冷益豐， 張 彪， 徐國倫， 楊 麟， 楊俊品， 康繼偉， 陳 潔， 唐海濤， 譚 君， 何文鑄

(1.四川省農(nóng)業(yè)科學院作物研究所，四川成都 610066； 2.四川農(nóng)業(yè)大學玉米研究所，四川溫江 611130； 3.甘孜州種子管理站，四川甘孜 626000)

不同施肥水平對抽雄吐絲期淹澇脅迫玉米根系、莖稈及產(chǎn)量的影響

冷益豐1，2， 張 彪1， 徐國倫3， 楊 麟1， 楊俊品1， 康繼偉1， 陳 潔1， 唐海濤1， 譚 君1， 何文鑄1

(1.四川省農(nóng)業(yè)科學院作物研究所，四川成都 610066； 2.四川農(nóng)業(yè)大學玉米研究所，四川溫江 611130； 3.甘孜州種子管理站，四川甘孜 626000)

以四川省大面積推廣玉米品種成單30為試驗材料，通過氮、磷、鉀配比施肥的田間試驗，研究不同施肥水平對抽雄吐絲期淹澇脅迫下玉米植株根系、莖稈、株高及產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明，不同施肥水平下玉米植株根長、根數(shù)、根體積、根生物量、莖粗、莖強度、基部節(jié)間長、株高、穗位高和籽粒產(chǎn)量差異極顯著，施肥處理結(jié)果優(yōu)于對照；淹澇脅迫后，施肥處理的根體積、根生物量、莖稈強度、基部前3節(jié)平均節(jié)間長、頂部倒數(shù)3張葉平均葉長、株高較對照差異極顯著，耐澇性強于對照；N20+P5+K15、N10+P15+K15、N15+P15+K15、N20+P5+K5、N20+P15+K15處理5種配比施肥玉米產(chǎn)量極顯著高于對照，分別較對照增產(chǎn)17.39%、10.03%、8.90%、3.39%、3.37%。生產(chǎn)上合理配施氮、磷、鉀肥有助于減輕洪澇災害對玉米產(chǎn)量的影響。

玉米；配比施肥；淹澇脅迫；根系；產(chǎn)量；莖稈性狀

玉米(Zeamaize.L)是世界上重要的糧食作物。西南地區(qū)是我國玉米主產(chǎn)區(qū)之一，夏季生長期間經(jīng)常遇到陰雨寡照、洪澇漬害等氣象災害，成為限制玉米產(chǎn)量發(fā)揮的主要因素。吳進東等研究指出，漬水影響作物光合作用，減少物質(zhì)積累，改變光合產(chǎn)物在地上部與根系間的分配比例，抑制產(chǎn)量形成[1]。合理化肥施用可以調(diào)節(jié)作物群體的生理生態(tài)，提高作物的抗逆性與產(chǎn)量[2]。澇漬災害是栽培作物常見的有害生長環(huán)境，生產(chǎn)上對于有效緩解和提高作物耐漬性方面的具體措施尚不成熟，理論上通過合理施肥等來增強作物的耐澇能力具有一定的實用性，但在大田條件下的實際應用效果還缺少系統(tǒng)深入的研究。為最大程度地減小農(nóng)田洪澇漬害帶來的產(chǎn)量損失，本試驗立足生產(chǎn)實際，在大田中模擬洪澇環(huán)境，通過氮、磷、鉀配比施肥，研究不同施肥組合對玉米吐絲期淹澇脅迫下玉米產(chǎn)量的影響，以期找出適合四川省方便可行、高效的玉米施肥水平，為洪澇農(nóng)田的玉米生產(chǎn)提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 供試品種

四川省區(qū)試對照玉米品種成單30，由四川省農(nóng)業(yè)科學院作物研究所提供。

1.2 供試肥料

尿素(含N 46%)、過磷酸鈣(含P2O512%)、氯化鉀(含K2O 60%)均為本地常用商品肥，市場購買。

1.3 試驗設(shè)計

試驗采用隨機區(qū)組設(shè)計，于2014年5—9月在四川省農(nóng)業(yè)科學院現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新示范園進行。設(shè)置氮、磷、鉀不同配比施肥水平，以空白處理(即不施任何肥)為對照，共13個處理，小區(qū)面積66.7 m2，3次重復。不同處理施氮、磷、鉀用量見表1。磷肥在播種時一次性底施，氮肥、鉀肥的20%在 5～6張展開葉時作提苗肥施用，30%在撥節(jié)期作追肥施用，50%在大喇叭口期作穗肥施用。抽雄吐絲期人工灌水模擬洪澇，積水深度為10 cm，淹水時間為7 d。

表1 不同施肥處理氮、磷、鉀用量

1.4 測定項目

分別于淹水脅迫前后挖根測量玉米植株根系長度(主根長)、根數(shù)、體積、生物產(chǎn)量(干物質(zhì)質(zhì)量)，莖稈直徑、強度、基部節(jié)間長(第1節(jié)、第2節(jié)、第3節(jié))、頂部葉片長(倒1葉、倒2葉、倒3葉)，每處理測量10株。根系體積采用排水法測定，莖稈直徑采用游標卡尺測定，測定部位為地上部第2節(jié)；玉米成熟期測定株高、穗位高。收獲時按照小區(qū)計產(chǎn)，統(tǒng)計每小區(qū)實收株數(shù)、穗數(shù)，考種記錄穗長、穗粗、禿尖、穗行數(shù)、行粒數(shù)、百粒質(zhì)量等籽粒產(chǎn)量相關(guān)因素。

1.5 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用Microsoft Office Excel 2007、SPSS 16.0軟件進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥水平對玉米根系的影響

2.1.1 不同施肥水平對玉米根長的影響 根系是植物生長的基礎(chǔ)，根系源源不斷為植物地上部提供礦質(zhì)營養(yǎng)和水分。玉米生育期內(nèi)氮、磷、鉀不同配比施肥下玉米根系生長存在差異，根長是評價根系吸收水分和養(yǎng)分的最優(yōu)參數(shù)之一。不同施肥處理的玉米根長差異明顯，6個施肥處理的主根長超過對照，其中N10+P15+K5施肥處理的主根最長，平均根長34.42 cm，比對照31.00 cm長 11.0%；其次是N15+P5+K15、N15+P15+K5等處理；淹水脅迫后不同處理間根長差異明顯，有8個施肥處理的主根長較淹水脅迫前增加且超過對照，其中N15+P15+K15施肥處理的主根最長，平均根長43.28 cm，分別較淹水脅迫前、對照增加37.8%、31.1%；其次是N10+P15+K15、N10+P5+K15等處理。淹水脅迫前后N10+P5+K15、N15+P15+K5、N10+P15+K15等8個施肥處理的植株主根不受淹水脅迫抑制而繼續(xù)生長，其中N10+P5+K15施肥處理的玉米植株根長變化最大，主根長比淹水脅迫前增加了44.9%，而N15+P5+K5、N10+P15+K5、N15+P15+K5等處理的植株受淹水脅迫影響導致根尖部分腐爛根長變短，其中N15+P15+K5處理較淹水脅迫前根長減短10.5%(圖1)。

2.1.2 不同施肥水平對玉米根數(shù)的影響 不同施肥處理的玉米根數(shù)差異明顯，10個施肥處理的根數(shù)超過對照，其中N10+P15+K5處理的根數(shù)最多，平均35.44條，比對照不施肥處理的29.56條增加19.9%；其次是N20+P15+K15、N15+P5+K5等處理。淹水脅迫后，不同處理間根數(shù)差異明顯，有6個施肥處理的根數(shù)較淹水脅迫前增加且超過對照，其中 N10+P5+K15施肥處理的根數(shù)最多，平均39.22條，分別較淹水脅迫前、對照增加18.1%、13.1%；其次是N20+P5+K15、N10+P5+K5等處理。淹水脅迫前后，N10+P5+K15、N15+P5+K15、N20+P5+K15等9個施肥處理的玉米根數(shù)不受淹水脅迫抑制而繼續(xù)增加，其中N15+P5+K15施肥處理的玉米根數(shù)變化最大，根數(shù)比淹水脅迫前增加18.6%，而N10+P15+K5、N20+P15+K15、N15+P5+K5等處理的植株受淹水脅迫影響導致部分根系腐爛根數(shù)減少，其中N15+P5+K5處理較淹水脅迫前根數(shù)減少 11.8%(圖2)。

2.1.3 不同施肥水平對玉米根系體積的影響 不同施肥處理的玉米根系體積差異明顯，除N15+P5+K5處理外11個施肥處理的根系體積均超過對照，其中N20+P15+K15處理的根系體積最大，平均為 81.22 mL，比對照不施肥處理的 44.00 mL 增加84.6%；其次是N20+P5+K15、N15+P15+K15等處理。淹水脅迫后不同處理間根系體積差異明顯，12個施肥處理的根系體積均超過淹水脅迫前和對照，其中N10+P5+K15處理的根系體積最大，平均146.44 mL，分別較淹水脅迫前、對照增加193.5%、169.5%，其次是N20+P15+K15、N15+P15+K15處理。淹水脅迫前后N10+P5+K5、N10+P5+K15、N10+P15+K5等12個施肥處理的根系體積均不受淹水脅迫抑制而持續(xù)增加，其中N10+P5+K15施肥處理的玉米植株根系體積變化最大，根系體積比淹水脅迫前增加了193.5%，其次是N15+P5+K15、N15+P15+K15等處理，根系體積分別比淹水脅迫前增加了142.6%、97.3%(圖3)。

2.1.4 不同施肥水平對玉米根系生物量的影響 根系生物量是評價植物地下生產(chǎn)力的標準，是表示土壤中根系總量特征較好的參數(shù)[3]。不同施肥處理的玉米根系生物量差異明顯，12個施肥處理的根系生物產(chǎn)量均超過對照，其中N20+P15+K15處理的根系生物產(chǎn)量最重，平均為136.71 g，比對照不施肥處理的80.40 g增加70.0%，其次是N15+P15+K15、N20+P5+K15等處理；淹水脅迫后不同處理間根系生物量差異明顯，12個施肥處理的根系生物產(chǎn)量均超過對照，其中N10+P5+K15處理最重，平均180.00 g，分別較淹水脅迫前、對照增加66.3%、107.7%，其次是N15+P15+K15、N10+P15+K15等處理。所有處理經(jīng)淹水脅迫后根系生物量均較淹水脅迫前增加，其中N10+P5+K15處理的根系生物量變化幅度最大，較淹水脅迫前增加66.3%，N10+P5+K5處理的根系生物量變化幅度最小，僅較淹水脅迫前增加3.5%(圖4)，表明不同施肥處理的玉米植株根系對淹水脅迫的反應程度不同，合理的配比施肥能夠增強玉米根系對淹水脅迫的耐受性。

2.2 不同施肥水平對玉米莖稈的影響

2.2.1 不同施肥水平對玉米莖粗的影響 玉米植株的耐澇性也表現(xiàn)在莖稈對淹水的抗性上，部分植株受淹水脅迫后莖稈縮水、植株萎蔫、不能正常生長。淹水脅迫前不同施肥處理的玉米莖粗差異明顯，有9個施肥處理的玉米莖稈比對照粗，其中N10+P5+K15施肥處理的莖稈最粗，平均為2.28 cm，比對照2.03 cm增12.3%，其次是N10+P5+K5、N15+P15+K5處理；淹水脅迫后不同處理間莖粗差異明顯，有8個施肥處理的玉米植株莖稈比對照粗，其中N10+P5+K5施肥處理的莖稈最粗，平均為2.28 cm，分別較淹水脅迫前、對照增 2.4%、8.9%，其次是N20+P15+K15、N20+P5+K15等處理。淹水脅迫前后N10+P15+K15、N15+P5+K5等8個施肥處理的植株莖稈不受淹水脅迫抑制而繼續(xù)正常生長，其中N10+P15+K15施肥處理的玉米植株莖粗變化最大，莖粗比淹水脅迫前增加了6.7%，而N15+P5+K15、N10+P5+K15等處理的植株受淹水脅迫影響莖稈萎蔫縮水反而變細(圖5)。

2.2.2 不同施肥水平對玉米莖稈強度的影響 淹水脅迫前不同施肥處理的玉米莖稈強度差異明顯，有11個施肥處理的玉米莖稈強度超過對照，其中N10+P5+K15施肥處理的莖稈強度最大，平均為1 993.13 N，比對照1 394.57 N增598.56 N，超過對照42.92%，N10+P15+K5、N15+P15+K15等處理次之。淹水脅迫后不同處理間莖稈強度差異明顯，12個施肥處理的玉米莖稈強度均超過對照，其中N15+P15+K15施肥處理的莖稈強度最大，平均為1 825.43 N，比對照的 1 316.43 N 增509.00 N，分別較淹水脅迫前、對照增 5.07%、38.67%。同時，N10+P5+K5等8個施肥處理的玉米莖稈強度均不受淹水脅迫抑制，其中N10+P5+K5施肥處理的植株莖稈強度增加了8.61%，而N10+P5+K15、N15+P5+K15等4個施肥處理和對照的莖稈強度受淹水脅迫影響而減弱，N10+P5+K15處理的減弱幅度達16.43%(圖6)。

2.2.3 不同施肥水平對玉米基部節(jié)間長的影響 淹水脅迫前正常生長條件下不同施肥水平的植株基部第1節(jié)間長差異明顯，N10+P5+K15處理最長，N15+P15+K15、N20+P5+K5處理次之，N20+P5+K15處理最短；第2節(jié)間長差異明顯，N15+P15+K15處理最長，N20+P5+K15、N20+P15+K5處理次之，N15+P5+K5處理最短；第3節(jié)間長差異明顯，N10+P5+K15處理最長，N20+P15+K5、N15+P15+K15處理次之，N15+P5+K15處理最短；12個施肥處理中有9個處理的植株基部前3節(jié)平均節(jié)間長超過對照，其中N10+P5+K15處理的植株基部前3節(jié)平均節(jié)間長最大，平均10.85 cm，比對照的9.18 cm長 1.66 cm 。淹水脅迫后不同施肥水平的植株基部第1節(jié)間長差異明顯，N15+P15+K15處理最長，N15+P15+K5、N20+P15+K15處理次之，N15+P5+K5處理最短；第2節(jié)間長差異明顯，N10+P5+K15處理最長，N10+P15+K5、N20+P15+K15處理次之，N15+P5+K5處理最短；第3節(jié)間長差異明顯，N15+P15+K15處理最長，N20+P15+K15、N20+P15+K5處理次之，N15+P5+K5處理最短；有11個施肥處理基部前3節(jié)平均節(jié)間長均超過對照，其中N15+P15+K15處理基部前3節(jié)節(jié)間長最大，平均為12.08 cm，比對照10.21 cm增1.87 cm(表2)。

2.3 不同施肥水平對玉米頂部葉片長的影響

淹水脅迫前不同施肥水平的植株頂部倒1葉長差異不明顯，N10+P15+K5處理最長，N15+P5+K15、N10+P15+K15處理次之，N20+P15+K5處理最短；倒2葉長差異不明顯，N15+P15+K5處理最長，N10+P5+K5處理次之，N15+P5+K5處理最短；倒3葉長差異明顯，N15+P15+K15處理最長，N15+P15+K5、N10+P15+K15處理次之，N15+P5+K5處理最短，有4個施肥處理的玉米植株頂部倒數(shù)3張葉的平均葉長超過對照，其中N15+P15+K15處理的植株頂部倒數(shù)3張葉的平均葉長最長，平均為52.07 cm，比對照的50.71 cm長1.36 cm(表3)。表明前期施肥處理對玉米植株生長的促進作用比不施肥明顯，施肥能夠更好促進玉米植株的生長。

表2 淹水脅迫前后不同施肥水平的玉米基部節(jié)間長比較

注：同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母差異顯著(P<0.05)。表3、表4同。

淹水脅迫后不同施肥水平的植株頂部倒1葉長差異明顯，N10+P15+K5處理最長，N15+P15+K5、N10+P5+K5處理次之，對照最短；倒2葉長差異不明顯，N10+P15+K5處理最長，N15+P5+K15、N20+P5+K5處理次之，N15+P5+K5處理最短；N15+P5+K15處理倒3葉最長，N20+P5+K5、N20+P15+K15處理次之，N15+P5+K5處理最短。有11個施肥處理的玉米植株頂部倒數(shù)3張葉的平均葉長超過對照，其中N10+P15+K5施肥處理的植株頂部倒數(shù)3片葉的平均葉長最長，平均為56.22 cm，比對照的51.83 cm增4.39 cm(表3)。表明受淹水脅迫影響大部分處理的玉米植株生長減緩，合理配方施肥處理能夠有效緩解澇害對玉米植株的生長抑制。

表3 淹水脅迫前后不同施肥水平的頂部葉片長比較

2.4 不同施肥水平對玉米株高及穗位高的影響

玉米生長受肥料施用量影響較大，合理施肥能夠有效促進玉米生長。不同施肥水平玉米植株株高差異明顯，12個不同施肥水平下有10個施肥處理的玉米植株高度高于對照，其中N15+P15+K15處理最高，平均株高296.33 cm，比對照 279.67 cm 高16.66 cm，增5.96%，N20+P15+K15處理平均株高295.78 cm，比對照279.67 cm高16.11 cm，增5.76%，施肥處理株高明顯高于對照，僅N10+P5+K5、N15+P5+K5等2個施肥處理株高低于對照，可能是部分肥料元素施用過程中配比不當而抑制了植株的正常生長。不同施肥處理的植株穗位高差異明顯，其中N10+P5+K15處理穗位最高，與對照差異明顯，N15+P5+K5處理穗位最低，與對照差異明顯(圖7)。結(jié)合抗倒性等田間要求，生產(chǎn)上往往需要株高和穗位適中的玉米品種。

2.5 不同施肥水平對玉米籽粒產(chǎn)量的影響

玉米高產(chǎn)是玉米生產(chǎn)的首要目標，產(chǎn)量是衡量施肥效果的最直接指標。本試驗中12個不同施肥水平的玉米籽粒產(chǎn)量差異明顯(表4)，在6 135.60～9 487.95 kg/hm2，其中 N20+P5+K15等5個處理較對照顯著增產(chǎn)，N10+P15+K5等6個處理較對照顯著減產(chǎn)；不同施肥水平的穗粗、穗長、禿尖、穗行數(shù)及行粒數(shù)與對照差異不顯著。不同施肥處理中N20+P5+K15處理的玉米籽粒產(chǎn)量最高，產(chǎn)量為9 487.95 kg/hm2，較對照增產(chǎn)17.39%，居第1位，其果穗表現(xiàn)為穗長 22.53 cm，穗粗4.61 cm，平均穗行數(shù)16.67行，平均行粒數(shù)45.00粒，該施肥處理下的玉米果穗較對照長、穗粗，禿尖比對照短、結(jié)實性好；其次是N10+P15+K15施肥處理，產(chǎn)量為 8 893.35 kg/hm2，較對照增產(chǎn) 10.03%，居第2位，其果穗表現(xiàn)為穗長23.20 cm，穗粗 4.59 cm，平均穗行數(shù)16.27行，平均行粒數(shù)45.73粒，該施肥處理下的玉米果穗較對照長、穗粗，禿尖比對照短、結(jié)實好；再次是N15+P15+K15施肥處理，產(chǎn)量為8 801.70 kg/hm2，較對照增產(chǎn)8.90%，其果穗表現(xiàn)為穗長22.10 cm，穗粗4.68 cm，平均穗行數(shù)16.93行，平均行粒數(shù)42.80粒，該施肥處理下的玉米果穗較對照粗、禿尖短、結(jié)實較好，穗行數(shù)較對照多。生產(chǎn)上合理搭配氮、磷、鉀等化學肥料能夠很好地促進玉米光合產(chǎn)物積累，抵抗?jié)碀n災害具有穩(wěn)產(chǎn)作用。

3 結(jié)論與討論

玉米是需水量較多而又不耐澇的作物，當土壤濕度超過持水量80%以上時，玉米就發(fā)育不良，尤其是在玉米幼苗期間表現(xiàn)更為明顯。水分過多的危害主要是由于土壤空隙為水飽和，形成缺氧環(huán)境導致根的呼吸困難，使水分和營養(yǎng)物質(zhì)吸收受到阻礙。同時，缺氧條件下一些有毒的還原物質(zhì)如硫化氫、氨等直接毒害根部促使玉米根死亡。所以在玉米生育后期，高溫多雨條件下根部常因缺氧而窒息壞死，造成生活力迅速衰退，甚至植株全株死亡。抽雄吐絲期是玉米產(chǎn)量形成的關(guān)鍵時期，而產(chǎn)量形成是源庫相互作用的結(jié)果，源足、庫大、流暢條件下才能獲得高產(chǎn)。玉米抽雄吐絲期澇害不僅造成其“庫”的減少，同時也影響“源”的增長和“流”的通暢。因此，本研究選擇在玉米抽雄吐絲期模擬澇害脅迫，研究不同施肥處理后玉米植株對遭遇澇害的反應。

作物根系具有固定、吸收、運輸、貯存和合成等多種功能，對大多數(shù)作物而言，生長前期是根系構(gòu)建的關(guān)鍵時期，生產(chǎn)上為促進作物后期生長健壯，常常在苗期采取措施控制水肥供應以促使根系向縱深發(fā)展[4]。作物根系的生長受品種、栽培措施、環(huán)境因子等影響，其中土壤養(yǎng)分是影響作物根系生長的主要環(huán)境因素[5]。氮、磷、鉀對作物根系生長的影響已經(jīng)有較多研究，適量氮可促進作物根系發(fā)育，而缺氮或過量氮對根系生長都不利[6-9]。根系形態(tài)對于土壤養(yǎng)分變化反應敏感，施肥能促進根系分枝數(shù)增加及總根長增長[10]。本試驗中12個不同施肥水平下N10+P15+K5等6個施肥處理的主根長超過對照，N10+P15+K5等10個施肥處理的根數(shù)超過對照，N20+P15+K15等11個施肥處理的根系體積超過對照，N20+P15+K1512個施肥處理的根系生物產(chǎn)量均超過對照，因為植物根系的生長速率受植物體內(nèi)氮素等營養(yǎng)狀況有關(guān)信號的調(diào)節(jié)，在一定范圍內(nèi)，增加氮、磷、鉀供應，可以提高植株光合效率，根系得到的光合產(chǎn)物分配增多，從而促進根系生長，根系發(fā)達吸收更多養(yǎng)分反過來又促進地上部生長。本試驗中N10+P5+K15等9個施肥處理的玉米植株莖稈比對照粗、N10+P5+K15等11個施肥處理的玉米植株莖稈強度超過對照，為玉米植株后期淹水脅迫環(huán)境下持續(xù)生長提供了支撐。

氮、磷、鉀是作物生長發(fā)育的必需營養(yǎng)元素， 土壤中適當?shù)牡⒘?、鉀是作物高產(chǎn)的重要保證。本研究結(jié)果表明，吐絲期遭遇淹水脅迫后N20+P5+K15、N10+P15+K15、N15+P15+K15、N20+P5+K5、N20+P15+K15等5種施肥處理的玉米產(chǎn)量顯著高于對照，上述施肥處理中含有較高的氮、鉀水平，說明足量的氮肥、鉀肥對淹水脅迫后玉米產(chǎn)量貢獻明顯，與前人研究結(jié)果[1，11]一致，適氮高鉀能明顯提高作物的耐淹澇脅迫能力，顯著緩解漬害對作物產(chǎn)量造成的影響。澇害在四川省部分地區(qū)時有發(fā)生，尤其是在7—8月多雨季節(jié)。目前，有通過具體施肥措施來減輕作物遭受澇害影響報道很多，依據(jù)本試驗結(jié)果，氮、磷、鉀不同配比施肥對抽雄吐絲期遭受澇害的玉米產(chǎn)量有顯著影響。土壤肥力好，氮、磷、鉀比例協(xié)調(diào)的地塊，玉米生長好，受澇害影響不大，反之則減產(chǎn)。因此，生產(chǎn)中建議做到施足底肥，增施氮肥、鉀肥，適當施用磷肥，結(jié)合及時排澇等措施可有效緩解澇害對玉米生產(chǎn)的影響。

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2015-12-04

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冷益豐(1986—)，男，重慶人，碩士，助理研究員，主要從事玉米分子育種研究。E-mail：yifeng_71@163.com。

何文鑄，碩士，副研究員，主要從事玉米遺傳育種研究。Tel：(028)84504513；E-mail：wenzu-he@163.com。

S513.06

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1002-1302(2017)02-0081-05

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