叶面硒生物强化对多物种禾草-豆科混播草地的影响：施用量、草层高度与种子混合物的作用

《Agronomy》：Foliar Selenium Biofortification of Multispecies Grass–Legume Mixtures: Effects of Application Dose, Sward Height, and Seed Mixture

　　

永久性草地是家畜粗饲料的主要来源，其饲用价值取决于生物量产量、植被组成及动物必需矿质营养浓度。硒（Selenium, Se）作为关键微量元素，在自然低硒土壤区域（如欧洲与波兰）常因气候干旱而进一步匮乏，导致反刍动物与马属动物面临缺硒风险。农艺生物强化（agronomic biofortification）通过在饲料生产阶段提升植物硒浓度，比后期矿物补充更可持续。其中叶面施硒可快速富集硒、减少土壤固定与损失。研究人员在2023至2025年连续三个生长季开展田间试验，于永久草地建立三因素随机区组设计，评估含硒制剂JOSEK?（含Se 0.8%、即9.7 g L-1）按0.0、0.5、1.0、1.5 L ha-1喷施、在草层10 cm与15 cm高度施用、以及三种DSV种子混合物（M1、M2、M3）对地上部饲草的影响。共采集648份地上部 herb-age 样本，干物质经微波消解后用电感耦合等离子体质谱（inductively coupled plasma mass spectrometry, ICP-MS）测定Se浓度。因数据非正态分布，采用Kruskal–Wallis检验与Dunn事后检验。结果显示：仅施用剂量对Se浓度有显著主效应（H(3)=24.53, p<0.001, rank η2=0.11）；均值由对照0.035 mg kg-1升至0.5档0.077、1.0档0.086、1.5档0.115 mg kg-1，较对照分别提高120.0%、145.7%、228.6%。草层高度（H(1)=0.18, p=0.669）与种子混合物（H(2)=0.87, p=0.648）均无统计显著差异。研究表明叶面施硒是提升多物种混播草地饲草硒含量的灵活实用策略，剂量是决定生物强化效率的核心因子，而施用时期与群落组成在本试验条件下未表现出显著调制作用；但混合物差异不显著不等于组成无关，种间生理响应仍需进一步以实际群落结构细化研究。

研究背景与问题提出

永久性草地是反刍动物与马属动物粗饲料的核心来源，饲草营养价值不仅由产量与植物组成决定，也高度依赖硒（Selenium, Se，一种动物必需的微量矿质元素）等微量元素浓度。包括波兰在内的欧洲广大区域土壤本底硒有效性偏低，气候变暖带来的干旱与热浪进一步抑制根系吸硒，使饲草缺硒与家畜代谢障碍、免疫力下降、繁殖力降低的风险上升。传统矿物补充虽普遍，但农艺生物强化（agronomic biofortification，在种植环节提升饲草矿质含量）更自然可持续。相比土壤施肥，叶面硒施用可快速富集、减少土壤固定与淋失。然而，多物种禾草-豆科混播草地中，施硒速率、草层生长阶段（以高度表征）与种子混合物组成如何共同影响硒积累，尚缺乏系统证据；此前研究多聚焦单一作物，对混播系统剂量响应是否非线性饱和、时期与物种组成是否具可比效应均不明确。

研究人员开展的工作与结论意义

研究人员于2022年在波兰卢布林生命科学大学试验站（Sosnowica）低硒轻砂质永久草地设田试，2023至2025年连续三季以三因素随机区组（施硒制剂JOSEK?剂量0、0.5、1.0、1.5 L ha^-1；草层高10与15 cm；三种DSV种子混播M1/M2/M3）开展叶面生物强化。共获216个小区代表值、648份地上样本。结果表明：仅应用速率显著抬升干物质Se浓度，且呈递进富集；草层高度与种子混合物无显著影响。这意味着实际生产中可将施量作为唯一关键调控旋钮，在多样栽培条件下灵活生产富硒饲草，降低后续补硒成本并改善动物健康。

主要关键技术方法

研究人员采用三因素随机区组田间设计，样本队列来自上述永久草地三季三次刈割的地上部混播饲草（每小区1.1 m²框取三重复）。植物样烘干均质后经微波硝酸消解，以电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）定量Se。因Se浓度偏离正态，使用JASP执行Kruskal–Wallis秩检验与Dunn校正事后比较，并以秩eta平方（rank η²）估计效应量，不进行参数型多因子交互建模。

研究结果

3.1 剂量效应

通过Kruskal–Wallis检验发现剂量主效应显著（H(3)=24.53, p<0.001, rank η²=0.11）。Dunn比较显示1.0与1.5 L ha^-1均显著高于对照；均值由0.035增至0.115 mg kg^-1 DM，增幅最高228.6%。证实施量越高富集越强，但0.5档未达显著，1.0与1.5档数值接近，暗示可能存在生理饱和。

3.2 施用时期（草层高度）效应

以10 cm与15 cm两时期为因子的检验不显著（H(1)=0.18, p=0.669）。说明在活跃营养生长区间内，小幅物候差不改变叶片吸硒与转运效率，时机不是限制因子。

3.3 种子混合物效应

M1、M2、M3间无统计差异（H(2)=0.87, p=0.648）。混播下禾草优势生物量可能掩盖豆科（如白三叶Trifolium repens）潜在高积硒能力；组成虽无显著调制，但不等于生态生理无关。

讨论部分总结

讨论指出，剂量主导现象与既有生物强化研究一致，因可供叶片吸收的硒量直接决定转运同化上限；1.0 L ha^-1已近高效区间，再增剂量边际收益有限。种子混合物未显效源于混播生物量加权与种间竞争，且田间自发演替未细分；时期不显效因两档高度均处高活性营养期。局限性含降雨年际波动、土壤空间异质、实际植物组成未动态量化、非正态数据限制多因子交互模型。总体看，田间近生产条件反而增强结果外推价值。

结论部分翻译

本研究厘清了永久草地多物种禾草-豆科混播中叶面硒生物强化的关键农艺因子。硒施用速率对植物生物量硒积累影响最显著，而种子混合物与施用时期未检出统计显著效应。1.0 L ha^-1制剂即可获得与1.5 L ha^-1相近的富集水平，表明更高剂量未带来显著额外增益。结果凸显优化施硒速率可作为可持续草地管理与富硒饲草生产的核心抓手，并为精准生物强化实践提供依据。

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