西藏崗巴縣不同草地類型盛草期牧草營養(yǎng)與土壤理化性質(zhì)研究

扎西央宗，任 越，次旺仁增，洛桑頓珠，李正剛

（1.西藏自治區(qū)農(nóng)牧科學院畜牧獸醫(yī)研究所，拉薩 850009；2.蘭州大學生態(tài)學院，蘭州 730000）

青藏高原是中國重要的草地畜牧業(yè)生產(chǎn)基地，受全球氣候變暖及人類活動的綜合影響，青藏高原草地退化嚴重，草畜矛盾日益加劇，畜牧業(yè)生產(chǎn)效益較低。在天然草原放牧系統(tǒng)中，土壤-牧草-家畜是一個有機的整體，土壤是牧草所需養(yǎng)分和礦物質(zhì)元素的主要來源［1］。礦物質(zhì)元素在草地生態(tài)系統(tǒng)中具有重要的生理生態(tài)學意義，是動植物生長所必需的營養(yǎng)元素，其含量不足或缺乏時，會對動植物的生長發(fā)育造成嚴重影響。牧草中礦物質(zhì)元素的高低是評價牧草優(yōu)良的重要指標，不同草地類型由于其植被特征、土壤質(zhì)地的不同，相應草地上牧草生長所需的礦物質(zhì)元素需求及分布特征也不同［2］。青藏高原天然牧草作為高原家畜的食物來源，其營養(yǎng)價值也決定了家畜的生長、發(fā)育和生產(chǎn)性能，進而直接影響畜牧業(yè)生產(chǎn)效益［3，4］。本研究對西藏崗巴縣直克鄉(xiāng)不同草地類型中優(yōu)勢牧草和土壤的養(yǎng)分含量及礦物質(zhì)元素含量進行測定與分析，對合理利用草地、改進放牧制度并科學規(guī)劃畜牧業(yè)生產(chǎn)，以及退化草地恢復、實現(xiàn)草地可持續(xù)發(fā)展提供理論參考。

1 研究區(qū)概況與方法

1.1 研究區(qū)概況

崗巴縣位于中國西南邊陲、西藏自治區(qū)南部、喜馬拉雅山中段北麓，緊靠珠穆朗瑪峰，位于東經(jīng)88°08′20″—88°56′47″，北緯27°56′32″—28°45′27″，與薩迦、亞東、白朗、定結諸縣相鄰，總面積3 938.48 km2，其中草地面積37.2 萬hm2，崗巴縣屬喜馬拉雅山高山地貌，全縣平均海拔在4 700 m 以上，境內(nèi)自然植被稀疏，多為高原丘陵，其余為河谷灘地，地勢北高南低。崗巴縣氣候屬高原溫帶干旱季風氣候區(qū)，光照充足，年平均氣溫1.5 ℃，年平均降雨量245 mm，年無霜期60 d 左右。崗巴縣以牧業(yè)經(jīng)濟為主，牲畜種類多，主要有牦牛、藏綿羊、黃牛等。

1.2 研究方法

1.2.1 試驗材料 牧草和土壤樣品采自崗巴縣直克鄉(xiāng)。于2021 年8 月初青藏高原盛草期，在當?shù)胤拍良倚蟛墒硡^(qū)域選取2 塊不同類型草地，其中莎草草地主要生長高山嵩草（Carex parvula）和青藏苔草（Carex moorcroftiiFalc.），禾本科牧草草地主要生長披堿草（Elymus dahuricus）、針茅（Stipa capillata）和羊茅（Festuca ovina）。

1.2.2 試驗設計 每塊草地沿對角線方法布設6 個間距為10 m，大小為0.5 m×0.5 m 的樣方，將樣方中所有的高山嵩草、青藏苔草、披堿草、針茅和羊茅按單種齊地剪下，除去雜物裝入信封編號后稱重，帶回實驗室80 ℃烘干至恒重，用飼料級粉碎機將其粉碎過1.00 mm 篩待測。在采集過植物的樣方中采用五點取樣法，用直徑為3 cm 的土鉆取深度0～20 cm 區(qū)間土壤，將每個樣方中的土壤混勻裝入自封袋，帶回實驗室去除植物根系和石塊后放在室內(nèi)風干，風干后將土壤樣品均勻分為2 份。1 份過1.00 mm 篩用于土壤速效鉀（AK）、有效磷（AP）等的測定，另1 份過0.149 mm 篩用于土壤有機碳（OC）、全氮（TN）、全磷（TP）等的測定。

1.3 測定指標及方法

1.3.1 牧草常規(guī)營養(yǎng)及礦物質(zhì)成分測定 牧草營養(yǎng)成分的測定均以干物質(zhì)為基礎，牧草干物質(zhì)（Dry matter，DM）采用80 ℃直接烘干法；粗蛋白質(zhì)（Crude protein，CP）采用凱氏定氮法，依據(jù)GB/T 6432—2018 測定；粗脂肪（Ether extract，EE）采用索氏提取法，依據(jù)GB/T 6433—2006 測定；中性洗滌纖維（Neutral detergent fiber，NDF）和酸性洗滌纖維（Acid detergent fiber，ADF）采用Van soest 纖維分析法，依據(jù)GB/T 6434—2006 測定；粗灰分（Crude ash，Ash）采用馬弗爐灰化法，依據(jù)GB/T 6438—2007 測定；鈣（Ca）、鐵（Fe）等含量采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法，依據(jù)BS EN 15510—2007 測定。

1.3.2 土壤養(yǎng)分、理化性質(zhì)測定 土壤養(yǎng)分指標的測定參考《土壤農(nóng)化分析》［5］，土壤pH 的測定采用電位法，土壤有機碳（OM）采用K2Cr2O4容量法測定；土壤全氮（TN）用全自動定氮儀測定，土壤全磷（TP）用AA3 全自動連續(xù)流動儀測定；土壤速效鉀（AK）、土壤交換性鈉、交換性鈣等用火焰光度計法測定；土壤有效態(tài)銅、有效態(tài)鋅等用原子吸收光譜法測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

利用Execl 2016 軟件進行數(shù)據(jù)整理，用SPSS 26.0 軟件單因素方差比較不同草地類型中牧草的常規(guī)養(yǎng)分，P＜0.05 表示差異顯著，P＜0.01 表示差異極顯著。數(shù)據(jù)用“均值±標準差”表示。

2 結果與分析

2.1 不同牧草營養(yǎng)成分

如圖1 所示，崗巴縣直克鄉(xiāng)不同牧草營養(yǎng)成分含量不同，5 種牧草中針茅粗蛋白質(zhì)含量最高（11.47%），顯著高于其他4 種牧草（P＜0.05），高山嵩草粗蛋白質(zhì)含量最低（6.95%），青藏苔草、披堿草與羊茅粗蛋白質(zhì)含量介于針茅與高山嵩草之間；同樣5種牧草中針茅的粗脂肪含量最高（6.60%），顯著高于青藏苔草，青藏苔草的粗脂肪含量最低（5.01%），與其他牧草粗脂肪含量差異不顯著，高山嵩草、披堿草、羊茅的粗脂肪含量介于針茅與青藏苔草粗脂肪含量之間；5 種牧草中性洗滌纖維含量介于52.87%～56.27%，差異不顯著；針茅的酸性洗滌纖維含量最高（32.34%），顯著高于高山嵩草，與其他3 種牧草無顯著差異，高山嵩草的酸性洗滌纖維含量最低（24.68%）；高山嵩草和青藏苔草的粗灰分含量分別為23.68% 和21.27%，顯著高于其他3 種牧草的粗灰分含量，針茅的粗灰分含量最低，為11.76%。

圖1 不同牧草營養(yǎng)成分含量（干物質(zhì)基礎）

2.2 不同草地類型盛草期牧草營養(yǎng)成分

如圖2 所示，在不同草地類型中，盛草期牧草整體的粗脂肪、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維含量無顯著差異；而禾本科牧草的粗蛋白質(zhì)含量（10.19%）極顯著高于莎草的粗蛋白質(zhì)含量（7.62%）（P＜0.01）；莎草的粗灰分含量（20.00%）極顯著高于禾本科牧草的粗灰分含量（14.33%）。

圖2 不同草地類型盛草期牧草營養(yǎng)成分含量（干物質(zhì)基礎）

如表1 所示，5 種牧草中的常量元素Ca、Na、Mg的含量和微量元素Fe、Mn、Zn、Cu 的含量均具有一定差異，其中針茅的Ca 含量最高（2 266.67±150.15 mg/kg），顯著高于其他牧草的Ca 含量，羊茅的Ca 含量最低（1 460.00±118.46 mg/kg），顯著低于針茅的Ca含量；5種牧草的Na 含量為156.67～190.00 mg/kg，5 種牧草間差異不顯著；針茅Mg 的含量顯著高于其他4 種牧草，為3.83±0.08 mg/kg；針茅Fe 的含量顯著高于高山嵩草、青藏苔草、羊茅，為743.72±7.05 mg/kg，而羊茅Fe 含量顯著低于其他4 種牧草，為457.42±11.36 mg/kg；高山嵩草與披堿草中的Mn 含量差異不顯著，顯著高于羊茅Mn 含量；高山嵩草中Zn 的含量為57.40±1.27 mg/kg，顯著高于其他4 種牧草的Zn 含量；5 種牧草中Cu 含量為24.72～32.39 mg/kg，差異不顯著。

表1 不同牧草礦物質(zhì)元素含量

2.3 不同草地類型土壤中礦物質(zhì)元素含量分析

如表2 所示，對于不同的草地類型，莎草草地和禾本科牧草草地中土壤的pH 均為堿性，且二者間差異不顯著；莎草草地中土壤的有機碳含量（17.87±1.07 g/kg）、全氮含量（1.31±0.06 g/kg）、有效磷含量（27.90±7.26 mg/kg）、交換性鎂含量（0.34±0.08 mg/kg）、有效態(tài)鐵含量（37.05±3.11 mg/kg）、水解性氮（83.16±8.66 mg/kg）均顯著高于禾本科牧草草地中土壤的中相應礦物質(zhì)元素含量；莎草草地中土壤的有效態(tài)錳含量（4.49±0.74 mg/kg）顯著低于禾本科牧草草地中土壤的含量；2 種草地類型中，土壤中的全磷、速效鉀、有效硫、交換性鈉、交換性鈣、水溶性鹽、有效態(tài)銅和有效態(tài)鋅含量均差異不顯著。

表2 不同草地類型土壤中礦物元素含量

3 討論

牧草的營養(yǎng)價值主要取決于蛋白質(zhì)、纖維素和礦物質(zhì)元素含量，蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)元素含量越高，纖維素含量越低，說明牧草營養(yǎng)價值越高。牧草中的CP 為家畜生長提供所需的氮源，是牧草中重要的營養(yǎng)元素，NDF 和ADF 含量直接影響反芻動物對牧草的消化、適口性及采食量［6，7］。本試驗結果顯示，針茅的CP 含量最高（11.47%），而高山嵩草、青藏苔草、披堿草和羊茅的粗蛋白質(zhì)含量介于6.94%～8.73%，按任繼周［7］牧草化學成分CP 等級指數(shù)劃分（≥16%為上等、10%～15%為中等、≤10%為下等），針茅為中等牧草。針茅中礦物質(zhì)元素Ca（2 266.67±150.15 mg/kg）、Mg（3.83±0.08 mg/kg）、Mn（202.08±7.50 mg/kg）的含量顯著高于其他4 種牧草。結合礦物質(zhì)元素和牧草中CP 含量，可以看出針茅營養(yǎng)物質(zhì)含量最高，羊茅次之，可以初步認定崗巴縣直孔鄉(xiāng)盛草期的天然優(yōu)勢牧草品質(zhì)普通，禾本科牧草品質(zhì)較莎草科牧草品質(zhì)更優(yōu)。

按當?shù)貎?yōu)勢牧草種類不同，將試驗地劃分為莎草草地和禾本科牧草草地，其中莎草草地主要生長高山嵩草、青藏苔草等優(yōu)勢牧草，而禾本科牧草草地主要生長披堿草、針茅和羊茅等優(yōu)勢牧草，按照不同的草地類型，測定其土壤中的養(yǎng)分及礦物質(zhì)元素含量，結果顯示莎草草地中土壤的有機碳、全氮、水解性氮、有效磷、交換性鎂、有效態(tài)鐵含量均顯著高于禾本科牧草草地，可看出莎草草地中土壤養(yǎng)分和礦物質(zhì)元素含量較禾本科牧草草地中更高，說明莎草草地土壤狀況更優(yōu)，這可能是因為莎草草地植被種類更加豐富，土壤狀況更加良好，造成莎草草地土壤養(yǎng)分含量更高［8］；也有可能是莎草草地中多為短根系莎草科植物，土壤中養(yǎng)分和礦物質(zhì)元素更多累積在地下土壤中，不能更高效地向地上植物傳輸，而禾本科牧草草地中多為深根系的禾本科植物，可以將土壤中更多的養(yǎng)分和礦物質(zhì)元素帶到地上植物部分。

4 結論

不同草地類型中，牧草和土壤中的養(yǎng)分含量和礦物質(zhì)元素含量均有所不同，其中莎草草地土壤中養(yǎng)分含量和礦物元素含量顯著高于禾本科牧草草地，而在禾本科牧草草地牧草中營養(yǎng)成分含量和礦物質(zhì)元素含量顯著高于莎草草地。在盛草期，禾本科牧草草地中，針茅和羊茅的牧草品質(zhì)優(yōu)于莎草草地中的高山嵩草和青藏苔草。所以當?shù)啬撩裨诟吆莸胤拍吝^程中，在牧草充足的前提下，可將家畜放牧于牧草品質(zhì)更優(yōu)的禾本科牧草草地，以增強家畜的生產(chǎn)性能及保證家畜所需營養(yǎng)，進而達到健康養(yǎng)殖，提高牧民收益。本研究對合理利用草地、改進放牧制度并科學規(guī)劃畜牧業(yè)生產(chǎn)，以及退化草地恢復、實現(xiàn)草地可持續(xù)發(fā)展提供理論參考。