短花针茅荒漠草地放牧系统微量元素季节变化及盈缺分析

李亚奎，胡红莲，卢德勋

（1．河北北方学院动物科技学院，河北 张家口075000；2．内蒙古农牧业科学院动物营养研究所，内蒙古 呼和浩特010030）

微量元素是机体生长发育和物质代谢等重要生命过程所必需的营养物质，具有调节酶促反应、参与激素合成及构成某些营养素等多种生物学功能，微量元素缺乏或过剩均会引起动植物发病或处于亚健康状态［1］。对放牧系统而言，土壤中微量元素的组成是决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响家畜的健康，它们共同构成土壤－牧草－家畜放牧系统微量元素的畜牧生态利用体系。由于天然牧草或土壤内某些微量元素的盈缺而导致的放牧家畜矿物质营养障碍，已有大量报道［2－4］。为此，我国许多地区已对土壤－牧草－家畜生态系统中微量元素含量进行过调研分析，并对不同畜禽、不同元素的盈缺进行了分析［5－9］，但就内蒙古自治区四子王旗地区短花针茅（Stipa breviflora）荒漠草地放牧系统中微量元素含量的研究还不是很系统。本研究针对该地区放牧系统中微量元素的水平进行检测，探讨其季节性变化，结合放牧绵羊放牧采食量和粪便排出量，进行盈缺分析，确定该地区放牧系统中铁、铜、钼、锰、锌和硒元素的水平，以期为该地区在牧草生产中正确施用微量元素肥料，在饲料生产中科学运用微量元素添加剂，以保障畜禽健康，提高畜牧业经济效益等提供理论依据。

1 材料与方法

1．1 试验区概况 试验区位于内蒙古自治区乌兰察布市四子王旗王府一队，地理坐标41°47′17″N，111°53′46″E，海拔1 450m。气候特征为典型的大陆性季风气候，土壤为淡栗钙土。试验区植被类型属短花针茅荒漠草原地带性植被，草地类型为短花针茅＋冷蒿（Artemisia frigida）＋无芒隐子草（Cleistogenes songorica），植被草层低矮，平均高度为8cm，且植被较稀疏，盖度为17%～20%，群落现存量为2 249．3g·m－2，种类组成较贫乏，植物群落由20多种植物组成。建群种为短花针茅，优势种为冷蒿、无芒隐子草。试验前草地已出现了一定程度的退化现象。

1．2 试验设计与试验动物 分别于夏、秋、冬3季测定试验区内土壤、牧草和放牧绵羊组织器官内各微量元素含量、放牧绵羊的采食量和排粪量，由此推算绵羊每日对各微量元素的日摄入量和消化率，分析其动态变化并进行盈缺分析。试验动物为体质量30～35kg的12只蒙古育成羯羊，全年放牧，无补饲，每期结束后从中随机抽取2只屠宰，进行取样。

1．3 样品的采集与处理 土样、草样、粪样的采集与处理参照李亚奎等［10］的方法进行；毛样的采集方法为在绵羊左肩胛部齐根剪取被毛10～20g，处理参照焦婷［5］的方法；血样、屠宰、组织器官的采集与处理参考张微［11］的方法进行。

1．4 测定指标与方法 测定样品内铁（Fe）、铜（Cu）、钼（Mo）、锰（Mn）、锌（Zn）和硒（Se）元素的含量，其中硒元素采用荧光分析法，其他元素采用等离子发射光谱法［5，10］。

1．5 数据处理与统计分析 用SPSS 13．0软件中的Compare Means法对所有试验数据进行单因子方差分析，差异显著时用LSD法进行多重比较。

2 结果与分析

2．1 试验期绵羊体质量、采食量与排粪量动态变化 放牧绵羊的采食量和排粪量是计算各微量元素日摄入量和消化率的主要依据。放牧绵羊采食量夏秋两季显著高于冬季（P＜0．05），而排粪量和体质量则为秋冬两季显著高于夏季（表1）。

表1 不同季节放牧绵羊的体质量、采食量和排粪量Table 1 Changes of body weigh，intake and feces output of grazing sheep in different seasons

2．2 土壤－牧草－绵羊生态体系中微量元素季节动态变化

2．2．1 铁元素季节动态变化 土壤和被毛中铁的含量季节间差异不显著（P＞0．05）；牧草和粪中铁的含量以及铁的日摄入量变化趋势相同，均为冬季＞秋季＞夏季，其中牧草中铁的含量和铁的日摄入量各季节间差异显著（P＜0．05），粪中铁的含量冬季显著高于夏季，血浆中的为夏秋两季显著高于冬季，肝脏中的则为夏冬两季显著高于秋季（表2）。

2．2．2 铜元素季节动态变化 土壤、牧草、粪、肝脏、被毛中铜的含量以及铜的日摄入量变化趋势一致，均为秋季＞夏季＞冬季。其中土壤、牧草和被毛中铜的含量各季节间差异不显著（P＞0．05），铜的日摄入量各季节间差异显著（P＜0．05），粪和肝脏中铜的含量夏秋两季显著高于冬季，而血浆中的为夏季显著高于秋冬两季（表3）。

2．2．3 钼元素季节动态变化 土壤中钼的含量季节间差异不显著（P＞0．05），牧草、肝脏中钼的含量以及钼的日摄入量变化趋势相同，均为秋季＞冬季＞夏季，其中牧草中钼的含量为秋冬两季显著高于夏季（P＜0．05），日摄入量各季节间差异显著，肝脏中钼的含量秋季显著高于夏季；粪和被毛中钼含量的变化趋势相同，为秋季＞夏季＞冬季，其中粪中钼的含量各季节间差异不显著，而被毛中钼的含量秋季显著高于冬季，夏季与秋冬两季差异不显著（表4）。

表2 不同季节土壤－牧草－绵羊系统中铁元素的季节变化Table 2 Content of Fe in soil－forage－animal ecosystem in different seasons

表3 不同季节土壤－牧草－绵羊系统中铜元素的季节变化Table 3 Content of Cu in soil－forage－animal ecosystem in different seasons

表4 不同季节土壤－牧草－绵羊系统中钼元素的季节变化Table 4 Content of Mo in soil－forage－animal ecosystem in different seasons

2．2．4 锰元素季节动态变化 土壤、血浆中锰的含量季节间差异不显著（P＞0．05）；锰的日摄入量及牧草和粪中锰的含量变化趋势一致，均为冬季＞秋季＞夏季，其中牧草中锰的含量各季节间差异显著（P＜0．05），锰的日摄入量为秋冬两季显著高于夏季，而粪中锰的含量为冬季显著高于夏秋两季，肝脏中为夏季显著高于秋冬季（表5）。

2．2．5 锌元素季节动态变化 土壤、粪中锌的含量各季节间差异不显著（P＞0．05）；锌的牧草、锌的日摄入量和血浆、被毛中锌的含量各季节间变化趋势一致，均为夏季＞秋季＞冬季，其中牧草中锌的含量夏季显著高于冬季（P＜0．05），血浆和被毛中锌的含量为夏季显著高于秋冬两季，锌的日摄入量为各季节间差异显著；而肝脏中锌的含量为秋季＞冬季＞夏季，且各季节间差异显著（表6）。

2．2．6 硒元素季节动态变化 不同季节土壤硒的平均含量差异很大，夏季显著高于秋冬两季（P＜0．05）。牧草、粪和被毛中硒的含量以及硒的日摄入量变化趋势相同，均为夏季＞秋季＞冬季，且各季节间差异显著，血浆和肝脏中硒的含量变化趋势一致，为夏季＞冬季＞秋季，且夏季显著高于秋冬两季（表7）。

表5 不同季节土壤－牧草－绵羊系统中锰元素的季节变化Table 5 Content of Mn in soil－forage－animal ecosystem in different seasons

表6 不同季节土壤－牧草－绵羊系统中锌元素的季节变化Table 6 Content of Zn in soil－forage－animal ecosystem in different seasons

表7 不同季节土壤－牧草－绵羊系统中硒元素的季节变化Table 7 Content of Se in soil－forage－animal ecosystem in different seasons

3 讨论

3．1 土壤－牧草－绵羊生态体系中铁元素的盈缺分析 土壤中铁元素的含量变化很大，一般为1%～4%，有的则高达25%［12］。本研究得到的结果均在这个范围内，且各时期变化差异不显著。

对放牧绵羊而言，牧草中铁元素的适宜水平为25～30mg·kg－1［13］，NRC［14］和 SCA［15］的推荐值分别为30～50和40mg·kg－1。与以上推荐值相比，该地区牧草中的铁元素的含量较高，在能满足放牧绵羊需要的同时，可能存在铁过量的问题。

内蒙古细毛羊饲养标准建议，35kg育成肥育羊铁元素的需要量为54mg·d－1，本研究结果均远高于此标准，从消化吸收来看，夏季和秋季铁元素的排出量大于食入量，这可能是与这两个季节牧草中钠元素缺乏而造成的食土有关［10］。健康绵羊血浆中铁的浓度为1～2mg·L－1，肝脏中铁的含量为122～1 918mg·kg－1［16］，被毛中约为50mg·kg－1［17］。本研究结果除冬季血浆中铁元素的含量在正常范围内外，其余指标均高于正常范围。以上分析表明，铁元素在该地区处于过量状态。

3．2 土壤－牧草－绵羊生态体系中铜元素的盈缺分析 土壤中铜元素的适宜水平为15～60 mg·kg－1［11］。本 研 究 结 果 为 11．58～12．50 mg·kg－1，处于缺乏状态。

牧草干物质中铜元素的适宜水平为6～12 mg·kg－1，3～5mg·kg－1为缺乏，20～40mg·kg－1为过多［11］，NRC的推荐值为7～11mg·kg－1［13］。本研究中，全年牧草中铜元素的含量均在正常范围内。牧草主要从土壤中获取铜元素，虽然该地区土壤中铜的含量处于缺乏状态，但牧草中的铜却处于正常水平，这可能由于该地区牧草在长期的进化过程中已经适应了这种低铜状态，具体原因需要进一步验证。

内蒙古细毛羊饲养标准建议，35kg育成肥育羊铜元素的需要量为12mg·d－1，通过铜元素的摄入量来看，冬季低于此标准。从消化吸收来看，在秋冬两季出现了负消化率，可能该地区牧草中含钙量较高［10］，以致降低了铜元素的消化吸收。健康绵羊血浆铜浓度的正常范围在0．7～1．3mg·L－1，低于0．5mg·L－1被认为是缺乏状态［16］；肝脏中铜含量在200mg·kg－1以上，通常被认为正常，低于80 mg·kg－1时则可视为缺乏状态［11］。本研究中，内蒙古四子王旗地区放牧绵羊血浆中铜元素的浓度在冬季低于正常范围；肝脏中铜含量冬季为77．25 mg·kg－1，低于80mg·kg－1，因为肝脏是贮铜的主要器官，所以是评价铜营养状况的敏感指标。由此表明，在冬季该地区绵羊处于铜缺乏状态。被毛中铜元素的含量受到的影响因素较多，变异数很大，一般认为其平均水平约为25mg·kg－1［17］，本研究结果远低于此值。通过以上分析可以看出，该地区铜元素在冬季处于缺乏状态。

3．3 土壤－牧草－绵羊生态体系中钼元素的盈缺分析 内蒙古四子王旗地区土壤中钼的含量季节性变化差异不显著，夏秋冬三季的平均含量与我国正常土壤中钼含量的水平（0．17mg·kg－1）［18］均较接近，表明该地区土壤中钼的含量处于正常水平。

牧草中钼的含量与NRC推荐的绵羊钼的需要量0．5mg·kg－1相比［13］，只有夏季略低于此值，表明该地区牧草中钼元素基本处于正常状态。牧草中钼含量过高会降低铜的吸收与利用，但当铜与钼比例为6∶1～10∶1时，钼的浓度再高都不会引起畜禽的钼中毒或铜缺乏［19］，本研究牧草中两者浓度之比为10．25∶1～22．87∶1，均高于上述值，说明该地区的低铜并不是由高钼所引起的继发性缺铜。

内蒙古细毛羊饲养标准建议，35kg育成肥育羊钼的需要量为0．68mg·d－1，本研究所得结果都在该值以上，说明该地区牧草中的钼能够满足放牧绵羊的需要。健康绵羊血浆钼的浓度为0．05～0．08mg·L－1［17，20］，肝 脏 中 钼 的 含 量 为 2～4 mg·kg－1［21－22］。本研究中，绵羊血浆中钼元素虽未被检出，但肝脏中钼的含量夏秋冬三季均处于正常范围。绵羊被毛和奶中钼的含量受钼的食入量影响最大，可作为体内钼营养水平的评价指标，健康绵羊被毛中钼的正常浓度为0．16mg·kg－1［23］，本研究得出夏秋冬三季绵羊被毛中钼浓度均接近此值。综上分析可以看出，该地区钼处于正常水平。

3．4 土壤－牧草－绵羊生态体系中锰元素的盈缺分析 土壤中锰的适宜水平为400～3 000 mg·kg－1，400mg·kg－1以 下 为 缺 乏，3 000 mg·kg－1以上为过多［24］，本研究结果均处于适宜水平。

牧草中锰元素的适宜水平为20～60mg·kg－1，低于20mg·kg－1为缺乏，60～70mg·kg－1为过多［24］，NRC和SCA的推荐值分别为20～25和20～25 mg·kg－1［13－14］。与本研究结果相比较，该地区牧草中锰元素的含量较高，且季节间差异显著。造成这种现象的原因除了与土壤中锰的含量、气候、气温、降水量有关外，还可能与草地类型有关，即该地区某种优势植物对锰元素有较强的富集能力，使得该元素在牧草中的积累速率随生物量的积累而逐步增加。本研究未单独检测某种牧草中的微量元素，因此具体原因还需要进一步验证。

内蒙古细毛羊饲养标准建议，35kg育成肥育羊锰元素的需要量为27mg·d－1，本研究所得结果均高于该值；健康绵羊血浆中锰的浓度为0．04～0．05mg·L－1，肝 脏 中 锰 的 含 量 为 8～10 mg·kg－1［16］，本研究结果中两项指标均高于上述水平。总体分析表明，该地区锰元素处于较高水平，可能会影响到其他元素的正常吸收和代谢。

3．5 土壤－牧草－绵羊生态体系中锌元素的盈缺分析 土壤中锌元素的适宜水平为30～70 mg·kg－1，30mg·kg－1以下为缺乏，可使家畜发生缺锌症，70mg·kg－1为过多［11］。本研究结果虽然都在正常范围之内，但却均临近正常值的下限。

牧草中锌的适宜水平为20～60mg·kg－1，且当粪中锌的浓度为牧草中的4倍时，可满足绵羊需要［11］，NRC的推荐值为20～33mg·kg－1［13］，本研究结果为23．65～31．47mg·kg－1，均在推荐范围内，但粪便与牧草中锌浓度之比（1．77～2．40）却低于4，表明该地区牧草中的锌虽能满足绵羊的正常需要，但也存在其利用率较低的可能。

内蒙古细毛羊饲养标准建议，35kg育成肥育羊锌元素的需要量为34mg·d－1，本研究结果为冬季低于此标准。从消化吸收来看，秋冬两季锌的排除量均大于食入量，这可能与牧草中钙和铁的含量较高，降低了锌的吸收有关。健康绵羊血浆中锌的浓度为0．8～1．2mg·L－1，只有低于0．4mg·L－1才视为缺乏［25］，肝脏中锌的含量一般为110～170 mg·kg－1，被毛中锌的含量为80～120mg·kg－1［26］。本研究所测血浆、肝脏和被毛中的锌元素的含量都在正常范围之内。通过上述分析得出，该地区土壤、牧草、血浆、肝脏和被毛中锌的水平都在正常范围之内，但由于冬季采食量的降低，其食入量和需求量有一定差距，且受牧草中钙和铁的影响，秋冬两季出现了负消化率，同时结合该地区绵羊冬季有脱毛症状，说明该地区可能处于继发性缺锌的营养环境，已处于亚临床状态，生产中应予以补饲。

3．6 土壤－牧草－绵羊生态体系中硒元素的盈缺分析 一般认为土壤中硒元素的含量在0．1～2．0mg·kg－1［27］，我国土壤的平均含硒量在0．1～0．3mg·kg－1［24］。本研究发现，内蒙古四子王旗地区土壤中硒元素的含量只有夏季在该范围之内，而秋冬两季均低于此范围。

牧草中硒元素的适宜水平为0．1～1．0mg·kg－1［24］，NRC的推荐值为0．1～0．2mg·kg－1［13］，SCA认为，如果牧草中硒的水平为0．03～0．05mg·kg－1则处于临界水平［14］。本研究表明，该地区秋季和冬季牧草中硒的水平均低于适宜水平，且冬季处于临界范围内。

内蒙古细毛羊饲养标准建议，35kg育成肥育羊硒的需要量为0．2mg·d－1，本研究结果全年低于此标准。健康绵羊血浆含硒量应为0．06～0．20 mg·L－1，低于0．04mg·L－1时产生缺硒状态［24］，肝脏中硒元素的水平为 0．35mg·kg－1，0．17 mg·kg－1是临界水平，而低于0．07mg·kg－1表示严重缺乏［28］。本研究结果显示，血浆硒的浓度秋季低于正常水平；肝脏中硒的浓度秋冬两季低于适宜水平，但均高于临界水平。被毛中硒的含量是检测体内硒状态的有效指标，正常地区绵羊被毛中硒的含量为0．20mg·kg－1，缺硒地区为0．08mg·kg－1，富硒地区为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。通过上述分析，该地区硒处于缺乏状态。

4 结论

通过对内蒙古四子王旗地区短花针茅荒漠草地放牧系统中6种微量元素的调查分析表明，该地区为高铁、高锰、低硒的生态环境，同时铜和锌元素处于季节性缺乏状态。因此，建议全年以适当形式补硒，冬季补饲含铜和锌的复合微量元素制剂，同时建议冬春季节应予适当的能量和蛋白质补充，以进一步提高该地区放牧绵羊的生产水平。

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