不同放牧强度对荒漠草原牧草微量元素和营养成分的影响

姜晓红，宝力道，阿拉腾布力格，斯 琴，塔 拉，特木尔布和

（1.内蒙古农业大学草原与资源环境学院，内蒙古 呼和浩特 010011；2.内蒙古自治区鄂尔多斯市鄂托克旗草原工作站，内蒙古 鄂托克旗 016100）

内蒙古自治区鄂尔多斯市鄂托克旗天然草原总面积为197.49 万hm2， 占该旗总土地面积的91.9%，荒漠草原面积最大，为155.68 万hm2，占全旗草地面积的78.83%，是该旗草地畜牧业最主要的生产基地之一。 草地牧草是放牧家畜主要的食物来源，其产量和品质直接影响草牧业生产水平。不合理的放牧强度对草地牧草的产量和品质带来了严重影响［1-2］。

微量元素是牧草中含量极微小的化学元素，是生物地球化学食物链中的必需物质。 微量元素在牧草中的含量范围一般在百万分之几至十万分之几，有的元素甚至低至百万分之零点几，只占牧草干物质的1%左右，甚至更少［3-4］。 虽然微量元素在牧草中的含量极少， 但是牧草和动物在生长发育过程中，微量元素的缺乏和过剩，都是制约其产品产量和品质的重要因素。 家畜食用了微量元素含量过多或过少的牧草和饲料， 会直接影响其健康和畜产品产量及品质［5-8］。 草地生产力的发展证实了微量元素在草牧业生产中发挥重大作用。 牧草营养成分含量是衡量草地牧草品质的最主要指标［9-10］。牧草蛋白质含量是非常重要的营养因素之一。放牧是鄂托克旗荒漠草原的主要利用方式，随着放牧强度的变化， 草地牧草微量元素和营养成分的含量发生巨大变化。

为了探明鄂托克旗荒漠草原牧草和主要优势牧草的微量元素含量和营养成分含量变化规律，该研究在鄂托克旗荒漠草原上选择具有代表性的试验研究区， 探讨不同放牧强度对荒漠草原牧草微量元素和营养成分含量的影响，为该地区安全、合理利用荒漠草原资源、 正确制定荒漠草原放牧制度，以及健康、科学、可持续发展草地畜牧业提供参考。

1 试验设计与方法

1.1 试验区概况

研究区位于内蒙古自治区鄂尔多斯市鄂托克旗，地处106°41′～108°54′E，38°18′～40°11′N，试验区离该旗两大矿区棋盘井和蒙西较近。 气候属典型的温带温暖型干旱、半干旱大陆性气候，年日照时数3 000 h 左右，年平均气温6.4 ℃左右，年降水量250 mm 左右，年蒸发量3 000 mm 左右，降水主要集中在7—9 月，无霜期在130 d 左右，气候干旱少雨，风大沙多。 土壤分布由东南部栗钙土，向西北部过渡到棕钙土、灰漠土。 植被以旱生、中旱生植物为主。 短花针茅（Stipa breviflora）是主要建群种植物， 草地型为短花针茅+无芒隐子草（Cleistogenes songorica）。

1.2 试验设计

于2017—2019 年在鄂托克旗荒漠草原区，选取以短花针茅为建群种的代表性地段， 根据放牧强度，划分为禁牧区(不放牧，2011 年起禁牧的国家定位观测点)，适度放牧区（载畜率为0.75 只羊/hm2，短期休牧点），重度放牧区（载畜率为1.5 只羊/hm2，为自由放牧区）3 个试验区。禁牧区内发现短花针茅、 无芒隐子草、 蒙古韭 （Allium mongolicum）、赖草（Leymus secalinus）、地锦（Parthenocissus tricuspidata）、 蒙古虫实（Corispermum mongolicum）、狭叶米口袋（Gueldenstaedtia verna）、寸草苔 （Carex duriuscula）、 糙隐子草（Cleistogenes squarrosa）、九顶草（Enneapogon desvauxii）、狗尾草（Setaria viridis）、 糙 叶 黄 芪 （Astragalus scaberrimus）、猪毛蒿（Artemisia scoparia）、猪毛菜（Salsola collina）、狭叶锦鸡儿（Caragana stenophylla）、蒺藜（Tribulus terrestris）共16 种植物。适度放牧区内发现短花针茅、无芒隐子草、蒙古韭、九顶草、锋芒草（Tragus mongolorum）、狗尾草、狭叶米口袋、地锦、寸草苔、糙隐子草、蒺藜、狭叶锦鸡儿、矮韭（Allium anisopodium）、冷蒿（Artemisia frigida）、单叶黄芪 （Astragalus efoliolatus）、 冬青叶兔唇花（Lagochilus ilicifolius）、 细叶韭 （Allium tenuissimum）、画眉草（Eragrostis pilosa）、银灰旋花（Convolvulus ammannii）、小车前（Plantago minuta）、黄花蒿 （Artemisia annua）、 达乌里胡枝子（Lespedeza davurica）共22 种植物。 重度放牧区内发现短花针茅、无芒隐子草、蒙古韭、锋芒草、银灰旋花、画眉草、小车前、冷蒿、单叶黄芪、黄花蒿、九顶草、狗尾草、糙隐子草、狭叶米口袋、寸草苔、地锦、蒺藜、白花黄芪 （Astragalus galactites）、 骆驼蓬（Peganum harmala）、蝎虎霸王（Zygophyllum mucronatum）共20 种植物［9］。研究区主要优势牧草为短花针茅、无芒隐子草和蒙古韭。

在每个试验区随机选择3 个重复样点， 分别混合割取1 kg 牧草， 带回实验室进行微量元素和营养成分含量测定。 再从每个试验区随机选择3个重复样点，割取短花针茅、无芒隐子草和蒙古韭3 种主要优势牧草各1 kg，带回实验室进行微量元素和营养成分含量测定。

1.3 试验方法

1.3.1 微量元素含量的测定采用 《饲料中硒的测定》（GB/T 13883—2008） 中推荐的2，3-二氨基萘荧光法测定不同放牧区混合牧草样品和3 种主要优势牧草样品的硒含量。 按照《饲料中钙、铜、铁、镁、锰、钾、钠和锌含量的测定 原子吸收光谱法》（GB/T 13885—2017） 中推荐的原子吸收光谱法测定铜、铁、镁、钠的含量。

1.3.2 营养成分含量的测定采用实验室常规分析方法测定不同放牧区混合牧草样品和3 种主要优势牧草样品的营养成分含量， 测定指标包括粗蛋白质、粗脂肪、粗纤维、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、粗灰分、磷、钙含量。

1.4 数据处理及分析

混合牧草以及3 种优势牧草微量元素含量测定的试验结果用“平均值±标准差”表示。 利用Excel 软件对试验数据进行初步整理， 应用SAS 9.0软件对不同放牧区的混合牧草以及3 种优势牧草的微量元素含量数据进行方差分析， 利用LSD 法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同放牧强度对荒漠草原牧草微量元素含量的影响

由表1 可知，禁牧区、适度放牧区和重度放牧区3 个不同放牧处理中， 适度放牧区牧草的铜含量显著（P＜0.05）高于禁牧区和重度放牧区，铜含量的大小顺序：适度放牧区＞重度放牧区＞禁牧区；禁牧区和重度放牧区牧草的铁含量显著（P＜0.05）高于适度放牧区， 铁含量的大小顺序： 重度放牧区＞禁牧区＞适度放牧区；重度放牧区牧草的镁、钠含量均显著（P＜0.05）高于禁牧区和适度放牧区，镁、钠含量的大小顺序：重度放牧区＞适度放牧区＞禁牧区； 硒的含量在不同放牧区之间无显著（P＞0.05）差异。

2.2 不同放牧强度对荒漠草原短花针茅微量元素含量的影响

短花针茅是荒漠草原起到主导作用的建群种植物之一。由表2 可知，重度放牧区短花针茅的硒含量显著（P＜0.05）高于禁牧区和适度放牧区，硒含量的大小顺序： 重度放牧区＞禁牧区＞适度放牧区；重度放牧区短花针茅的铜含量显著（P＜0.05）高于禁牧区和适度放牧区，铜含量的大小顺序：重度放牧区＞适度放牧区＞禁牧区； 重度放牧区短花针茅的铁含量显著（P＜0.05）高于禁牧区和适度放牧区，铁含量的大小顺序：重度放牧区＞适度放牧区＞禁牧区； 适度放牧区短花针茅的钠含量显著（P＜0.05）高于禁牧区和重度放牧区，钠含量的大小顺序：适度放牧区＞禁牧区＞重度放牧区；镁的含量在不同放牧区之间无显著（P＞0.05）差异。

表1 不同放牧强度对荒漠草原牧草微量元素含量的影响

表2 不同放牧强度对荒漠草原短花针茅微量元素含量的影响

2.3 不同放牧强度对荒漠草原无芒隐子草微量元素含量的影响

无芒隐子草是荒漠草原的优势牧草。 由表3可知， 适度放牧区无芒隐子草的硒含量显著（P＜0.05）高于禁牧区和重度放牧区，硒含量的大小顺序：适度放牧区＞重度放牧区＞禁牧区；铁的含量在不同放牧区之间有显著差异（P＜0.05），铁含量的大小顺序：重度放牧区＞禁牧区＞适度放牧区；适度放牧区无芒隐子草的钠含量显著（P＜0.05）高于禁牧区和重度放牧区，钠含量的大小顺序：适度放牧区＞重度放牧区＞禁牧区；微量元素铜、镁在不同放牧区之间无显著（P＞0.05）差异。

2.4 不同放牧强度对荒漠草原蒙古韭微量元素含量的影响

蒙古韭也是荒漠草原优势牧草之一。由表4 可知，适度放牧区蒙古韭的硒含量显著（P＜0.05）高于禁牧区和重度放牧区，硒含量的大小顺序：适度放牧区＞重度放牧区＞禁牧区；铁的含量在不同放牧区之间有显著（P＜0.05）差异，铁含量的大小顺序：适度放牧区＞重度放牧区＞禁牧区； 钠的含量在不同放牧区之间有显著（P＜0.05）差异，钠含量的大小顺序：适度放牧区＞重度放牧区＞禁牧区；微量元素铜、镁在不同放牧区之间无显著（P＞0.05）差异。

2.5 不同放牧强度对荒漠草原牧草营养成分含量的影响

营养成分含量是衡量牧草品质的主要指标之一。 由表5 可知，在不同放牧强度下，荒漠草原牧草营养成分含量变化： 适度放牧区牧草粗蛋白质含量比禁牧区高出60.71%，重度放牧区牧草粗蛋白质含量比禁牧区高出76.19%， 其大小顺序：重度放牧区＞适度放牧区＞禁牧区； 适度放牧区牧草粗脂肪含量比禁牧区高出69.00%，而重度放牧区牧草粗脂肪含量比禁牧区降低27.00%，其大小顺序：适度放牧区＞禁牧区＞重度放牧区；适度放牧区牧草粗纤维含量比禁牧区降低13.93%，重度放牧区牧草粗纤维含量比禁牧区降低56.97%；适度放牧区牧草中性洗涤纤维含量比禁牧区降低24.80%， 重度放牧区牧草中性洗涤纤维含量比禁牧区降低64.96%； 适度放牧区牧草酸性洗涤纤维含量比禁牧区降低6.35%， 重度放牧区牧草酸性洗涤纤维含量比禁牧区降低54.14%，粗纤维、 中性洗涤纤维含量和酸性洗涤纤维含量大小顺序：禁牧区＞适度放牧区＞重度放牧区；适度放牧区牧草的粗灰分含量比禁牧区高出47.62%， 而重度放牧区牧草的粗灰分含量比禁牧区高出20.24%，其大小顺序：适度放牧区＞重度放牧区＞禁牧区；适度放牧区牧草的磷含量比禁牧区高出28.57%，而重度放牧区牧草的磷含量比禁牧区高出71.43%，其大小顺序：重度放牧区＞适度放牧区＞禁牧区； 适度放牧区牧草的钙含量比禁牧区高出347.85%， 而重度放牧区牧草的钙含量比禁牧区高出282.41%， 其大小顺序：适度放牧区＞重度放牧区＞禁牧区。

表5 不同放牧强度对荒漠草原牧草营养成分含量的影响（DM%）

2.6 不同放牧强度对荒漠草原优势牧草营养成分含量的影响

由表6 可知，在不同放牧强度下，荒漠草原优势牧草营养成分含量的变化为： 适度放牧区短花针茅粗蛋白质含量比禁牧区高出11.50%，重度放牧区短花针茅粗蛋白质含量比禁牧区高出14.71%，其大小顺序为：重度放牧区＞适度放牧区＞禁牧区； 适度放牧区无芒隐子草粗脂肪含量比禁牧区高出24.12%，重度放牧区无芒隐子草粗脂肪含量比禁牧区高出22.04%，其大小顺序为：适度放牧区＞重度放牧区＞禁牧区； 重度放牧区蒙古韭粗脂肪含量比禁牧区高出51.72%， 其大小顺序为：重度放牧区＞适度放牧区＞禁牧区；优势牧草短花针茅、无芒隐子草和蒙古韭粗纤维、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量在3 个不同放牧区之间无明显变化； 适度放牧区无芒隐子草粗灰分含量比禁牧区高出87.56%；重度放牧区短花针茅和无芒隐子草磷含量比禁牧区分别高出20.00%和15.38%；适度放牧区短花针茅、无芒隐子草和蒙古韭钙含量比禁牧区分别高出33.33%、116.86%和24.03%； 重度放牧区无芒隐子草和蒙古韭钙含量比禁牧区分别高出19.35%和43.44%。

3 讨论

衡量草地牧草生长发育和品质的主要微量元素指标是硒、铜、铁、镁和钠。 一般植物含硒量在0.05～2 mg/kg， 高于5 mg/kg 时家畜采食后就有中毒的危险［1］。 该研究结果表明，不同放牧强度下，禁牧区、 适度放牧区和重度放牧区牧草和优势牧草硒含量基本持平或低于标准含量， 但是牧草种类的不同，硒含量会发生变化。无芒隐子草和蒙古韭硒含量在适度放牧区与禁牧区和重度放牧区之间具有显著（P＜0.05）差异，且适度放牧区2 种优势牧草的硒含量高于其他2 个区； 无芒隐子草的硒含量在适度放牧区达到0.09 mg/kg，而其他2 个区的硒含量低于该地区安全含量标准。 鄂托克旗荒漠草原禁牧区和重度放牧区主要优势牧草的硒含量基本持平或低于安全含量标准， 这说明不合理的放牧强度已导致鄂托克旗荒漠草原迁入欠硒草地， 也充分证明适度放牧是保持草地牧草硒含量在正常范围内的有效途径。

铜是动植物必需的微量元素之一［1，11］，其丰歉程度会直接影响家畜和牧草的生产能力和品质。内蒙古自治区天然草地牧草铜安全含量范围在6.15～14.83 mg/kg。该试验结果表明，牧草铜含量在适度放牧区与禁牧区和重度放牧区之间具有显著（P＜0.05）差异，其中，适度放牧区牧草铜含量在安全范围之内， 而重度放牧区牧草的铜含量低于安全含量范围，提示该地区随着放牧强度的增加，草地牧草铜含量逐渐降低。

植物中铁的含量一般在25～500 mg/kg［1］。该研究结果表明，除了禁牧区、重度放牧区牧草和重度放牧区优势牧草短花针茅铁含量超标之外， 其他放牧区牧草以及优势牧草的铁含量均在安全标准范围之内。牧草中镁含量的丰歉也会导致家畜发病。一般草地牧草中镁的含量在0.03%～0.75%。 该试验研究发现，重度放牧区牧草镁含量为0.83%，已超标，说明过度放牧对草地和家畜都有害。鄂托克旗荒漠草原主要优势牧草钠含量平均为0.76%～1.15%，属于富钠草地［1］。 从试验结果来看，适度放牧区的优势牧草与其他放牧区优势牧草钠含量之间具有显著（P＜0.05）差异，其中，无芒隐子草钠含量达2.99%， 这一结果与荒漠草原属于富钠草地的理论相符。

营养成分含量是衡量牧草品质的主要指标之一［10-14］。 适度放牧区牧草的粗蛋白质、粗脂肪、粗灰分、 磷和钙含量比禁牧区牧草分别高出60.71%、69.00%、47.62%、28.57%和347.85%。适度放牧区牧草粗纤维、 中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量比禁牧区分别降低13.93%、24.80%和6.35%。优势牧草中适度放牧区短花针茅的粗蛋白质含量高于禁牧区11.50%，而适度放牧区无芒隐子草的粗脂肪、 粗灰分和钙含量分别高于禁牧区24.12%、87.56%和116.86%。这也充分说明合理利用草地对保持牧草正常生长发育和品质具有决定性作用。

表6 不同放牧强度对荒漠草原优势牧草营养成分含量的影响

4 结论

适度放牧区牧草铜含量高于禁牧区和重度放牧区；适度放牧区无芒隐子草和蒙古韭硒含量，蒙古韭铁含量，短花针茅、无芒隐子草和蒙古韭钠含量均高于禁牧区和重度放牧区。 适度放牧区牧草粗蛋白质、粗脂肪、粗灰分、磷、钙等营养成分含量均比禁牧区大幅度提升，而粗纤维、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量明显降低。