硒(Se)是对人体、动物、植物有益的非金属营养元素[1],在自然界主要以无机硒、有机硒和单质硒等3种形式存在[2]。生物合成的单质纳米硒因具有低毒性、易吸收、生物活性高等特点广泛在医学、农学等领域应用[3]。植物生长发育阶段,适宜浓度的硒能够增强植物抵抗外界不良环境的能力,促进植物对各种离子的吸收,能够在一定限度上有效提高植物的品质和产量[4-6]。过量的硒可能对植物产生不良影响,甚至发生毒害现象[7-8]。因此,使硒资源得到高效利用、选择植物适宜的外源硒及其浓度、开发富硒产品成为目前研究的热点。紫花苜蓿(Medicago sativa L.)是多年生豆科牧草,含有高蛋白、高可消化纤维等,具有适应性广、生产性能高、适口性好的优点[9]。目前,外源硒在苜蓿中施用的研究主要集中在无机硒和有机硒对苜蓿种子、幼苗的抗性及光合特性、产量等方面[10-13]。施用纳米硒对苜蓿产量、品质的影响研究较少。本试验研究叶面喷施不同浓度纳米硒和亚硒酸钠对紫花苜蓿产量和品质的影响,探讨施加不同浓度外源硒紫花苜蓿产量与品质的变化,以期为富硒苜蓿的实际生产提供参考。1材料与方法1.1试验地概况试验于包头市鑫泰农业科技有限责任公司养殖基地试验田进行,位于内蒙古包头市九原区哈林格尔镇,处于土默川平原和河套平原结合部。地理位置为东经110°37″~110°27″,北纬40°5″~40°17″,属北温带大陆气候。年平均降雨量330 mm,年平均蒸发量2 094 mm;全年日照时数3 177 h,年日照百分率为70%。1.2试验材料供试材料为2020年种植的紫花苜蓿,品种为WL232HQ,秋眠级数2.6,抗寒指数1.3,由内蒙古包头市九原区哈林格尔镇包头市鑫泰农业科技有限公司提供。外源硒为5%纳米硒原液和亚硒酸钠(纯度≥98%)。1.3试验设计试验分别采用N-Se和Se代表纳米硒和亚硒酸钠2种硒源,试验喷施浓度设计为0、30、100、250 mg/L,共设7个处理,即CK、SeT1、SeT2、SeT3、N-SeT1、N-SeT2、N-SeT3。分别在紫花苜蓿营养生长期多次喷施(返青期、分枝期、现蕾期3次喷施),喷施量为1 000 L/hm2,各小区面积为20 m2(5 m×4 m)(各小区间设置隔离带),设置3次重复,刈割时间为2021年6月(紫花苜蓿为初花期)。1.4测定指标及方法1.4.1农艺性状各小区的苜蓿刈割后,称苜蓿鲜草质量并换算为单位面积产量,为鲜草产量。每个小区随机取500 g苜蓿鲜样,105 ℃烘箱杀青15 min转65 ℃烘干48 h,目标含水量15%,称量其质量为干草产量,计算鲜干比[14]。鲜干比=鲜草产量/干草产量(1)1.4.2营养品质采用烘干恒重法测定干物质(DM)含量;采用FOSSKJ2300全自动凯氏定氮仪测定粗蛋白质(CP)含量;使用ANKOM全自动纤维分析系统测定中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)含量(占DM百分比);使用索氏脂肪提取法测定粗脂肪(EE)含量;550 ℃灼烧法测定粗灰分(Ash)含量;原子分光光度计法测定钙、磷含量。参考文献[15]计算饲草的相对饲用价值(RFV)。干物质采食量(DMI)=120/NDF(%DM)(2)干物质消化率(DMD)=88.9-0.779×ADF(%DM)(3)RFV=DMI×DMD/1.29(4)1.5数据统计与分析采用Excel 2010进行试验数据的整理及图表绘制,SAS 9.4进行方差分析。模糊数学的平均隶属函数值衡量紫花苜蓿营养品质,粗蛋白质和相对饲用价值与营养品质呈正相关,根据公式(5)计算各处理的平均隶属函数值;其中酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维指标与营养品质呈负相关,根据公式(6)计算各个处理的反隶属函数,计算平均(反)隶属函数值。R(Xi)=(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)(5)R(Xi)=1-(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)(6)式中:Xi表示处理指标的测定值,Xmax和Xmin表示指标中的最大值和最小值。2结果与分析2.1硒源对紫花苜蓿农艺性状的影响(见表1)由表1可知,在亚硒酸钠和纳米硒处理下,随着硒浓度增加,各处理紫花苜蓿鲜草产量和干草产量呈先上升后下降的趋势,均在T2处理下达到最大值。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.18.019.T001表1硒源对紫花苜蓿农艺性状的影响组别鲜草产量/(kg/hm2)干草产量/(kg/hm2)鲜干比CK6 900.00±862.17c1 900.84±218.20d3.63±0.12abSeT110 600.00±650.64b3 395.63±281.62bc3.14±0.15bcSeT218 833.33±617.34a5 387.35±30.76a3.50±0.11abSeT310 300.00±949.00b3 722.39±395.48bc2.87±0.28cN-SeT19 933.33±726.48b2 730.25±221.00cd3.64±0.07abN-SeT217 033.33±970.11a4 464.11±356.76ab3.83±0.17aN-SeT312 833.33±920.75b4 145.47±298.46b3.10±0.11bc注:同列数据肩标不同字母表示差异显著(P0.05),相同字母或无字母表示差异不显著(P0.05);下表同。SeT2和N-SeT2处理苜蓿的鲜草产量均显著高于其他处理(P0.05),分别为18 833.33、17 033.33 kg/hm2。SeT2和N-SeT2处理苜蓿的干草产量均显著高于CK处理(P0.05),分别为5 387.35、4 464.11 kg/hm2。两种硒源处理后紫花苜蓿的鲜干比随浓度增加呈先上升后下降的趋势,SeT3处理的鲜干比显著低于CK处理(P0.05),为2.87。2.2硒源对紫花苜蓿营养品质的影响(见表2)由表2可知,SeT3处理苜蓿的DM含量显著高于CK、SeT2、N-SeT1、N-SeT2处理(P0.05)。SeT1、N-SeT1、N-SeT2处理苜蓿的CP含量较高,显著高于CK、SeT2、SeT3处理(P0.05)。SeT1处理苜蓿的ADF含量最低,为26.14%;SeT2处理苜蓿的ADF含量最高,为32.36%。SeT3处理苜蓿的NDF含量最低,为34.23%;SeT2处理苜蓿的NDF含量最高,为41.67%。SeT1、N-SeT1、N-SeT2处理苜蓿的RFV较高,显著高于SeT2、SeT3(P0.05)。SeT3处理苜蓿的P含量显著低于SeT1处理(P0.05)。低浓度处理下,与CK处理相比,苜蓿的EE、Ash、Ca含量均有不同程度增加,但差异不显著(P0.05)。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.18.019.T002表2硒源对紫花苜蓿营养品质的影响组别DM/%CP/%ADF/%NDF/%EE/%Ash/%Ca/%P/%RFVCK26.22±0.84c18.77±0.72bc29.66±0.54abc39.13±0.67ab1.57±0.057.47±0.061.37±0.060.28±0.01ab156.48±2.08abSeT132.39±1.34ab21.54±0.59a26.14±0.84d36.85±0.78bc1.59±0.057.66±0.081.31±0.020.30±0.02a173.22±5.18aSeT228.66±0.90bc18.59±0.55bc32.36±0.38a41.67±1.10a1.77±0.098.19±0.271.49±0.250.25±0.02ab142.40±4.31bSeT333.91±2.18a16.87±1.42c31.89±1.61ab34.23±1.61c1.69±0.127.52±0.241.38±0.260.24±0.01b137.20±11.49bN-SeT126.33±0.46c21.33±0.33a27.41±0.55cd36.01±0.50bc1.76±0.108.22±0.311.30±0.030.28±0.01ab174.53±2.72aN-SeT225.10±1.09c21.37±0.75a28.67±0.72bcd35.94±1.64bc1.73±0.047.70±0.481.40±0.020.27±0.01ab173.15±9.24aN-SeT330.70±1.02ab20.51±0.80ab30.08±1.29abc39.76±1.51ab1.62±0.067.60±0.181.32±0.030.27±0.03ab153.77±7.93ab2.3硒源对紫花苜蓿营养品质的综合评价结果(见表3)由表3可知,SeT1、N-SeT1、N-SeT2处理的平均隶属函数值大于0.8,表明紫花苜蓿的营养品质好;N-SeT3处理的平均隶属函数值小于0.5,表明紫花苜蓿的营养品质一般;SeT2、SeT3的平均隶属函数值小于CK处理,表明在SeT2、SeT3处理下紫花苜蓿营养品质差。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.18.019.T003表3硒源对紫花苜蓿营养品质的综合评价结果组别隶属函数值反隶属函数值平均隶属函数值排序CPRFVADFNDFCK0.410.520.430.340.425SeT11.000.961.000.650.901SeT20.370.14000.137SeT3000.081.000.276N-SeT10.961.000.800.760.882N-SeT20.960.960.590.770.823N-SeT30.780.440.370.260.4643讨论施用外源硒对植物的影响具有双重作用,低浓度时可促进植物生长,高浓度时抑制植物生长。本试验中,随着外源硒浓度增加,紫花苜蓿的鲜草产量与干草产量均呈上升后下降趋势,与王素华等[4]、胡华锋等[13]研究结论一致。原因可能是施用外源硒会影响植物体内谷胱甘肽过氧化物等酶的合成,影响植物对外界环境的抵抗能力;促进植物体内叶绿素合成,提高植物的光合作用[16-17],从而影响植物产量。对比纳米硒和亚硒酸钠对紫花苜蓿产量的影响发现,纳米硒处理的鲜草产量高于亚硒酸钠处理,亚硒酸钠处理的干草产量高于纳米硒处理,可能因为亚硒酸钠处理有利于促进紫花苜蓿的干物质积累,使鲜干比低于纳米硒处理。外源硒的浓度为100 mg/L时,紫花苜蓿的产量效果最好。CP含量和RFV是评价紫花苜蓿营养品质的重要指标,数值越高表示营养品质越好。NDF和ADF是构成植物细胞壁的主要成分,在家畜体内消化率较低,其含量越低,适口性越好,紫花苜蓿营养品质越好[18]。本试验中,30 mg/L处理的紫花苜蓿的CP含量和RFV处于较高水平,NDF和ADF含量处于较低水平,随着外源硒浓度增加,CP含量和RFV开始下降,ADF含量升高,与胡颖慧等[19]结果一致。NDF含量随着硒浓度的增大呈先上升后下降的趋势,30 和250 mg/L处理NDF含量处于较低水平。原因可能是施用低浓度外源硒会促进硒代蛋氨酸等以硒为主蛋白的合成,以储存形式参与蛋白组成,也可能促进其他氨基酸的合成,从而在一定程度上提高了蛋白质含量[20-22]。NDF中包含半纤维素[22],低浓度和高浓度的外源硒可能影响半纤维素合成。对比纳米硒和亚硒酸钠对紫花苜蓿营养品质的影响发现,纳米硒处理的CP含量、RFV、NDF和ADF含量优于亚硒酸钠处理,可能因为纳米硒的生物活性、去除羟自由基能力远大于亚硒酸钠[3]。本试验发现,浓度和硒源的互作效应能够显著影响紫花苜蓿的营养品质,CP、NDF和ADF含量、RFV均以SeT1、N-SeT1、N-SeT2处理效果最好,根据平均隶属函数值对紫花苜蓿营养品质进行综合评价发现,高浓度亚硒酸钠处理使紫花苜蓿的营养品质降低,纳米硒处理的紫花苜蓿的营养品质变化浮动小于亚硒酸钠处理,纳米硒处理的稳定性优于亚硒酸钠,纳米硒的毒性低于亚硒酸钠,对紫花苜蓿施用纳米硒具有效果好、安全性高等特点。4结论施用低浓度的外源硒可以提高紫花苜蓿的产量和营养品质,综合浓度与硒源等两个因素,测出施用浓度为100 mg/L的纳米硒,紫花苜蓿的产量高、营养品质好。本研究存在一定的局限性,还需进一步研究纳米硒在紫花苜蓿体内的转化与利用率。
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