载畜率对短花针茅荒漠草原不同季节植物营养成分的影响

刘 芳，韩国栋，王忠武，李治国，王成杰

(内蒙古农业大学生态环境学院，内蒙古 呼和浩特 010018)



载畜率对短花针茅荒漠草原不同季节植物营养成分的影响

刘 芳，韩国栋*，王忠武，李治国，王成杰

(内蒙古农业大学生态环境学院，内蒙古 呼和浩特 010018)

本试验通过对不同时期牧草进行常规营养成分分析，探讨了载畜率与植物营养成分的关系。研究结果表明：粗蛋白含量随载畜率的增大而降低，中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量随着载畜率的增大而增加，随着季节的变化先降低后增加，且在8月份最低，显著低于其他月份。

短花针茅；荒漠草原；载畜率；营养成分；季节动态

草地植物的经济价值，包括饲用价值和生产价值。饲用价值表现在草地植物的化学成分、消化率、适口性和动物的饲养效果等方面〔1〕，其中，牧草的化学成分是决定牧草营养价值的重要因素，是评价牧草品质的有效指标之一。对多数植物而言，不同时期植物营养成分含量变化较大，因此，我们主要采用常规分析法测定草地植物内的粗蛋白质、粗脂肪、粗纤维等成分，分析植物在不同时期养分含量变化动态，了解其潜在的利用价值，并确定其作为饲草可利用的适宜时期，为植物资源的合理开发提供理论依据。

多年生产实践证明，传统草原畜牧业是“夏壮、秋肥、东瘦、春乏”的恶性循环，除冬草不足和气候寒冷因素外，牧草营养成分的变化是其主要因素。李柱等报道，季节间牧草营养成分差异大，春季牧场营养成分含量最高，夏牧场、秋牧场、冬牧场依次递减〔2〕；Veiga(1984)等的研究表明，牧草茎叶中的粗蛋白含量随载畜率的增加而增加〔3〕。严学兵等报道，垂穗披碱草草地营养成分含量变化表现为，粗蛋白含量枯草期最低，6-7月含量最高，以后逐渐下降；酸性洗涤纤维(ADF)含量恰好与粗蛋白含量相反，整个生长季呈“U”型曲线变化〔4〕。营养成分含量最大值并不是出现在刚开始返青时，而是出现在6-7月；王洪荣等报道，因草地牧草的生长受到季节影响，牧草中养分含量随季节不同有很大变化〔5〕。邓卫东等对云南省9个牛羊饲养基地县饲料样品测定发现，饲料中酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维含量与粗蛋白质呈极显著负相关,并建立了酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维与常规成分的回归方程〔6〕；李俊生等对14种黄羊主要饲料植物的营养成分测定表明，中性洗涤性纤维与粗蛋白质呈显著的线性负相关性，与其它营养成分则是显著的线性正相关性〔7〕。

牧草在不同生长发育期营养成分的变化直接影响牧草品质，分析其变化规律可以了解不同生育期牧草的营养价值。此外,由于牧草品质组成因素之间存在互相制衡的现象，而且某些成分(如NDF和ADF)的测定方法比较复杂，对牧草品质组成因素进行相关性分析，有助于全面了解和评价牧草的品质。本试验通过研究不同载畜率下草地地上生物量及植被营养成分含量的变化，观测不同载畜率对荒漠草原植被生物量及营养成分的影响，以期为维持群落稳定，合理利用天然草地，发展草食性畜牧业，促进生态畜牧业经济可持续发展，获得最大效益提供重要的理论依据。

1 材料与方法

1.1 牧草样品采集地概况

试验区位于内蒙古自治区乌兰察布市四子王旗王府一队(N41°47′17″，E111°53′46″，海拔1450m)，属于典型的大陆性气候，春季干旱多风，夏季炎热，≥10℃的年积温为2200～2500℃，降水量主要集中在5～8月份，月平均温度最高月为6、7、8月份，最高月的平均气温21.5-23.5℃；无霜期175d。土壤为淡栗钙土，土壤有机碳含量1.3%，全氮含量0.13%。土壤微生物有好气性细菌、放线菌和霉菌等〔8〕。该区属于短花针茅荒漠草原地带性植被，草地类型为短花针茅+冷蒿+无芒隐子草，植被草层低矮，平均高度为8cm，且植被较稀疏，种类组成较贫乏，植物群落主要由近30种植物种组成。

1.2 试验设计

本试验于2004年在四子王旗短花针茅荒漠草原地势相对平坦、一致的天然草地上进行，试验采用完全随机区组设计，将放牧区划分为3个区组，即3次重复，在每个区组中设4个处理，即4个不同的放牧水平，分别为对照(CK)、轻度放牧(LG)、中度放牧(MG)和重度放牧(HG)，载畜率分别为0(CK)、0.91(LG)、1.82(MG)、2.71(HG)羊单位/公顷/半年，不同重复小区内的4个处理完全随机排列。在不同重复小区内随机取面积为1m×1m的样方，离地面3cm刈割，采集到的材料带回实验室经自然风干，用剪刀剪短至3cm左右，混合，用微型粉碎机粉碎过0.2mm筛，用自封袋封装，室温保存待用。其中，在牧草生长旺盛期5～9月齐地面分种剪草，其余测定时间由于整个植物群落进入枯黄期，无法准确分类，故只取混合草样。

1.3 测定内容和方法

1.3.1 中性洗涤纤维的测定方法

试验中使用的设备是Ankom220型纤维分析仪。将已封口的滤袋放入样品架，一次加入24个滤袋，分8层，每层放3个滤袋，将放有滤袋的样品架置于纤维分析仪的消煮容器中，加入1900～2000ml中性洗涤剂(3%十二烷基硫酸钠溶液)，加热，煮沸1h。煮沸完毕后，将废液排尽，打开容器盖，加入2000ml热蒸馏水，冲洗滤袋3～5min，重复2次。将样品从容器中取出，置于干净烧杯中，加入丙酮，浸没滤袋。2～3min后取出，轻轻挤出丙酮，晾干，置于105℃烘箱中烘干，称重〔9〕。

1.3.2 酸性洗涤纤维的测定方法

酸性洗涤纤维测定方法同中性洗涤纤维，只是所用的化学试剂(2%十六烷基三甲基溴化铵溶液)不同，煮沸时间(75min)不同。

1.3.3 粗蛋白的测定方法

采用凯氏半微量定氮法，用硫酸-硫酸钾-硫酸铜消煮。

1.4 数据的处理和分析

采用EXCEL和SAS软件进行数据处理和方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同季节植物群落营养成分的分析

2.1.1 粗蛋白质

在牧草生长旺盛的8月，LG区和MG区与对照区的植物粗蛋白质没有显著差异(P≥0.05)，而HG区显著低于CK区、LG区和MG区(P<0.05)(表1)。

表1 不同载畜率下群落粗蛋白(CP)含量

2.1.2 中性洗涤纤维

随着载畜率的增大，植物群落NDF含量逐渐增加。但6月份重度放牧下NDF含量显著高于CK区(P<0.05)；7月份、8月份MG区和HG区与CK区和LG区有显著差异(P<0.05)；9月份HG区显著低于CK区和LG区(P<0.05)(表2)。

表2 不同载畜率下群落中性洗涤纤维(NDF)含量

注：表中数据为平均值，“/”表示暂无数据；同行中相同字母间无显著差(P<0.05)。

从月份动态来看，随着季节的变化，植物群落NDF含量呈现“高-低-高”的趋势，且在8月份达最低(图1)。

从月份和处理的互作来看，月份和处理对NDF无显著互作作用(P>0.05)。

图1 不同季节下群落中性洗涤纤维(NDF)含量

2.1.3 酸性洗涤纤维

不同载畜率下植物群落ADF含量变化趋势与NDF基本一致。只在5月份中度放牧区和重度放牧区显著高于对照区(P<0.05)；6、7月份重度放牧区显著高于对照区(P<0.05)；8月份重度放牧区与对照区和轻度放牧区有显著差异(P<0.05)；9月份中度放牧区显著高于对照区和轻度放牧区(P<0.05)(表3)；从月份动态来看，如图2，随季节的变化ADF含量表现为先降低后增加的趋势，且在植物生长旺盛的8月份ADF含量最低。

表3 不同载畜率下群落ADF含量

注：表中数据为平均值，“/”表示暂无数据；同行中相同字母间无显著差异(P<0.05)。

图2 不同季节下群落酸性洗涤纤维(ADF)含量

从月份和处理的互作来看，月份和处理无显著交互作用(P>0.05)(表4)。

表4 不同载畜率下ADF的方差处理结果

注：表中DF表示自由度；Pr表示显著水平。

2.2 主要牧草的营养成分

2.2.1 粗蛋白质

对植物群落中三种主要的植物的营养成分进行分析，其结果如下图(图3)。短花针茅、冷蒿、无芒隐子草这3种牧草的粗蛋白质含量自高到低依次是：冷蒿>无芒隐子草>短花针茅，冷蒿最高，与短花针茅有显著差异(P<0.05)，与无芒隐子草的差异不显著(P≥0.05)。同时，随着载畜率的增加，3种牧草的粗蛋白质含量却随之降低，且HG区冷蒿和无芒隐子草显著低于CK区。

图3 主要牧草不同载畜率下粗蛋白质含量

注：图中CK代表对照区；LG表示轻度放牧区；MG表示中度放牧区；HG表示重度放牧区。

2.2.2 酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维

酸性洗涤纤维以短花针茅为最高，其次是冷蒿，无芒隐子草最低，三者无显著性差异；而中性洗涤纤维含量最高的也是短花针茅，无芒隐子草次之，冷蒿最低；短花针茅的NDF含量与冷蒿有显著性的差异(P<0.05)，与无芒隐子草无显著差异(P<0.05)(图4)。综上，短花针茅中ADF、NDF含量最高，这可能由于家畜对多年生牧草的选择性采食，移去了大部分牧草的茎叶，留下粗而硬的枯枝与茎杆，从而使其纤维含量相对较高〔15〕。

图4 主要牧草营养成分比较

3 讨论

植物进行光合作用所制造的营养物质来保证植物的正常生长，或者为其制造养分受阻时做准备。从牧草利用的角度来说，蛋白质含量的高低是评价牧草营养价值的重要指标〔10〕。通常，牧草的粗蛋白含量越高，利用价值就越高，粗纤维含量越高，营养价值就越低。由高娃等人在1998年以及刑福等人在1995年的研究〔11-12〕表明，牧草营养成分含量随季节变化会有很大的不同，在青草期内(夏秋季节)，牧草中的中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维和木质素含量较低，此时牧草中的粗蛋白质含量较高，然而随着牧草生长月份增加，牧草中的酸性洗涤纤维和木质素含量逐渐增加，牧草的木质化程度提高，使其营养价值显著降低〔13〕。进入枯草期(冬春季节)，牧草中的NDF和木质素含量达到高峰，而其中的粗蛋白质含量降低到一年中最低水平〔14〕。冬春季节内天然牧草的木质化程度较高，粗蛋白含量较低(甚至低于粪中蛋白质含量)。另外，每年从晚春至早夏阶段，北方草地刚刚返青，刚萌发的牧草中中性洗涤纤维和木质素含量很低。

本研究对植物群落粗蛋白、酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维含量做了比较详细的分析，其结果为，粗蛋白含量随载畜率的增大而降低，说明放牧不利于粗蛋白质的积累，而轻度放牧和中度放牧下粗蛋白质含量显著高于重度放牧，这可能与一定强度下的放牧刺激了优势植物的生长，使其蛋白质含量变化幅度较小有关。

中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量随着载畜率的增大而增加，随着季节的变化先降低后增加，8月份显著低于其他月份，同时，载畜率越大，植物营养成分含量减少的越快，这与庞亚娟〔15〕等的研究结果相反，这可能是由于取样的结果造成的。

可见，牧草的营养成分与季节、环境因素密切相关，掌握草地群落营养成分的变化规律，对于发展当地畜牧业具有决定性的作用。

4 结论

(1)随着放牧强度的增加，群落粗蛋白含量降低。可见，轻度到中等程度的放牧不影响粗蛋白质的积累，但是如果放牧强度达到一定的水平，则会降低粗蛋白质含量。

(2)中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量随着载畜率的增大而增加，随着季节的变化先降低后增加。

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Effect of Stocking Rate on Plants Nutrients withDifferent Seasons inStipabrevifloraDesert Steppe

Fang Liu, Guodong Han，Zhongwu Wang，Zhiguo Li, Chengjie Wang

Department of Grassland Science, College of Ecology and Environmental Science,Inner Mongolia Agricultural University, Hohhot 010018)

The relationship between stocking rate and plant nutrients in different seasons was discussed in this paper. The results showed as follows: plant crude protein declined and NDF and ADF increased with the increase of stocking rate, and NDF and ADF declined first , then increased late with season. NDF and ADF contents were lowest in August.

Stipabreviflora; desert steppe; stocking rate; nutrient composition; seasonal dynamics

2015-03-05

国家科技支撑项目(2012BAD13B02)、内蒙古自治区重大科技项目(20110732，20120249)

阿 荣(1988-)，女(蒙古族)，内蒙古阿拉善盟人，在读硕士生，研究方向为数量生态学。E-mail:airun_mornid@163.com

韩国栋 E-mail:nmghanguodong@163.com

S812.8

A

2095—5952(2015)02—0040—05