全 文 ：文章编号: 1007-0435( 2002) 02-0124-04
青藏高原不同海拔高度对禾本科
牧草体外消化率的影响*
徐世晓, 赵新全, 孙　平, 赵　伟, 赵同标
(中国科学院西北高原生物研究所, 西宁 810001)
摘要: 利用大板山北坡 3200m～3800m 的海拔梯度,分别在 3200m、3400m、3600m 和 3800m 处选取羊茅、一年生
早熟禾和艹洽草用二级离体培养法测定其体外消化率。1999 和 2000年测定结果表明, 随着海拔的升高, 3 种牧草的
体外消化率呈增加趋势, 海拔从 3200m 升到 3800m, 羊茅、早熟禾、艹洽草的体外消化率分别增加 6. 42、6. 35、8. 69 和
4. 89、9. 8 和 5. 1 个百分点。显著性分析结果表明, 供试牧草的体外消化率与其生长的海拔高度之间的正相关关系
差异显著( P< 0. 05)。
关键词: 大板山; 海拔; 羊茅; 早熟禾; 艹洽草; 体外消化率
中图分类号: S543　　文献标识码: A
Altitude Impact on Vitro Digestibility of Gramineous
Herbage Grown in Tibetan Plateau
XU Shi-xiao, ZHAO Xin-quan, SUN Ping, ZHAO Wei, ZHAO Tong-biao
( Northw est Plateau Inst itute of Biology, CAS, Xining 810001,C hina)
Abstract: Four sites that depend on dif ferent altitudes along nor thern slop of Daban Mountain w ere used
to investig ate the impacts of altitude of sites herbage grow on gr am ineous herbage vi tro digest ibil ity , Ever y
200m of each site w ere choo sed from 3200m to 3800m . T hr ee species o f T ibetan Plateau gram ineous
herbage, such as F estuca ov ina, poa annua, Koeler ia cr istata, w hich gr ow n at differ ent alt itudes of Daban
M ountain w ere selected to determ ine vit ro dig est ibility, T he results obtanied f rom the experiment indicate
that there are a posit ive co rrelation between herbage vi tro dig est ibility and the alt itude of sites herbage
gr ow . based on the results of 1999 and 2000 v itro digest ibility o f Festuca ovina, Poa annua, Koeler ia
cristata increase 6. 42 and 6. 35, 8. 69 and 4. 89, 9. 8 and 5. 1 percent respect iv ely as raise of altutude from
3200m to 3800m .
Key words : Daban M ountain; alt itude; Festuca ovina; Poa annua; Koeleria cristata; Vitr o dig estibility
　　当前,关于青藏高原不同海拔梯度牧草营养含
量变化规律的研究比较普遍, 也得到了一系列规律
性的研究成果,认为随着海拔的升高牧草蛋白质、脂
肪及可溶性糖等营养物质含量升高 [ 1, 2]。有关青藏高
原不同海拔牧草体外消化率方面差异的研究尚未见
报道, 而牧草消化率的测定是评价牧草营养价值的
收稿日期: 2001-11-08; 修回日期: 2002-02-07
基金项目: 国家基础研究规划项目( G1998040813) ;国家自然科学基金项目( 30070147)和中国科学院创新工程项目(KZCX 1-09-01)
作者简介: 徐世晓( 1973-) ,男,青海乐都人,硕士,从事生态学方面研究。E-mail : xushixiao@s ina. com. cn
第 10卷　第 2期
　Vo l. 10　　No. 2
草　地　学　报
ACT A AGRESTIA SIN ICA
　2002 年　6月
June 　2002
一项关键工作;本项研究选取生长在不同海拔梯度
的 3种青藏高原禾本科牧草, 利用藏系绵羊瘤胃液
进行二级离体消化实验,探讨生长在不同海拔梯度
的同种禾本科牧草体外消化率的差异。
1　材料与方法
1. 1　自然概况
实验区域位于青海省北藏族自治州门源回族自
治县和大通回族自治县交接的祁连山中支, 海拔
3100～4000m 的大板山北坡, 具有明显的高原大陆
性气候特点, 冷季漫长寒冷而且干燥,暖季短暂凉爽
而湿润,日温差大,太阳辐射强烈。降水多集中于5～
9月, 占全年的 80%。气温变幅大,霜冻严重,早霜出
现早( 8 月 20 日左右) , 晚霜结束迟 ( 7 月 18 日前
后 ) , 全年无霜欺仅有一个月左右或无绝对无霜
期[ 3]。植被类型主要有高寒灌丛( alpine shrub)、高
寒草甸( alpine meadow ) ;在滩地、山地阳坡分布着
嵩草草甸( K obresia meadow ) ,其中矮嵩草草甸是该
地区分布最普遍的类型之一 [ 4]。植物生长低矮, 高度
一般为 5～15cm, 以矮嵩草为建群种, 群落结构简
单,一般为一层。植物营养丰富,具有高蛋白、高脂
肪、高无氮浸出物、高热值含量与低纤维等“四高一
低”的特点,草质柔软, 适口性好[ 4～ 6]。
1. 2　样品采集、处理
分别于 1999年和 2000年 8月剪取供试牧草地
上部分,将样品置于105℃烘箱烘 5min,迅速杀死组
织,再在 70℃下烘干至恒重后保存。为了减小物候
期对牧草营养含量的影响, 每年的采集都是 8月 3
日从海拔 3200m 开始, 依次采集 3400m、3600m 和
3800m 处,每200m 的海拔梯度间采集时间相隔 7d,
牧草于草盛后期。烘干后的牧草粉碎成直径小于
1mm 粉末以增加消化液与样品的接触面积。
1. 3　消化率测定
1963年英国营养学家 T iiley 和 T erry 总结前
人的经验,提出反刍家畜二级离体消化实验法[ 7] ,经
过不断改进和完善被公认是间接测定饲草常规体外
消化率比较可靠的方法[ 8]。通过瘘管从藏系绵羊体
内抽取的瘤胃液与精确配置的磷酸缓冲液混合, 同
时通入 CO 2 以营造瘤胃内厌氧微生物生活的无氧
环境, 加入样品后密封并在 38～39℃恒温下培养,
模拟反刍动物瘤胃液的消化过程。第一阶段将样品
在厌氧环境下培养 48h;第二阶段用 pH 值为2的盐
酸将细菌杀死并用蛋白酶再培养 48h 进行消化。然
后, 把不消化的残渣滤出、烘干并将其燃烧,计算每
种牧草的体外消化率 [ 9]。
2　结果与分析
通过二级离体消化实验测定(第一样品重复 3
次)结果表明,供试牧草瘤胃液培养后的体外消化率
与海拔高度之间存在显著的正相关(表 1)。
表 1　不同海拔牧草体外消化率
Table 1　Vit ro digestibility o f herbages
at different altitudes
草种
Species
海拔( m)
Alt itude( m)
消化率( % )
Digest ibilit y( % )
1999 2000
相关性分析
Relativity an alyz e
1999 2000
羊　茅
( Festuca
ov ina)
3800 48. 86 48. 35
3600 45. 79 46. 37 r= 0. 942 r= 0. 981
3400 42. 35 41. 82 P< 0. 01 P< 0. 05
3200 42. 44 42. 00
早熟禾
( Poa
annua)
3800 69. 39 66. 82
3600 69. 69 67. 38 r= 0. 939 r= 0. 886
3400 64. 04 65. 24 P< 0. 01 P< 0. 05
3200 60. 77 61. 93
艹洽　草
( K oeleria
cr istata )
3800 48. 75 45. 50
3600 45. 43 46. 83 r= 0. 937 r= 0. 872
3400 45. 15 42. 26 P< 0. 01 P< 0. 05
3200 38. 95 40. 40
　　1999年测定结果, 早熟禾、羊茅和艹洽草的体外
消化率与海拔高度的相关系数分别为 0. 942、0939
和 0. 937,差异极显著( P< 0. 01)。2000 年测定结
果,羊茅、早熟禾和艹洽草的体外消化率与海拔高度的
相关系数分别为 0. 891、0. 886 和 0. 872, 差异显著
( P< 0. 05)。
两年的实验数据表明, 随着海拔高度从 3200m
上升到3800m ,羊茅、早熟禾和艹洽草3种禾本科牧草
体外消化率都表现出逐渐增加的趋势(图 1, 2)。
125第 2期 赵世晓等:青藏高原不同海拔高度对禾本科牧草体外消化率的影响
3　结论与讨论
3. 1　海拔高度与牧草营养含量变化
为了适应高寒气候,青藏高原牧草在长期的演
化过程中形成一系列生态特征以适应生存的气候环
境条件。植株低矮, 根系粗壮发达但分布短浅平展
(分布在 0～10cm 的土壤层中的根系占总根量的
85%) , 叶片栅栏排列紧密层数增多, 角质膜增
厚[ 1, 10]。同时,生活在高海拔地区的牧草除了生态方
面的适应以外,其生理及物质代谢方面同样具有独
特的适应特征;蛋白质、脂肪及其碳水化合物等营养
物质含量的增加,可以增加细胞原生质浓度, 从而降
低冰点,提高抗寒能力,适应海拔的寒冷气候 [ 11]。所
以生活在高海拔地区的植物营养组分中蛋白质、脂
肪等可以提高其抗寒能力的营养成分将有所增加。
在小麦、苜蓿和马铃薯等植物中已经证实,植物对低
温寒冷生存环境的适应是在低温锻炼过程中蛋白
质、碳水化合物、核酸和脂类等代谢物质发生生物化
学变化,参与抗冻性生理过程,在寒冷环境下起到保
护作用[ 2, 6]。韩发等对青藏高原不同海拔矮嵩草蛋白
质、脂肪和淀粉含量的研究发现,随着海拔高度的升
高牧草蛋白质、脂肪和淀粉含量呈现非常明显的增
加趋势[ 6]。
图 1　不同海拔牧草体外消化率( 1999 年)
F ig . 1　V itr o dig est ibility of herbages at different altitudes ( 1999)
图 2　不同海拔牧草体外消化率( 2000 年)
F ig . 2　V itr o digestibility o f herbage at different altitudes ( 2000)
126 草　地　学　报 第 10卷
3. 2　海拔与牧草体外消化率
气温的高低与牧草呼吸强度存在明显正相关,
气温升高呼吸强度增强,牧草通过光合作用积累的
干物质,尤其是可溶的非结构性碳水化合物消耗增
加,而难溶的结构性碳水化合物(纤维素、半纤维素、
木质素等)的含量就会相对增加,从而消化率下降。
随着海拔升高气温不断下降,牧草吸强度相对减弱,
粗蛋白、粗脂肪以及可溶的非结构性化合物消耗减
少[ 12 ] , 难溶的结构性碳水化合物含量相对减少, 有
利于牧草的消化分解, 因此,随着海拔高度的增加牧
草体外消化率呈现增加趋势。
通过 1999和 2000年对生长在不同海拔高度 3
种禾本科牧草体外消化率的研究结果表明, 青藏高
原禾本科牧草体外消化率与其生长的海拔高度之间
存在明显的正相关关系,随着海拔升高牧草体外瘤
胃液培养后的体外消化率也随之增加。
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127第 2期 赵世晓等:青藏高原不同海拔高度对禾本科牧草体外消化率的影响