青海湖湖東區(qū)土－草－普氏原羚系統(tǒng)中微量元素含量研究

周立業(yè)，蒲秀瑛

（1.內(nèi)蒙古民族大學(xué)農(nóng)學(xué)院，內(nèi)蒙古 通遼028042；2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院，甘肅 蘭州730000；3.蘭州理工大學(xué)生命科學(xué)院，甘肅 蘭州730000）

＊普氏原羚（Procapraprzewalskii）是我國特有珍稀動物，主要分布在青海湖盆及其毗鄰區(qū)域［1］。據(jù)1994年調(diào)查數(shù)據(jù)，青海湖地區(qū)普氏原羚數(shù)量不足300只［2］，由于人類活動影響，普氏原羚棲息地不斷縮?。?］，現(xiàn)主要分布在沙草交界處的芨芨草（Achnatherumsplendens）群落、早熟禾（Poapratensis）＋大籽蒿（Artemisiasieversiana）群落、苔草（Carex）草甸群落以及部分固定沙地內(nèi)［4］。普氏原羚的極度瀕危已引起世界關(guān)注，被國際自然保護聯(lián)盟（IUCN）1996年評定極度瀕危級（CR）。

微量元素是食物鏈中的基礎(chǔ)營養(yǎng)物質(zhì)，它在整個生態(tài)系統(tǒng)中的遷移和循環(huán)是通過土壤（水）－植物－動物－人體來實現(xiàn)的［5］，即植物從土壤環(huán)境介質(zhì)吸收微量元素，隨食物鏈轉(zhuǎn)移到人和動物體內(nèi)，最終動物和人體中的微量元素以不同形式又重新進入土壤，如此構(gòu)成微量元素在整個生態(tài)系統(tǒng)中的循環(huán)［6］。研究表明，土壤中微量元素含量反映土壤對植物礦物質(zhì)營養(yǎng)的供給水平，土壤中某種微量元素缺乏與過剩，將直接影響牧草或飼料中微量元素含量，同時在一定程度上影響人和動物的營養(yǎng)和健康［7－10］，動物所需微量元素主要參與機體組織代謝、增強免疫性、預(yù)防疾病、提高繁殖率等，各類動物對微量元素的需求均有最適范圍，過多過少均會影響動物機體功能的正常發(fā)揮［11，12］。目前，許多國家就食物鏈中礦質(zhì)元素的調(diào)節(jié)機制做了大量研究工作，并取得重大進展［13－15］，我國也相繼開展了土壤、植物或動物體中某些微量元素背景值的研究［16，17］。有關(guān)青海湖地區(qū)土壤、牧草及畜體中微量元素的研究始于20世紀70年代，主要集中在對青海湖地區(qū)綿羊和牛生境地微量元素的研究上［18－21］，有關(guān)普氏原羚生境地土壤、牧草及原羚體內(nèi)微量元素的研究少有報道。因此，開展土－草－普氏原羚系統(tǒng)微量元素的研究，了解普氏原羚食物鏈結(jié)構(gòu)及生境地微量元素變化，對濕地和野生動物保護、生態(tài)環(huán)境建設(shè)和畜牧業(yè)發(fā)展具有指導(dǎo)意義。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)為青海湖湖東區(qū)，位于青海省海晏縣和共和縣之間，地理坐標東經(jīng)99°50′～100°51′、北緯36°41′～37°55′，海拔3 036～3 226 m，面積約30 962.5 hm2。屬高寒半干旱氣候，夏季短而涼爽，冬季長而寒冷，日溫差大，無霜期短，年均氣溫－0.6～0.7℃，最熱月均溫10.6～11.8℃，最冷月均溫－13.7～－12.3℃，≥0℃年積溫1 297～1 656℃，年日照2 880～2 920 h。年降水量381.4～423.9 mm，夏季（6－8月）降水占全年降水量的58%～63%；年蒸發(fā)量為1 361.0～1 446.6 mm，春季蒸發(fā)量占全年蒸發(fā)量的32%～35%。研究區(qū)成土母質(zhì)主要是湖積物及沖、洪積物和風(fēng)成沙粒；主要植物有芨芨草、狼毒（Stellerachamaejasme）、沙蒿（Artemisiadesterorum）、冷蒿（Artemisiafrigida）、疏花針茅（Stipa penicillata）、沙生針茅（Stipa glareosa）、馬藺（Irislactea）等。

1.2 樣品采集

在普氏原羚主要活動場所，沿普氏原羚采食路線每隔約1 000 m設(shè)置1個樣地（樣地設(shè)置遵循糞便聚集地方為原則），共計15個樣地。在每個樣地上再隨機選取5個樣點，樣點面積為50 cm×50 cm，每個樣點之間距離≥30 m。草樣和土樣采集時間均為2007年6月20日（盛草期）、9月20日（結(jié)籽期）和12月20日（枯黃期），普氏原羚毛樣和血樣于2007年12月20日人工網(wǎng)捕采集。

1.3 樣品的處理

草樣的采集與處理：于每個樣點用不銹鋼剪刀采集牧草地上部分，采集草樣時距地面1～2 cm處，以減少土壤污染。揀出雜質(zhì)，稱取草樣約1 000 g，5個樣點共采集混合草樣5 000 g，裝袋標記帶回實驗室。采回草樣先用自來水沖洗表面泥土，然后用純凈水沖洗，攤開后自然風(fēng)干，微型高速萬能粉碎機粉碎，過0.175 mm細篩。分析時，取草樣0.5 g左右放入消化管內(nèi)，加6 m L HNO3和1 m L H2O2（均為優(yōu)級純），消化管壁用少量去離子水沖洗，搖勻，靜置10 min，上蓋，旋緊，插上導(dǎo)管放入微波爐轉(zhuǎn)盤中，用程序消解（WX－4000型微波消解儀由上海新儀微波科技有限公司制造）［22］。冷卻，旋松蓋帽，將溶液移入100 m L容量瓶中，并稀釋至刻度，做好標記。同時做消解空白，在選定的工作條件下進行測定。

土樣采集與處理：在草樣采集同時，在每個采樣點用小鐵鏟去除地表牧草茬口（冬季去除表面積雪），用環(huán)刀取0～30 cm深混合土樣，一個樣點取3次，約500 g，并將同一樣地的5個樣點混合為1個土樣，用鑷子除去根系、蟲體、石塊等后裝袋標記帶回實驗室備用。采回土樣放于室內(nèi)陰涼通風(fēng)處風(fēng)干，把風(fēng)干土樣用木棰充分砸碎，先過2 mm篩子，再過0.075 mm篩子。分析時，取土樣0.3 g放入消化管內(nèi)進行消解（方法同草樣）。

普氏原羚毛樣和血樣的采集與處理：人工網(wǎng)捕5只個體和年齡大致相同普氏原羚（1雄4雌），在身體左側(cè)頸肩部剪取毛樣10 g左右，袋裝，編號標記。頸靜脈采血樣15 m L直接注入試管，將試管放成斜面，讓其自然凝固，靜置3 h待血塊自然收縮而析出血清后，將血清分放在1 m L離心管中標號，分離的血清置于－20℃冰箱冷凍保存。采樣后原羚就地釋放。將采集的毛樣檢出雜質(zhì)，放入燒杯中，加入中性洗滌劑浸泡0.5 h，用自來水沖洗若干次直至干凈后，依次用蒸餾水沖洗3次，再用去離子水沖洗3次，然后置于45℃烘箱中烘干；消化時取毛樣0.2 g放入消化管消解（方法同草樣）。同時，取血漿樣0.2 m L放入消化管，加4 m L HNO3，其他方法同毛樣處理。

1.4 檢測指標

用ICP－AES法（Optima 4300DV型電感耦合等離子發(fā)射光譜儀，由美國Perkin Elmer公司生產(chǎn)）［22］進行土壤、牧草及普氏原羚毛樣和血液中微量元素Cu、Fe、Mn、Zn和Mo含量測定，原子熒光光譜法（180－70型原子熒光光譜儀，由北京海光公司生產(chǎn)）［23］進行各類樣品Se含量測定。

1.5 數(shù)據(jù)分析

用SPSS 10.5統(tǒng)計軟件包中的Compare Means法，對試驗數(shù)據(jù)進行單因素方差分析，用LSD法進行多重比較；對同一元素進行土壤與牧草間的相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同季節(jié)土壤微量元素含量

0～30 cm土層中各元素含量順序為：Fe＞Mn＞Zn＞Cu＞Mo＞Se；不同季節(jié)土壤中Cu、Fe、Mn和Zn元素含量由夏季到秋冬季顯著下降，且各元素含量在秋冬相近。土壤Mo含量冬季顯著高于秋季，但顯著低于夏季；土壤Se含量夏季顯著高于冬季但顯著低于秋季。夏季的土壤Cu、Fe、Mn、Zn和Mo元素含量分別為秋冬季的1.3～1.4，1.2～1.3，1.1～1.2，1.2～1.3和1.1～1.7倍，而秋季的土壤Se含量為夏冬季的1.2～1.6倍（表1）。

2.2 不同季節(jié)牧草中微量元素含量

牧草中Cu、Fe、Mn、Zn元素含量從夏季到秋冬季顯著降低，夏季牧草Fe和Mn的含量顯著比秋冬季的高，秋季的顯著高于冬季；且夏季牧草Fe和Mn的含量分別為秋冬季的1.5～2.7和1.3～1.7倍。牧草Cu和Zn含量夏季和秋季相近，且二者顯著高于冬季，前者分別為后者的1.4～1.7和1.7～1.8倍。Mo含量隨季節(jié)變化不顯著；而牧草Se含量隨季節(jié)變化從夏季到冬季顯著增加，且冬季分別為夏季和秋季的1.2和1.1倍（表2）。

2.3 普氏原羚毛樣和血樣中微量元素含量

冬季微量元素在普氏原羚不同組織中的富集量不同（表3）。毛樣Fe、Mn、Zn的含量比血清的高，而其Cu、Mo、Se含量則略低于血清。另外，除1只雌性普氏原羚血清中Cu、Zn含量偏低，分別為4.96和4.63μmol／L外；其余4只普氏原羚血清Cu、Zn含量均在9.50和7.81μmol／L左右。

表1 湖東區(qū)不同季節(jié)0～30 cm土層中微量元素含量Table 1 The microelements content in 0－30 cm soil from different seasons in Hudong area mg／kg

表2 湖東地區(qū)混合牧草微量元素的季節(jié)變化Table 2 Seasonal changes of the herbage microelements in Hudong area mg／kg

表3 湖東地區(qū)普氏原羚冬季毛、血微量元素含量Table 3 The microelements content of the wool and the blood of Przewalski’s gazelle in winter in Hudong area

2.4 土壤和牧草中微量元素之間的關(guān)系

結(jié)果顯示，6種微量元素在土壤和混合牧草地上部分之間的相關(guān)性隨季節(jié)變化而不同（表4）。夏季，Cu、Mn、Zn、Se含量在土壤和牧草之間均存在顯著或極顯著相關(guān)性（P＜0.05，P＜0.01），其他元素則在土壤和牧草之間無明顯相關(guān)性（P＞0.05）；秋季，土壤和牧草之間的Cu或Zn含量有顯著相關(guān)性（P＜0.05）；冬季，除Mo外，土壤和牧草各微量元素之間的相關(guān)性均不顯著（P＞0.05）。

3 結(jié)論與討論

普氏原羚生境地0～30 cm土層中各微量元素含量夏季Se嚴重缺乏（Se＜0.1 mg／kg），秋冬季土壤Cu、Zn嚴重缺乏（Cu＜20 mg／kg、Zn＜48 mg／kg），3個季節(jié)土壤 Mo嚴重缺乏（Mo＜1.7 mg／kg），而土壤Fe和 Mn含量盈富（Fe的范圍為8 680.52～22 746.88 mg／kg，Mn＞400 mg／kg）［24，25］，研究結(jié)果與姜秋風(fēng)［26］對青海省部分地區(qū)硒缺乏的研究一致，也與張才駿等［20］和焦婷［21］報道的環(huán)湖地區(qū)土壤Cu、Zn缺乏，F(xiàn)e、Mn豐盈的結(jié)果一致。造成這些結(jié)果的可能原因之一是成土過程改變微量元素的形態(tài)和在剖面的分布［27］，0～30 cm土層中各微量元素含量只占全量一部分，而季節(jié)性淋溶以及土壤中有機質(zhì)含量變化也是引起0～30 cm土層中6種元素變化的另一重要因素［28－30］。

表4 各微量元素在土壤和牧草之間的相關(guān)性分析Table 4 Correlation analysis for the microelements between the soil and the herbage in Hudong area

3個季節(jié)中混合牧草樣Cu、Mo、Se缺乏，而Fe、Mn、Zn在正常范圍［31，32］，研究結(jié)果與焦婷［21］報道的湖東地區(qū)牧草缺Mo一致，與張才駿等［20］報道的牧草出現(xiàn)高Mo的結(jié)果不一致?？赡艿脑蚴侵参镂⒘吭睾颗c植物個體差異、生育期及外部養(yǎng)分供給等均有關(guān)［33］。

夏季牧草和土壤之間絕大多數(shù)元素呈正相關(guān)，而秋冬季則表現(xiàn)為弱相關(guān)或不相關(guān)。造成這一結(jié)果的可能原因是，夏季土壤微生物活性很強，牧草正處于旺盛生長期，其根系對微量元素總體吸收率高；牧草中微量元素含量除反映土壤中微量元素的有效性外還同牧草本身的性質(zhì)及外部環(huán)境有關(guān)。

動物毛樣、肝臟和血樣中微量元素含量可很好反映動物長時間對微量元素的攝入水平和代謝營養(yǎng)狀況。本研究發(fā)現(xiàn)，除1只原羚血清Cu、Zn含量低于其他4只外，5只原羚的其余4種元素含量均無差異，從外部特征上看，5只原羚均無缺素表征。就青海湖東地區(qū)普氏原羚而言，生境地混合牧草微量元素的季節(jié)性缺乏是否影響普氏原羚微量元素營養(yǎng)，到目前為止，還無任何研究來明確普氏原羚對微量元素營養(yǎng)的具體需求量，所以不能把其他放牧家畜對微量元素的需求與之進行比較［11，12，34－36］。

據(jù)游章強和蔣志剛［37］報道，普氏原羚繁殖期為每年12月中下旬至翌年元月上旬，如普氏原羚因采食區(qū)牧草中個別微量元素缺乏而導(dǎo)致其本身微量元素缺乏，則有可能出現(xiàn)除人類活動和天敵外［2－4］，微量元素缺乏是否會是影響其種群數(shù)量變化的另一主要原因，這些問題有待進一步研究。

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