒的吸收與轉(zhuǎn)化存在著最大效率和濃度。

在硒鈷混施的4個處理中,高硒低鈷(M-7)的全硒和有機(jī)硒含量最高,分別比對照高1097.48%和1358.47%,也分別比高硒(M-2)處理高30.77%和56.17%;其次為高硒高鈷(M-8),其總硒和有機(jī)硒含量分別比對照高915.72%和1160.17%,比高硒(M-2)高10.92%和34.94%,在低硒低鈷(M-5)和低硒高鈷(M-6)的2個低硒處理中,其總硒和有機(jī)硒含量均顯著高于對照,但顯著低于高硒的2個處理。

由此看出,無論硒、鈷單施還是混合施,隨著物料中硒含量的增加,苜蓿青干草中全硒、無機(jī)硒和有機(jī)硒含量也隨之顯著增加,而且苜蓿表現(xiàn)為對硒的奢侈吸收。相對硒的單施,鈷與硒的混施能增強苜蓿對硒的吸收,其中低量鈷與硒搭配比高量鈷與硒搭配效果更顯著。就有機(jī)硒的轉(zhuǎn)化率而言,隨著混合物料中硒和鈷量的增加,苜蓿有機(jī)硒的轉(zhuǎn)化率明顯提高,對照處理有機(jī)硒的轉(zhuǎn)化率為74.21%,而4個混施處理的有機(jī)硒的平均轉(zhuǎn)化率為87.89%,是對照的1.18倍,達(dá)到顯著水平。就硒鈷混施效果來看,低鈷和高鈷配比的有機(jī)硒平均轉(zhuǎn)化率分別為86.14%和89.64%,說明鈷能夠加強苜蓿對硒的吸收和轉(zhuǎn)化,提高硒鈷混合物料中的鈷量有利于提高苜蓿有機(jī)硒的轉(zhuǎn)化率。所以,和單施硒、鈷相比,硒鈷混施不但能提高硒的含量,還能夠提高有機(jī)硒的轉(zhuǎn)化率。

表2 硒、鈷單施和混施對苜?；ㄆ谇喔刹葜懈鞣N形態(tài)硒的含量及有機(jī)硒轉(zhuǎn)化率的影響Table 2 Effects of selenium and cobalt single and combined application on the forms and transfer ratio of alfalfa hays at the flowering stage

2.4 基施硒、鈷物料對苜蓿青干草的營養(yǎng)成份的影響

從表3結(jié)果看出,硒、鈷單施均對苜蓿青干草的粗蛋白和無氮浸出物含量影響不大,但對粗脂肪、粗灰分和粗纖維的含量有一定影響。各硒鈷單施或者混施處理之間粗纖維含量差異不顯著,但除了高硒低鈷(M-7)與對照差異不顯著外,其它處理均顯著地高于對照,說明硒鈷物料能明顯地提高苜蓿青干草中的粗纖維含量;粗脂肪含量,高硒低鈷((M-7)處理最高(3.65%),并顯著高于其它處理,其他硒鈷單施和混施處理均低于對照,其中高硒(M-2)、高鈷(M-4)、低硒高鈷(M-6)和高硒高鈷(M-8)處理均與對照組差異顯著;粗灰分含量,高硒高鈷(M-8)處理最高,但與低硒低鈷(M-5)和Ck差異不顯著,而這3個處理均顯著地高于其它6個處理。

表3 硒、鈷單施和混施對苜?；ㄆ谇喔刹莩Ｒ?guī)營養(yǎng)成份的影響Table 3 Effects of selenium and cobalt single and combined application on nutrient compositions of alfalfa hay at the flowering stage

綜上所述,在9個處理中,應(yīng)用效果最佳的是高硒低鈷混合物料(M-7)處理,即當(dāng)硒和鈷的用量分別在765和762 g/hm2情況下,可適當(dāng)提高青干草中的粗蛋白含量,顯著提高粗脂肪含量。

2.5 基施硒、鈷物料對苜蓿青干草硒、鈷積累量和利用率的影響

表4結(jié)果顯示,9個處理的苜蓿干物質(zhì)產(chǎn)量為11.06～11.90 t/hm2,其中高硒低鈷(M-7)和高硒高鈷(M-8)處理均顯著地高于對照,其它處理之間差異均不顯著。說明雖然單施硒或者鈷對苜蓿青干草產(chǎn)量影響不大,但硒鈷混施能顯著提高苜蓿青干草產(chǎn)量。9個處理的苜蓿青干草硒積累量為17.80～226.58 g/hm2,其中,硒鈷混施＞單施硒＞單施鈷＞對照。從4個硒鈷混施處理的效果來看,高硒低鈷(M-7)＞高硒高鈷(M-8)＞低硒低鈷(M-4)＞低硒高鈷(M-5),其中高硒低鈷混施效果最顯著,硒的積累量為226.58 g/hm2,是對照組的12.73倍,是高硒組的1.36倍,均達(dá)到顯著水平。這說明,單施硒能顯著提高硒的積累量,硒量越高,苜蓿積累量越高;單施鈷也能提高硒的積累量,增加鈷對硒的積累量影響不大;硒鈷混施的效果好于二者的單施,其中,高硒的效果好于低硒,硒與低鈷的混施效果好于與高鈷的混施。當(dāng)硒、鈷用量分別在765和762 g/hm2的情況下,二者的混施對提高硒積累量效果最有效,其硒的積累量為226.58 g/hm2,比對照組高1172.91%,比單硒組高35.92%。

從表4還可以看出,各處理的苜蓿鈷積累量為25.19～64.89 g/hm2,其中對照處理最小,且與低硒和高硒處理差異不顯著,低硒低鈷(M-5)與低鈷(M-3)處理以及低硒高鈷(M-6)與高鈷(M-4)處理之間差異均不顯著,高硒低鈷(M-7)和高硒高鈷(M-8)處理之間差異不顯著,但均顯著地高于其它處理。從4個硒鈷混施處理的效果看,高硒高鈷(M-8)＞高硒低鈷(M-7)＞低硒高鈷(M-6＞低硒低鈷(M-5),高硒高鈷(M-8)的效果最顯著,鈷的積累量為64.89 g/hm2,是對照的2.58倍,是高硒處理的2.39倍。這說明,單施硒不能提高苜蓿鈷的積累量,硒量的多少對牧草中鈷的積累量影響不大;單施鈷能提高鈷的積累量,高鈷的效果好于低鈷;硒鈷混施的效果好于二者的單施,其中當(dāng)硒、鈷用量分別在765和1548 g/hm2的情況下,二者的混施對提高鈷積累量效果最有效,其鈷的積累量為64.89 g/hm2,比對照高157.62%,比單施鈷高29.80%。

從硒的利用率(表5)看出,苜蓿對硒的利用率為38.00%～ 64.93%,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于對鈷的利用率(9.32%～22.18%)。在單施硒的情況下,高硒處理顯著高于低硒處理;混施和單施相比,硒利用率有一定的提高,在低硒情況下,低硒低鈷和低硒高鈷均與低硒差異不顯著;在高硒情況下,高硒低鈷(M-7)＞高硒高鈷(M-8)＞高硒(M-2),其中高硒低鈷顯著高于高硒高鈷和高硒,高硒高鈷和高硒差異不顯著。在硒鈷混施的4個處理中,高硒低鈷(M-7)＞高硒高鈷(M-8)＞低硒低鈷(M-5)＞低硒高鈷(M-6)。這說明苜蓿對硒的利用率是隨著施用量的增加而提高,高硒處理的利用率顯著高于低硒,高硒與鈷的混施效果好于低硒與鈷的混施,低鈷與硒的混施效果好于高鈷與硒的混施。低硒與鈷的混施與單施硒差異不顯著。

表4 硒、鈷單施和混施對苜蓿青干草干物質(zhì)產(chǎn)量和硒、鈷積累量的影響Table 4 Effects of Se and Co single and combined application on dry matter yield and Se and Co accumulation amounts of alfalfa hay in whole growing period

表5 硒、鈷單施和混施對苜蓿整個生長期青干草硒、鈷利用率的影響Table 5 Effects of Se and Co single and combined application on Se recovery of alfalfa hay in whole growing period

就鈷的利用率而言,在單施的情況下,低鈷處理顯著地高于高鈷,說明苜蓿對鈷的利用率是隨著鈷量增加而降低;在硒鈷混施時,苜蓿對鈷的利用率明顯高于單施,其中高硒低鈷(M-7)＞低硒低鈷(M-5)＞高硒高鈷(M-8)＞低硒高鈷(M-6),從中可以看出鈷與高硒的混施效果好于與低硒的混施,鈷與低硒的混施效果好于鈷的單施。

綜上,當(dāng)硒和鈷的用量分別在765和762 g/hm2情況下,苜蓿青干草中硒和鈷的利用率均達(dá)到最大值,分別為78.47%和22.18%,分別比硒和鈷的單施提高了46.20%和110.03%。

3 討論

3.1 硒鈷物料基施下苜蓿對硒和鈷的吸收、積累和利用

單施硒能提高苜蓿青干草中硒的含量,基施物料中硒量越多,青干草中硒的含量也越高,苜蓿對硒的吸收表現(xiàn)為奢侈性吸收,說明紫花苜蓿對硒具有超強的吸收和積累能力[21-22]。單施硒對草中鈷積累量影響不大。在苜蓿草地上適量施鈷有利于牧草對鈷的吸收,過量施鈷會造成鈷料的浪費。硒、鈷在苜蓿吸收方面更多地表現(xiàn)為協(xié)同作用,低濃度的鈷與硒混施更有利于苜蓿對硒的吸收,高濃度的硒與鈷的混施更有利于苜蓿對鈷的吸收。胡華鋒[23]也認(rèn)為,適量施用硒肥能顯著促進(jìn)苜蓿對鈷的吸收,鈷的含量也顯著提高,呈現(xiàn)出硒與鈷的協(xié)同關(guān)系,當(dāng)施硒量過高時,反而會影響苜蓿對鈷的吸收。

就牧草的硒、鈷積累量而言,單施硒或鈷能顯著提高硒或鈷的積累量,物料中基施量越高,苜蓿體內(nèi)的積累量也越高,單施鈷對苜蓿硒的積累量影響不大,但是硒與鈷搭配可以顯著提高牧草鈷的積累量,物料中硒量越高草中鈷的積累量越多。硒鈷混施的效果好于二者的單施。

在硒鈷單施中,隨著物料中硒量的增加,苜蓿對硒的利用率也提高,隨著物料中鈷量的增加,鈷的利用率卻在降低。在硒鈷配施中,兩個元素表現(xiàn)為互作效應(yīng)。

3.2 基施硒鈷物料對苜蓿草硒吸收和轉(zhuǎn)化的影響

單施硒、鈷能顯著地提高苜蓿青干草中全硒和全鈷的含量,但對有機(jī)硒轉(zhuǎn)化率均沒有明顯影響。鈷與硒的混施不但能增強對硒的吸收,而且能夠加強苜蓿對硒的轉(zhuǎn)化,提高苜蓿有機(jī)硒的轉(zhuǎn)化率。

隨著配合物料中硒量的增加,苜蓿莖葉中全硒、無機(jī)硒和有機(jī)硒的含量以及有機(jī)硒的轉(zhuǎn)化率均得到顯著的提高[22],這說明苜蓿有較強的對無機(jī)硒的吸收能力和轉(zhuǎn)化為有機(jī)硒能力。Arvy[24]等認(rèn)為,豆科植物根系從土壤中吸收的硒酸鹽在3 h內(nèi)有50%運到地上部,而吸收的亞硒酸鹽則大部分留在根部并轉(zhuǎn)化為有機(jī)態(tài)硒,這些有機(jī)態(tài)硒有少量運到地上部。田應(yīng)兵等[25]認(rèn)為,黑麥草能夠很快地將從土壤中吸收的亞硒酸鈉轉(zhuǎn)化為有機(jī)態(tài)的硒,或留在根部,或向地上運輸。王晉民[18]通過對胡蘿卜的研究也有相似的報道。另外,隨著配合肥中鈷量的增加,苜蓿體內(nèi)有機(jī)硒的平均轉(zhuǎn)化率也明顯提高,這說明鈷能夠加強苜蓿對硒的吸收和轉(zhuǎn)化。

3.3 硒、鈷物料基施對苜蓿常規(guī)營養(yǎng)成分的影響

硒、鈷單施能顯著地提高苜蓿干草中粗纖維的含量,降低了粗脂肪含量,對其它成分影響不大。硒、鈷適當(dāng)配施可適當(dāng)?shù)靥岣哕俎Ｇ喔刹葜写值鞍缀?顯著提高粗脂肪含量,對粗纖維和無氮浸出物含量影響也不顯著。目前就硒和鈷單施對苜蓿營養(yǎng)成分的影響有許多相關(guān)報道,如馬闖[26]報道,適量噴灑CoSO4能顯著提高苜蓿的鮮草產(chǎn)量和莖葉比,不同施鈷水平對苜蓿營養(yǎng)成分的含量影響不同,隨著鈷量的增加,鮮草中粗蛋白質(zhì)的含量明顯提高,而粗脂肪含量逐漸降低,粗纖維、粗灰分和無氮浸出物含量沒有明顯變化。劉世亮[27]也報道,適量噴灑硒肥可顯著提高苜蓿干草產(chǎn)量,硒肥對牧草的營養(yǎng)成分也有一定影響,隨著施硒量的增加,粗纖維和粗脂肪含量明顯提高,對粗蛋白質(zhì)、粗灰分和無氮浸出物含量沒有明顯影響。王晉明[18]證明,在胡蘿卜中單施硒肥能夠提高其纖維素含量。

3.4 硒、鈷物料基施對苜蓿草微量元素積累的影響

適量地施硒均能提高苜蓿青干草中Zn、Mo、B、Cu、Fe和Mn 6種微量元素的含量,適量地施鈷也能提高苜蓿青干草中Fe、Mn、Mo的含量,硒、鈷混施后不但能大幅度提高花期青干草中硒和鈷的含量,而且也能顯著地提高苜蓿青干草中6種微量元素的含量。河南省土壤中微量元素的含量低于全國水平,尤其是土壤中B、Zn、Mo和Mn等元素的缺乏[28],造成飼草飼料中這4大元素的不足,通過硒、鈷混施,既可解決硒、鈷的不足,又能提高飼草中微量元素的含量,對畜牧業(yè)生產(chǎn)意義重大。

關(guān)于硒鈷混施對其它微量元素吸收的報道相對缺乏,Khattak等研究表明硒能增強苜蓿根和莖對鉬的吸收。Wu和Huang[29]發(fā)現(xiàn)牧草施硒時植物組織中鈣和鐵的含量升高,另外,他們還觀察到NaCl能增加植物對Se的吸收,而Se對Na+的吸收影響不大。王永銳等[30]發(fā)現(xiàn)硒和硅共施能促進(jìn)水稻對32P的吸收和積累,且葉片中可溶性蛋白含量上升。硅能抑制高濃度硒的毒害作用,硒和硅共施時,水稻孕穗期、乳熟期及蠟熟期植株中碳同化物在稻穗中的分布比例都比單施硒的高。陳銘和劉更另等[31]研究發(fā)現(xiàn),硒在生理濃度范圍內(nèi)促進(jìn)植物對磷、鉀、鈣、鎂、硫、鐵、錳、銅、鋅和鉬的吸收,在硒毒情況下則相反。張化[32]。研究認(rèn)為,硒和鋅配施不但對春小麥硒和鋅的積累有明顯的互作效應(yīng),而且對春小麥在不同生育期對Mg、Fe、Mn、Cu、Zn等微量元素的吸收和積累也有一定的交互效應(yīng),并且成功地建立了不同施肥處理條件下Zn、Se元素的吸收動態(tài)模型,明確了各處理在生育過程中對養(yǎng)分的最大吸收速率及其出現(xiàn)時間。胡華鋒[23]在同一地點研究證明,噴灑硒肥不但能促進(jìn)苜蓿硒的吸收,而且能夠顯著促進(jìn)對鋅、銅、錳、硼、鈷和鉬的吸收,但對鐵的吸收沒有顯著影響。王晉明[18]報道,單施硒肥能提高胡蘿卜中Fe的含量。另外,李明等[33]報道,Mo與Co配施能提高紫花苜蓿中粗蛋白、粗脂肪、磷和鈣等含量,降低粗纖維、粗脂肪和無氮浸出物的含量,提高牧草中銅、鉬、硼、鋅、鈷等微量元素的含量。

植物性硒、鈷產(chǎn)品比動物硒、鈷產(chǎn)品的生物利用率高,且其中的有機(jī)硒比無機(jī)硒更安全有效,所以富硒、鈷植物產(chǎn)品是人和動物食物硒的重要來源[34]。植物硒、鈷的生物利用率不因其來自自然的高硒、鈷區(qū)還是來自施加的硒、鈷肥而不同[35],所以在缺硒少鈷地區(qū),適當(dāng)施用硒鈷配合物料,提高主糧中的硒和鈷的含量,通過SPFAC的傳導(dǎo),達(dá)到科學(xué)補硒補鈷的目的,是21世紀(jì)改善人體硒、鈷營養(yǎng)缺乏的根本措施之一。

[1] 陸景陵.植物營養(yǎng)學(xué)(上)[M].北京:中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社,2003.Lu J L.Plant nutrition science[M].Beijing:China Agricultural University Press,2003.

[2] 楊志強.微量元素與動物疾病[M].北京:中國農(nóng)業(yè)科技出版社,1998.Yang Z Q.Trace element and animal disease[M].Beijing:China Agricultural Science and Technology Press,1998.

[3] Rotruck J T,Pope A L,Ganther H E et al.Selenium:Biochemical role as a component of glutathione peroxidase[J].Science,1973,179:588-590.

[4] 張子儀.中國飼料學(xué)[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,2000.184.Zhang Z Y.China feed science[M].Beijing:China Agricultural Science Press,2000.184.

[5] 劉錚.中國土壤微量元素[M].南京:江蘇科學(xué)技術(shù)出版社,1996.Liu Z.China soil trace elements[M].Nanjing:Jiangsu Science and Technology Press,1996.

[6] 趙承宏.微量元素硒在畜牧上的研究與應(yīng)用[J].遼寧畜牧獸醫(yī),1997,5(4):36-38.Zhao C H.Studies and application of selenium in animal husbandry[J].Liaoning J.Anim.Husb.Veter.Med.,1997,5(4):36-38.

[7] 安軍,陳雷,葉嘉,等.有機(jī)硒在動物生產(chǎn)中的應(yīng)用探討[J].河北農(nóng)業(yè)科學(xué),2008,12(3):127-128.An J,Chen L,Ye J et al.Application of organic selenium on animal production[J].J.Hebei Agric.Sci.,2008,12(3):127-128.

[8] Abdelrahman M M,Kincaid R L,Elzubeir E A.Mineral deficiencies in grazing dairy cattle in Kordofan and Darfur regions inwestern Sudan[J].Trop.Anim.Heal.Prod.,1998,30(2):123-135.

[9] Berrow M L,Ure A M.Trace element distribution and mobilization in Scottish soils with particular reference to cobalt,copper and molybdenum[J].Envir.Geochem.Heal.1986,8(1):19-24.

[10] Singh M,Singh N.The effect of forms of selenium on the accumulation of Se,S and forms of N and P in forage cowpea[J].Soil Sci.,1979,12:157-160.

[11] Mackenzie A M,Kendall N R,Illingworth D V et al.The effect of a copper,cobalt,and selenium bolus on sheep from three upland scottish farms[M].New York:SpringerPublishing Company,2000.749-752.

[12] Hu Z Z,Wen F W,Lu T A.Micro elements and the meaning in soil-grass-animal system of tan-sheep[J].Acta Prat.Sin.,1999,8(2):60-64.

[13] 郭孝,介曉磊,李明,等.硒以及硒鈷配合施用對紫花苜蓿生長的調(diào)控效應(yīng)[J].中國草地學(xué)報,2008,30(6):22-25.Guo X,Jie X L,Li M et al.Regulating effects of selenium and its combining applicationwith cobalt to the growth of alfalfa[J].J.China Grassl.,2008,30(6):22-25.

[14] 張進(jìn),吳良?xì)g,孔向軍.鐵鋅配施肥噴施對豌豆子粒鐵、鋅、可溶性糖和維生素C含量的影響[J].植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報,2006,12(2):245-249.Zhang J,Wu L H,Kong X J.Effect of foliar application of iron,zinc mixed fertilizers on the content of iron,zinc,soluble sugar and Vitamin C in green pea seeds[J].Plant Nutr.Fertil.Sci.,2006,12(2):245-249.

[15] 胡自治.草原學(xué)與牧草學(xué)實習(xí)試驗指導(dǎo)書[M].蘭州:甘肅科學(xué)技術(shù)出版社,1991.176-190.Hu Z Z.Experimental and practical guide of grass and forage science[M].Lanzhou:Science and Technology Press,1991.176-190.

[16] 中國土壤學(xué)會農(nóng)業(yè)化學(xué)專業(yè)委員會.土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)常規(guī)分析方法[M].北京:科學(xué)出版社,1983.Agricultural Chemisty Professional Concil of Soil Science Society of China.Common analytical methods of soil agricultural chemsty[M].Beijing:Science Press,1983.

[17] 尚慶茂,李平蘭,高麗紅.水培生菜對硒的吸收和轉(zhuǎn)化[J].園藝學(xué)報,1997,24(3):255-258.Shang Q M,Li P L,Gao L H.Selenium uptake and inversion by dyoponic lettuce[J].Acta Hort.Sin.,1997,24(3):255-258.

[18] 王晉明,趙之重,李國榮.硒對胡蘿卜硒量、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響[J].植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報,2006,12(2):240-244.Wang J M,Zhao Z Z,Li G R.Effects of selenium application on the selenium content,yield and qualities of carrot[J].Plant Nutr.Fert.Sci.,2006,12(2):240-244.

[19] 連槿,歐陽英.石墨爐原子吸收法測定飼料中的硒[J].廣東飼料,2004,13(4):41-42.Lian J,Ouyang Y.Deter mining the selenium in feed by graphite furnace atomic absorption Spectrometry[J].Guangdong Feed,2004,13(4):41-42.

[20] 魯如坤.土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析法[M].北京:中國農(nóng)業(yè)科技出版社,2000.Lu R K.Analytic method of agricultural chemistry on soil[M].Beijing:China Agricultural Science Technology Press,2000.

[21] Arvy M P.Selenate and selenite uptake and translocation in bean plants(Phaseolus vulgaris)[J].J.Exp Bot.,1993,44(263):1083-1087.

[22] Neuhierl B,Beok A.On the mechanism of selenium tolerance in se-lenium-accumulating plants[J].Eur J.Biochem.1996,239:235-238.

[23] 胡華鋒,介曉磊,劉芳,等.硒對紫花苜蓿產(chǎn)草量和品質(zhì)的影響[J].草地學(xué)報,2008,16(5):501-505.Hu H F,Jie X L,Liu F et al.Effect of selenium(Se)on herbage yield and quality of alfalfa[J].Acta Agres.Sin.,2008,16(5):501-505.

[24] Arvy M P.Selenate and selenite uptake and translocation in bean plants(Phaseolus vulgaris)[J].J.Exp.Bot.,1993,23:279-291.

[25] 田應(yīng)兵,陳芬,熊明標(biāo),宋光煜.黑麥草對硒的吸收、分配與積累[J].植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報,2005,11(1):122-127.Tian Y B,Chen F,Xiong M B,Song G Y.Uptake,distribution and accumulation of selenium by ryegrass[J].Plant Nutr.Fert.Sci.,2005,11(1):122-127.

[26] 馬闖,崔海燕,劉世亮,等.噴施硫酸鈷對紫花苜蓿鮮草產(chǎn)量及品質(zhì)的影響[J].中國農(nóng)學(xué)通報,2007,23(9):58-62.Ma C,Cui H Y,Liu S L et al.Effect of leaf surface spurting cobalt sulfate on the fresh grass yield and quality of alfalfa[J].Chin.Agric.Sci.Bull.,2007,23(9):58-62.

[27] 劉世亮,馬闖,介曉磊.噴施亞硒酸鈉對紫花苜蓿干草產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J].草業(yè)科學(xué),2008,25(8):73-78 Liu S L,Ma C,Jie X L.Effect of sodium selenite application by leaf surface spraying on the yield and quality of alfalfa[J].Pratac.Sci.,2008,25(8):73-78.

[28] 魏克循.河南土壤地理[M].鄭州:河南科學(xué)技術(shù)出版社,1998.Wei K X.Henan soil geography[M].Zhengzhou:Henan Sci.Techn.Press,1998.

[29] Wu L,Huang Z Z.Selenium assimilation and nutrient element uptake in white clove and tall fescue under the influence of sulfate concentration and selenium tolerance of the plants[J].J.Exp.Bot.,1992,43(249):549-555.

[30] 王永銳,陳平.水稻對硒吸收、分布及硒與硅共施效應(yīng)[J].植物生理學(xué)通報,1996,27(2):88-89.Wang Y R,Chen P.Selenium absorption and distribution in rice(Oryza sativa L.)plant and effects of mixed application of Se and Si[J].Acta Phytophysiol.Sin.,1996,27(2):88-89.

[31] 陳銘,劉更另.高等植物的硒營養(yǎng)及在食物鏈中的作用[J].土壤通報,1996,27(2):88-89.Chen M,Liu G L.Selenium nutrition and functions in food chains of higher plant[J].Chin.J.Soil Sci.,1996,27(2):88-89.

[32] 張化.鋅、硒及其互作對春小麥產(chǎn)量、養(yǎng)分吸收和鋅、硒富集的影響[D].呼和浩特:內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士論文,2005.Zhang H.Effects of selenium、zinc and theirinteraction on the yield,nutrient absorption of spring wheat and enrichment in kernels[D].huhot:Ms thesis of Inner Mongolia Agric.,2005.

[33] 李明,介曉磊,郭孝,曾一民.Mo、Co微肥配施對盆栽紫花苜蓿效應(yīng)研究[J].草業(yè)科學(xué),2008,25(10):39-42.Li M,Jie X L,Guo X,Zeng Y M.Effect of sodium selenite application by leaf surface spraying on the yield and quality of alfalfa[J].Pratac.Sci.,2008,25(10):39-42.

[34] 吳軍,劉秀芳,徐漢生.硒在植物生命活動中的作用[J].植物生理學(xué)通訊,1999,35(5):417-424.Wu J,Liu X F,Xu HS.Functions of selenium in plants[J].Plant Physiol.Comm.,1999,35(5):417-424.

[35] Mutanen M,Koivistoiven P,Morris V C et al.Relative nutritional availability to rats of selenium in Finnish spring wheat,fertilized or sprayed with sodium selenate and in an American winter bread wheat naturally high in selenium[J].Br J.Nutr.,1987,57(3):319-329.