硒和钴是动植物重要的微量元素,不但对牧草的产量和品质有显著的影响,而且也是畜禽生产中必需的重要营养元素,对动物生长发育及畜产品品质有重要影响。黄河中下游牧草生产基地和绿色奶业示范带多在黄河滩区及黄河故道,土壤多属砂质瘠薄型,硒钴等微量元素缺乏的问题尤其突出,一定程度地影响到当地的草畜生产,也影响到草畜产品的质量和安全性。2006～2009年,在河南省黄河滩区及沿岸地区,进行了苜蓿微量元素田间试验和动物饲养试验,研究硒、钴肥料土壤基施后通过在土壤-牧草-饲料-动物链(Soil-Pasture-Feed -Animal Chain,SPFAC)中的传导,对土壤肥力、牧草生长、饲草营养水平、动物饲料转化效率等的影响,进而探讨硒、钴在合理基施的情况下,通过SPFAC,达到既提高草畜生产水平、又能生产出营养全面且富硒钴的动物产品,实现土壤、牧草、饲料、动物等多级增效的目的,对保证优质牧草生产和动物食品安全具有重要理论意义和实际应用价值。研究结果如下:1.硒、钴施用对土壤的培肥效果单施硒肥能够促进0～20 cm土层中根系根瘤菌的生长,提高土壤碱解氮含量,对速效磷和速效钾的含量影响不显著;单施钴肥对0～20 cm土层中碱解氮、速效磷、速效钾以及有机质含量影响均不显著;硒钴配施不但能够提高0～20 cm土层中碱解氮和有机质含量,而且还提高速效钾含量,其中,硒和钴施用量分别在765 g/hm~2和1548 g/hm~2的情况下,碱解氮、速效钾和有机质含量分别提高了8.9 %、7.2 %和7.1 %。2.硒、钴施用对苜蓿生长、产量和质量的影响硒、钴的单施和合理配施均能在不同程度上促进苜蓿生长,提高苜蓿饲草产量,改善饲草营养水平以及增加饲草中Se、Co、Mo、Cu、B、Fe、Mn、Zn等元素的含量和积累量。(1)对苜蓿生长和产量的影响硒、钴单施和配合基施能够提高苜蓿硝酸还原酶(NR)的活性和氮代谢水平,而且能提高现蕾到开花期苜蓿叶片叶绿素含量和净光合能力,提高苜蓿的单位叶面积生产干物质的速率,有利于苜蓿的花前青干草生产和果实发育,当硒、钴配合基施,用量分别在570 g/hm~2和762 g/hm~2情况下,增产效果显著,青干草可增产8.06 %,果实千粒重可提高12.85 %。(2)对苜蓿的抗病性的影响硒、钴配合基施对开花-结实期紫花苜蓿的锈病、普通叶斑病、夏季黑茎病的发生有明显的抑制作用。当硒(765 g/hm~2)和钴(762 g/hm~2、1548 g/hm~2)分别配合基施下,表现出良好的防病效果,生长季节内锈病的发病率可分别降低24.7 %和31.6 %,叶斑病的发病率可分别降低22.7 %和25.2 %,苜蓿夏季黑茎病的发病率可分别降低19.0 %和25.2 %。另外,硒、钴配施对预防根腐病也有一定效果,当硒和钴用量分别在570 g/hm~2和1548 g/hm~2配合基施下,发病率可平均降低19.8 %,其中在结荚-成熟期防病效果最佳。(3)对苜蓿常规营养成分的影响当硒、钴配合基施,用量分别在765 g/hm~2和762 g/hm~2情况下,能显著提高苜蓿青干草的粗蛋白和粗脂肪含量,对粗纤维和无氮浸出物影响不显著,饲用价值得到了提高。其它硒、钴配施组合能显著地提高牧草中粗纤维含量,降低粗脂肪含量,对粗蛋白质和无氮浸出物含量影响不显著。(4)对苜蓿中硒钴含量的影响施用硒或钴肥料均能相应地提高苜蓿青干草中硒或钴含量;在供试施肥量范围内,硒施用量与苜蓿青干草中硒的积累量呈显著正相关关系,而施用钴量超过一定量后,苜蓿青干草中钴的含量维持相对稳定。虽然单施硒对草中钴积累量影响不大,但硒钴混合肥料可显著提高牧草钴的积累量,肥料中硒量越高草中钴的积累量越多。硒钴的合理配施还能显著提高苜蓿对硒钴的利用率,提高从肥料无机硒向牧草有机硒的转化率,从而增强牧草中硒的有效性和安全性。硒和钴施用量分别在765 g/hm~2和762 g/hm~2的情况下,其配合施用有效地提高苜蓿青干草硒的含量,比对照高1097.52 %,比单施硒高69.39 %;硒和钴施用量分别在765 g/hm~2和1548 g/hm~2的情况下,其混合肥料对提高苜蓿青干草的钴含量效果最有效,比对照高144.44 %,比单施钴高27.02 %。(5)对苜蓿饲草中Mo、Cu、B、Fe、Mn、Zn等6种微量元素含量的影响硒钴混合肥料能显著提高苜蓿青干草中Mo、Cu、B、Fe、Mn、Zn等6种微量元素含量,其中Mo的提高幅度最大,为142.34 %～476.20 %、其次为Fe、Mn和Zn,分别提高了48.16 %～59.45 %、32.88 %～41.66 %和37.10 %～96.39 %。Cu和B的提高幅度最小,分别为13.43 %～37.33 %和14.60 %～39.67 %。当硒和钴用量分别在765 g/hm~2和762 g/hm~2配合基施下,6种微量元素的平均含量和积累量达到最佳水平。3.硒、钴通过SPFAC对饲料营养价值的影响在荷斯坦奶牛、杜泊羊、新西兰大白兔和三黄鸡的饲料中,添加富硒、富钴和富硒钴苜蓿青干草或草粉(简称为富微牧草),不仅能提高畜禽日粮中Se和Co的含量,而且也能提高日粮中Zn、Mo、B、Cu、Fe和Mn等微量元素含量。在供试的各个动物日粮中,添加富硒钴苜蓿青干草或草粉(当硒和钴用量分别在765 g/hm~2和762 g/hm~2配合基施下生产的)效果最理想,在以上动物日粮中富微牧草适宜添加量为5 %～15 %。另外,该文利用硒钴配合基施生产的富微牧草,进行了饲料化技术研究,制定了富微牧草在以上4种动物日粮中的配制技术。4.硒、钴通过SPFAC对动物生长、饲料利用及产品质量的影响采用隔离养殖法,研究了用富微牧草配制的高微饲料日粮对3.5岁荷斯坦奶牛、50日龄杜泊羊、40日龄新西兰大白兔,35日龄三黄鸡和6周龄Wister大白鼠等动物生长性能、饲料转化及产品质量的影响,并制定了具体的利用技术。(1)硒、钴通过SPFAC对动物生长和饲料利用的影响在荷斯坦奶牛、杜泊羊、新西兰大白兔和三黄鸡以及Wister大白鼠的饲料中适当添加富硒、富钴和富硒钴3种富微牧草均可促进动物生长和提高饲料饲料转化率。其中在三黄鸡的日粮中添加5 %的富钴和10 %的富硒钴苜蓿草粉后,雏鸡的日增重分别提高19.0 %和26.2 %,饲料转化率分别提高21.2 %和29.5%;在新西兰大白兔的日粮中添加10 %的富钴和富硒钴苜蓿草粉后,幼兔的日增重分别提高12.4 %和11.0 %,饲料转化率分别提高7.6 %和6.1 % ;在荷斯坦奶牛日粮中添加5 %的富硒苜蓿青干草后,饲料转化率可提高13.9 %;在杜泊羊的日粮中添加15 %的富硒和10 %的富硒钴苜蓿青干草后,饲料的转化率可分别提高28.3 %和27.7 %。另外,在Wister大白鼠的日粮中添加4 %和6 %的富硒苜蓿草粉,能在不同程度上提高大白鼠的胃蛋白酶的活力、减少饲料在胃内的残留率,提高小肠对饲料的推动力,有利于饲料的转化与利用,日均增重分别提高了14.9 %和12.7 %,饲料转化率分别提高8.5 %和9.0 %,并且安全无副作用。(2)硒、钴通过SPFAC对奶产品品质的影响在荷斯坦奶牛日粮中添加富硒苜蓿青干草会明显降低牛奶中乳脂和乳蛋白的含量,但对乳糖以及非脂固形物含量影响不大;添加富硒钴苜蓿青干草能显著地提高牛奶中乳脂的含量,提高幅度为22.2 %,但会显著降低牛奶中乳糖以及非脂固形物含量,对乳蛋白的含量影响不大。(3)硒、钴通过SPFAC对动物肉产品品质的影响在新西兰大白兔和三黄雏鸡的日粮中添加富微牧草青草(或草粉)对肉产品中蛋白质、脂肪和碳水化合物的含量影响不显著的,但能适当提高肉产品中Fe、Cu和Zn的含量,显著提高肉产品中Se的含量,肝脏对微量元素的富积效果好于其他部位。(4)硒、钴通过SPFAC对动物产品中硒积累量的影响在新西兰大白兔和三黄雏鸡及Wister大白鼠等动物日粮中适当添加富硒和富硒钴苜蓿草粉,能显著地提高这些动物产品中骨骼肌、肝脏、心脏和肾脏中硒的含量和积累量,在动物产品中肌肉中硒的积累量最多,肝脏的硒浓度最高,动物产品中硒的积累量与土壤施硒量以及牧草中硒的积累量3者之间呈显著的正相关性。由于动物对饲料中的硒有很强的富积能力,所以富微苜蓿草不适宜在日粮中连续添加,而应该根据动物生长特点和需要间隔利用,做到既经济又高效。本文通过研究硒钴在“土-草-饲-畜链”(SPFAC)传导中对草畜生长与营养的调控,分析二者在土-草-饲-畜系统的多级增益效应及相应技术,明确了“土-草-饲-畜”(SPFAC)中涉及牧草种植、饲料添加及动物养殖等环节的中硒、钴微量元素应用的关键技术与指标参数,建立了一套解决动物微量元素营养问题的技术途径,即通过在土壤基施硒、钴肥料,使矿物态硒钴富集到牧草体内转化为有机态,根据动物营养需要,把富集硒钴的牧草进行饲料化应用,生产出具有高附加值畜产品,体现了增产提质、食品安全、生态健全和物质良性循环的理念。