載畜率對(duì)短花針茅荒漠草原不同季節(jié)植物營養(yǎng)成分的影響

劉 芳，韓國棟，王忠武，李治國，王成杰

(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)生態(tài)環(huán)境學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010018)

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載畜率對(duì)短花針茅荒漠草原不同季節(jié)植物營養(yǎng)成分的影響

劉 芳，韓國棟*，王忠武，李治國，王成杰

(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)生態(tài)環(huán)境學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010018)

本試驗(yàn)通過對(duì)不同時(shí)期牧草進(jìn)行常規(guī)營養(yǎng)成分分析，探討了載畜率與植物營養(yǎng)成分的關(guān)系。研究結(jié)果表明：粗蛋白含量隨載畜率的增大而降低，中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量隨著載畜率的增大而增加，隨著季節(jié)的變化先降低后增加，且在8月份最低，顯著低于其他月份。

短花針茅；荒漠草原；載畜率；營養(yǎng)成分；季節(jié)動(dòng)態(tài)

草地植物的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，包括飼用價(jià)值和生產(chǎn)價(jià)值。飼用價(jià)值表現(xiàn)在草地植物的化學(xué)成分、消化率、適口性和動(dòng)物的飼養(yǎng)效果等方面〔1〕，其中，牧草的化學(xué)成分是決定牧草營養(yǎng)價(jià)值的重要因素，是評(píng)價(jià)牧草品質(zhì)的有效指標(biāo)之一。對(duì)多數(shù)植物而言，不同時(shí)期植物營養(yǎng)成分含量變化較大，因此，我們主要采用常規(guī)分析法測(cè)定草地植物內(nèi)的粗蛋白質(zhì)、粗脂肪、粗纖維等成分，分析植物在不同時(shí)期養(yǎng)分含量變化動(dòng)態(tài)，了解其潛在的利用價(jià)值，并確定其作為飼草可利用的適宜時(shí)期，為植物資源的合理開發(fā)提供理論依據(jù)。

多年生產(chǎn)實(shí)踐證明，傳統(tǒng)草原畜牧業(yè)是“夏壯、秋肥、東瘦、春乏”的惡性循環(huán)，除冬草不足和氣候寒冷因素外，牧草營養(yǎng)成分的變化是其主要因素。李柱等報(bào)道，季節(jié)間牧草營養(yǎng)成分差異大，春季牧場(chǎng)營養(yǎng)成分含量最高，夏牧場(chǎng)、秋牧場(chǎng)、冬牧場(chǎng)依次遞減〔2〕；Veiga(1984)等的研究表明，牧草莖葉中的粗蛋白含量隨載畜率的增加而增加〔3〕。嚴(yán)學(xué)兵等報(bào)道，垂穗披堿草草地營養(yǎng)成分含量變化表現(xiàn)為，粗蛋白含量枯草期最低，6-7月含量最高，以后逐漸下降；酸性洗滌纖維(ADF)含量恰好與粗蛋白含量相反，整個(gè)生長(zhǎng)季呈“U”型曲線變化〔4〕。營養(yǎng)成分含量最大值并不是出現(xiàn)在剛開始返青時(shí)，而是出現(xiàn)在6-7月；王洪榮等報(bào)道，因草地牧草的生長(zhǎng)受到季節(jié)影響，牧草中養(yǎng)分含量隨季節(jié)不同有很大變化〔5〕。鄧衛(wèi)東等對(duì)云南省9個(gè)牛羊飼養(yǎng)基地縣飼料樣品測(cè)定發(fā)現(xiàn)，飼料中酸性洗滌纖維、中性洗滌纖維含量與粗蛋白質(zhì)呈極顯著負(fù)相關(guān),并建立了酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維與常規(guī)成分的回歸方程〔6〕；李俊生等對(duì)14種黃羊主要飼料植物的營養(yǎng)成分測(cè)定表明，中性洗滌性纖維與粗蛋白質(zhì)呈顯著的線性負(fù)相關(guān)性，與其它營養(yǎng)成分則是顯著的線性正相關(guān)性〔7〕。

牧草在不同生長(zhǎng)發(fā)育期營養(yǎng)成分的變化直接影響牧草品質(zhì)，分析其變化規(guī)律可以了解不同生育期牧草的營養(yǎng)價(jià)值。此外,由于牧草品質(zhì)組成因素之間存在互相制衡的現(xiàn)象，而且某些成分(如NDF和ADF)的測(cè)定方法比較復(fù)雜，對(duì)牧草品質(zhì)組成因素進(jìn)行相關(guān)性分析，有助于全面了解和評(píng)價(jià)牧草的品質(zhì)。本試驗(yàn)通過研究不同載畜率下草地地上生物量及植被營養(yǎng)成分含量的變化，觀測(cè)不同載畜率對(duì)荒漠草原植被生物量及營養(yǎng)成分的影響，以期為維持群落穩(wěn)定，合理利用天然草地，發(fā)展草食性畜牧業(yè)，促進(jìn)生態(tài)畜牧業(yè)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，獲得最大效益提供重要的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 牧草樣品采集地概況

試驗(yàn)區(qū)位于內(nèi)蒙古自治區(qū)烏蘭察布市四子王旗王府一隊(duì)(N41°47′17″，E111°53′46″，海拔1450m)，屬于典型的大陸性氣候，春季干旱多風(fēng)，夏季炎熱，≥10℃的年積溫為2200～2500℃，降水量主要集中在5～8月份，月平均溫度最高月為6、7、8月份，最高月的平均氣溫21.5-23.5℃；無霜期175d。土壤為淡栗鈣土，土壤有機(jī)碳含量1.3%，全氮含量0.13%。土壤微生物有好氣性細(xì)菌、放線菌和霉菌等〔8〕。該區(qū)屬于短花針茅荒漠草原地帶性植被，草地類型為短花針茅+冷蒿+無芒隱子草，植被草層低矮，平均高度為8cm，且植被較稀疏，種類組成較貧乏，植物群落主要由近30種植物種組成。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)于2004年在四子王旗短花針茅荒漠草原地勢(shì)相對(duì)平坦、一致的天然草地上進(jìn)行，試驗(yàn)采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，將放牧區(qū)劃分為3個(gè)區(qū)組，即3次重復(fù)，在每個(gè)區(qū)組中設(shè)4個(gè)處理，即4個(gè)不同的放牧水平，分別為對(duì)照(CK)、輕度放牧(LG)、中度放牧(MG)和重度放牧(HG)，載畜率分別為0(CK)、0.91(LG)、1.82(MG)、2.71(HG)羊單位/公頃/半年，不同重復(fù)小區(qū)內(nèi)的4個(gè)處理完全隨機(jī)排列。在不同重復(fù)小區(qū)內(nèi)隨機(jī)取面積為1m×1m的樣方，離地面3cm刈割，采集到的材料帶回實(shí)驗(yàn)室經(jīng)自然風(fēng)干，用剪刀剪短至3cm左右，混合，用微型粉碎機(jī)粉碎過0.2mm篩，用自封袋封裝，室溫保存待用。其中，在牧草生長(zhǎng)旺盛期5～9月齊地面分種剪草，其余測(cè)定時(shí)間由于整個(gè)植物群落進(jìn)入枯黃期，無法準(zhǔn)確分類，故只取混合草樣。

1.3 測(cè)定內(nèi)容和方法

1.3.1 中性洗滌纖維的測(cè)定方法

試驗(yàn)中使用的設(shè)備是Ankom220型纖維分析儀。將已封口的濾袋放入樣品架，一次加入24個(gè)濾袋，分8層，每層放3個(gè)濾袋，將放有濾袋的樣品架置于纖維分析儀的消煮容器中，加入1900～2000ml中性洗滌劑(3%十二烷基硫酸鈉溶液)，加熱，煮沸1h。煮沸完畢后，將廢液排盡，打開容器蓋，加入2000ml熱蒸餾水，沖洗濾袋3～5min，重復(fù)2次。將樣品從容器中取出，置于干凈燒杯中，加入丙酮，浸沒濾袋。2～3min后取出，輕輕擠出丙酮，晾干，置于105℃烘箱中烘干，稱重〔9〕。

1.3.2 酸性洗滌纖維的測(cè)定方法

酸性洗滌纖維測(cè)定方法同中性洗滌纖維，只是所用的化學(xué)試劑(2%十六烷基三甲基溴化銨溶液)不同，煮沸時(shí)間(75min)不同。

1.3.3 粗蛋白的測(cè)定方法

采用凱氏半微量定氮法，用硫酸-硫酸鉀-硫酸銅消煮。

1.4 數(shù)據(jù)的處理和分析

采用EXCEL和SAS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同季節(jié)植物群落營養(yǎng)成分的分析

2.1.1 粗蛋白質(zhì)

在牧草生長(zhǎng)旺盛的8月，LG區(qū)和MG區(qū)與對(duì)照區(qū)的植物粗蛋白質(zhì)沒有顯著差異(P≥0.05)，而HG區(qū)顯著低于CK區(qū)、LG區(qū)和MG區(qū)(P<0.05)(表1)。

表1 不同載畜率下群落粗蛋白(CP)含量

2.1.2 中性洗滌纖維

隨著載畜率的增大，植物群落NDF含量逐漸增加。但6月份重度放牧下NDF含量顯著高于CK區(qū)(P<0.05)；7月份、8月份MG區(qū)和HG區(qū)與CK區(qū)和LG區(qū)有顯著差異(P<0.05)；9月份HG區(qū)顯著低于CK區(qū)和LG區(qū)(P<0.05)(表2)。

表2 不同載畜率下群落中性洗滌纖維(NDF)含量

注：表中數(shù)據(jù)為平均值，“/”表示暫無數(shù)據(jù)；同行中相同字母間無顯著差(P<0.05)。

從月份動(dòng)態(tài)來看，隨著季節(jié)的變化，植物群落NDF含量呈現(xiàn)“高-低-高”的趨勢(shì)，且在8月份達(dá)最低(圖1)。

從月份和處理的互作來看，月份和處理對(duì)NDF無顯著互作作用(P>0.05)。

圖1 不同季節(jié)下群落中性洗滌纖維(NDF)含量

2.1.3 酸性洗滌纖維

不同載畜率下植物群落ADF含量變化趨勢(shì)與NDF基本一致。只在5月份中度放牧區(qū)和重度放牧區(qū)顯著高于對(duì)照區(qū)(P<0.05)；6、7月份重度放牧區(qū)顯著高于對(duì)照區(qū)(P<0.05)；8月份重度放牧區(qū)與對(duì)照區(qū)和輕度放牧區(qū)有顯著差異(P<0.05)；9月份中度放牧區(qū)顯著高于對(duì)照區(qū)和輕度放牧區(qū)(P<0.05)(表3)；從月份動(dòng)態(tài)來看，如圖2，隨季節(jié)的變化ADF含量表現(xiàn)為先降低后增加的趨勢(shì)，且在植物生長(zhǎng)旺盛的8月份ADF含量最低。

表3 不同載畜率下群落ADF含量

注：表中數(shù)據(jù)為平均值，“/”表示暫無數(shù)據(jù)；同行中相同字母間無顯著差異(P<0.05)。

圖2 不同季節(jié)下群落酸性洗滌纖維(ADF)含量

從月份和處理的互作來看，月份和處理無顯著交互作用(P>0.05)(表4)。

表4 不同載畜率下ADF的方差處理結(jié)果

注：表中DF表示自由度；Pr表示顯著水平。

2.2 主要牧草的營養(yǎng)成分

2.2.1 粗蛋白質(zhì)

對(duì)植物群落中三種主要的植物的營養(yǎng)成分進(jìn)行分析，其結(jié)果如下圖(圖3)。短花針茅、冷蒿、無芒隱子草這3種牧草的粗蛋白質(zhì)含量自高到低依次是：冷蒿>無芒隱子草>短花針茅，冷蒿最高，與短花針茅有顯著差異(P<0.05)，與無芒隱子草的差異不顯著(P≥0.05)。同時(shí)，隨著載畜率的增加，3種牧草的粗蛋白質(zhì)含量卻隨之降低，且HG區(qū)冷蒿和無芒隱子草顯著低于CK區(qū)。

圖3 主要牧草不同載畜率下粗蛋白質(zhì)含量

注：圖中CK代表對(duì)照區(qū)；LG表示輕度放牧區(qū)；MG表示中度放牧區(qū)；HG表示重度放牧區(qū)。

2.2.2 酸性洗滌纖維、中性洗滌纖維

酸性洗滌纖維以短花針茅為最高，其次是冷蒿，無芒隱子草最低，三者無顯著性差異；而中性洗滌纖維含量最高的也是短花針茅，無芒隱子草次之，冷蒿最低；短花針茅的NDF含量與冷蒿有顯著性的差異(P<0.05)，與無芒隱子草無顯著差異(P<0.05)(圖4)。綜上，短花針茅中ADF、NDF含量最高，這可能由于家畜對(duì)多年生牧草的選擇性采食，移去了大部分牧草的莖葉，留下粗而硬的枯枝與莖桿，從而使其纖維含量相對(duì)較高〔15〕。

圖4 主要牧草營養(yǎng)成分比較

3 討論

植物進(jìn)行光合作用所制造的營養(yǎng)物質(zhì)來保證植物的正常生長(zhǎng)，或者為其制造養(yǎng)分受阻時(shí)做準(zhǔn)備。從牧草利用的角度來說，蛋白質(zhì)含量的高低是評(píng)價(jià)牧草營養(yǎng)價(jià)值的重要指標(biāo)〔10〕。通常，牧草的粗蛋白含量越高，利用價(jià)值就越高，粗纖維含量越高，營養(yǎng)價(jià)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，牧草營養(yǎng)成分含量隨季節(jié)變化會(huì)有很大的不同，在青草期內(nèi)(夏秋季節(jié))，牧草中的中性洗滌纖維(NDF)、酸性洗滌纖維和木質(zhì)素含量較低，此時(shí)牧草中的粗蛋白質(zhì)含量較高，然而隨著牧草生長(zhǎng)月份增加，牧草中的酸性洗滌纖維和木質(zhì)素含量逐漸增加，牧草的木質(zhì)化程度提高，使其營養(yǎng)價(jià)值顯著降低〔13〕。進(jìn)入枯草期(冬春季節(jié))，牧草中的NDF和木質(zhì)素含量達(dá)到高峰，而其中的粗蛋白質(zhì)含量降低到一年中最低水平〔14〕。冬春季節(jié)內(nèi)天然牧草的木質(zhì)化程度較高，粗蛋白含量較低(甚至低于糞中蛋白質(zhì)含量)。另外，每年從晚春至早夏階段，北方草地剛剛返青，剛萌發(fā)的牧草中中性洗滌纖維和木質(zhì)素含量很低。

本研究對(duì)植物群落粗蛋白、酸性洗滌纖維、中性洗滌纖維含量做了比較詳細(xì)的分析，其結(jié)果為，粗蛋白含量隨載畜率的增大而降低，說明放牧不利于粗蛋白質(zhì)的積累，而輕度放牧和中度放牧下粗蛋白質(zhì)含量顯著高于重度放牧，這可能與一定強(qiáng)度下的放牧刺激了優(yōu)勢(shì)植物的生長(zhǎng)，使其蛋白質(zhì)含量變化幅度較小有關(guān)。

中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量隨著載畜率的增大而增加，隨著季節(jié)的變化先降低后增加，8月份顯著低于其他月份，同時(shí)，載畜率越大，植物營養(yǎng)成分含量減少的越快，這與龐亞娟〔15〕等的研究結(jié)果相反，這可能是由于取樣的結(jié)果造成的。

可見，牧草的營養(yǎng)成分與季節(jié)、環(huán)境因素密切相關(guān)，掌握草地群落營養(yǎng)成分的變化規(guī)律，對(duì)于發(fā)展當(dāng)?shù)匦竽翗I(yè)具有決定性的作用。

4 結(jié)論

(1)隨著放牧強(qiáng)度的增加，群落粗蛋白含量降低?？梢姡p度到中等程度的放牧不影響粗蛋白質(zhì)的積累，但是如果放牧強(qiáng)度達(dá)到一定的水平，則會(huì)降低粗蛋白質(zhì)含量。

(2)中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量隨著載畜率的增大而增加，隨著季節(jié)的變化先降低后增加。

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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

國家科技支撐項(xiàng)目(2012BAD13B02)、內(nèi)蒙古自治區(qū)重大科技項(xiàng)目(20110732，20120249)

阿 榮(1988-)，女(蒙古族)，內(nèi)蒙古阿拉善盟人，在讀碩士生，研究方向?yàn)閿?shù)量生態(tài)學(xué)。E-mail:airun_mornid@163.com

韓國棟 E-mail:nmghanguodong@163.com

S812.8

A

2095—5952(2015)02—0040—05