郭明明，趙廣才,郭文善,常旭虹,王德梅,楊玉雙,陳 鳳,樊繼偉,任立凱,李 強(qiáng),孫中偉,王康君,浦漢春,易 媛,代丹丹,王 美,亓 振,王 雨,劉孝成

(1.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所/農(nóng)業(yè)部作物生理生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100081； 2.揚(yáng)州大學(xué)江蘇省作物遺傳生理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/揚(yáng)州大學(xué)小麥研究中心，江蘇揚(yáng)州 225009； 3.徐淮地區(qū)連云港農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所/連云港市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，江蘇連云港 222006)

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施氮量與行距互作對(duì)小麥群體質(zhì)量的調(diào)控效應(yīng)

郭明明1,2,3，趙廣才1,郭文善2,常旭虹1,王德梅1,楊玉雙1,陳 鳳3,樊繼偉3,任立凱3,李 強(qiáng)3,孫中偉3,王康君3,浦漢春3,易 媛2,代丹丹2,王 美1,亓 振1,王 雨1,劉孝成1

(1.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所/農(nóng)業(yè)部作物生理生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100081； 2.揚(yáng)州大學(xué)江蘇省作物遺傳生理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/揚(yáng)州大學(xué)小麥研究中心，江蘇揚(yáng)州 225009； 3.徐淮地區(qū)連云港農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所/連云港市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，江蘇連云港 222006)

為了解施氮量與行距互作對(duì)小麥群體質(zhì)量的調(diào)控效應(yīng)，于2013-2014年在中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院中圃場(chǎng)試驗(yàn)田進(jìn)行裂區(qū)試驗(yàn)，以強(qiáng)筋小麥濟(jì)麥20和中筋小麥中麥8號(hào)為試驗(yàn)材料，設(shè)置三個(gè)施氮水平(150、210和270 kg·hm-2)和兩個(gè)行距水平(12和20 cm)，比較分析了不同施氮量和行距組合下旱茬強(qiáng)、中筋小麥群體莖蘗數(shù)、莖蘗成穗率、葉面積指數(shù)、干物質(zhì)積累量及產(chǎn)量差異。結(jié)果表明，在行距一定的條件下，適當(dāng)增加施氮量，濟(jì)麥20和中麥8號(hào)生育后期群體莖蘗數(shù)和莖蘗成穗率均顯著升高。兩個(gè)小麥品種各生育時(shí)期葉面積指數(shù)均不同程度提升。隨施氮量的增加，中麥8號(hào)干物質(zhì)積累量顯著增加，而濟(jì)麥20生育后期干物質(zhì)積累量顯著下降。在210 kg·hm-2施氮量下，增大行距后，濟(jì)麥20和中麥8號(hào)各主要生育時(shí)期群體莖蘗數(shù)和葉面積指數(shù)均顯著升高。在中高氮條件下，濟(jì)麥20和中麥8號(hào)生育后期干物質(zhì)積累量隨行距的增大而增加。綜合來看，旱茬條件下濟(jì)麥20和中麥8號(hào)分別在210 kg·hm-2施氮量、20 cm行距和270 kg·hm-2施氮量、20 cm行距下能夠獲得較高的群體質(zhì)量和產(chǎn)量。

小麥；氮肥；行距；群體質(zhì)量

小麥?zhǔn)鞘澜缰饕Z食作物之一。通過科學(xué)合理的遺傳育種和栽培管理措施實(shí)現(xiàn)作物高產(chǎn)一直是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究追求的目標(biāo)。適宜的群體大小和質(zhì)量、較高的花后干物質(zhì)積累量是保證小麥高產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)[1-2]。氮素直接或間接影響小麥植株的新陳代謝和生長(zhǎng)發(fā)育，施用氮肥可改善和調(diào)節(jié)土壤的供氮能力，提高小麥籽粒產(chǎn)量。有研究表明，施氮量對(duì)小麥分蘗成穗、群體LAI及干物質(zhì)積累與分配都有顯著的影響[3]。王月福等[4]認(rèn)為，氮肥的施用決定小麥的生長(zhǎng)發(fā)育狀況和產(chǎn)量的高低。行距也影響小麥生長(zhǎng)發(fā)育狀況和產(chǎn)量。適當(dāng)擴(kuò)大行距或?qū)嵭袑捳信渲每梢愿纳菩←渻?nèi)行群體通風(fēng)透光條件，顯著提高內(nèi)行群體質(zhì)量，有效削減邊行優(yōu)勢(shì)及邊際效應(yīng)，有利于抗倒伏、抗早衰及增產(chǎn)[5-8]。有關(guān)施氮量與行距互作對(duì)小麥群體質(zhì)量及產(chǎn)量的影響，前人多集中在單一類型小麥上，對(duì)強(qiáng)筋和中筋小麥的研究較少。因此，本試驗(yàn)采用兩種不同筋力型小麥品種為材料，研究在旱茬條件下施氮量與行距互作對(duì)小麥群體質(zhì)量的影響，尋找適合兩種筋力型小麥高產(chǎn)的最佳栽培模式，以期為不同類型小麥高產(chǎn)栽培提供理論依據(jù)和技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2013-2014年在中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院中圃場(chǎng)試驗(yàn)田進(jìn)行。試驗(yàn)田前茬為旱茬，土壤質(zhì)地為壤土，0～20 cm土層有機(jī)質(zhì)含量為28.20 g·kg-1，全氮含量為1.28 g·kg-1，堿解氮含量為70.83 mg·kg-1，速效磷含量為19.71 mg·kg-1，速效鉀含量為245 mg·kg-1，pH為7.21。試驗(yàn)為三因素裂區(qū)設(shè)計(jì)。以施氮量為主區(qū)，設(shè)150、210和270 kg·hm-2三個(gè)水平；以行距為裂區(qū)，設(shè)12和20 cm兩個(gè)水平；以供試品種為小裂區(qū)，采用強(qiáng)筋品種濟(jì)麥20和中筋品種中麥8號(hào)為供試材料。氮肥基施和拔節(jié)追施各50%，基本苗為225萬(wàn)·hm-2。各處理均在耕地前底施P2O560 kg·hm-2。試驗(yàn)小區(qū)面積為7.56 m2(6.3 m×1.2 m)，3次重復(fù)。10月2日播種，播深2～3 cm。出苗后，每小區(qū)標(biāo)記2個(gè)固定樣點(diǎn)，供生長(zhǎng)期間的調(diào)查和收獲后考種。試驗(yàn)統(tǒng)一灌越冬水、拔節(jié)水和開花水，其余管理措施同高產(chǎn)大田。

1.2 測(cè)定項(xiàng)目和方法

每小區(qū)分別于越冬期、返青期、拔節(jié)期、孕穗期、開花期和成熟期取樣20株小麥，調(diào)查群體莖蘗數(shù)。每小區(qū)進(jìn)行實(shí)收測(cè)產(chǎn)。葉面積指數(shù)采用烘干法測(cè)定，每個(gè)處理3次重復(fù)，每個(gè)重復(fù)取5個(gè)1 m2樣點(diǎn)植株，分別在各部位葉片中部取一定長(zhǎng)度的長(zhǎng)方形小葉塊，將小葉塊拼成長(zhǎng)方形，測(cè)量其長(zhǎng)和寬，求得標(biāo)準(zhǔn)葉葉面積S1，然后烘干至恒重稱其質(zhì)量G1，將剩余葉片烘干至恒重，稱其質(zhì)量G2，計(jì)算出樣點(diǎn)的葉面積和葉面積指數(shù)。樣點(diǎn)葉面積=S1×(G1+G2)/G1，葉面積指數(shù)=樣點(diǎn)葉面積/樣點(diǎn)面積。將植株樣本置于烘箱中，于105 ℃殺青30 min，然后在80 ℃下烘干至恒重后稱干重，計(jì)算各生育時(shí)期小麥群體干物質(zhì)積累量。

1.3 數(shù)據(jù)分析方法

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2003、SPSS 18.0、DPS 6.55等軟件進(jìn)行整理、繪圖及統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 施氮量與行距對(duì)小麥產(chǎn)量及群體莖蘗動(dòng)態(tài)的影響

品種、施氮量與行距對(duì)小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成均有明顯的影響(表1)?？傮w上，濟(jì)麥20的產(chǎn)量低于中麥8號(hào)；兩個(gè)品種產(chǎn)量均隨施氮量的增加而增加；雖然在相同施氮量下增加行距有一定的增產(chǎn)效應(yīng)，但只在施氮210 kg·hm-2時(shí)達(dá)到顯著水平，說明本試驗(yàn)條件下，品種和施氮量對(duì)小麥的增產(chǎn)效應(yīng)占主導(dǎo)。從產(chǎn)量構(gòu)成看，增施氮肥和增大行距對(duì)兩個(gè)品種的穗數(shù)均有提高作用；增施氮肥對(duì)濟(jì)麥20的穗粒數(shù)影響不明顯，但可增加中麥8號(hào)的穗粒數(shù)；增大行距有利于千粒重增加。

由表2可以看出，小麥各處理整個(gè)生育時(shí)期的群體莖蘗數(shù)均呈先升后降的趨勢(shì)，且在拔節(jié)期達(dá)到最高值。施氮量和行距互作對(duì)兩個(gè)品種群體莖蘗動(dòng)態(tài)均有一定的影響。在行距一定的條件下，濟(jì)麥20和中麥8號(hào)群體莖蘗數(shù)和莖蘗成穗率均隨著施氮量的增加而提高，表明增施氮肥能夠有效促進(jìn)小麥分蘗產(chǎn)生和成穗。施氮對(duì)小麥群體莖蘗數(shù)的影響在品種間存在差異。相對(duì)于150 kg·hm-2施氮量，270 kg·hm-2施氮量下濟(jì)麥20群體莖蘗數(shù)的提升幅度大于210 kg·hm-2施氮量，而中麥8號(hào)表現(xiàn)相反。在150 kg·hm-2施氮量下，增大行距，濟(jì)麥20各主要生育時(shí)期群體莖蘗數(shù)均顯著增加，而在270 kg·hm-2施氮量下行距效應(yīng)不顯著；中麥8號(hào)在三個(gè)施氮水平下增大行距均能顯著增加群體莖蘗數(shù)，且在施氮270 kg·hm-2下增加幅度較大。濟(jì)麥20群體莖蘗成穗率在兩個(gè)行距間差異未達(dá)到顯著水平；中麥8號(hào)在施氮150 kg·hm-2下，增大行距后，成穗率顯著提高，而在施氮270 kg·hm-2時(shí)，莖蘗成穗率反而顯著下降。濟(jì)麥20和中麥8號(hào)莖蘗成穗率與實(shí)際產(chǎn)量均呈極顯著正相關(guān)(相關(guān)系數(shù)分別為0.95**和0.87**)，說明提高小麥莖蘗成穗率均有利于兩個(gè)品種高產(chǎn)。

表1 施氮量和行距互作條件下的冬小麥籽粒產(chǎn)量及其構(gòu)成因素[9]

同列不同字母表示處理間差異達(dá)5%顯著水平。下表同。

Values followed by different letters in the same column mean significantly different among the treatments at 5% level.The same as in other tables.

2.2 施氮量與行距互作對(duì)小麥群體葉面積指數(shù)(LAI)的影響

小麥品種濟(jì)麥20和中麥8號(hào)的群體LAI隨著生育進(jìn)程均呈現(xiàn)先升后降的趨勢(shì)，并以孕穗期最大(圖1)，但兩個(gè)品種LAI的變化規(guī)律有一定差異。濟(jì)麥20的LAI在返青前緩慢升高，在返青期至孕穗期迅速升高，到開花期緩慢下降；而中麥8號(hào)的LAI在越冬期之后顯著提升，孕穗期之后下降比較明顯。施氮量與行距互作對(duì)兩個(gè)品種LAI均有一定的影響。當(dāng)施氮量從150 kg·hm-2增至210 kg·hm-2時(shí)，兩個(gè)品種各時(shí)期LAI均不同程度提升，且對(duì)中麥8號(hào)的影響大于濟(jì)麥20；繼續(xù)增加施氮量至270 kg·hm-2時(shí)，濟(jì)麥20的LAI進(jìn)一步升高，而中麥8號(hào)LAI反而顯著下降。在150 kg·hm-2施氮量下，濟(jì)麥20和中麥8號(hào)的LAI在返青后均以12 cm行距最大。而在施氮210 kg·hm-2時(shí)，隨著行距的增大，兩個(gè)品種的LAI均不同程度升高；在施氮270 kg·hm-2時(shí)行距的效應(yīng)比較微弱?？傮w來看，濟(jì)麥20和中麥8號(hào)分別在270 kg·hm-2施氮量、20 cm行距和210 kg·hm-2施氮量、20 cm行距能保持較高的LAI。

表2 施氮量與行距互作對(duì)小麥群體莖蘗動(dòng)態(tài)的影響

WS:越冬期; RS:返青期; ES:拔節(jié)期; BS:孕穗期; AS:開花期; 21d AA:花后21 d;150N:施氮150 kg·hm-2;210N:施氮210 kg·hm-2;270N:施氮270 kg·hm-2。

WS:Over-wintering stage; RS:Reviewing stage; ES:Elongation stage; BS:Booting stage; AS:Anthesis stage; 21d AA:21 days after anthesis;150N:150 kgN·hm-2;210N:210 kgN·hm-2;270N:270 kgN·hm-2.

圖1 施氮量與行距互作對(duì)小麥LAI變化的影響

Fig.1 Effects of nitrogen accumulation amount and row space on LAI of wheat

2.3 施氮量與行距互作對(duì)小麥群體主要生育時(shí)期干物質(zhì)積累量的影響

濟(jì)麥20和中麥8號(hào)的干物質(zhì)積累量均隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)而不斷升高(表3)。施氮量和行距對(duì)小麥主要生育時(shí)期干物質(zhì)積累量有顯著影響。增加施氮量后，小麥各生育時(shí)期干物質(zhì)積累量均升高，但兩個(gè)品種間存在差異。當(dāng)施氮量從150 kg·hm-2增至210 kg·hm-2時(shí)，濟(jì)麥20主要生育時(shí)期干物質(zhì)積累量均大幅上升，再繼續(xù)增加施氮量后中后期的干物質(zhì)積累量下降。中麥8號(hào)干物質(zhì)積累量則隨著施氮量的增加而增加，且隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)，氮肥效應(yīng)越來越明顯。增大行距后，在150 kg·hm-2施氮量下，濟(jì)麥20干物質(zhì)積累量下降，且在生育后期行距間差異達(dá)到顯著水平；而在施氮量超過210 kg·hm-2后，行距增加使干物質(zhì)積累量增加，且在270 kg·hm-2施氮量時(shí)行距之間差異顯著。中麥8號(hào)干物質(zhì)積累量在三個(gè)施氮水平下隨著行距的增大均顯著上升。增加施氮量使兩個(gè)品種的花后干物質(zhì)積累量均顯著提高，且均在270 kg·hm-2施氮量、20 cm行距下達(dá)到最大值，這與兩個(gè)品種籽粒產(chǎn)量表現(xiàn)一致。相關(guān)分析表明，濟(jì)麥20和中麥8號(hào)花后干物質(zhì)積累量與籽粒產(chǎn)量均呈極顯著正相關(guān)(相關(guān)系數(shù)分別為0.87**和0.80**)。說明兩個(gè)品種的產(chǎn)量形成主要依靠花后干物質(zhì)積累。從花后干物質(zhì)對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)看，濟(jì)麥20的產(chǎn)量形成對(duì)花后干物質(zhì)積累的依賴程度大于中麥8號(hào)；且兩個(gè)品種花后干物質(zhì)貢獻(xiàn)率分別在270 kg·hm-2施氮量、20 cm行距下和210 kg·hm-2施氮量、12 cm行距下最高。

表3 施氮量與行距互作對(duì)小麥干物質(zhì)積累量的影響

3 討 論

施氮量影響小麥群體的莖蘗消長(zhǎng)，施氮過少不利于莖蘗的早生快發(fā)，過量施氮?jiǎng)t又使群體前期莖蘗早發(fā)，后期造成一定程度的無(wú)效分蘗再生，但高施氮量使得群體莖蘗數(shù)相對(duì)較高，最終成穗數(shù)也高[10]。適當(dāng)縮小行距可以形成合理的小麥群體結(jié)構(gòu)[11]。雖然大行距的透光性好，但加大了漏光損失，降低了分蘗成穗率，不利于高產(chǎn)[12]。行距過窄會(huì)不利于小麥次生根與分蘗的發(fā)生[13]。因此，適宜的行距能夠增加小麥單株分蘗數(shù)，提高分蘗成穗率，有利于群體質(zhì)量的改善。本研究中，在行距一定的條件下，適當(dāng)增加施氮量能夠提高濟(jì)麥20和中麥8號(hào)群體莖蘗數(shù)和莖蘗成穗率，表明合理施氮能夠有效促進(jìn)小麥分蘗的發(fā)生和成穗。在低中氮(150和210 kg·hm-2)條件下，增大行距能顯著增加濟(jì)麥20各生育時(shí)期群體莖蘗數(shù)；在施氮150、210和270 kg·hm-2下，增大行距均能顯著增加中麥8號(hào)群體莖蘗數(shù)，且在高氮水平(270 kg·hm-2)下，增加幅度較大。

保持較大的光合綠葉面積和綠葉持續(xù)期是小麥高產(chǎn)的重要生理基礎(chǔ)[14]。氮肥高低同樣影響著植株的光合性能，在一定范圍內(nèi)增施氮肥能夠提高葉片葉綠素含量和葉面積，延緩功能葉片的衰老，增強(qiáng)光合能力，進(jìn)而促進(jìn)干物質(zhì)生產(chǎn)和積累，最終提高產(chǎn)量[15-21]。本研究結(jié)果顯示，適當(dāng)增加施氮量可不同程度地提高兩個(gè)筋型小麥各生育時(shí)期葉面積指數(shù)，其中對(duì)中麥8號(hào)的提升作用大于濟(jì)麥20；低氮條件下，濟(jì)麥20和中麥8號(hào)各時(shí)期葉面積指數(shù)均以12 cm行距最優(yōu)。而在中高氮條件下，增大行距能夠提高兩種類型小麥葉面積指數(shù)。說明適當(dāng)增加施氮量和行距均有利于小麥群體光合性能的改善。

促進(jìn)花后干物質(zhì)積累是提高小麥產(chǎn)量的關(guān)鍵。李友軍等[22]研究則認(rèn)為，拔節(jié)期重施氮肥可以明顯提高灌漿強(qiáng)度，增加籽粒干物質(zhì)積累； 孟維偉等[23]研究表明，小麥干物質(zhì)積累量隨施氮量的增加呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)。趙廣才等[24]的研究結(jié)果顯示，小麥花后干物質(zhì)積累量在適宜施氮范圍內(nèi)隨施氮量的增加而增加。楊文平等[25]研究得出，小麥干物質(zhì)生產(chǎn)以15 cm行距最大，但其向籽粒的轉(zhuǎn)移效率和灌漿特性不如20 cm行距效果好。張 晉等[26]研究認(rèn)為，在同一密度下，小麥生育前期20 cm行距干物質(zhì)積累量較大，而花后干物質(zhì)積累量以10 cm行距較大。本研究中，在行距一定的條件下，施氮量的增加均有助于提高濟(jì)麥20和中麥8號(hào)各生育時(shí)期干物質(zhì)積累量，但兩個(gè)品種間存在差異。濟(jì)麥20主要生育時(shí)期干物質(zhì)積累量在施氮量為210 kg·hm-2時(shí)上升到最大值；而中麥8號(hào)干物質(zhì)積累量在施氮量為270 kg·hm-2時(shí)達(dá)到最高，且隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)，氮肥效應(yīng)越來越明顯。濟(jì)麥20在低氮條件下，增大行距會(huì)使群體干物質(zhì)積累量下降，且在生育后期差異達(dá)到顯著；在中高氮條件下則有助于群體干物質(zhì)的積累。在三個(gè)施氮量水平下，增大行距均可提高中麥8號(hào)干物質(zhì)積累量。說明只有合適的施氮量和行距配置才能最大限度促進(jìn)小麥群體干物質(zhì)積累，但各品種的最佳組合有所不同。本試驗(yàn)中未設(shè)置更多的行距水平，且兩個(gè)行距水平間變化幅度過大，如何能夠更有效地改善不同類型小麥群體質(zhì)量，并最終獲得高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)，還有待于進(jìn)一步深入研究。

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Effect of Nitrogen Amount and Row Space on Population Quality of Winter Wheat

GUO Mingming1,2,3，ZHAO Guangcai1，GUO Wenshan2，CHANG Xuhong1，WANG Demei1，YANG Yushuang1，CHEN Feng3，F(xiàn)AN Jiwei3，REN Likai3，LI Qiang3，SUN Zhongwei3，WANG Kangjun3，PU Hanchun3，YI Yuan2，DAI Dandan2，WANG Mei1，QI Zhen1，WANG Yu1，LIU Xiaocheng1

(1.Institute of Crop Science,Chinese Academy of Agriculture Sciences/Key Laboratory of Crop Physiological and Ecology,Ministry of Agriculture,Beijing 100081,China; 2.Key Laboratory of Crop Genetics and Physiology of Jiangsu Province/Wheat Research center,Yangzhou University,Yangzhou,Jiangsu 225009,China; 3.Institute of Lianyungang Agricultural Science of Xuhuai Area/ Lianyungang Academy of Agricultural Sciences,Lianyungang,Jiangsu 222006,China)

In order to explore the influence of nitrogen application amount and row space on the population quality of winter wheat.The experiment was conducted on the Institute of Crop Science,Chinese Academy of Agriculture Sciences / Key Laboratory of Crop Physiological and Ecology,Ministry of Agriculture from 2013 to 2014.The main objective was to study the influence of nitrogen application amount and row space on population quality by using strong gluten wheat(Jimai 20) and middle gluten wheat(Zhongmai 8) in dry stubble land under high-yielding cultivation system.The main results were as follows:With the accumulation of nitrogen amounts under a certain row space,the tiller numbers and percentage of effective stems and tillers were all increasing significantly between Jimai 20 and Zhongmai 8.The LAI of different growth stages also increased in different degree of two wheat varieties.Increasing nitrogen amounts could improve the dry matter accumulation amount of Zhongmai 8.On the contrary,it could decrease the dry matter accumulation amount of Jimai 20.Increasing row space could improve the tiller numbers and LAI of Jimai 20 and Zhongmai 8 population under 210 kgN·hm-2.The dry matter accumulation amount of Jimai 20 and Zhongmai 8 were continuously increasing during late growth stage at middle nitrogen amounts and high nitrogen amounts respectively.Through comprehensive analysis of effects of nitrogen application amount and row space on population quality of wheat,the suitable combination of Jimai 20 and Zhongmai 8 were 20 cm with 210 kgN·hm-2and 20 cm with 270 kgN·hm-2，respectively in dry stubble land.

Wheat; Nitrogen; Row space; Population quality

時(shí)間：2016-07-07

2015-12-14

2016-04-24

國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)小麥產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項(xiàng)目(CARS-3-1-26)；國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2013BAD07B09)；江蘇省高校自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目(13KJA210004)

E-mail：gmm30277@163.com

趙廣才(E-mail:zhaogc1@163.com)

S512.1；S311

A

1009-1041(2016)07-0906-07

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