矿质元素对东北马鹿冬季食物组成的影响1)

黄 晨 邢 博 张玮琪 冯 源 张明海

(东北林业大学，哈尔滨，150040)

矿质元素对东北马鹿冬季食物组成的影响1)

黄 晨 邢 博 张玮琪 冯 源 张明海

(东北林业大学，哈尔滨，150040)

2010年12月至2013年1月，分析了马鹿种群(黑龙江穆棱东北红豆杉国家级自然保护区境内)冬季的食性和矿质元素对该地区马鹿冬季食物组分的影响。结果表明：保护区内，马鹿冬季以木本植物为主要食物；对东北红豆杉的大量取食，表明取样时期内马鹿种群可能存在营养限制。对矿质元素和食物组分的建模结果表明：铁和铜是影响马鹿食物组分的主要因素，其他矿质元素的影响并不显著。

马鹿；食性；矿质元素；广义线性模型

Red deer; Forage; Mineral element; Generalized linear model

矿质元素，是有机体生长、繁殖和维持机体健康不可或缺的营养组分，由于不能在体内合成，因此，有机体需要充足的矿质元素来源[1-2]。最优取食理论认为，食物中的营养物质是决定动物植物组分的决定性因素，且有机体应该具有根据自身营养状况和自身所处的自然环境优化自身取食策略的能力，即估计食物中营养元素含量的能力；同样，有机体会根据自身状况，自主选择矿质元素的摄入。1978年，在Belovsky进行了驼鹿食物选择与能量、钠元素的研究后，很多行为学研究更关注有蹄类钠元素的摄入，因为这是野生有蹄类最具限制性的元素；例如，食物中能量和钠含量，是北美驼鹿种群选择食物的主要限制因子[3-5]。但其他矿质元素所造成的影响也是不容忽视的，且不同有蹄类会根据食物环境的变化，选择不同的矿质元素；例如，非洲有蹄类的分布与牧草中钠盐的可获得性相关。但钙、铁、镁等元素也有着较大的影响[6-7]，微量矿质元素的研究主要集中于家畜营养研究中[8]，对野生有蹄类食物中微量矿质元素的研究并不多见。

马鹿(Cervuselaphus)广泛分布于欧洲、亚洲和北美。中国记载有8个亚种，是国家二级保护野生动物，黑龙江省林区曾是东北马鹿的最主要分布区。其种群分布范围大、密度高、资源丰富，是全省最重要的野生动物资源和最主要的保护管理对象。然而，随着全省经济的不断发展，人口的迅速增长和生境破碎化，致使野生马鹿种群数量明显降低[9]。因此，对于马鹿营养生态学的研究尤为重要。

目前，关于中国北方鹿科动物的研究，主要集中于动物食性、食物蛋白质和能量的含量，以及对有毒物质(如单宁)的回避等[10-11]。关于矿质元素对食物组分影响的研究还不多见，因此，本研究测定中国东北马鹿食物中的矿质元素，通过统计建模，探索在取样时间内，对马鹿食物组分影响较大的矿质元素。

1 研究地区概况

研究地位于黑龙江穆棱东北红豆杉国家级自然保护区境内，地处长白山脉北端，小兴安岭南麓，位于穆棱林业局辖区内(E130°00′～130°28′，N43°49′～44°06′)。保护区以山地为主，属长白山系，以穆棱河为界，东侧为完达山脉，西侧是老爷岭山脉。温带大陆性季风气候。植被类型多样，属于小兴安岭—老爷岭植物区。其水平地带性植被，是以红松(Pinuskoraiensis)为主的温带针阔混交林，主要组成树种有东北红豆杉(Taxuscuspidata)、红松、红皮云杉(Piceakoraiensis)、臭冷杉(Abiesnephrolepis)、紫椴(Tiliaamurensis)、水曲柳(Fraxinusmandshurica)、山杨(Populusdavidiana)、色木槭(Acermono)、青楷槭(Acertegmentoum)、花楷槭(Acerukurunduense)、花楸(Sorbuspohuashanensis)、枫桦(Betulacostata)、白桦(Betula.platyphylla)和蒙古栎(Quercusmongolica)等。

2 材料与方法

2.1 野外样品采集

2010年12月至2013年1月，选择马鹿活动区域，沿马鹿新鲜足迹链，每隔150～200 m设置样方，并采集样方中的植物，用于食性分析。同时，采集马鹿粪便颗粒置于封口袋中，带回实验室置于冰箱中，-20 ℃保存，用于食性分析。

2.2 样本切片制备

将采集的植物样本和马鹿粪便置于烘箱中，70 ℃烘48 h至恒质量；粉碎后取少量粉碎样(约0.5 g)放入培养皿中，加占培养皿的三分之二的10%的次氯酸钠；用镊子轻轻搅拌，使样品被充分浸没；然后，盖上培养皿的盖，消化8～10 h。直接夹取溶液中比较薄植物组织于载玻片上，用滤纸吸去多余的液体，甘油封片，中性树胶封边，用于镜检。

2.3 矿质元素测定

选用火焰原子吸收分光光度计(美国安捷伦公司Agilent120)；K、Ca、Na、Mg、Cu、Zn、Fe、Mn空心阴极灯(美国安捷伦公司)。K、Ca、Na、Mg、Cu、Zn、Fe、Mn标准储备液均为国家标准溶液(质量浓度为1 g/L)，用1.00% HNO3配制成标准系列，Cu和Fe的标准溶液为0、1、2、3、4 mg/L，Ca、Mg、Zn、Mn的标准液为0、2、4、8、16 mg/L；用去离子水配制的K、Na标准液为0、2、4、8、16 mg/L，摇匀，放置10 min以上，用来绘制标准曲线。矿质元素测定条件见表1。

表1 矿质元素测定条件

2.4 统计方法

食物组分分析：马鹿食物组分采用绝对计数法，计算各属植物和草本植物出现的百分比。

矿质元素质量分数计算和建模：w=(ρ×V×D)/m。式中：w为试样中元素的质量分数(单位为mg/kg)；ρ为仪器上直接读取所测元素的质量浓度(单位为mg·L-1)；V为样品待测溶液定容体积(单位为mL)；D为稀释倍数；m为植物样品的质量(单位为g)。

以各食物组分为自变量，各种食物的矿质元素质量分数为因变量，建立广义线性模型，链接函数为对数函数。

3 结果与分析

3.1 马鹿食性

黑龙江省穆棱地区马鹿主要采食的植物有：东北红豆杉、水曲柳、春榆(Ulmus. spp)、疣枝卫矛(Euonymuspauciflorus)、青楷槭、花楷槭、刺老芽(Araliaelata)、黄檗(Phellodendronamurense)8种木本植物；燕尾凤毛榉、向日葵等草本植物和苔藓。食物中，草本植物苔藓等占24%；其他均为木本植物，其中东北红豆杉14%、疣枝卫矛10%、槭属植物14%、水曲柳占16%、春榆占17%、黄檗占3%、刺老芽占2%。

3.2 矿质元素质量分数和对食物组分的影响

矿质元素测定结果表明：东北红豆杉、燕尾凤毛榉、青楷槭、春榆、花楷槭中，钾的质量分数较高；只有燕尾凤毛榉、疣点卫矛、花楷槭中，钙的质量分数较高，其他植物中，钙的质量分数都较低；水曲柳中，铜的质量分数较高；东北红豆杉和燕尾凤毛榉中，铁的质量分数较高。燕尾风毛榉取叶的部分测定，榆、青凯槭、花楷槭、疣点卫矛取枝条测定(见表2)。但哪种元素对穆棱地区马鹿的食物组分起到了主要影响，还需数学建模予以解释。

广义线性模型建模结果表明：在所有测定的8中矿质元素中，铜和铁对抽样期间马鹿食物组成有较大影响(P=0.005)，其他元素的影响均不显著(P>0.05)(见表3)。

4 结论与讨论

该地区马鹿冬季食物以木本植物为主；马鹿对东北红豆杉这一针叶树种的大量取食，表明取样时期内马鹿种群可能存在营养限制。在矿质元素建模研究中，马鹿倾向于铜质量分数较高，但铁质量分数较低的食物，其他矿质元素的影响并不显著。

食草动物，冬季靠采食阔叶树种的嫩枝，以避免采食针叶树种，渡过食物缺乏时期；或者在灌木层树木食物资源不充足时，大量取食针叶树种[12-14]替代食物[15]。有研究显示，大量出现于粪便中的针叶树种，可以作为食草动物食物资源不充足且处于较差营养状态的信号[16]。本研究在马鹿粪便组织显微分析中，东北红豆杉占食物组分的14%，表明穆棱地区马鹿很有可能处于较差的营养状态。

表2 穆棱马鹿各食物组分矿质元素质量分数 mg·kg-1

表3 矿质元素对食物组分的影响

注：** 为矿质元素对食物组分影响显著。

铜元素是动物生长中最为重要的元素之一。其主要作用：参与细胞呼吸，骨骼、结缔组织和组织色素的形成过程，心脏的功能，上皮角质化，脊索髓质化等。铁是合成血红蛋白的主要原料之一，铁不足时会造成缺铁性贫血；另外，铁也作为一些电子传递体和酶参与机体的氧化还原反应[9]。

但有研究显示，不同性别、年龄的个体，对矿质元素的利用存在极大差异。例如，在对圈养马鹿的研究中，未成年个体对铜盐的消耗量比成年雌性个体多；对钠元素的消耗没有明显差别；对其他不同矿质元素的消耗量，在不同性别、年龄中也存在显著差异[3]。本研究样本均来自于野外，无法确定个体的年龄和性别。因此，需要大量的信息整合，以进行更深入的研究。

致谢：感谢黑龙江穆棱东北红豆杉国家级自然保护区石凤鸣局长和邱岩明副局长以及王道辉同志在本研究野外工作中的指导和帮助；感谢国家林业局野生动物保护生物学重点实验室(东北林业大学)罗理扬先生在实验中的建议和指导。

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[3] Ceacero F， Landete-Castillejos T， García A J，et al. Can Iberian red deer (Cervuselaphushispanicus) discriminate among essential minerals in their diet?[J]. British Journal of Nutrition，2010，103(4)：617-626.

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1) 国家林业公益性行业科研专项项目(201404407)；世界犀牛和老虎保护基金(The Word Rhinoceros and Tiger Conservation Fund)资助项目(98210-2-G191)。

黄晨，女，1970年1月生，东北林业大学野生动物资源学院，博士研究生；现工作于黑龙江生态工程职业学院，副教授。E-mail：alicecyalice@163.com。

张明海，东北林业大学野生动物资源学院，教授。E-mail：zhangminghai2004@126.com。

2013年9月25日。

S718.6； Q958.12

Influence of Mineral Elements on Wintering Food Fomponent of Red Deer/Huang Chen, Xing Bo, Zhang Weiqi, Feng Yuan, Zhang Minghai(Northeast Forestry University, Harbin 150040, P. R. China)//Journal of Northeast Forestry University.-2014,42(4).-135～137

责任编辑：张 玉。

The experiment was conducted to study the wintering food component and food mineral element content of red deer population in Muling Chinese Yew National Nature Reserve, and the influence of mineral element on food component during winter from December 2010 to January 2013. The red deer population is fed mainly on shrubs and trees. Appearance of needles in feces might indicate nutritional deficiency during sampling period. Iron and copper are the most influential mineral elements on food component. There is no significant influence of other mineral elements on food component.