沙地恢復草場放牧綿羊體增重及瘤胃發酵參數動態變化

塔娜，桂榮，魏日華，趙山志

（1.中國農業科學院草原研究所，內蒙古 呼和浩特010010；2.農業部草原資源與生態重點開放實驗室，內蒙古 呼和浩特010010；3.內蒙古農業大學，內蒙古 呼和浩特010018）

2001年，面對沙漠化日益擴展和沙塵暴日趨頻繁的現實，國家啟動了京津風沙源治理工程，作為京津地區沙塵暴主要沙源地之一的渾善達克沙地位列其中。近幾年來，通過采用建設人工沙障與種植灌木林相結合、飛播和人工種植、封育相結合等措施，恢復固沙能力強的灌草復合植被，同時轉移沙區人口，實行圍封轉移，休牧、禁牧制度，有效遏止了沙地外擴之勢。據渾善達克沙地氣候生態環境監測數據顯示：到2002年，沙地局部地段的植被開始恢復，生態系統的活力增加，流動沙地上出現了沙地先鋒植物群落，各種灌木開始了拓殖性生長；從2005年的植被指數圖可以明顯看出渾善達克沙地的綠度值較歷史同期高1～2個等級［1］。到目前為止，已經過4～5年的植被自然恢復與復壯，渾善達克沙地流動、半流動沙丘已減少到4 053 km2，長420 km、寬3～10 km的沙地南緣防護體系基本形成，沙地外擴之勢得到控制［2］。

草地畜牧業可持續發展，立足點必須是在保護的前提下，科學地、合理地利用草地。從理論上來看，對圍封恢復一定程度的退化草場進行科學的適度放牧利用，不僅可以提高草地肥力，并且有助于群落內植物的自我復壯更新與繁衍［3］。劉忠寬等［4，5］研究指出，草地休牧時間過長，植被灌叢化趨勢明顯、可食化程度降低、均勻性降低、草地發生2次逆行演替，為保證草地植物可食性及均勻性，退化草地圍封一定時期后提倡進行適度放牧或刈割利用。左萬慶等［6］連續5年對退化羊草（Leymuschinensis）草原圍欄封育樣地的觀測表明，圍欄封育顯著提高了植被的地上和地下生物量，并根據植物群落特征認為退化羊草草原圍封2年后，從生產力或生物量的角度上已適宜適度割草或放牧利用。胡小龍等［7］研究也表明，渾善達克沙地對于退化草場的封育期以5年左右為宜。單貴蓮等［8］建議，對退化草地實行圍封恢復時應采用季節性適度放牧利用，不應完全禁牧，以便解決退化草地的恢復、草地資源的利用及牧區畜牧業生產間的矛盾。而對于退化草地恢復過程中的合理利用問題仍需進一步研究。同時，韓天文等［9］針對酒泉市“退牧還草”項目在植被恢復中的實際效果評價中指出對于退化較為嚴重的草地生態恢復應采用禁牧4～5年的技術方案是最佳選擇，但對于恢復后的草地放牧利用方面沒有提出相關建議。

鑒于此，本研究選擇圍封恢復中的沙地草場，采用自由放牧與劃區輪牧2種放牧方式，以放牧綿羊體增重及瘤胃發酵參數動態變化為家畜營養狀況檢測指標，評價恢復階段沙地草場牧養能力，為該類草場合理放牧利用提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗區位于渾善達克沙地腹地內蒙古自治區正藍旗上都鎮青格勒圖嘎查，地處東經116.0°，北緯42.2°左右。屬于中溫帶大陸性季風氣候，冬季寒冷漫長，春夏季多風少雨，微旱。年平均氣溫1.41℃，降水量355 mm，無霜期110 d，年均風速3～4 m／s，大風日數60～70 d。本試驗期間（2007年5－11月）總降水量為239.0 mm，低于平均年份（365 mm），旱情較重（錫林郭勒盟氣候公報，2007年1月1日－10月25日）。土壤以暗栗鈣土為主、間有灰色草甸土和風沙土鑲相嵌。

2002年中國農業科學院草原研究所“渾善達克沙地植被快速恢復”項目在此實施，經過4～5年的封育恢復，當年補播的錦雞兒屬（Caragana）、柳屬（Salix）等灌木、蒿屬（Artemisia）等半灌木及冰草屬（Agropyron）、沙打旺（Astragalusadsurgens）等形成了典型的沙地植被景觀，且有部分草本植物侵入生長，人工、半人工植被的植物群落已基本處于穩定狀態。2006年6月中旬的植被調查顯示：灌木層高度平均在50～75 cm，蓋度30%左右，草群高度平均在20～50 cm，蓋度30%～45%，平均鮮草生物量為2 371.43 kg／hm2，鮮草可食產量為1 728.57 kg／hm2，與未經治理的裸沙地形成了鮮明的對比。

1.2 試驗設計

選擇未經補播圍欄封育沙地草場9.3 hm2為連續放牧區（CG組）；另選補播改良圍封恢復中的沙地草場18.6 hm2，以植被類型分布均勻的原則劃分為2個大區，每個區9.3 hm2，分別為連續放牧區（SCG組）和輪牧區（SRG組），輪牧區劃為6個等面積小區，每小區1.55 hm2。根據試驗區可食牧草產量，考慮恢復中沙地系統的相對不穩定性和系統脆弱性特點，擬定放牧強度以連續放牧載畜率1.16 hm2／（羊單位·半年）為標準；6區輪牧每小區放牧天數為5，30 d為1個周期。試驗期為4個月，2007年6月3日至10月4日。

試驗綿羊為能夠代表當地自然放牧場的毛肉兼用細毛羊，選擇24只健康無病，平均體重（28.5±2.4）kg的2歲母羊，按當地牧民習慣進行出牧和歸牧，全天放牧且不補飼。試驗前統一進行驅蟲、剪毛，編號及耳際標示。

1.3 試驗羊測定項目及方法

體重測定：每月月初連續2天清晨空腹稱重，取平均值。

瘤胃液的采集：8月5日－8月7日，每組選6只羊，分別在空腹，采食后2 h，采食后4 h，采食后7 h，通過口腔取樣器采集瘤胃液。每只羊每次采集50 m L，隔1 d采1次，將2 d內采集的瘤胃液樣品按羊個體等量混合制成樣本，在－20℃條件下保存，備分析。

瘤胃發酵參數的測定。

p H值的測定：將取出的瘤胃液4層紗布過濾后，立即用便攜式酸度計（Horiba B－212）測定其p H值。

瘤胃液揮發性脂肪酸（VFA）濃度的測定：瘤胃液樣品室溫解凍，4層紗布過濾，取5 m L濾液4 000 r／min離心15 min，再取上清液1 m L按照5∶1比例加入25%偏磷酸溶液，混勻，10 000 r／min離心15 min，裝入專用小瓶，放在氣相色譜儀自動進樣架上，設定進樣量1μL上機分析，得到VFA樣品色譜圖，采用峰面積歸一法計算樣品中的VFA的含量［10］。

日本島津GC－2014氣相色譜儀；RX－50毛細管柱；氫火焰離子化檢測器（FID），并配有空氣壓縮機；氫氣和氮氣（高純氮99.999%）。柱溫：150℃，程序升溫；檢測器溫度：200℃，進樣口溫度：200℃；載氣分流比50∶1；進樣量1μL，自動進樣，外標法定量。

瘤胃液氨態氮（NH3－N）濃度的測定：參照馮宗慈和高民［11］的方法進行。

1.4 數據統計分析

采用SAS統計分析軟件（Statistical Analysis System，9.0）中GLM程序進行方差分析，Duncan程序進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 不同放牧區綿羊體重變化特征

體重變化是衡量綿羊生產水平的重要指標之一，體重變化除了受到綿羊自身生理狀況的影響外，主要受日糧營養水平的影響。結果顯示（表1），放牧綿羊體重變化動態呈現出季節性變化過程。3個放牧區，綿羊平均月增重分別為2.46，5.08，5.52，2.29 kg，均出現了緩慢增重→快速增重→緩慢增重的趨勢，而3個處理間沒有明顯的差異（P＞0.05）。綿羊體重的這種變化主要與當地季節性氣候變化、牧草營養動態變化及綿羊生理機能相關［12］。6月屬牧草幼嫩期，牧草顯現出營養成分含量較高但地上生物量低的特點，綿羊“跑青”嚴重從而影響了增重效果；7－8月，當地正逢雨熱同期，有利于植物生長，牧草的數量和質量相應較好，所以是放牧家畜體重的主要恢復期和生長期；9月，氣候適宜，部分牧草進入結實期，屬抓膘好時期，但20日后牧草停止生長并開始有霜凍，牧草數量和質量開始下降，導致綿羊增重緩慢。暖季放牧綿羊體重總體上呈現出規律性的增長，整個放牧期平均增重15.3 kg／只。

表1 各放牧區綿羊體增重變化Table 1 Changes of sheep weight and body gains in different grazing groups kg

2.2 不同放牧區綿羊瘤胃發酵參數動態變化

放牧綿羊瘤胃p H和NH3－N動態變化結果顯示見表2。本試驗3個區放牧綿羊p H為6.37～7.10，采食后瘤胃p H值呈波動變化且趨勢相同，即采食后瘤胃p H值下降，而后逐漸升高。p H值是反映瘤胃發酵水平的一項重要指標，是瘤胃發酵過程的綜合反應，p H值的高低影響瘤胃微生物的活力。它受日糧性質、積聚的有機酸和唾液分泌量的影響，一般情況下，瘤胃p H值為6～7。產生本研究結果的原因可能是因為，動物采食牧草后，碳水化合物在瘤胃中被發酵產生VFA的速度較快、數量較多，而瘤胃上皮對VFA的吸收及流出慢于產生的速度，所以瘤胃中VFA的濃度逐漸升高，導致p H值下降。而隨著碳水化合物發酵產生的VFA的濃度下降，瘤胃上皮對VFA的吸收及流出的速度相對加快，瘤胃中VFA的濃度下降，導致p H值上升。大量研究表明，放牧綿羊瘤胃p H值的最佳水平為6.5～7.0，適合于纖維分解菌的活動［13］。由p H結果可知，本試驗放牧羊瘤胃生理狀態較好，基本保持在有利于微生物正常活動的范圍內。

放牧綿羊的NH3－N濃度變化范圍為4.97～11.45 mg／100 m L（表2），符合瘤胃微生物合成蛋白質所需的范圍（0.35～29 mg／100 m L）［14］。各放牧處理綿羊瘤胃液NH3－N濃度隨時間變化趨勢相同，即飼喂前到飼喂后數小時，瘤胃液NH3－N濃度從最低值再逐漸升高，但各放牧處理間差異不顯著。綿羊瘤胃液氨態氮是瘤胃氮代謝中外源蛋白質和內源含氮物質降解的重要產物，它同時也是瘤胃微生物合成菌體蛋白的原料。作為瘤胃內環境的重要指標，瘤胃液中的NH3－N水平反映了飼糧蛋白質的瘤胃降解率、能量供應和微生物蛋白質的合成狀況。

放牧綿羊瘤胃VFA動態變化結果表明（表3），放牧綿羊瘤胃液中VFA濃度的動態變化與NH3－N濃度的變化趨勢相近，總VFA濃度變化范圍為29.51～68.71 mmol／L，飼喂前濃度最低，以后隨飼喂時間VFA濃度逐漸升高。3個放牧區，綿羊瘤胃乙酸、丙酸、丁酸濃度呈現出相同的變化趨勢；且3種酸占總酸比例基本一致，分別為61.7%～70.4%，19.8%～26.3%，9.4%～12.7%，說明3個放牧區綿羊瘤胃發酵的終產物很相似，這與前人報道結果基本一致［15］。瘤胃發酵產生的VFA是反芻動物的主要能源，可提供機體總能的70%～80%，其含量及組成比例是反映瘤胃消化代謝活動的重要指標［16］。其中乙酸、丙酸、丁酸是VFA的主要成分，它們的濃度大小可反映它們的發酵類型和吸收情況。VFA的產量及比例可顯著影響反芻動物對營養物質的吸收利用和生產水平的發揮［17］。

表2 各放牧區綿羊瘤胃p H和NH3－N濃度變化Table 2 Changes of sheep rumen p H and NH3－N concentration in different grazing groups

3 討論

在放牧管理中，最主要的因素應包括放牧率大小、放牧起止時間以及放牧方式（輪牧或連續放牧等）［18］。關于綿羊生產系統對不同放牧制度的響應研究中，諸多結果表明綿羊體重的變化主要隨不同放牧率而有顯著差異，且一般隨著放牧率的增大綿羊體重呈線性降低［19］；暖季放牧綿羊增重期主要在5－9月份，9月20日后開始減重，且放牧率低的綿羊減重小，甚至仍有所增重，而放牧率高的減重較快［20］。對于放牧方式的比較研究結果表明，雖然劃區輪牧有利于發揮綿羊的生產性能，但在可利用牧草生物量供應充足的情況下，劃區輪牧和連續放牧綿羊的生產性能比較接近［21］。在本研究中，放牧綿羊的體重主要受放牧季節和牧草營養水平的影響，且針對恢復中沙地草場植被的不穩定性和脆弱性設定的適中放牧率，因此未出現因放牧強度過高而導致綿羊后期減重的現象，同時綿羊增重也未受到不同放牧方式的顯著影響。

瘤胃是反芻動物特殊代謝途徑中的重要器官，不同的飼養管理條件下可引起瘤胃內環境的改變；而瘤胃內p H、氨態氮（NH3－N）濃度及揮發性脂肪酸（VFA）濃度可以反映瘤胃內部的環境狀況及飼料在瘤胃內的發酵程度和模式，是目前研究瘤胃發酵的主要內環境指標［22］。本試驗中綿羊瘤胃液采樣時間正逢7－8月牧草生長旺盛期，能量和蛋白質供給充足，放牧綿羊瘤胃發酵水平較好，瘤胃發酵參數基本保持在有利于微生物正常活動的范圍內。從采食后的綿羊瘤胃發酵水平來看，補播輪牧區綿羊瘤胃NH3－N和VFA濃度略高于其他區，在采食后2 h時較明顯，尤其VFA濃度有了顯著提高趨勢（P＝0.1），這可能與放牧綿羊較多采食了補播的檸條（Caraganassp.），黃柳（Salixgordejevii），沙打旺，冰草（Agropyroncristatum）等粗蛋白質和非結構性碳水化合物（NFC）含量相對較高的牧草有關［23，24］。研究表明，牧草中的蛋白質降解速率主要取決于植物細胞壁的纖維素結構，結構性碳水化合物含量增加會影響蛋白質在反芻動物瘤胃中的釋放和分解［25］，從而影響瘤胃微生物合成強度，導致微生物群落和組成的變化［26］。

適合于沙地草場上引種的豆科錦雞兒屬，柳屬及沙打旺、扁蓿豆（Melilotoidesruthenica）等不僅具有較好的固沙作用且飼用價值較高［27］，近幾年在沙地恢復草場上保持著較好的長勢。根據以上綿羊營養檢測指標綜合體現，建議在恢復中沙地草場上進行家畜的暖季適度放牧利用。

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