不同放牧強度對荒漠草原牧草微量元素和營養成分的影響

姜曉紅，寶力道，阿拉騰布力格，斯 琴，塔 拉，特木爾布和

（1.內蒙古農業大學草原與資源環境學院，內蒙古 呼和浩特 010011；2.內蒙古自治區鄂爾多斯市鄂托克旗草原工作站，內蒙古 鄂托克旗 016100）

內蒙古自治區鄂爾多斯市鄂托克旗天然草原總面積為197.49 萬hm2， 占該旗總土地面積的91.9%，荒漠草原面積最大，為155.68 萬hm2，占全旗草地面積的78.83%，是該旗草地畜牧業最主要的生產基地之一。 草地牧草是放牧家畜主要的食物來源，其產量和品質直接影響草牧業生產水平。不合理的放牧強度對草地牧草的產量和品質帶來了嚴重影響［1-2］。

微量元素是牧草中含量極微小的化學元素，是生物地球化學食物鏈中的必需物質。 微量元素在牧草中的含量范圍一般在百萬分之幾至十萬分之幾，有的元素甚至低至百萬分之零點幾，只占牧草干物質的1%左右，甚至更少［3-4］。 雖然微量元素在牧草中的含量極少， 但是牧草和動物在生長發育過程中，微量元素的缺乏和過剩，都是制約其產品產量和品質的重要因素。 家畜食用了微量元素含量過多或過少的牧草和飼料， 會直接影響其健康和畜產品產量及品質［5-8］。 草地生產力的發展證實了微量元素在草牧業生產中發揮重大作用。 牧草營養成分含量是衡量草地牧草品質的最主要指標［9-10］。牧草蛋白質含量是非常重要的營養因素之一。放牧是鄂托克旗荒漠草原的主要利用方式，隨著放牧強度的變化， 草地牧草微量元素和營養成分的含量發生巨大變化。

為了探明鄂托克旗荒漠草原牧草和主要優勢牧草的微量元素含量和營養成分含量變化規律，該研究在鄂托克旗荒漠草原上選擇具有代表性的試驗研究區， 探討不同放牧強度對荒漠草原牧草微量元素和營養成分含量的影響，為該地區安全、合理利用荒漠草原資源、 正確制定荒漠草原放牧制度，以及健康、科學、可持續發展草地畜牧業提供參考。

1 試驗設計與方法

1.1 試驗區概況

研究區位于內蒙古自治區鄂爾多斯市鄂托克旗，地處106°41′～108°54′E，38°18′～40°11′N，試驗區離該旗兩大礦區棋盤井和蒙西較近。 氣候屬典型的溫帶溫暖型干旱、半干旱大陸性氣候，年日照時數3 000 h 左右，年平均氣溫6.4 ℃左右，年降水量250 mm 左右，年蒸發量3 000 mm 左右，降水主要集中在7—9 月，無霜期在130 d 左右，氣候干旱少雨，風大沙多。 土壤分布由東南部栗鈣土，向西北部過渡到棕鈣土、灰漠土。 植被以旱生、中旱生植物為主。 短花針茅（Stipa breviflora）是主要建群種植物， 草地型為短花針茅+無芒隱子草（Cleistogenes songorica）。

1.2 試驗設計

于2017—2019 年在鄂托克旗荒漠草原區，選取以短花針茅為建群種的代表性地段， 根據放牧強度，劃分為禁牧區(不放牧，2011 年起禁牧的國家定位觀測點)，適度放牧區（載畜率為0.75 只羊/hm2，短期休牧點），重度放牧區（載畜率為1.5 只羊/hm2，為自由放牧區）3 個試驗區。禁牧區內發現短花針茅、 無芒隱子草、 蒙古韭 （Allium mongolicum）、賴草（Leymus secalinus）、地錦（Parthenocissus tricuspidata）、 蒙古蟲實（Corispermum mongolicum）、狹葉米口袋（Gueldenstaedtia verna）、寸草苔 （Carex duriuscula）、 糙隱子草（Cleistogenes squarrosa）、九頂草（Enneapogon desvauxii）、狗尾草（Setaria viridis）、 糙 葉 黃 芪 （Astragalus scaberrimus）、豬毛蒿（Artemisia scoparia）、豬毛菜（Salsola collina）、狹葉錦雞兒（Caragana stenophylla）、蒺藜（Tribulus terrestris）共16 種植物。適度放牧區內發現短花針茅、無芒隱子草、蒙古韭、九頂草、鋒芒草（Tragus mongolorum）、狗尾草、狹葉米口袋、地錦、寸草苔、糙隱子草、蒺藜、狹葉錦雞兒、矮韭（Allium anisopodium）、冷蒿（Artemisia frigida）、單葉黃芪 （Astragalus efoliolatus）、 冬青葉兔唇花（Lagochilus ilicifolius）、 細葉韭 （Allium tenuissimum）、畫眉草（Eragrostis pilosa）、銀灰旋花（Convolvulus ammannii）、小車前（Plantago minuta）、黃花蒿 （Artemisia annua）、 達烏里胡枝子（Lespedeza davurica）共22 種植物。 重度放牧區內發現短花針茅、無芒隱子草、蒙古韭、鋒芒草、銀灰旋花、畫眉草、小車前、冷蒿、單葉黃芪、黃花蒿、九頂草、狗尾草、糙隱子草、狹葉米口袋、寸草苔、地錦、蒺藜、白花黃芪 （Astragalus galactites）、 駱駝蓬（Peganum harmala）、蝎虎霸王（Zygophyllum mucronatum）共20 種植物［9］。研究區主要優勢牧草為短花針茅、無芒隱子草和蒙古韭。

在每個試驗區隨機選擇3 個重復樣點， 分別混合割取1 kg 牧草， 帶回實驗室進行微量元素和營養成分含量測定。 再從每個試驗區隨機選擇3個重復樣點，割取短花針茅、無芒隱子草和蒙古韭3 種主要優勢牧草各1 kg，帶回實驗室進行微量元素和營養成分含量測定。

1.3 試驗方法

1.3.1 微量元素含量的測定采用 《飼料中硒的測定》（GB/T 13883—2008） 中推薦的2，3-二氨基萘熒光法測定不同放牧區混合牧草樣品和3 種主要優勢牧草樣品的硒含量。 按照《飼料中鈣、銅、鐵、鎂、錳、鉀、鈉和鋅含量的測定 原子吸收光譜法》（GB/T 13885—2017） 中推薦的原子吸收光譜法測定銅、鐵、鎂、鈉的含量。

1.3.2 營養成分含量的測定采用實驗室常規分析方法測定不同放牧區混合牧草樣品和3 種主要優勢牧草樣品的營養成分含量， 測定指標包括粗蛋白質、粗脂肪、粗纖維、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維、粗灰分、磷、鈣含量。

1.4 數據處理及分析

混合牧草以及3 種優勢牧草微量元素含量測定的試驗結果用“平均值±標準差”表示。 利用Excel 軟件對試驗數據進行初步整理， 應用SAS 9.0軟件對不同放牧區的混合牧草以及3 種優勢牧草的微量元素含量數據進行方差分析， 利用LSD 法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 不同放牧強度對荒漠草原牧草微量元素含量的影響

由表1 可知，禁牧區、適度放牧區和重度放牧區3 個不同放牧處理中， 適度放牧區牧草的銅含量顯著（P＜0.05）高于禁牧區和重度放牧區，銅含量的大小順序：適度放牧區＞重度放牧區＞禁牧區；禁牧區和重度放牧區牧草的鐵含量顯著（P＜0.05）高于適度放牧區， 鐵含量的大小順序： 重度放牧區＞禁牧區＞適度放牧區；重度放牧區牧草的鎂、鈉含量均顯著（P＜0.05）高于禁牧區和適度放牧區，鎂、鈉含量的大小順序：重度放牧區＞適度放牧區＞禁牧區； 硒的含量在不同放牧區之間無顯著（P＞0.05）差異。

2.2 不同放牧強度對荒漠草原短花針茅微量元素含量的影響

短花針茅是荒漠草原起到主導作用的建群種植物之一。由表2 可知，重度放牧區短花針茅的硒含量顯著（P＜0.05）高于禁牧區和適度放牧區，硒含量的大小順序： 重度放牧區＞禁牧區＞適度放牧區；重度放牧區短花針茅的銅含量顯著（P＜0.05）高于禁牧區和適度放牧區，銅含量的大小順序：重度放牧區＞適度放牧區＞禁牧區； 重度放牧區短花針茅的鐵含量顯著（P＜0.05）高于禁牧區和適度放牧區，鐵含量的大小順序：重度放牧區＞適度放牧區＞禁牧區； 適度放牧區短花針茅的鈉含量顯著（P＜0.05）高于禁牧區和重度放牧區，鈉含量的大小順序：適度放牧區＞禁牧區＞重度放牧區；鎂的含量在不同放牧區之間無顯著（P＞0.05）差異。

表1 不同放牧強度對荒漠草原牧草微量元素含量的影響

表2 不同放牧強度對荒漠草原短花針茅微量元素含量的影響

2.3 不同放牧強度對荒漠草原無芒隱子草微量元素含量的影響

無芒隱子草是荒漠草原的優勢牧草。 由表3可知， 適度放牧區無芒隱子草的硒含量顯著（P＜0.05）高于禁牧區和重度放牧區，硒含量的大小順序：適度放牧區＞重度放牧區＞禁牧區；鐵的含量在不同放牧區之間有顯著差異（P＜0.05），鐵含量的大小順序：重度放牧區＞禁牧區＞適度放牧區；適度放牧區無芒隱子草的鈉含量顯著（P＜0.05）高于禁牧區和重度放牧區，鈉含量的大小順序：適度放牧區＞重度放牧區＞禁牧區；微量元素銅、鎂在不同放牧區之間無顯著（P＞0.05）差異。

2.4 不同放牧強度對荒漠草原蒙古韭微量元素含量的影響

蒙古韭也是荒漠草原優勢牧草之一。由表4 可知，適度放牧區蒙古韭的硒含量顯著（P＜0.05）高于禁牧區和重度放牧區，硒含量的大小順序：適度放牧區＞重度放牧區＞禁牧區；鐵的含量在不同放牧區之間有顯著（P＜0.05）差異，鐵含量的大小順序：適度放牧區＞重度放牧區＞禁牧區； 鈉的含量在不同放牧區之間有顯著（P＜0.05）差異，鈉含量的大小順序：適度放牧區＞重度放牧區＞禁牧區；微量元素銅、鎂在不同放牧區之間無顯著（P＞0.05）差異。

2.5 不同放牧強度對荒漠草原牧草營養成分含量的影響

營養成分含量是衡量牧草品質的主要指標之一。 由表5 可知，在不同放牧強度下，荒漠草原牧草營養成分含量變化： 適度放牧區牧草粗蛋白質含量比禁牧區高出60.71%，重度放牧區牧草粗蛋白質含量比禁牧區高出76.19%， 其大小順序：重度放牧區＞適度放牧區＞禁牧區； 適度放牧區牧草粗脂肪含量比禁牧區高出69.00%，而重度放牧區牧草粗脂肪含量比禁牧區降低27.00%，其大小順序：適度放牧區＞禁牧區＞重度放牧區；適度放牧區牧草粗纖維含量比禁牧區降低13.93%，重度放牧區牧草粗纖維含量比禁牧區降低56.97%；適度放牧區牧草中性洗滌纖維含量比禁牧區降低24.80%， 重度放牧區牧草中性洗滌纖維含量比禁牧區降低64.96%； 適度放牧區牧草酸性洗滌纖維含量比禁牧區降低6.35%， 重度放牧區牧草酸性洗滌纖維含量比禁牧區降低54.14%，粗纖維、 中性洗滌纖維含量和酸性洗滌纖維含量大小順序：禁牧區＞適度放牧區＞重度放牧區；適度放牧區牧草的粗灰分含量比禁牧區高出47.62%， 而重度放牧區牧草的粗灰分含量比禁牧區高出20.24%，其大小順序：適度放牧區＞重度放牧區＞禁牧區；適度放牧區牧草的磷含量比禁牧區高出28.57%，而重度放牧區牧草的磷含量比禁牧區高出71.43%，其大小順序：重度放牧區＞適度放牧區＞禁牧區； 適度放牧區牧草的鈣含量比禁牧區高出347.85%， 而重度放牧區牧草的鈣含量比禁牧區高出282.41%， 其大小順序：適度放牧區＞重度放牧區＞禁牧區。

表5 不同放牧強度對荒漠草原牧草營養成分含量的影響（DM%）

2.6 不同放牧強度對荒漠草原優勢牧草營養成分含量的影響

由表6 可知，在不同放牧強度下，荒漠草原優勢牧草營養成分含量的變化為： 適度放牧區短花針茅粗蛋白質含量比禁牧區高出11.50%，重度放牧區短花針茅粗蛋白質含量比禁牧區高出14.71%，其大小順序為：重度放牧區＞適度放牧區＞禁牧區； 適度放牧區無芒隱子草粗脂肪含量比禁牧區高出24.12%，重度放牧區無芒隱子草粗脂肪含量比禁牧區高出22.04%，其大小順序為：適度放牧區＞重度放牧區＞禁牧區； 重度放牧區蒙古韭粗脂肪含量比禁牧區高出51.72%， 其大小順序為：重度放牧區＞適度放牧區＞禁牧區；優勢牧草短花針茅、無芒隱子草和蒙古韭粗纖維、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量在3 個不同放牧區之間無明顯變化； 適度放牧區無芒隱子草粗灰分含量比禁牧區高出87.56%；重度放牧區短花針茅和無芒隱子草磷含量比禁牧區分別高出20.00%和15.38%；適度放牧區短花針茅、無芒隱子草和蒙古韭鈣含量比禁牧區分別高出33.33%、116.86%和24.03%； 重度放牧區無芒隱子草和蒙古韭鈣含量比禁牧區分別高出19.35%和43.44%。

3 討論

衡量草地牧草生長發育和品質的主要微量元素指標是硒、銅、鐵、鎂和鈉。 一般植物含硒量在0.05～2 mg/kg， 高于5 mg/kg 時家畜采食后就有中毒的危險［1］。 該研究結果表明，不同放牧強度下，禁牧區、 適度放牧區和重度放牧區牧草和優勢牧草硒含量基本持平或低于標準含量， 但是牧草種類的不同，硒含量會發生變化。無芒隱子草和蒙古韭硒含量在適度放牧區與禁牧區和重度放牧區之間具有顯著（P＜0.05）差異，且適度放牧區2 種優勢牧草的硒含量高于其他2 個區； 無芒隱子草的硒含量在適度放牧區達到0.09 mg/kg，而其他2 個區的硒含量低于該地區安全含量標準。 鄂托克旗荒漠草原禁牧區和重度放牧區主要優勢牧草的硒含量基本持平或低于安全含量標準， 這說明不合理的放牧強度已導致鄂托克旗荒漠草原遷入欠硒草地， 也充分證明適度放牧是保持草地牧草硒含量在正常范圍內的有效途徑。

銅是動植物必需的微量元素之一［1，11］，其豐歉程度會直接影響家畜和牧草的生產能力和品質。內蒙古自治區天然草地牧草銅安全含量范圍在6.15～14.83 mg/kg。該試驗結果表明，牧草銅含量在適度放牧區與禁牧區和重度放牧區之間具有顯著（P＜0.05）差異，其中，適度放牧區牧草銅含量在安全范圍之內， 而重度放牧區牧草的銅含量低于安全含量范圍，提示該地區隨著放牧強度的增加，草地牧草銅含量逐漸降低。

植物中鐵的含量一般在25～500 mg/kg［1］。該研究結果表明，除了禁牧區、重度放牧區牧草和重度放牧區優勢牧草短花針茅鐵含量超標之外， 其他放牧區牧草以及優勢牧草的鐵含量均在安全標準范圍之內。牧草中鎂含量的豐歉也會導致家畜發病。一般草地牧草中鎂的含量在0.03%～0.75%。 該試驗研究發現，重度放牧區牧草鎂含量為0.83%，已超標，說明過度放牧對草地和家畜都有害。鄂托克旗荒漠草原主要優勢牧草鈉含量平均為0.76%～1.15%，屬于富鈉草地［1］。 從試驗結果來看，適度放牧區的優勢牧草與其他放牧區優勢牧草鈉含量之間具有顯著（P＜0.05）差異，其中，無芒隱子草鈉含量達2.99%， 這一結果與荒漠草原屬于富鈉草地的理論相符。

營養成分含量是衡量牧草品質的主要指標之一［10-14］。 適度放牧區牧草的粗蛋白質、粗脂肪、粗灰分、 磷和鈣含量比禁牧區牧草分別高出60.71%、69.00%、47.62%、28.57%和347.85%。適度放牧區牧草粗纖維、 中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量比禁牧區分別降低13.93%、24.80%和6.35%。優勢牧草中適度放牧區短花針茅的粗蛋白質含量高于禁牧區11.50%，而適度放牧區無芒隱子草的粗脂肪、 粗灰分和鈣含量分別高于禁牧區24.12%、87.56%和116.86%。這也充分說明合理利用草地對保持牧草正常生長發育和品質具有決定性作用。

表6 不同放牧強度對荒漠草原優勢牧草營養成分含量的影響

4 結論

適度放牧區牧草銅含量高于禁牧區和重度放牧區；適度放牧區無芒隱子草和蒙古韭硒含量，蒙古韭鐵含量，短花針茅、無芒隱子草和蒙古韭鈉含量均高于禁牧區和重度放牧區。 適度放牧區牧草粗蛋白質、粗脂肪、粗灰分、磷、鈣等營養成分含量均比禁牧區大幅度提升，而粗纖維、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量明顯降低。