康宇坤，張德罡，緱晶毅，王海芳，楊瑩博，蘇軍虎

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院，草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點實驗室，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)-新西蘭梅西大學(xué)草地生物多樣性研究中心，甘肅 蘭州 730070)

動物在生存和繁殖過程中需要多種營養(yǎng).作為主要的營養(yǎng)來源，食物的選擇與質(zhì)量是營養(yǎng)生態(tài)學(xué)中的核心研究內(nèi)容[1].通常來說，動物的取食效率直接影響其繁殖與生存的成功率；同時，動物的覓食習(xí)慣會隨著自身的發(fā)育以及周圍環(huán)境的變化而改變[2]，這種選擇性覓食決定了它們的食性，也為認(rèn)識動物與環(huán)境的相互關(guān)系、了解動物對環(huán)境適應(yīng)等提供了可能.

高原鼠兔(Ochotonacurzniae)屬于鼠兔科(Ochotonidae)鼠兔屬(Ochotona:mousehaves)，是青藏高原特有的植食性小型嚙齒動物，棲息于海拔3 000～5 200 m的高寒草甸荒漠草原地帶[3].由于高原鼠兔的生活習(xí)性及其生存環(huán)境的特殊性，一直備受學(xué)者們關(guān)注[4-9].目前，有關(guān)高原鼠兔的食性及食物選擇的研究，主要涉及其食物的種類及食量[10-11]、食物的選擇模式[1]及食性變化[12]等方面，其研究區(qū)域主要包括新疆阿爾金山，青海海北和果洛等地.高原鼠兔作為青藏高原優(yōu)勢小型哺乳動物，廣泛分布于甘南草原，但有關(guān)該地區(qū)高原鼠兔食性的研究未見報道.

甘南草原是黃河首曲最大的一塊生態(tài)濕地，享有“天下第一灣”之美譽.然而長期的過量放牧、缺乏科學(xué)的管理使草原退化嚴(yán)重，鼠害蟲害頻發(fā).位于甘南草原的碌曲縣，高原鼠兔已發(fā)展為絕對優(yōu)勢種，平均密度達(dá)120只/hm2，其與高原鼢鼠(Eospalaxbaileyi)的危害總面積達(dá)1.22×104hm2[13]，已影響到該地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)安全.與此同時，在草原保護(hù)與退化草地生態(tài)修復(fù)的實踐中，通過補播、休牧等實踐，使得草地環(huán)境也發(fā)生了極大變化.適時研究高原鼠兔的食性，認(rèn)識高原鼠兔與草地環(huán)境(變化后)的相互關(guān)系等，對優(yōu)化該區(qū)域的草地管理模式具有重要意義.基于此，本文采用糞便顯微組織分析的方法，選擇甘南草原特定地區(qū)高原鼠兔的2個關(guān)鍵時期(繁殖前和越冬前)對其食物選擇進(jìn)行研究，通過分析其食性與生態(tài)位特征，以期從食物資源利用層面揭示高原鼠兔食性及其生態(tài)位的變化規(guī)律，為甘南草原高原鼠兔的管理、研究及草地修復(fù)提供參考.

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

試驗區(qū)位于甘肅省甘南藏族自治州碌曲縣(圖1)，境內(nèi)地勢高，地形復(fù)雜，由西南向東北傾斜.海拔3 000～4 000 m，屬于青藏高原氣候帶高原濕潤氣候區(qū)，年平均氣溫2.3 ℃，全年無霜期56 d，年均降雨量633～782 mm，7～9月降水量占全年的56.53%，年均蒸發(fā)量1 200～1 350 mm.土壤以亞高山草甸土和高山草甸土為主.高寒灌叢草甸和高寒草甸分別占全縣草地面積88.68%和11.32%，是主要放牧場，也是草原鼠害最嚴(yán)重的區(qū)域.全縣鼠害發(fā)生面積14.18×104hm2，占全縣草場的33.84%，其中，鼠兔危害面積5.13×104hm2，占鼠害總面積的36.18%[14].

1.2 研究方法

1.2.1 試驗時間的確定和樣地的選取 研究區(qū)植被4月中下旬開始返青，直至9月漸漸枯黃；10月至翌年4月，植物停止生長，受放牧影響，食物資源嚴(yán)重短缺.因此，選取高原鼠兔越冬前(9月)和繁殖前(5月)作為采樣時期，分別于2014年9月在尕海、尕秀兩地各選1塊高原鼠兔棲息地，命名為GH3和GX；尕海樣地面積約為4 hm2，尕秀樣地面積約為6 hm2；于2015年5月在尕海選取2塊面積4 hm2的高原鼠兔棲息地，命名為GH1和GH2.

圖1 研究區(qū)域Figure 1 Study area

1.2.2 試驗樣本的獲取 共采集高原鼠兔新鮮糞樣共計145份，其中尕海112份，尕秀33份；采集甘南草原植物15科78種，制作參考植物的根、莖、葉顯微裝片；捕捉高原鼠兔13只.

1.2.3 食物組成及數(shù)據(jù)分析 利用顯微組織分析法，根據(jù)糞便中植物碎片顯微結(jié)構(gòu)確定高原鼠兔取食植物的種類和數(shù)量[15-16].

1.2.3.1 參考植物顯微玻片制備根據(jù)顯微組織學(xué)方法，樣地中所采集的所有植物樣本，按不同部位分類，置于不同濃度的氫氧化鈉溶液中，進(jìn)行編號、消煮、褪色制片等處理，將制作好的標(biāo)準(zhǔn)表皮切片放于40倍顯微鏡下進(jìn)行觀察并拍照，保存，即為參考植物根、莖和葉的顯微玻片，供對比使用[17].

1.2.3.2 糞便顯微玻片制備與鏡檢將高原鼠兔糞樣用不同濃度氫氧化鈉消煮，中途反復(fù)更換氫氧化鈉溶液直至褪色.然后用200目細(xì)篩過濾，吸取1～2滴二甲苯溶液于載玻片上，將少許過濾物均勻的涂抹在載玻片上，每一糞便樣本涂片5張[18].每張糞便樣片觀察≥80個視野，每一糞便樣本共觀察400個以上視野，并以標(biāo)準(zhǔn)植物切片為對照，記錄下400個視野中出現(xiàn)的植物種類、每個物種出現(xiàn)的頻次以及所有物種出現(xiàn)的總頻次.作為參考，將捕捉的高原鼠兔的胃容物以相同方法制片，與糞便樣片、植物樣片進(jìn)行比對，對鏡檢出的植物種類進(jìn)行確認(rèn).計算每個物種出現(xiàn)的頻次占所有物種出現(xiàn)的總頻次的百分比，即檢出頻率，然后計算檢出頻率的平均值和標(biāo)準(zhǔn)誤，并根據(jù)所有樣品中出現(xiàn)的植物種類將其轉(zhuǎn)換成百分比，即為被取食植物的相對密度，用來表示高原鼠兔的食物構(gòu)成[12].

1.2.3.3 營養(yǎng)生態(tài)位Shannon-Weiner多樣性指數(shù)(H)：

H=-∑Piln(Pi)

式中，Pi為植物i碎片在全部植物碎片中的百分比.

Pielou均勻性指數(shù)(J)：

J=H/Hmax

式中，Hmax=lnS，S為碎片中所出現(xiàn)的植物物種數(shù).

食物生態(tài)位寬度指數(shù)(B)：

B=1/∑Pi2[19]

1.3 數(shù)據(jù)分析

文中所有的統(tǒng)計分析均在Excel、SPSS 19.0中進(jìn)行.采用單因素方差分析來比較高原鼠兔不同時期、不同棲息地中各種食物組成頻率的差異性，利用卡方檢驗分別分析高原鼠兔在不同時期以及不同棲息地中食物組成的差異性，顯著性水平設(shè)置為α=0.05.

2 結(jié)果與分析

2.1 高原鼠兔不同時期食物種類組成分析

通過顯微組織分析，145份糞樣鏡檢得到7科8屬9種植物.高原鼠兔在繁殖前(5月)主要采食5科5屬6種植物：鵝絨委陵菜(Potentillaanserine，21.95%)、垂穗披堿草(Elymusnutans，21.56%)、矮生嵩草(Kobresiahumilis，19.46%)、美麗風(fēng)毛菊(Saussureapulchra，17.71%)、雪白委陵菜(Potentillanivea，17.08%)和麻花艽(Gentianastrami-nea，11.76%)；在越冬前(9月)主要采食6科6屬7種植物：矮生嵩草(27.06%)、美麗風(fēng)毛菊(20.76%)、雪白委陵菜(20.55%)、鵝絨委陵菜(19.09%)、垂穗披堿草(17.36%)、西伯利亞蓼(Polygonumsibiricum，13.19%)、甘肅棘豆(Oxytropiskansuensis，11.53%).繁殖前采食的禾本科數(shù)量大于越冬前，未采食豆科植物；越冬前采食的豆科、莎草科、雜類草植物數(shù)量大于繁殖前；而越冬前采食植物中未發(fā)現(xiàn)針茅以及麻花艽.單因素方差分析結(jié)果顯示，不同時期高原鼠兔采食同一種食物的比例不同，除了雪白委陵菜以及不能明確鑒別的植物外，其余采食植物比例之間均差異顯著(P<0.05，圖2).卡方檢驗結(jié)果顯示，高原鼠兔不同時期食物組成之間具有顯著差異(P<0.05，表1，當(dāng)期望計數(shù)小于5的單元格比例不超過20%時，結(jié)果可靠，以卡方P值為準(zhǔn)).

圖2 高原鼠兔不同時期及不同棲息地中食性比較Figure 2 Comparison of diets of Ochotona curzniae between different sites and periods

表1 高原鼠兔不同時期食物組成差異檢驗

a：2單元格(11.1%)的期望計數(shù)小于5，,最小期望計數(shù)為2.37.

a:2 cells(11.1%) has expected count less than 5.The minimum expected count is 2.37.

2.2 高原鼠兔不同棲息地下食物種類組成分析

高原鼠兔在尕海主要采食6科6屬7種植物：矮生嵩草(27.06%)、美麗風(fēng)毛菊(20.76%)、雪白委陵菜(20.55%)、鵝絨委陵菜(19.09%)、垂穗披堿草(17.36%)、西伯利亞蓼(13.19%)和甘肅棘豆(11.53%).在尕秀主要采食4科4屬5種植物：美麗風(fēng)毛菊(21.77%)、矮生嵩草(20.38%)、鵝絨委陵菜(18.77%)、雪白委陵菜(17.74%)、垂穗披堿草(12.62%).尕海地區(qū)取食禾本科、豆科、莎草科以及其他雜類牧草等的比例均大于尕秀，但取食種類相同.

單因素方差分析結(jié)果顯示，除了美麗風(fēng)毛菊、鵝絨委陵菜以及不能明確鑒別的植物外，高原鼠兔在不同棲息地采食同一種食物的比例差異顯著(P<0.05，圖2).卡方檢驗結(jié)果顯示高原鼠兔不同棲息地下食物組成無顯著差異(表2，當(dāng)期望計數(shù)小于5的單元格比例不超過20%時，結(jié)果可靠，以卡方P值為準(zhǔn)).

表2 高原鼠兔不同棲息地食物組成差異檢驗

a：0單元格(.0%)的期望計數(shù)小于5，,最小期望計數(shù)為8.75.

a：0 cells(.0%) has expected count less than 5.The minimum expected count is 8.75.

2.3 營養(yǎng)生態(tài)位特征分析

高原鼠兔不同時期在食物多樣性及營養(yǎng)生態(tài)位上體現(xiàn)出，繁殖前的采食植物物種數(shù)、多樣性指數(shù)以及生態(tài)位寬度均大于越冬前，均勻性指數(shù)小于越冬前.不同棲息地中體現(xiàn)出的特點為：除生態(tài)位寬度外，尕海地區(qū)高原鼠兔采食植物的多樣性指數(shù)及均勻性指數(shù)都大于尕秀地區(qū)(表3).

表3 不同地區(qū)、不同時期高原鼠兔食物多樣性指數(shù)及生態(tài)位寬度比較

3 討論

有關(guān)嚙齒類動物食性的研究，除了本文使用的糞便顯微組織分析法，還有野外直接觀察法[20]、野外扣籠觀察法[11,21]、實驗室籠養(yǎng)飼喂法[22-23]、胃內(nèi)容物顯微組織觀察法[24-26]、剖胃目視觀察法[27-28]和頰囊內(nèi)含物分析法等[29-30].糞便顯微分析法易于取樣，簡便快捷、無損傷性，不會對種群動態(tài)產(chǎn)生干擾，食性鑒別的準(zhǔn)確性高.但糞便顯微分析法鏡檢結(jié)果也會受動物消化程度[31-32]、生理差異以及制片過程產(chǎn)生的誤差等影響，為此，本研究將糞檢結(jié)果同胃內(nèi)容物進(jìn)行了比較、修正，確保鑒定結(jié)果的準(zhǔn)確性.

由于食物資源豐富度變化、植物營養(yǎng)以及次生代謝物含量變化等原因，高原鼠兔的食性會隨季節(jié)、棲息地的變化而變化[33-34].本研究結(jié)果顯示，不同時期高原鼠兔采食同種植物的比例不同，而且食性會因時間不同而發(fā)生顯著變化；繁殖前對食物的采食更為廣泛，對食物的選擇性較強.食性變化規(guī)律與王溪等[1]對于青海海北高寒草甸中高原鼠兔的食物選擇與食物質(zhì)量、熱娜古麗·艾合買提等[3]關(guān)于阿爾金山高原鼠兔喜食植物的季節(jié)變化的研究結(jié)果相似.這與棲息地內(nèi)可提供的食物資源的季節(jié)變化有關(guān)，在甘南草原，5月正處于植物生長時期，植物茂盛，9月植物已枯黃，可食用植物資源較為匱乏，因此食物組成會出現(xiàn)顯著差異.同時發(fā)現(xiàn)，9月矮生嵩草、西伯利亞蓼以及甘肅棘豆的采食量顯著大于5月，分析原因，是由于食物種類的匱乏以及質(zhì)量的下降，會使高原鼠兔對可以利用的食物取食量增加；繁殖前與越冬前高原鼠兔可能對植物營養(yǎng)的需求量不同，也會導(dǎo)致植物的采食量產(chǎn)生差異，這有待更深入的探究.季節(jié)的變化下，高原鼠兔仍對食物具有一定的選擇性，表明本文研究地區(qū)高原鼠兔可以較靈活地適應(yīng)食物可獲得性的季節(jié)性變化.

不同棲息地中，高原鼠兔采食同一種植物的比例不同，除了個別植物，采食比例均差異顯著(P<0.05)，但食物組成相同.王權(quán)業(yè)等[35]對于青海海北高原鼢鼠和其棲息地變化的研究中發(fā)現(xiàn)了類似規(guī)律.本文研究地區(qū)都屬于高寒草甸，且植物資源種類相似.因此兩個地區(qū)高原鼠兔食物組成基本一致.同種植物的采食比例大部分差異顯著，尕秀地區(qū)高原鼠兔對于植物資源的利用范圍較小，可能由于不同的環(huán)境條件下植物營養(yǎng)有所差異導(dǎo)致.此外，尕秀地區(qū)可能存在較多其他食草動物，與高原鼠兔競爭強烈；同時高原鼠兔的天敵數(shù)量可能較多，捕食風(fēng)險高，取食行為受影響[36-37].不同物種對高原鼠兔食性的影響，還需要進(jìn)一步分析.

嚙齒類動物與其生存環(huán)境有著密切的聯(lián)系，在漫長的進(jìn)化過程當(dāng)中，逐漸形成了選擇使自身適合度達(dá)到最大的生境行為[38].高原鼠兔的地上采食行為，由于要考慮到捕食所帶來的風(fēng)險，其地面活動的主動性對逃生異常重要[39].因此，采食行為會結(jié)合一些因子如坡向、坡位、海拔及土壤硬度等進(jìn)行[40-41]，這樣會在一定程度上影響高原鼠兔的食性.如植物資源豐富、營養(yǎng)價值高的地區(qū)，存在很大的捕食風(fēng)險，可能反而不利于高原鼠兔的生存，相反植物種類及豐富度等較低的區(qū)域，因捕食風(fēng)險的降低，在權(quán)衡坡度、坡位和土壤基質(zhì)等生態(tài)因子外，成為了高原鼠兔選擇的生境.另外，不同的草地利用方式，也會間接地對高原鼠兔的食性產(chǎn)生影響.有研究表明，放牧是草地生態(tài)系統(tǒng)中主要的生物因子，不同的放牧程度會導(dǎo)致草地植被組成及生物量發(fā)生改變[42-43].因此，高原鼠兔的食性，是生境中的各種因素綜合作用下的結(jié)果.在所有因素的制約以及對復(fù)雜環(huán)境的適應(yīng)下，推測高原鼠兔的食性會發(fā)生相應(yīng)的變化，這些都是生存對策中的一種權(quán)衡[38]，通過對環(huán)境不斷適應(yīng)來達(dá)到最大適合度.

本研究從食物資源利用層面揭示了高原鼠兔食性及其營養(yǎng)生態(tài)位的變化，依據(jù)高原鼠兔對各種植物的采食比例可以看出，高原鼠兔對美麗風(fēng)毛菊、鵝絨委陵菜、雪白委陵菜等雜類草的取食比例均處于較高水平，是高原鼠兔的主要食物.

人為因素對環(huán)境的影響，加之各類嚙齒動物掘洞挖土，啃食植物，嚴(yán)重破壞了草地土壤結(jié)構(gòu)和植被根莖，造成甘南地區(qū)的草地嚴(yán)重退化[44].因此，本研究結(jié)果也提示，除了科學(xué)的管理方式外，對于高原鼠兔危害較為嚴(yán)重的地區(qū)，可以通過補播的方式，減少雜草的比例，以及提高植被蓋度和高度等綜合措施，來減少高原鼠兔的主要食物來源，破壞高原鼠兔的棲息環(huán)境，從一定程度上防止高原鼠兔種群數(shù)量的增長，降低其所造成的危害.