硒在土壤—苜蓿—饲料—蛋鸡系统中的迁移效应及其机理研究

【摘要】：硒是人和动物必需微量元素,兼具营养、毒性和解毒三重生物学功能,是生命的“保护剂”。我国72%土壤缺硒,生产的牧草、饲料不能满足动物硒营养的需求。饲料中添加矿物硒安全性差,用有机硒则成本高昂。因此,开发研究新的饲料硒源具有重要意义。紫花苜蓿(Medicaco sativa L.)是一种富硒能力较强的优质饲料资源,而植物体内富集的硒主要以有机硒形式存在；因此可以依据土壤学、植物营养学和动物营养与饲料学原理,通过向牧草施用矿物硒,使硒吸收、同化、富集到牧草体内,根据家畜营养需要,直接或作为富硒添加剂添加到饲料中,饲喂家畜,从而达到家畜安全生产、高效补硒的目的；也可组配富硒功能性饲料,生产符合国家《食品中硒限量卫生标准》(GB13105-91)的富硒畜产品；此研究对于牧草、饲料、动物营养及人类健康等具有重要的理论意义和应用价值。因此本文在总结国内外硒与植物、动物营养关系研究进展的基础上,通过植物试验和动物试验,以紫花苜蓿和蛋鸡为载体,系统研究了硒在土-草-饲-畜系统中的营养效应,并初步分析了有关的机制。主要研究结果如下： 1.适量叶面施硒能显著(P0.05)促进紫花苜蓿对硒吸收；提高紫花苜蓿体内全硒、无机硒和有机硒含量,并与施硒量呈正相关；且紫花苜蓿全硒、无机硒及有机硒存在显著(P0.05)的正相关关系。叶面施硒能显著(P0.05)提升紫花苜蓿有机硒转化率及硒肥利用率,紫花苜蓿有机硒转化率和硒肥利用率均随施硒量的增加呈先升后降趋势,施硒100 mg kg-1紫花苜蓿有机硒转化率最高；施硒50 mg kg-1紫花苜蓿硒肥利用率最高； 2.基础日粮添加富硒牧草显著(P0.05)影响蛋硒含量,蛋硒含量随添加富硒牧草硒含量的提高而升高,但蛋硒转化率却与添加富硒牧草硒水平呈负相关。基础日粮添加富硒牧草能显著(P0.05)提高蛋鸡胸肌、心肌、脾、肝脏、肾脏及血液等组织器官的硒含量,且随添加富硒牧草硒水平升高而升高。添加富硒牧草显著(P0.05)提高了蛋鸡粪硒含量,粪硒含量与添加富硒牧草硒含量呈显著(P0.05)正相关。蛋鸡对生物硒的吸收能力随时间推移而在增强,蛋鸡对硒水平2.319mg kg-1的日粮硒吸收能力更强。基础日粮添加富硒牧草能显著(P0.05)影响蛋鸡饲料硒的吸收效率,吸收率随添加富硒牧草硒含量的增加而呈先升后降趋势。添加硒含量5.97mg kg-1富硒牧草组的饲料硒吸收率最高,极显著(P0.01)高出基础日粮组722.46%。 3.施硒量与牧草硒、饲料硒、粪便硒、鸡蛋硒和组织(胸肌、心肌、肝、脾、肾和血液等)硒含量之间存在极显著(P0.01)的线性关系,它们的线性方程为：叶施硒肥牧草硒：y=0.0912x+0.7021(R2=0.9915),叶施硒肥饲料硒：y=0.0118x+0.2199(R2=0.9867),叶施硒肥粪便硒：y=0.0137x+0.6817(R2=0.9926),叶施硒肥鸡蛋硒：y=0.0023x+0.1993(R2=0.9904),叶施硒肥胸肌硒：y=0.0011x+0.0783(R2=0.9593),叶施硒肥心肌硒：y=0.0016x+0.2740(R2=0.9466),叶施硒肥肝脏硒：y=0.0045x+0.5966(R2=0.9673),叶施硒肥脾脏硒：y=0.0019x+0.7068(R2=0.9868),叶施硒肥肾脏硒：y=0.0038x+0.6957(R2=0.9803),叶施硒肥血液硒：y=0.0002x+0.0424(R2=0.9603)。 4.适量基施硒肥能显著(P0.05)提高紫花苜蓿对硒的吸收能力；显著(P0.05)提升紫花苜蓿体内全硒、无机硒及有机硒含量,并与施硒量呈正相关；且紫花苜蓿全硒、无机硒及有机硒存在显著(P0.05)的正相关关系。紫花苜蓿硒吸收能力随生育期呈先升后降的倒“V”型变化；初花期紫花苜蓿吸收硒的能力最强；紫花苜蓿硒含量随生育期而降低。紫花苜蓿叶全硒对牧草全硒的贡献率均60%；硒肥显著(P0.05)提升紫花苜蓿有机硒的转化率,施硒紫花苜蓿有机硒转化率基本上在40%-50%之间；当施硒量0.45 mg kg-1时,紫花苜蓿有机硒转化率50%；而未施硒紫花苜蓿有机硒转化率40%。紫花苜蓿有机硒转化率随生育期的发展呈下降趋势。但紫花苜蓿硒肥利用率却很低,整个生育期虽施硒0.45kg hm-2紫花苜蓿硒肥利用率最高,但不超过1.5%；硒肥利用率随生育期的进程呈先升后降,初花期硒肥利用率最高。 5.施硒量与牧草硒含量之间存在极显著(P0.01)的线性关系,它们的线性方程为：基施硒肥苗期牧草硒：y=1.9912x+0.1827(R2=0.9696),基施硒肥分枝期牧草硒：y=1.7394x+0.1724(R2=0.9670),基施硒肥孕蕾期牧草硒：y=1.5045x+0.1542(R2=0.9694),基施硒肥初花期牧草硒：y=1.2547x+0.1588(R2=0.9835),基施硒肥盛花期牧草硒：y=1.0044x+0.1500(R2=0.9904)。 6.基施硒肥能提高紫花苜蓿土壤有效硒含量,土壤有效硒含量与施硒量呈正相关；施硒1.05kg hm-2能极显著(P0.01)提高土壤有效硒含量；施硒量≥1.05kg hm-时,土壤有效硒含量随紫花苜蓿生育期呈现明显降低趋势,降幅为：24.75%-40.84%,且苗期、分枝期土壤有效硒含量显著(P0.05)高于盛花期。 7.叶面施硒能提高紫花苜蓿草产量,且产草量随施硒量的增加呈先升后降趋势；施硒100mg kg-1效果最好,草产量显著(P0.05)高出未施硒紫花苜蓿1623 kg hm-2.适量叶面施硒还能显著(P0.05)提高紫花苜蓿粗蛋白和粗脂肪的含量和累积量,施硒100mg kg-1效果最好,含量分别显著(P0.05)高出未施硒紫花苜蓿13.84%和48.07%,累积量提高320.84kg hm-2和140.97kg hm-2,且紫花苜蓿粗蛋白和粗脂肪的含量和累积量均随施硒量增加呈先升后降。叶面施硒未显著(P0.05)影响紫花苜蓿粗灰分和NDF的含量,其积累量均以施硒100 mg kg-1最高,并显著(P0.05)高于未施硒紫花苜蓿；叶面施硒对紫花苜蓿ADF和HF含量和累积量均无显著(P0.05)影响。适量叶面施硒能显著(P0.05)促进紫花苜蓿对磷、钾、锌、铜、锰、硼和钼的吸收；对磷、钾、锌和铜而言,施硒1OO mg kg-1效果最好；对锰、硼和钼而言,施硒70 mg kg-1效果最好；叶面施硒未能显著(P0.05)促进紫花苜蓿对钙和铁的吸收。且紫花苜蓿磷、钾、锌、铜、锰、硼、钼和铁积累量随施硒量增加呈先升后降趋势。叶面施硒显著(P0.05)提高了紫花苜蓿锰的含量,而未显著(P0.05)影响钙和铁的含量；适量叶面施硒能显著(P0.05)提高磷、钾、钼、硼、锌和铜含量,过量则能显著(P0.05)降低紫花苜蓿硼的含量。且紫花苜蓿磷、钾、锌、铜、锰、硼和钼含量随施硒量增加而呈先升后降。 8.基施硒肥能显著(P0.05)提高紫花苜蓿干物质累积量；且累积量随施硒量的增加呈先升后降趋势,施硒0.45kg hm-2紫花苜蓿干物质累积量最大；基施硒肥提高分枝期和孕蕾期干物质累积速率,降低初花期干物质累积速率；且紫花苜蓿干物质累积速率随生育期呈升-降-升-降的倒“W”型变化,峰值出现在分枝期和初花期。适量基施硒肥能显著(P0.05)提高紫花苜蓿叶茎比；叶茎比随施硒量呈先升后降趋势,施硒0.45kg hm-2紫花苜蓿叶茎比最大；紫花苜蓿叶茎比随生育期呈现先升后降的倒“V”型变化,峰值出现在分枝期。基施硒肥未显著(P0.05)影响紫花苜蓿植株含水率；紫花苜蓿植株含水率随生育期而下降；分枝期以前,紫花苜蓿植株含水率80%,而分枝期以后降为70%左右。基施硒肥能促进紫花苜蓿生长,紫花苜蓿株高随施硒量增加呈先升后降趋势,施硒0.45kg hm-2紫花苜蓿植株最高；紫花苜蓿生长速率随生育期呈先升后降的倒“V”型变化,孕蕾期出现生长高峰；基施硒肥对紫花苜蓿生长速率的影响因生育期而异,苗期到孕蕾期呈现施硒肥提高生长速率,以施硒0.45kg hm-2生长速率最大；而孕蕾期到盛花期,呈现施硒肥降低紫花苜蓿的生长速率。 9.适量基施硒肥能显著(P0.05)提高紫花苜蓿粗蛋白含量,粗蛋白含量随施硒量增加呈先升后降,施硒0.45kg hm-2粗蛋白含量最高；紫花苜蓿粗蛋白含量随生育期呈升-降-升的“N”型变化；苗期到分枝期呈现上升趋势,分枝期到初花期呈下降趋势,而初花期到盛花期呈上升趋势；紫花苜蓿粗蛋白含量在分枝期达到最大；紫花苜蓿叶粗蛋白对牧草总粗蛋白的贡献率65%；且叶粗蛋白贡献率随紫花苜蓿生育期呈降-升-降的倒“N”型变化；叶粗蛋白贡献率苗期最大,其次是初花期,分枝期最小。 10.适量基施硒肥能显著(P0.05)提高紫花苜蓿粗脂肪含量,粗脂肪含量随施硒量增加呈先升后降,施硒0.45kg hm-2粗脂肪含量最高；紫花苜蓿粗脂肪含量随生育期呈升-降的倒“V”型变化；施硒推迟了紫花苜蓿粗脂肪高峰值的生育期,施硒紫花苜蓿粗脂肪含量初花期达到峰值,而未施硒紫花苜蓿在孕蕾期达到峰值。且紫花苜蓿叶粗脂肪对牧草总粗脂肪的贡献率50%。 11.适量基施硒肥能显著(P0.05)提高初花期和盛花期紫花苜蓿粗灰分含量,但未能显著(P0.05)影响苗期、分枝期和孕蕾期粗灰分含量。紫花苜蓿粗灰分含量随施硒量增加呈先升后降,施硒0.45kg hm-2紫花苜蓿粗灰分含量最大。紫花苜蓿粗灰分含量随生育期呈升-降-升倒“N”型变化；苗期到分枝期紫花苜蓿粗灰分含量略有提升,分枝期到初花期处于下降期,初花期到盛花期又略有提升。且紫花苜蓿叶粗灰分对牧草总粗灰分的贡献率55%。适量施硒能显著(P0.05)提高分枝期叶粗灰分的贡献率,但对苗期、孕蕾期、初花期和盛花期影响不显著(P0.05)。 12.适量基施硒肥能显著(P0.05)降低孕蕾期紫花苜蓿NDF含量,而未能显著(P0.05)影响其它生育期NDF含量；施硒紫花苜蓿NDF含量随施硒量的增加呈先降后升趋势；施硒0.45kg hm-2紫花苜蓿NDF含量最低。紫花苜蓿叶NDF对牧草总NDF的贡献率因生育期而异,苗期和分枝期叶NDF贡献率均50%,孕蕾期、初花期和盛花期在40%-50%。适量施硒能显著(P0.05)降低紫花苜蓿ADF含量,ADF含量均随施硒增加呈先降后升趋势,施硒0.45 kg hm-2紫花苜蓿ADF含量最低；紫花苜蓿ADF含量随生育期呈升-降-升“N”型变化；苗期到孕蕾期ADF含量处于上升期,孕蕾期到初花期处于下降期,而初花期到盛花期又处于上升期。紫花苜蓿叶ADF对牧草总ADF的贡献率与生育期有关；苗期仅施硒0.45 kg hm-2紫花苜蓿叶ADF贡献率50%,分枝期施硒0.25 kg hm-2、0.35 kg hm-2、0.45 kg hm-2紫花苜蓿叶ADF贡献率50%；孕蕾期、初花期和盛花期叶ADF贡献率50%；叶ADF对牧草总ADF的贡献率随生育期呈先升后降趋势,峰值出现在分枝期。适量施硒能显著(P0.05)提高分枝期和盛花期紫花苜蓿HF含量,但未显著(P0.05)影响其它生育期HF含量；且施硒紫花苜蓿间HF含量差异不显著(P0.05)；紫花苜蓿叶HF对牧草总HF的贡献率与生育期有关,苗期、分枝期和初花期,叶HF贡献率均50%；孕蕾期仅施硒量≥0.75kg hm-2紫花苜蓿叶HF贡献率50%；盛花期施硒紫花苜蓿叶HF贡献率50%,而未施硒紫花苜蓿叶HF的贡献率50%。 13.适量施硒能显著(P0.05)提高紫花苜蓿磷和钾含量；磷和钾含量均随施硒增加呈先升后降趋势,施硒0.45kg hm-2紫花苜蓿磷和钾含量最大。紫花苜蓿叶磷和叶钾对牧草总磷和总钾的贡献率与生育期有关；苗期和分枝期,叶磷对牧草总磷的贡献率60%,而孕蕾期、初花期和盛花期50%。紫花苜蓿叶磷的贡献率总体上随生育期呈下降趋势。苗期、孕蕾期、初花期和盛花期叶钾对牧草总钾的贡献率50%,而分枝期60%。叶钾贡献率总体上随生育期的推移而呈现先升后降趋势,峰值出现在分枝期。 14.基础日粮适量添加富硒牧草能显著(P0.05)提高蛋鸡产蛋率,日产蛋量和降低料蛋比,且产蛋率和日产蛋量随添加富硒牧草硒含量提升呈先升降趋势,料蛋比呈先降后升趋势。 15.基础日粮添加富硒苜蓿(SA)能显著(P0.05)提高产蛋率,日产蛋量(P0.05),降低料蛋比(P0.05)；添加酵母硒(SY)也能显著(P0.05)提高产蛋率；而添加普通苜蓿(CA)、亚硒酸钠(SS)和酵母硒(SY)组对日产蛋量和料蛋比均没显著影响(P0.05)。添加富硒苜蓿(SA)在上述生产方面,略优于酵母硒(SY),而显著(P0.05)优于普通苜蓿(CA)和亚硒酸钠(SS)。 16.基础日粮添加亚硒酸钠(SS)、酵母硒(SY)或富硒苜蓿(SA)均能极显著(P0.01)提高蛋鸡蛋硒的含量；添加植物硒-富硒苜蓿(SA)蛋鸡蛋硒极显著(P0.01)高于添加亚硒酸钠(SS),但极显著(P0.01)低于酵母硒(SY)。蛋硒含量随试验期的延长而增加。亚硒酸钠(SS)、酵母硒(SY)或富硒苜蓿(SA)三种硒源蛋硒转化率大小顺序为：酵母硒(SY)富硒苜蓿(SA)亚硒酸钠(SS)。且三种硒源的蛋硒转化率均极显著(P0.01)低于基础日粮组。亚硒酸钠(SS)、酵母硒(SY)或富硒苜蓿(SA)三种硒源均极显著(P0.01)提高蛋鸡胸肌、心肌、肝、脾和肾组织硒含量；添加酵母硒(SY)蛋鸡胸肌、心肌、肝、脾和肾硒含量均显著(P0.05)高于添加亚硒酸钠(SS)和富硒苜蓿(SA)；而添加富硒苜蓿(SA)蛋鸡胸肌硒含量极显著(P0.01)高于添加亚硒酸钠(SS)；心肌和肾硒含量极显著(P0.01)低于添加亚硒酸钠(SS)；脾和肝硒含量与添加亚硒酸钠(SS)差异不显著(P0.05)；说明富硒苜蓿(SA)作为硒源安全性远高于酵母硒(SY)。添加亚硒酸钠(SS)的组胸肌硒含量未能显著(P0.05)高于添加普通苜蓿(CA),而添加普通苜蓿(CA)胸肌硒含量显著高于(P0.05)基础日粮。 17.基础日粮添加亚硒酸钠(SS)、酵母硒(SY)或富硒苜蓿(SA)均能极显著提高蛋鸡血硒含量(P0.01),添加酵母硒(SY)或富硒苜蓿(SA)较亚硒酸钠(SS)能极显著(P0.01)提高蛋鸡血硒含量。硒源能显著(P0.05)影响蛋鸡的粪硒含量；添加亚硒酸钠(SS)、酵母硒(SY)或富硒苜蓿(SA)组蛋鸡粪硒含量均极显著高于(P0.01)添加普通苜蓿(CA)组和基础日粮组。添加富硒苜蓿(SA)组蛋鸡粪硒含量未显著(P0.05)高于添加酵母硒(SY)组,却显著(P0.05)低于添加亚硒酸钠(SS)组,在饲料全硒相同的情况下,鸡对酵母硒(SY)的吸收能力,略高于富硒苜蓿(SA)；而鸡对酵母硒(SY)和富硒苜蓿(SA)的吸收能力均显著(P0.05)高于亚硒酸钠(SS)。蛋鸡对有机硒的吸收能力随试验期的延伸仍在加强；试验21天后,蛋鸡对无机硒的吸收能力趋于稳定。亚硒酸钠(SS)、酵母硒(SY)和富硒苜蓿(SA)三种硒源均可极显著提高蛋鸡饲料硒的吸收率(P0.01),酵母硒(SY)组效果略优于富硒苜蓿(SA)组,而富硒苜蓿(SA)组显著(P0.05)优于亚硒酸钠(SS)组。 18.综上所述,紫花苜蓿作为河南省种植面积最大的牧草,对硒比较敏感,而河南大部分地区属低硒区域。因此,施用硒肥是该区域提高紫花苜蓿草产量及硒含量、改善品质的必要农业措施,而叶面施硒效果要远远优于基施。关于畜禽补硒的硒源,如单从蛋鸡对硒富集能力来讲,其三种硒源的能力大小顺序为：酵母硒(SY)富硒苜蓿(SA)亚硒酸钠(SS)；但从蛋鸡的生产能力和安全性讲,富硒苜蓿(SA)要优于酵母硒(SY)。因此,富硒苜蓿(SA)可以作为一种优质的硒源添加剂应用于畜禽生产中。我们可根据施硒量与牧草硒含量之间的线性方程,依据动物硒营养需要,生产不同硒水平牧草,低水平硒含量牧草可直接饲喂,而高水平硒含量牧草可作硒源添加剂；结合本论文试验结果,认为日粮中添加施硒量为30 mg kg-1～100 mg kg-1生产的富硒苜蓿(SA)可用作蛋鸡生产的常规添加剂,既显著(P0.05)提高了蛋鸡生产性能,又显著(P0.05)增加了蛋硒和组织硒含量,可取得良好的经济效益；而添加施硒量≥100 mg kg-1生产的富硒苜蓿,既能获得牧草的高产,又能开发生产人类补硒的功能性蛋品和肉品,这不仅会获得较好的经济效益,而且会带来更好的社会效益。