矿物质元素是动植物维持正常生理、生命活动的所必需物质。土壤矿物质元素缺乏或过量可引起植物生长不良，产量、品质下降，影响家畜健康状况。家畜矿物质元素缺乏与放牧草场土壤类型、草原类型及牲畜的生长发育阶段均存在一定关系。在土壤-牧草-家畜矿物质生态系统中，土壤是维持矿物质循环体系的基础，是牧草矿物质的主要来源；土壤中植物矿物质元素会直接影响牧草的正常生长，而牧草中矿物质元素会影响家畜健康状况。土壤和牧草中矿物质元素的含量具有一定地域性，还会受到季节影响[1]。关于一些草原及草甸优势植物矿物质元素的分析显示，内蒙古地区放牧家畜可能存在矿物质元素缺乏。本试验探究荒漠草原土壤-牧草-放牧羊血清中矿物质含量在不同季节的变化规律，旨为内蒙古自治区荒漠草原放牧羊矿物质补饲提供参考。1材料与方法1.1试验设计试验于2020年6月~2021年11月在内蒙古自治区农牧业科学院综合试验示范中心四子王旗基地试验区进行。根据季节与牧草生长情况分别采集幼嫩期牧草（6月)、生长期牧草（9月）、枯黄期牧草（11月）。根据试验羊采食路线，多点采集土样。使用土壤采样器分别采集地下0~5、5~10、10~20 cm内的土壤样品各150~200 g，去除土中的杂物，等比例混匀，装入塑料袋，带回实验室，按四分法取样，自然干燥，过100目筛。1.2饲养管理选取6只平均体重为（39.65±2.25）kg的成年放牧羊，根据牧草生长情况将试验分为3期。试验羊随群全天放牧，自由饮水，试验期间不额外补饲。1.3测定指标及方法1.3.1牧草采集与处理根据试验羊的放牧路线，选取多个（1 m×1 m）样方框，齐地面剪割，采集样方内牧草记重、标记、风干保存。将样品置于65 ℃烘箱中恒温48 h烘至恒重，回潮24 h后称重，测定水分含量，粉碎过40目筛。1.3.2血样采集与处理每期试验结束、早晨出牧前，使用无抗凝剂采血管，空腹、颈静脉采血，每次采血10 mL，3 500 r/min离心15 min，将血清分装2 mL离心管中，-20 ℃冷冻保藏。1.3.3牧草常规营养成分测定牧草常规营养成分按照《饲料分析及饲料质量检测技术》[2]中的方法进行测定，采用干灰化法测定灰分（Ash），FOSS半自动凯氏定氮仪测定粗蛋白（CP），ANKOMA 200纤维分析仪测定中性洗涤纤维（NDF）和酸性洗涤纤维（ADF），洗涤剂纤维分析法测定木质素（ADL），索氏浸提法测定粗脂肪（EE），乙二胺四乙酸络合法测定钙（Ca），分光光度计比色法测定磷（P）。1.3.4样品中矿物元素的测定称取样品0.2 g（精确至0.000 1 g），加入聚四氟乙烯消解罐中，非土壤样品加入5 mL浓硝酸，2 mL过氧化氢，土壤样品加8 mL王水，消解至澄清，定容至50 mL，过滤后用ICAP6300热电ICP电感耦合等离子发射光谱仪测定土壤、牧草、放牧羊血清中钠（Na）、钾（K）、钙（Ca）、磷（P）、镁（Mg）及铁（Fe）、铜（Cu）、锰（Mn）、锌（Zn）、硒（Se）、钼（Mo）、钴（Co）含量。1.4数据统计与分析采用SPSS 9.2软件中GLM模型对试验数据进行方差分析，Duncan's法进行多重比较。结果以“平均值±标准误”表示，P0.05表示差异显著。2结果与分析2.1不同生长时期牧草营养动态变化（见表1）由表1可知，在牧草不同生长时期，Ash、CP含量呈递减趋势，NDF、ADF含量呈递增趋势，EE、Ca含量呈先升高再下降的二次曲线关系。嫩草期牧草Ash、CP、P含量最高，生长期ADL、EE含量最高，枯草期NDF、ADF含量最高。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2023.15.021.T001表1不同生长时期牧草营养动态变化项目6月（嫩草期）9月（生长期）11月（枯草期）P值线性二次Ash8.38±1.26a6.88±1.15ab5.51±1.08b0.000.000.92CP19.84±2.84a13.21±1.12b5.42±1.11c0.010.010.54NDF56.76±4.08c66.96±2.15b76.53±1.81a0.010.010.85ADF31.25±2.81c35.31±3.25b40.50±2.57a0.010.010.68ADL5.36±1.00b7.55±0.87a7.07±0.37a0.000.010.01EE2.09±0.22b3.04±0.28a1.78±0.20c0.010.050.01Ca0.63±0.10b1.31±0.25a0.55±0.14b0.010.610.01P0.25±0.04a0.15±0.04b0.04±0.01c0.010.010.89注：同行数据肩标不同字母表示差异显著（P0.05），相同字母或无字母表示差异不显著（P0.05）；下表同。%2.2不同生长时期土壤矿物质元素动态变化（见表2）由表2可知，随着牧草生长时期变化，K含量呈先降低再升高的二次曲线关系，生长期最低；Ca、P含量均呈下降趋势，在嫩草期最高，枯草期最低。微量元素中，Fe、Se含量呈先升高再降低的二次曲线变化，在生长期最高；Mo含量呈降低趋势。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2023.15.021.T002表2不同生长时期土壤矿物质元素动态变化项目6月（嫩草期）9月（生长期）11月（枯草期）P值线性二次Na/(g/kg)6.73±1.87b6.26±1.41b11.23±0.79a0.010.010.01K/%1.77±0.04a1.68±0.08b1.76±0.14a0.020.990.00Ca/(g/kg)22.93±6.02a8.18±1.75b8.45±2.45b0.010.010.01P/%0.04±0.01a0.04±0.01a0.03±0.01b0.000.020.00Mg/(g/kg)1.45±0.33a1.50±0.28a0.37±0.09b0.010.010.01Fe/(g/kg)21.81±2.23b24.51±2.92a23.17±1.88ab0.010.090.01Cu/(mg/kg)14.67±1.99b14.97±1.90b23.95±2.25a0.010.010.01Mn/(mg/kg)483.98±47.41b488.65±52.63b736.45±81.38a0.010.010.01Zn/(mg/kg)45.54±5.74a42.51±5.89ab40.54±3.16b0.010.000.72Se/(μg/kg)436.64±94.39b628.62±108.19a445.76±69.55b0.010.910.01Mo/(μg/kg)2 608.74±207.13b2 870.97±184.95a951.93±113.00c0.010.010.01Co/(μg/kg)9 325.62±957.279 642.84±1 058.329 461.53±1 142.980.680.710.432.3不同生长时期牧草矿物质元素动态变化（见表3）由表3可知，随着牧草生长时期变化，牧草中Na、K、P、Mg含量呈下降趋势，在嫩草期最高；Ca含量呈先升高再降低的二次曲线关系，在生长期最高。Cu、Se含量呈降低趋势，在嫩草期时最高；Co元素呈先升高再降低的二次曲线变化，在生长期最高。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2023.15.021.T003表3不同生长时期牧草矿物质元素动态变化项目6月（嫩草期）9月（生长期）11月（枯草期）P值线性二次Na/(g/kg)0.19±0.05a0.14±0.11a0.07±0.00b0.000.000.57K/%2.00±0.36a1.04±0.27b0.45±0.03c＜0.01＜0.010.19Ca/(g/kg)6.32±1.03b10.76±1.83a4.97±0.44b＜0.010.45＜0.01P/(g/kg)2.50±0.36a1.62±0.35b0.40±0.11c＜0.01＜0.010.32Mg/(g/kg)1.66±0.24a1.26±0.25b0.77±0.24c0.00＜0.010.77Fe/(g/kg)0.72±0.100.75±0.170.73±0.170.960.930.80Cu/(mg/kg)8.32±0.78a5.53±0.57b3.70±0.51c＜0.01＜0.010.21Mn/(mg/kg)63.15±10.97a64.85±6.13a41.63±8.64b0.000.000.01Zn/(mg/kg)20.80±2.89a13.71±2.00b15.80±2.52b0.000.020.01Se/(μg/kg)195.34±49.56a112.34±11.76b—0.010.01—Mo/(μg/kg)1 256.56±193.04a1 387.60±326.06a653.37±68.40b＜0.010.000.00Co/(μg/kg)258.76±58.82b474.78±136.28a237.37±50.64b0.000.970.00注：“—”表示无此数据。2.4不同生长时期羊血清矿物质元素动态变化（见表4）由表4可知，随着牧草生长时期变化，羊血液中K含量呈升高趋势，在枯草期最高；Ca与P含量呈下降趋势，在嫩草期最高；Mg含量呈先升高再降低的二次曲线变化趋势。羊血液中Cu含量呈先降低再升高的二次曲线变化趋势，在生长期最低；Zn含量呈下降趋势，在嫩草期最高；Mo含量呈上升趋势，在枯草期最高；Se和Co含量则呈先升高再降低的二次曲线变化，在生长期最高。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2023.15.021.T004表4不同生长时期羊血清矿物质元素动态变化项目6月（嫩草期）9月（生长期）11月（枯草期）P值线性二次Na/(g/L)3.27±0.093.21±0.053.19±0.060.130.050.53K/(g/L)0.15±0.01b0.16±0.01b0.18±0.02a0.000.010.17Ca/(mg/L)45.60±14.00a31.20±7.60b14.40±3.60c0.000.000.87P/(mg/L)19.53±4.03a13.02±4.34b8.06±2.48b0.000.000.79Mg/(mg/L)20.89±2.33b23.77±2.47a23.2±0.41ab0.050.070.10Fe/(mg/L)2.68±0.883.15±0.622.77±0.390.550.900.29Cu/(mg/L)0.92±0.10a0.82±0.04b0.92±0.05a0.050.890.02Mn/(mg/L)0.11±0.010.15±0.040.15±0.040.360.240.40Zn/(mg/L)0.52±0.11a0.35±0.04b0.28±0.03b0.000.000.25Se/(μg/L)63.32±8.25c112.47±7.70a83.06±12.97b0.000.300.01Mo/(μg/L)23.14±5.37b36.87±3.42b111.12±20.46a0.010.010.00Co/(μg/L)15.66±1.52b22.41±1.19a17.19±2.89b0.000.450.003讨论3.1荒漠草原不同季节土壤-牧草-放牧羊血液中常量元素含量变化规律3.1.1荒漠草原不同季节土壤-牧草-放牧羊血液中钠、钾元素含量及变化规律K与Na具有相互协同的作用，当母羊机体内K、Na比例失调，会造成缺Na。Na是机体重要的电解质，在维持机体渗透压与水、盐平衡中起到重要作用，当母羊缺Na时会引起繁殖性能和哺乳期异常[3]。根据NRC（1985）[4]推荐，牧草中K含量为0.5%~0.8%，Na含量为0.9~1.8 g/kg。金义梅等[5]发现，牧草中K含量随牧草逐渐成熟而逐渐下降。本研究中，牧草K含量在0.45%~2.00%，嫩草期生长期枯草期，11月（枯草期）含量不足以提供羊最低需要量；Na含量在0.07~0.19 g/kg，各生长期Na含量均不能满足羊的需求。放牧家畜在采食过程中会不可避免地摄入一些土壤，有时摄入量达到采食量的2%~10%。家畜可能会将浅根系植物的根系部分一起啃食，增加了食土量[6-7]。多数土壤中K含量为0.5%~2.5%[8]。本研究中，土壤中不同时期K含量为1.68%~1.77%，Na含量6.7~11.2 g/kg，表明试验地区土壤中K元素充足。Telle等[9]指出，羊血清K含量为0.10~0.14 g/L。本研究中，羊血清中K含量在0.15~0.18 g/L，均高于上述研究。弗雷萨[10]认为，绵羊血清Na正常范围为3.26~3.67 g/L。本研究中，羊血清中Na含量为3.19~3.27 g/L，该地区放牧羊血液Na含量处于临界缺乏状态。3.1.2荒漠草原不同季节土壤-牧草-放牧羊血液中钙、磷元素含量及变化规律Ca在动物体内具有多重作用，能够保证骨骼正常发育，还可减少炎症渗出和防止组织水肿。P是动物骨骼和牙齿的主要成分，可参与体内脂肪与能量的转运与储存。赵兴绪[11]认为，羊摄入的Ca、P比例应在1.3∶1，长期摄入高比例Ca、P易导致羊生长发育与生产性能下降；摄入不足时，易导致母畜繁殖能力下降，新生羔羊成活率低等现象[12]。NRC（1985）[4]推荐，牧草中Ca含量为4.97~6.32 g/kg，含量随牧草生长呈先增高再下降的趋势。SCA推荐，放牧地区绵羊P需要量为1.3~2.5 g/kg。本研究中，牧草Ca含量为4.97~10.76 g/kg，均在正常范围内；P含量为0.40~2.50 g/kg，远低于绵羊需要量。鲁如坤[13]认为，土壤中P含量应为0.01%~0.12%。本研究中，不同时期土壤中P含量为0.03%~0.04%，符合正常水平。刘彩琴[14]发现，绵羊血清Ca含量为1.20~3.00 mmol/L，P含量为0.80~2.00 mmol/L。本研究中，放牧羊血液P含量为0.26~0.63 mmol/L，远低于正常范围，表明该地区缺乏P；Ca含量为0.36~1.14 mmol/L，与上述研究结果变化趋势相同，但数值略低。原因可能是新鲜牧草中Ca的吸收率有限，枯草内大量的Ca以酸盐及草酸钙的形式存在，为吸收利用带来不利影响。3.1.3荒漠草原不同季节土壤-牧草-放牧羊血液中镁元素含量及变化规律Mg主要参与DNA、RNA、蛋白的形成和酶的激活。研究发现，母羊缺Mg主要表现为发情不规则、卵泡发育不良和受胎率低等；摄入过量则影响生长性能，长期过量摄入严重会导致死亡[15]。NRC（1985）[4]推荐，绵羊对Mg的需求为1.20~1.80 g/kg。本研究中，牧草Mg含量随生长时间逐渐降低，枯草期Mg含量低于需求量。我国北方土壤Mg含量约在5~20 g/kg。本研究中，土壤中Mg含量在0.37~1.45 g/kg，远低于正常范围，可能是沙质土壤中Mg含量较少。健康绵羊血清中Mg含量为（28.56±1.2）mg/L，低于9.84 mg/L认为是低血镁。本研究中，放牧羊血液Mg含量为20.89~23.77 mg/L，均处于正常范围内，表明该地区放牧羊不缺乏Mg元素。3.2荒漠草原不同季节土壤-牧草-放牧羊血液中微量元素含量变化规律3.2.1荒漠草原不同季节土壤-牧草-放牧羊血液中铁、铜元素含量变化规律Fe是动物体内必要的微量元素之一，与体内生物氧化密切相关，对维护机体正常生理功能起重要作用。缺Fe可导致机体贫血，胚胎发育障碍或停滞，机体免疫功能下降。土壤中有效Fe含量非常高，通常不会出现缺乏情况，但过高的Fe含量可能会导致Cu缺乏。Cu在动物机体代谢和神经传递和抗氧化等方面发挥重要作用。动物采食Cu不足时，会引起Cu缺乏症，导致生长缓慢，但饲喂过量也会导致动物严重贫血。刘武定[16]认为，土壤中Fe含量为1%~4%。本研究中，土壤Fe含量为2.18~2.45%，均处于正常范围内。刘福庆等[17]研究表明，饲草中Cu含量达到10 mg/kg以上，可满足绵羊对Cu的营养需要，3~5 mg/kg为临界值。根据NRC（1985）[4]推荐，羊Cu需要量为7~11 mg/kg。本研究中，牧草中Cu含量为3.70~8.32 mg/kg，处于临界值，表明试验地牧草存在Cu缺乏情况。刘武定[16]发现，Fe含量适宜范围为25~30 mg/kg，低于25 mg/kg可能发生Fe元素缺乏。本研究中，牧草中Fe含量为0.72~0.75 g/kg，远高于适宜标准。本研究中，放牧羊血液中Fe含量为2.68~3.15 mg/L，显著高于正常范围1.2~2.0 mg/L。钟金凤[18]认为，绵羊血液中Cu含量应为0.7~1.3 mg/L。本研究中，放牧羊血液中Cu含量为0.82~0.92 mg/L，处于正常范围内。本研究表明，牧草中无法提供充足Cu含量，而血液中Cu含量正常，考虑试验地气候特点，放牧羊采食过程中摄入部分土壤，从而补充了羊Cu元素吸收。3.2.2荒漠草原不同季节土壤-牧草-放牧羊血液中锰元素含量变化规律Mn在机体中主要促进机体发育，维护繁殖功能的重要元素；当Mn摄入不足时，容易导致羊繁殖障碍。李光辉等[19]认为，土壤中Mn适宜范围为400~3 000 mg/kg。本研究中，Mn含量为483.98~736.45 mg/kg，处于正常范围内。NRC（1985）[4]推荐，Mn含量为20~40 mg/kg。本研究中牧草Mn含量为41.63~64.85 mg/kg，均高于推荐标准。王英民[20]认为绵羊血清Mn含量应为0.04~0.05 mg/L。本研究中，血液内Mn含量为0.11~0.15 mg/L，远高于绵羊适宜标准。本研究表明，牧场Mn含量充足，且超过建议标准上限，可能会影响其他微量元素的吸收与利用。3.2.3荒漠草原不同季节土壤-牧草-放牧羊血液中锌元素含量变化规律Zn主要参与酶的合成和激活，与动物的繁殖有着密不可分的联系；摄入不足容易导致青年羊生长缓慢和羔羊成活率降低等问题。李光辉等[19]报道，土壤中Zn适宜水平为30~70 mg/kg。本研究中，土壤中Zn含量为40.54~45.54mg/kg，符合适宜标准。根据NRC（1985）[4]推荐，绵羊Zn需要量为20~33 mg/kg。本研究中，牧草中Zn含量为13.71~20.8 mg/kg，临界或低于推荐标准。李光辉等[19]推荐，绵羊血液Zn正常范围在0.8~1.20 mg/L。本研究中，放牧羊血清Zn含量为0.28~0.52 mg/L，显著低于推荐正常范围。本研究表明，试验地区存在Zn含量缺乏情况，为保证养殖效益及羊健康应适当补充。3.2.4荒漠草原不同季节土壤-牧草-放牧羊血液中硒元素含量变化规律反刍动物对Se的吸收比其他微量元素高，一般可达到35%。Se在机体内的主要功能是抗氧化应激、维持正常生长；Se摄入不足时易导致母羊不孕，摄入过量时会导致动物发生中毒，严重甚至死亡[21-22]。Masters等[23]发现，土壤中Se含量低于0.5 mg/kg时，放牧家畜可能出现Se缺乏症。本研究中，土壤Se含量为0.44~0.63 mg/kg，在9月牧草生长期最高，表明除9月外均低于临界值。NRC（1985）[4]推荐，绵羊Se摄入量为0.1~0.2 mg/kg。本研究中，嫩草期、生长期牧草中Se含量均达到正常标准，但枯草期未检出Se。李光辉等[19]认为，绵羊血液Se含量应为0.06~0.20 mg/L。本研究中，放牧羊血清Se含量为0.06~0.11 mg/L，均处在正常范围内，在生长期最高，表明该地区放牧羊Se元素不缺乏。3.2.5荒漠草原不同季节土壤-牧草-放牧羊血液中钼元素含量变化规律Mo是动物生长所需要的微量元素之一。母羊日粮中Mo含量过高或过低均会降低羊的繁殖功能，推迟母羊的初情期，提高乏情率。Mo还会使公羊性欲减退，精子活力下降。玉梅等[24]发现，土壤中Mo含量为1~2 mg/kg。魏明辉等[25]发现，内蒙古地区土壤中Mo平均含量为1.7 mg/kg。本研究中，土壤中Mo含量随季节变化递减，其中枯草期降至0.95 mg/kg，低于平均水平。NRC（1985）[4]推荐，绵羊对Mo的需要量为0.5 mg/kg，本研究中，牧草Mo含量在各时期均高于绵羊需要量。Yuan等[26]发现，牧草中Mo含量低于3 mg/kg时不影响Cu吸收；但牧草中Cu含量不足时，Mo含量为3~10 mg/kg，可出现临床症状。本研究中，血液中Mo含量随季节变化递增，含量为23.14~111.12 μg/L。土壤Mo含量在牧草枯草期在正常范围内，但绵羊血液中Mo含量在嫩草期和生长期低于正常范围。原因可能是某些营养物质不足或过量，影响了Mo的吸收。3.2.6荒漠草原不同季节土壤-牧草-放牧羊血液中钴元素含量变化规律Co是一种较特殊的微量元素，也是维生素B12中的必须组成部分，反刍动物利用外源Co才能合成维生素B12。Co元素摄入量超过正常300倍时会发生Co中毒，但由于动物对Co的吸收极有限，几乎不会发生Co元素摄入过量的情况。但饲料中长期缺乏Co元素会影响维生素B12和叶酸合成，导致羊贫血、食欲减退、生产缓慢、异食癖，还会导致泌乳母羊和妊娠母羊产奶量下降及产死胎弱胎。我国土壤全Co含量正常范围为0.01~93.9 mg/kg，土壤Co含量为12.7 mg/kg。本研究中，土壤中Co含量为9 325.62~9 642.84 μg/kg，略低于平均水平。李光辉等[19]认为，饲料中Co添加量应为0.25~1.0 mg/kg。本研究中，牧草Co含量为0.24~0.47 mg/kg，符合适宜添加量。郭良慧[27]指出，健康牛羊血液Co含量为0.01~0.03 mg/L。本研究中，放牧羊血液Co含量为0.016~0.022 mg/L，处于推荐范围内，表明该地区Co元素充足。4结论本试验通过对土壤、牧草、放牧绵羊血液的矿物元素分析发现，该地区放牧绵羊处于缺Na、Mg、Zn及季节性缺P（枯草期），Fe和Mn过量导致临界缺Cu、Co和Se的状态。因此，P、Na、Zn、Se元素为第一限制性因素，Cu、Co、Mg元素为第二限制性因素，放牧羊补饲时，应优先考虑补饲上述限制性因素。