短花針茅荒漠草地放牧系統微量元素季節變化及盈缺分析

李亞奎，胡紅蓮，盧德勛

（1．河北北方學院動物科技學院，河北 張家口075000；2．內蒙古農牧業科學院動物營養研究所，內蒙古 呼和浩特010030）

微量元素是機體生長發育和物質代謝等重要生命過程所必需的營養物質，具有調節酶促反應、參與激素合成及構成某些營養素等多種生物學功能，微量元素缺乏或過剩均會引起動植物發病或處于亞健康狀態［1］。對放牧系統而言，土壤中微量元素的組成是決定植物微量元素含量的重要因素，而植物中的微量元素又能直接影響家畜的健康，它們共同構成土壤－牧草－家畜放牧系統微量元素的畜牧生態利用體系。由于天然牧草或土壤內某些微量元素的盈缺而導致的放牧家畜礦物質營養障礙，已有大量報道［2－4］。為此，我國許多地區已對土壤－牧草－家畜生態系統中微量元素含量進行過調研分析，并對不同畜禽、不同元素的盈缺進行了分析［5－9］，但就內蒙古自治區四子王旗地區短花針茅（Stipa breviflora）荒漠草地放牧系統中微量元素含量的研究還不是很系統。本研究針對該地區放牧系統中微量元素的水平進行檢測，探討其季節性變化，結合放牧綿羊放牧采食量和糞便排出量，進行盈缺分析，確定該地區放牧系統中鐵、銅、鉬、錳、鋅和硒元素的水平，以期為該地區在牧草生產中正確施用微量元素肥料，在飼料生產中科學運用微量元素添加劑，以保障畜禽健康，提高畜牧業經濟效益等提供理論依據。

1 材料與方法

1．1 試驗區概況 試驗區位于內蒙古自治區烏蘭察布市四子王旗王府一隊，地理坐標41°47′17″N，111°53′46″E，海拔1 450m。氣候特征為典型的大陸性季風氣候，土壤為淡栗鈣土。試驗區植被類型屬短花針茅荒漠草原地帶性植被，草地類型為短花針茅＋冷蒿（Artemisia frigida）＋無芒隱子草（Cleistogenes songorica），植被草層低矮，平均高度為8cm，且植被較稀疏，蓋度為17%～20%，群落現存量為2 249．3g·m－2，種類組成較貧乏，植物群落由20多種植物組成。建群種為短花針茅，優勢種為冷蒿、無芒隱子草。試驗前草地已出現了一定程度的退化現象。

1．2 試驗設計與試驗動物 分別于夏、秋、冬3季測定試驗區內土壤、牧草和放牧綿羊組織器官內各微量元素含量、放牧綿羊的采食量和排糞量，由此推算綿羊每日對各微量元素的日攝入量和消化率，分析其動態變化并進行盈缺分析。試驗動物為體質量30～35kg的12只蒙古育成羯羊，全年放牧，無補飼，每期結束后從中隨機抽取2只屠宰，進行取樣。

1．3 樣品的采集與處理 土樣、草樣、糞樣的采集與處理參照李亞奎等［10］的方法進行；毛樣的采集方法為在綿羊左肩胛部齊根剪取被毛10～20g，處理參照焦婷［5］的方法；血樣、屠宰、組織器官的采集與處理參考張微［11］的方法進行。

1．4 測定指標與方法 測定樣品內鐵（Fe）、銅（Cu）、鉬（Mo）、錳（Mn）、鋅（Zn）和硒（Se）元素的含量，其中硒元素采用熒光分析法，其他元素采用等離子發射光譜法［5，10］。

1．5 數據處理與統計分析 用SPSS 13．0軟件中的Compare Means法對所有試驗數據進行單因子方差分析，差異顯著時用LSD法進行多重比較。

2 結果與分析

2．1 試驗期綿羊體質量、采食量與排糞量動態變化 放牧綿羊的采食量和排糞量是計算各微量元素日攝入量和消化率的主要依據。放牧綿羊采食量夏秋兩季顯著高于冬季（P＜0．05），而排糞量和體質量則為秋冬兩季顯著高于夏季（表1）。

表1 不同季節放牧綿羊的體質量、采食量和排糞量Table 1 Changes of body weigh，intake and feces output of grazing sheep in different seasons

2．2 土壤－牧草－綿羊生態體系中微量元素季節動態變化

2．2．1 鐵元素季節動態變化 土壤和被毛中鐵的含量季節間差異不顯著（P＞0．05）；牧草和糞中鐵的含量以及鐵的日攝入量變化趨勢相同，均為冬季＞秋季＞夏季，其中牧草中鐵的含量和鐵的日攝入量各季節間差異顯著（P＜0．05），糞中鐵的含量冬季顯著高于夏季，血漿中的為夏秋兩季顯著高于冬季，肝臟中的則為夏冬兩季顯著高于秋季（表2）。

2．2．2 銅元素季節動態變化 土壤、牧草、糞、肝臟、被毛中銅的含量以及銅的日攝入量變化趨勢一致，均為秋季＞夏季＞冬季。其中土壤、牧草和被毛中銅的含量各季節間差異不顯著（P＞0．05），銅的日攝入量各季節間差異顯著（P＜0．05），糞和肝臟中銅的含量夏秋兩季顯著高于冬季，而血漿中的為夏季顯著高于秋冬兩季（表3）。

2．2．3 鉬元素季節動態變化 土壤中鉬的含量季節間差異不顯著（P＞0．05），牧草、肝臟中鉬的含量以及鉬的日攝入量變化趨勢相同，均為秋季＞冬季＞夏季，其中牧草中鉬的含量為秋冬兩季顯著高于夏季（P＜0．05），日攝入量各季節間差異顯著，肝臟中鉬的含量秋季顯著高于夏季；糞和被毛中鉬含量的變化趨勢相同，為秋季＞夏季＞冬季，其中糞中鉬的含量各季節間差異不顯著，而被毛中鉬的含量秋季顯著高于冬季，夏季與秋冬兩季差異不顯著（表4）。

表2 不同季節土壤－牧草－綿羊系統中鐵元素的季節變化Table 2 Content of Fe in soil－forage－animal ecosystem in different seasons

表3 不同季節土壤－牧草－綿羊系統中銅元素的季節變化Table 3 Content of Cu in soil－forage－animal ecosystem in different seasons

表4 不同季節土壤－牧草－綿羊系統中鉬元素的季節變化Table 4 Content of Mo in soil－forage－animal ecosystem in different seasons

2．2．4 錳元素季節動態變化 土壤、血漿中錳的含量季節間差異不顯著（P＞0．05）；錳的日攝入量及牧草和糞中錳的含量變化趨勢一致，均為冬季＞秋季＞夏季，其中牧草中錳的含量各季節間差異顯著（P＜0．05），錳的日攝入量為秋冬兩季顯著高于夏季，而糞中錳的含量為冬季顯著高于夏秋兩季，肝臟中為夏季顯著高于秋冬季（表5）。

2．2．5 鋅元素季節動態變化 土壤、糞中鋅的含量各季節間差異不顯著（P＞0．05）；鋅的牧草、鋅的日攝入量和血漿、被毛中鋅的含量各季節間變化趨勢一致，均為夏季＞秋季＞冬季，其中牧草中鋅的含量夏季顯著高于冬季（P＜0．05），血漿和被毛中鋅的含量為夏季顯著高于秋冬兩季，鋅的日攝入量為各季節間差異顯著；而肝臟中鋅的含量為秋季＞冬季＞夏季，且各季節間差異顯著（表6）。

2．2．6 硒元素季節動態變化 不同季節土壤硒的平均含量差異很大，夏季顯著高于秋冬兩季（P＜0．05）。牧草、糞和被毛中硒的含量以及硒的日攝入量變化趨勢相同，均為夏季＞秋季＞冬季，且各季節間差異顯著，血漿和肝臟中硒的含量變化趨勢一致，為夏季＞冬季＞秋季，且夏季顯著高于秋冬兩季（表7）。

表5 不同季節土壤－牧草－綿羊系統中錳元素的季節變化Table 5 Content of Mn in soil－forage－animal ecosystem in different seasons

表6 不同季節土壤－牧草－綿羊系統中鋅元素的季節變化Table 6 Content of Zn in soil－forage－animal ecosystem in different seasons

表7 不同季節土壤－牧草－綿羊系統中硒元素的季節變化Table 7 Content of Se in soil－forage－animal ecosystem in different seasons

3 討論

3．1 土壤－牧草－綿羊生態體系中鐵元素的盈缺分析 土壤中鐵元素的含量變化很大，一般為1%～4%，有的則高達25%［12］。本研究得到的結果均在這個范圍內，且各時期變化差異不顯著。

對放牧綿羊而言，牧草中鐵元素的適宜水平為25～30mg·kg－1［13］，NRC［14］和 SCA［15］的推薦值分別為30～50和40mg·kg－1。與以上推薦值相比，該地區牧草中的鐵元素的含量較高，在能滿足放牧綿羊需要的同時，可能存在鐵過量的問題。

內蒙古細毛羊飼養標準建議，35kg育成肥育羊鐵元素的需要量為54mg·d－1，本研究結果均遠高于此標準，從消化吸收來看，夏季和秋季鐵元素的排出量大于食入量，這可能是與這兩個季節牧草中鈉元素缺乏而造成的食土有關［10］。健康綿羊血漿中鐵的濃度為1～2mg·L－1，肝臟中鐵的含量為122～1 918mg·kg－1［16］，被毛中約為50mg·kg－1［17］。本研究結果除冬季血漿中鐵元素的含量在正常范圍內外，其余指標均高于正常范圍。以上分析表明，鐵元素在該地區處于過量狀態。

3．2 土壤－牧草－綿羊生態體系中銅元素的盈缺分析 土壤中銅元素的適宜水平為15～60 mg·kg－1［11］。本 研 究 結 果 為 11．58～12．50 mg·kg－1，處于缺乏狀態。

牧草干物質中銅元素的適宜水平為6～12 mg·kg－1，3～5mg·kg－1為缺乏，20～40mg·kg－1為過多［11］，NRC的推薦值為7～11mg·kg－1［13］。本研究中，全年牧草中銅元素的含量均在正常范圍內。牧草主要從土壤中獲取銅元素，雖然該地區土壤中銅的含量處于缺乏狀態，但牧草中的銅卻處于正常水平，這可能由于該地區牧草在長期的進化過程中已經適應了這種低銅狀態，具體原因需要進一步驗證。

內蒙古細毛羊飼養標準建議，35kg育成肥育羊銅元素的需要量為12mg·d－1，通過銅元素的攝入量來看，冬季低于此標準。從消化吸收來看，在秋冬兩季出現了負消化率，可能該地區牧草中含鈣量較高［10］，以致降低了銅元素的消化吸收。健康綿羊血漿銅濃度的正常范圍在0．7～1．3mg·L－1，低于0．5mg·L－1被認為是缺乏狀態［16］；肝臟中銅含量在200mg·kg－1以上，通常被認為正常，低于80 mg·kg－1時則可視為缺乏狀態［11］。本研究中，內蒙古四子王旗地區放牧綿羊血漿中銅元素的濃度在冬季低于正常范圍；肝臟中銅含量冬季為77．25 mg·kg－1，低于80mg·kg－1，因為肝臟是貯銅的主要器官，所以是評價銅營養狀況的敏感指標。由此表明，在冬季該地區綿羊處于銅缺乏狀態。被毛中銅元素的含量受到的影響因素較多，變異數很大，一般認為其平均水平約為25mg·kg－1［17］，本研究結果遠低于此值。通過以上分析可以看出，該地區銅元素在冬季處于缺乏狀態。

3．3 土壤－牧草－綿羊生態體系中鉬元素的盈缺分析 內蒙古四子王旗地區土壤中鉬的含量季節性變化差異不顯著，夏秋冬三季的平均含量與我國正常土壤中鉬含量的水平（0．17mg·kg－1）［18］均較接近，表明該地區土壤中鉬的含量處于正常水平。

牧草中鉬的含量與NRC推薦的綿羊鉬的需要量0．5mg·kg－1相比［13］，只有夏季略低于此值，表明該地區牧草中鉬元素基本處于正常狀態。牧草中鉬含量過高會降低銅的吸收與利用，但當銅與鉬比例為6∶1～10∶1時，鉬的濃度再高都不會引起畜禽的鉬中毒或銅缺乏［19］，本研究牧草中兩者濃度之比為10．25∶1～22．87∶1，均高于上述值，說明該地區的低銅并不是由高鉬所引起的繼發性缺銅。

內蒙古細毛羊飼養標準建議，35kg育成肥育羊鉬的需要量為0．68mg·d－1，本研究所得結果都在該值以上，說明該地區牧草中的鉬能夠滿足放牧綿羊的需要。健康綿羊血漿鉬的濃度為0．05～0．08mg·L－1［17，20］，肝 臟 中 鉬 的 含 量 為 2～4 mg·kg－1［21－22］。本研究中，綿羊血漿中鉬元素雖未被檢出，但肝臟中鉬的含量夏秋冬三季均處于正常范圍。綿羊被毛和奶中鉬的含量受鉬的食入量影響最大，可作為體內鉬營養水平的評價指標，健康綿羊被毛中鉬的正常濃度為0．16mg·kg－1［23］，本研究得出夏秋冬三季綿羊被毛中鉬濃度均接近此值。綜上分析可以看出，該地區鉬處于正常水平。

3．4 土壤－牧草－綿羊生態體系中錳元素的盈缺分析 土壤中錳的適宜水平為400～3 000 mg·kg－1，400mg·kg－1以 下 為 缺 乏，3 000 mg·kg－1以上為過多［24］，本研究結果均處于適宜水平。

牧草中錳元素的適宜水平為20～60mg·kg－1，低于20mg·kg－1為缺乏，60～70mg·kg－1為過多［24］，NRC和SCA的推薦值分別為20～25和20～25 mg·kg－1［13－14］。與本研究結果相比較，該地區牧草中錳元素的含量較高，且季節間差異顯著。造成這種現象的原因除了與土壤中錳的含量、氣候、氣溫、降水量有關外，還可能與草地類型有關，即該地區某種優勢植物對錳元素有較強的富集能力，使得該元素在牧草中的積累速率隨生物量的積累而逐步增加。本研究未單獨檢測某種牧草中的微量元素，因此具體原因還需要進一步驗證。

內蒙古細毛羊飼養標準建議，35kg育成肥育羊錳元素的需要量為27mg·d－1，本研究所得結果均高于該值；健康綿羊血漿中錳的濃度為0．04～0．05mg·L－1，肝 臟 中 錳 的 含 量 為 8～10 mg·kg－1［16］，本研究結果中兩項指標均高于上述水平?？傮w分析表明，該地區錳元素處于較高水平，可能會影響到其他元素的正常吸收和代謝。

3．5 土壤－牧草－綿羊生態體系中鋅元素的盈缺分析 土壤中鋅元素的適宜水平為30～70 mg·kg－1，30mg·kg－1以下為缺乏，可使家畜發生缺鋅癥，70mg·kg－1為過多［11］。本研究結果雖然都在正常范圍之內，但卻均臨近正常值的下限。

牧草中鋅的適宜水平為20～60mg·kg－1，且當糞中鋅的濃度為牧草中的4倍時，可滿足綿羊需要［11］，NRC的推薦值為20～33mg·kg－1［13］，本研究結果為23．65～31．47mg·kg－1，均在推薦范圍內，但糞便與牧草中鋅濃度之比（1．77～2．40）卻低于4，表明該地區牧草中的鋅雖能滿足綿羊的正常需要，但也存在其利用率較低的可能。

內蒙古細毛羊飼養標準建議，35kg育成肥育羊鋅元素的需要量為34mg·d－1，本研究結果為冬季低于此標準。從消化吸收來看，秋冬兩季鋅的排除量均大于食入量，這可能與牧草中鈣和鐵的含量較高，降低了鋅的吸收有關。健康綿羊血漿中鋅的濃度為0．8～1．2mg·L－1，只有低于0．4mg·L－1才視為缺乏［25］，肝臟中鋅的含量一般為110～170 mg·kg－1，被毛中鋅的含量為80～120mg·kg－1［26］。本研究所測血漿、肝臟和被毛中的鋅元素的含量都在正常范圍之內。通過上述分析得出，該地區土壤、牧草、血漿、肝臟和被毛中鋅的水平都在正常范圍之內，但由于冬季采食量的降低，其食入量和需求量有一定差距，且受牧草中鈣和鐵的影響，秋冬兩季出現了負消化率，同時結合該地區綿羊冬季有脫毛癥狀，說明該地區可能處于繼發性缺鋅的營養環境，已處于亞臨床狀態，生產中應予以補飼。

3．6 土壤－牧草－綿羊生態體系中硒元素的盈缺分析 一般認為土壤中硒元素的含量在0．1～2．0mg·kg－1［27］，我國土壤的平均含硒量在0．1～0．3mg·kg－1［24］。本研究發現，內蒙古四子王旗地區土壤中硒元素的含量只有夏季在該范圍之內，而秋冬兩季均低于此范圍。

牧草中硒元素的適宜水平為0．1～1．0mg·kg－1［24］，NRC的推薦值為0．1～0．2mg·kg－1［13］，SCA認為，如果牧草中硒的水平為0．03～0．05mg·kg－1則處于臨界水平［14］。本研究表明，該地區秋季和冬季牧草中硒的水平均低于適宜水平，且冬季處于臨界范圍內。

內蒙古細毛羊飼養標準建議，35kg育成肥育羊硒的需要量為0．2mg·d－1，本研究結果全年低于此標準。健康綿羊血漿含硒量應為0．06～0．20 mg·L－1，低于0．04mg·L－1時產生缺硒狀態［24］，肝臟中硒元素的水平為 0．35mg·kg－1，0．17 mg·kg－1是臨界水平，而低于0．07mg·kg－1表示嚴重缺乏［28］。本研究結果顯示，血漿硒的濃度秋季低于正常水平；肝臟中硒的濃度秋冬兩季低于適宜水平，但均高于臨界水平。被毛中硒的含量是檢測體內硒狀態的有效指標，正常地區綿羊被毛中硒的含量為0．20mg·kg－1，缺硒地區為0．08mg·kg－1，富硒地區為2．20mg·kg－1［24，29］，本研究表明，秋冬季被毛硒含量均低于正常水平。通過上述分析，該地區硒處于缺乏狀態。

4 結論

通過對內蒙古四子王旗地區短花針茅荒漠草地放牧系統中6種微量元素的調查分析表明，該地區為高鐵、高錳、低硒的生態環境，同時銅和鋅元素處于季節性缺乏狀態。因此，建議全年以適當形式補硒，冬季補飼含銅和鋅的復合微量元素制劑，同時建議冬春季節應予適當的能量和蛋白質補充，以進一步提高該地區放牧綿羊的生產水平。

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