雷康寧 張緒成 方彥杰 柳燕蘭 姜振東 侯慧芝 王紅麗 張國平 馬一凡 尹嘉德

摘要：干旱是影響旱作區(qū)玉米產量的主要因素之一，而選擇抗旱品種是保障玉米產量的有效措施。選取13個玉米品種在隴中半干旱區(qū)進行了抗旱玉米品種篩選試驗，測定干旱脅迫和補灌條件下各玉米品種農藝性狀、葉片整齊度、SPAD值、干物質積累量、水分利用效率、折合產量及其構成因素等指標，以產量為基準計算抗旱系數(shù)和抗旱指數(shù)，評價不同玉米品種的抗旱性。結果表明：中種8號、先玉335、晉單81號、吉祥1號抗旱指數(shù)高，分別為1.25、1.18、1.23、1.14，說明這4個品種抗旱能力較強，且在干旱脅迫后平均折合產量較高，分別為6 682.35、6 310.20、6 438.40、6 339.60 kg/hm2，較對照品種鄭單958分別增產10.55%、6.51%、4.88%、4.39%，可作為適宜在隴中半干旱區(qū)種植的抗旱玉米品種在生產上加以推廣應用。

關鍵詞：玉米;品種;抗旱指數(shù);產量;抗旱性評價;篩選試驗;隴中半干旱區(qū)

中圖分類號：S513 ? ? ? ? ? ? ?文獻標志碼：A ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1001-1463（2022）04-0036-07

doi：10.3969/j.issn.1001-1463.2022.04.008

Screening Test of Drought-resistant Maize Varieties in Semi-arid Area of Central Gansu

LEI Kangning 1，2， ZHANG Xucheng 1，2， FANG Yanjie 1，2， LIU Yanlan 1，2， JIANG Zhendong 3， HOU Huizhi 1，2， ZHANG Guoping 1，2， MA Yifan 1，2， YIN Jiade 1，2

（1. Institute of Dryland Agriculture， Gansu Academy of Agricultural Sciences， Lanzhou Gansu 730070， China; 2. Gansu Province Key Laboratory of High Water Utilization on Dryland， Lanzhou Gansu 730070， China; 3. Gansu General Station of Plant Seed， Lanzhou Gansu 730030， China）

Abstract：Drought is one of the main factors affecting maize yield in dry farming areas， and selecting drought-resistant varieties is an effective measure to ensure maize yield. 13 maize varieties were selected to screen drought-resistant maize varieties in the Semi-arid Area of Central Gansu， and the agronomic traits， leaf uniformity， SPAD value， dry matter accumulation， water use efficiency， equivalent yield and its constituent factors were used as the benchmark to calculate the drought resistance coefficient and drought resistance index to evaluate the drought resistance of different maize varieties. The results showed that Zhongzhong 8， Xianyu 335， Jindan 81 and Jixiang 1 had high drought resistance indix which was 1.25， 1.18， 1.23 and 1.14， respectively， indicating that these four varieties had strong drought resistance， and the average drought resistance after drought stress The equivalent yields were 6 682.35， 6 310.20， 6 438.40， 6 339.60 kg/hm2， respectively， which were 10.55%， 6.51%， 4.88%， and 4.39% higher than that of the control variety Zhengdan 958， respectively. It can be popularized and applied in production as a drought-resistant maize variety suitable for planting in the Semi-arid Area of Central Gansu.

Key words：Maize;Variety;Drought resistance index;Yield;Evaluation of drought resistance;Screening test;Semi-arid Area of Central Gansu

玉米是甘肅省主要的糧食作物之一，發(fā)展玉米產業(yè)是保障區(qū)域糧食持續(xù)供給的關鍵[1 - 3 ]。干旱脅迫是該區(qū)域玉米生產的最大制約因素，但隨著全膜雙壟溝播栽培技術的推廣，旱作區(qū)玉米面積和單產都大幅提高，然而目前此栽培技術配套下玉米品種的抗旱性不突出，導致干旱年和降水極端不均年份下玉米產量穩(wěn)定性和保障性受到嚴重影響，急需引進篩選一批抗旱性優(yōu)良、豐產穩(wěn)產性較好的玉米新品種來保障糧食的持續(xù)供給。為此，我們對引進的13個玉米品種在全膜雙壟溝播栽培技術模式下進行其抗旱性鑒定，最終篩選出抗旱性、穩(wěn)產性較強的優(yōu)良玉米品種，旨在為隴中旱作區(qū)玉米生產“芯片”的選擇提供科學依據(jù)。

1 ? 材料與方法

1.1 ? 供試材料

供試玉米新品種共13個，其中中種8號，由中國種子集團有限公司選育并提供;陜單618、陜單609，由西北農林科技大學選育并提供;晉單81號，由山西益田農業(yè)科技有限公司、山西省農業(yè)科學院農業(yè)環(huán)境與資源研究所選育并提供;偉科702，由鄭州偉科作物育種科技有限公司、河南金苑種業(yè)有限公司選育并提供;登海605，由山東登海種業(yè)股份有限公司選育并提供;吉祥1號，由甘肅省武威市農業(yè)科學院、武威甘鑫物種有限公司選育并提供;金穗36，由重慶市農業(yè)科學院玉米研究所、重慶金穗種業(yè)有限責任公司選育并提供;吉單50，由吉林省農業(yè)科學院玉米研究所選育并提供;遼單588，由遼寧省農業(yè)科學院玉米研究所、遼寧東方農業(yè)科技有限公司選育并提供;先玉335，由敦煌種業(yè)先鋒良種有限公司選育并提供;鄭單1002、鄭單958（CK），由河南省農業(yè)科學院糧食作物研究所選育并提供。

1.2 ? 試驗區(qū)概況

試驗于2021年在位于定西市安定區(qū)團結鎮(zhèn)唐家堡村的甘肅省農業(yè)科學院定西試驗站（農業(yè)農村部西北黃土高原地區(qū)作物栽培科學觀測實驗站/國家土壤質量安定觀測實驗站，地理位置104° 36′E，35° 35′ N）進行。年均降水量 415 mm，年蒸發(fā)量1 500 mm，屬于典型的半干旱區(qū)。當?shù)睾０? 970 m，年均氣溫6.2 ℃，年輻射總量5 898 MJ/m2，年日照時數(shù)2 500 h，≥10 ℃積溫2 075.1 ℃，無霜期140 d，屬中溫帶半干旱氣候。

1.3 ? 試驗方法

試驗采取隨機區(qū)組設計，每品種均設置灌水和不灌水2個處理，其中灌水處理均為在玉米吐絲后（7月30日）及灌漿期（8月19日）分別灌水1次，每次灌水量為750 m3/hm2。3次重復，小區(qū)面積11.0 m2（2.2 m×5.0 m）。種植方式采用全膜雙壟溝播，每小區(qū)種4行，行長5.0 m，雙粒播種，密度67 500株/hm2。播種前結合整地基施P2O5 150 kg/hm2、N 135 kg/hm2，玉米拔節(jié)期（6月25日）追施N 90 kg/hm2。試驗于4月22日播種，10月12日按小區(qū)取樣并及時收獲，其余田間管理方式同當?shù)卮筇铩?/p>

1.4 ? 測定內容及方法

1.4.1 ? ?生育期 ? ?觀測和記載各品種播種、出苗、抽雄、吐絲和成熟日期。

1.4.2 ? ? ? ?形態(tài)指標 ? ?記載抽雄期和吐絲期，計算雌雄穗開花間隔時間（ASI）。

ASI=吐絲期-抽雄期

1.4.3 ? ?SPAD值測定 ? ?在晴朗天氣的上午（10：00 —12：00時），分別于玉米拔節(jié)期、小喇叭期、大喇叭口期、抽雄期、灌漿期用手持SPAD分析儀（SPAD-5200）測定各品種功能葉片的SPAD值，每小區(qū)測10次數(shù)值。

1.4.4 ? ?干物質的測定 ? ?采用烘干稱重法進行測定，在玉米苗期，選擇長勢一致且具有代表性的植株進行標記，在苗期、拔節(jié)期、大喇叭口期、抽雄期、灌漿期和成熟期每小區(qū)各取3株，105 ℃殺青30 min后75 ℃恒溫烘干，然后進行稱重。

1.4.5 ? ?產量及其構成因素 ? ?成熟期收獲小區(qū)中間2行全部果穗，統(tǒng)計穗數(shù)并稱其鮮重，計算單穗平均鮮重，折算單位面積的產量，并計算水分利用效率（WUE=單位面積產量/單位面積耗水量）。籽粒含水量用水分測定儀測定，并對曬干后的果穗進行考種。

1.4.6 ? ?抗旱系數(shù)和抗旱指數(shù)計算 ? ?參照趙剛等[4 ]的方法，用不灌水和正常灌水下的產量計算抗旱系數(shù)和抗旱指數(shù)。

抗旱系數(shù)（DC）=不灌水某玉米品種產量/灌水該玉米品種產量

抗旱指數(shù)（DI）=[（測試材料不灌水產量/對照品種不灌水產量）×測試材料抗旱系數(shù)]/對照品種產量

1.5 ? ?數(shù)據(jù)分析 ? ?采用 Excel 2010 軟件進行數(shù)據(jù)整理并繪圖，運用SPSS 軟件進行相關分析。

2 ? 結果與分析

2.1 ? 物候期及生育期

由表1可知，不同玉米品種營養(yǎng)生長階段各生育時期相差不明顯，出苗期為相隔1 d，拔節(jié)期和大喇叭口期相隔1～2 d，抽雄到吐絲間隔時間（ASI值）不同玉米品種表現(xiàn)不同。結合田間長勢觀測可知，除晉單81號（ASI值為-0.33 d）外，其余品種均抽雄早于吐絲，ASI值范圍為0～2.33 d。其中金穗36的ASI值較高，大于2.00 d;吉祥1號、陜單609、陜單618的ASI值次之，介于1.00～1.17 d;先玉335、鄭單958（CK）、偉科702、登海605的ASI值較小，為0～0.17 d。ASI值作為玉米抗旱性表現(xiàn)鑒定指標，除品種本身特性外，ASI值越小，表明品種受到干旱脅迫程度越低，即抗旱性越強。可見，先玉335、鄭單958（CK）、偉科702、登海605抗旱性較強。

2.2 ? 干物質積累

從表2可以看出，不同玉米品種生育期內的干物質積累均呈逐漸增長趨勢。不灌水處理成熟期干物質積累量最大的品種是遼單588，為517.28 g/株;陜單618最低，為244.34 g/株;先玉335、偉科702、鄭單958（CK）成熟期干物質積累量較低，均低于300 g/株;其余品種為315.07～488.68 g/株。灌水處理成熟期干物質積累量最大的也是遼單588，為558.74 g/株;鄭單958（CK）最低，為327.93 g/株。經(jīng)花期和灌漿期分別灌水之后，干物質都有不同程度增加，但不同品種灌漿期干物質差值較大，說明灌水對參試品種的干物質影響很大，土壤水分對玉米生殖生長階段干物質的影響顯著，適量補灌能夠有效緩解隴中旱作區(qū)季節(jié)性干旱。

2.3 ? SPAD值

SPAD值可以反映玉米葉片相對葉綠素含量，與葉片葉綠素含量呈密切正相關關系。從表3可知，灌水后，參試玉米品種的SPAD值明顯高于不灌水處理。灌漿期不灌水條件下，以遼單588的SPAD值最高，為53.3，較鄭單958（CK）增加44.84%;偉科702最低，為36.1，較鄭單958（CK）減少1.90%;其余品種較鄭單958（CK）增加0.27%～23.64%。

灌漿期灌水條件下，參試各品種以陜單618的SPAD值最高，為64.5，較鄭單958（CK）增加26.72%;鄭單958（CK）最低，為50.9。SPAD值差最大的是陜單618，為23.9，較鄭單958（CK）增加69.50%;最小的是遼單588，僅為4.2，較鄭單958（CK）減少70.21%。SPAD值差可以認為植株葉片對突發(fā)性季節(jié)性干旱適應性的一種表現(xiàn)，SPAD值差越大說明抗旱性弱，說明對季節(jié)性干旱的適應能力弱。遼單588的SPAD值表現(xiàn)最優(yōu)，抗旱能力最強;中種8號、鄭單958（CK）、登海605、金穗36、吉單50、鄭單1002等品種SPAD值表現(xiàn)較優(yōu)，抗旱能力較強。

2.4 ? 穗部經(jīng)濟性狀

從表4可以看出，灌水處理的各品種穗長均優(yōu)于不灌水處理。在不灌水條件下，穗長以金穗36最長，為19.0 cm，較鄭單958（CK）長4.0 cm;晉單81號次之，為18.0 cm，較鄭單958（CK）長3.0 cm;鄭單1002最短，為13.9 cm，較鄭單958（CK）短1.1 cm;其余品種為14.7～17.7 cm，較鄭單958（CK）長-0.3～2.7 cm。灌水條件下，穗長以遼單588最長，為21.9 cm，較鄭單958（CK）長3.6 cm;其次為晉單81號、登海605、先玉335，分別較鄭單958（CK）長3.3、2.3、2.4 cm;陜單609最短，為16.7 cm，較鄭單958（CK）短1.6 cm。灌水處理各品種的穗粗均優(yōu)于不灌水處理。在不灌水條件下，穗粗以鄭單958（CK）最粗，為17.9 cm，其余品種較鄭單958（CK）細0.2～1.8 cm。灌水條件下，穗粗以遼單588最粗，為20.3 cm，較鄭單958（CK）粗2.1 cm;其次為登海605，穗粗為19.2 cm，較鄭單958（CK）粗1.0 cm;陜單618居第3位，穗粗為19.1 cm，較鄭單958（CK）粗0.9 cm。灌水處理和不灌水處理對不同玉米品種禿尖長的影響沒有規(guī)律性。在不灌水條件下，禿尖長陜單609、鄭單958（CK）、吉祥1號、金穗36、鄭單1002最短，均為0;其余品種為0.1～2.0 cm，較鄭單958（CK）長0.1～2.0 cm。灌水條件下，禿尖長晉單81號、金穗36最短，均為0，較鄭單958（CK）短2.5 cm;鄭單958（CK）最長，為2.5 cm;其余品種為0.2～2.0 cm，較鄭單958（CK）短0.5～2.3 cm。穗行數(shù)、行粒數(shù)均是構成玉米產量的最主要因素，灌水處理同樣增加了大部分品種穗行數(shù)，行粒數(shù)則表現(xiàn)為灌水處理均多于不灌水處理，表現(xiàn)與穗長、穗粗一致。在不灌水條件下，穗行數(shù)以陜單618最多，為18.0行，較鄭單958（CK）多2.5行;金穗36最少，為14.0行，較鄭單958（CK）少1.5行;其余品種較鄭單958（CK）多-1.3～2.3行。灌水條件下，穗行數(shù)以陜單609最多，為18.6行，較鄭單958（CK）多2.8行;金穗36最少，為13.0行，較鄭單958（CK）少2.8行;其余品種較鄭單958（CK）多-0.8～2.6行。在不灌水條件下，行粒數(shù)以金穗36最多，為38.2粒，較鄭單958（CK）多8.1粒;鄭單1002最少，為27.1粒，較鄭單958（CK）少3.0粒;其余品種較鄭單958（CK）多 -2.2～4.7粒。灌水條件下，行粒數(shù)以金穗36、先玉335最多，均為42.0粒，均較鄭單958（CK）多9.0粒;陜單609最少，為32.6粒，較鄭單958（CK）少0.4粒;其余品種較對照品種鄭單958（CK）多-0.3～7.5粒。灌水處理的穗長、穗粗、行粒數(shù)等指標均較不灌水處理呈增加趨勢。

2.5 ? 產量及水分利用效率（WUE）

2.5.1 ? ?產量 ? ?由表5可以看出，不同玉米品種灌水處理的平均折合產量均明顯高于不灌水處理，增幅為76.57%～253.67%，不灌水條件下，較鄭單958（CK）增產的品種為中種8號、晉單81號、吉祥1號、先玉335，其中以中種8號最高，為6 682.35 kg/hm2，較鄭單958（CK）增產10.55%;晉單81號次之，為6 438.40 kg/hm2，較鄭單958（CK）增產6.51%;吉祥1號居第3位，為6 339.60 kg/hm2，較鄭單958（CK）增產4.88%;先玉335居第4位，為6 310.20 kg/hm2，較鄭單958（CK）增產4.39%。其余品種均較鄭單958（CK）減產，減幅為4.74%～41.33%。灌水條件下，較鄭單958（CK）增產的品種為鄭單1002、金穗36、遼單588，其中以鄭單1002最高，為13 786.5 kg/hm2，較鄭單958（CK）增產11.87%;金穗36次之，為12 574.90 kg/hm2，較鄭單958（CK）增產2.04%;遼單588居第3位，為12 543.30 kg/hm2，較鄭單958（CK）增產1.78%。其余品種均較鄭單958（CK）減產，減幅為1.57%～20.87%。在2021年的干旱情況下，灌水處理可以平均提高玉米產量133.33%，充分說明在關鍵生育期季節(jié)性干旱發(fā)生時適量補充土壤水分，可以顯著提高玉米產量，花期適量補灌可以作為甘肅中東部玉米栽培的關鍵技術。

2.5.2 ? ?水分利用效率（WUE） ? ?從表5可以看出，除中種8號外各品種灌水處理的水分利用效率（WUE）均高于不灌水處理。不同品種間水分利用效率（WUE）在不灌水條件下以中種8號最高，為29.00 kg/（hm2·mm），較鄭單958（CK）提高10.14 kg/（hm2·mm）;其次為晉單81號、偉科702、先玉335，分別較鄭單958（CK）提高5.60、3.97、3.68 kg/（hm2·mm）;吉單50的WUE最低，為11.70 kg/（hm2·mm），較鄭單958（CK）降低7.16 kg/（hm2·mm）;其余品種為12.25～21.88 kg/kg/（hm2·mm），較鄭單958（CK）提高-6.61～3.02 kg/（hm2·mm）。在灌水條件下WUE以金穗36 最高，為33.41 kg/（hm2·mm），較鄭單958（CK）提高6.31 kg/（hm2·mm）;其次為吉祥1號、鄭單1002、晉單81號，分別較鄭單958（CK）提高3.91 、2.47 、1.70 kg/（hm2·mm）;陜單618的WUE最低，為22.81 kg/（hm2·mm），較鄭單958（CK）降低4.29 kg/（hm2·mm）;其余品種為23.63～28.13 kg/（hm2·mm），較鄭單958（CK）提高-3.47～1.03 kg/（hm2·mm）。說明隨著在玉米關鍵生育期補灌可使土壤水分得到更有效地利用，從而提高了水分利用效率。

2.6 ? 抗旱性評價

從表5可知，先玉335、中種8號、陜單609、晉單81號、吉祥1號抗旱系數(shù)均大于0.50，分別為0.55、0.55、0.57、0.57、0.53，其余品種的抗旱系數(shù)均小于0.50，為0.28～0.49。先玉335、中種8號、晉單81號、陜單609、吉祥1號抗旱指數(shù)相對較高，分別為1.18、1.25、1.23、1.11、1.14，說明這5個品種抗旱能力較強，且在干旱脅迫后產量較高。其余品種除鄭單958（CK）外抗旱指數(shù)均小于1.00，為0.34～0.93。根據(jù)產量計算出的抗旱系數(shù)和抗旱指數(shù)結果不一致，抗旱系數(shù)側重反映作物的穩(wěn)產性，而抗旱指數(shù)不僅反映作物的穩(wěn)產性且兼顧了豐產性[5 ]，因此以抗旱指數(shù)作為評價指標，依據(jù)蘭巨生等[6 ]劃分抗旱作物類型的劃分，先玉335、中種8號、晉單81、吉祥1號、陜單609抗旱指數(shù)大于1.0，屬于抗旱性極強的品種;偉科702抗旱指數(shù)為0.93，屬于抗旱性強的品種，其余各品種的抗旱指數(shù)都小于0.80，抗旱性較弱。

3 ? 結論與討論

在隴中半干旱區(qū)對13個玉米品種進行了抗旱玉米品種篩選試驗，研究結果表明，不同玉米品種產量在干旱脅迫下和補灌下表現(xiàn)出明顯的差異，不灌水條件下，中種8號、晉單81號、吉祥1號、先玉335平均折合產量較高，分別為6 682.35、 ? 6 438.40、6 339.60、6310.20 kg/hm2，較鄭單958（CK）分別增產10.55%、6.51%、4.88%、4.39%，說明中種8號、晉單81號、吉祥1號、先玉335對干旱的適應性較強。灌水條件下（玉米吐絲后及灌漿期分別灌水750 m3/hm2），鄭單1002、金穗36、遼單588平均折合產量較高，分別為13 786.50、12 574.90、12 543.30 kg/hm2，較對照品種鄭單958分別增產11.87%、2.04%、1.78%。綜合評價產量和抗旱性表現(xiàn)考慮認為先玉335、中種8號、晉單81號、吉祥1號可作為適宜在隴中半干旱區(qū)種植的抗旱玉米品種在生產上進一步驗證和應用。同時由于灌水條件下各玉米品種產量均明顯高于不灌水條件下的玉米產量，說明在玉米關鍵生育期發(fā)生季節(jié)性干旱時適量補充土壤水分，可以顯著提高玉米產量?；ㄆ谑怯衩咨a臨界期，花期適量補灌可以作為甘肅中東部玉米栽培中的關鍵技術。

玉米的抗旱性是指玉米在水分脅迫下的適應性和抵抗能力，是品種自身經(jīng)過一系列外部因素影響的一種復雜綜合表現(xiàn)[7 ]，對玉米抗旱性的研究能夠降低玉米遭遇極端天氣受到的傷害[8 ]。產量是玉米抗旱性強弱最直接的鑒定指標，也是最切實際的抗旱性鑒定指標[9 ]。在本研究的灌水條件下（玉米吐絲后及灌漿期分別灌水750 m3/hm2），各玉米品種的農藝性狀較干旱脅迫處理均呈現(xiàn)不同程度的升高，尤其折合產量較不灌水條件下平均提高133.3%，充分說明采取補灌措施是緩解玉米生長過程中遇到季節(jié)性干旱脅迫問題的有效手段之一?？购抵笖?shù)（DI）和抗旱系數(shù)（DC）是玉米抗旱性鑒定的主要指標[10 - 12 ]，抗旱系數(shù)反應品種的穩(wěn)產性，是衡量作物產量變化程度的重要指標，而抗旱指數(shù)在反應品種產量穩(wěn)定性的同時，能夠反應供試品種的抗旱能力大小[13 - 15 ]。劉雪艷[16 ]用抗旱指數(shù)、耐旱指數(shù)、脅迫敏感指數(shù)等指標，對不同基因型玉米品種經(jīng)過3 a的抗旱性評價，綜合產量和農藝性狀分析得出，抗旱指數(shù)、耐旱指數(shù)高，穩(wěn)定性好的抗旱品種有先玉335、中種8號，晉單81號、陜單609，這與本試驗的結果一致;徐田軍等[17 ]對18個不同基因型玉米品種的抗旱性鑒定中，在產量結果基礎上，分析鑒定出先玉335為中等抗旱型品種，這也基本與本試驗一致;浦軍等[18 ]經(jīng)過對不同基因型玉米ASI、保綠性形態(tài)指標和產量性狀分析，鑒選出鄭單958、先玉335等抗旱性強的品種，也與本試驗結果一致。

本研究結果表明，中種8號、先玉335、晉單81號和吉祥1號在甘肅中東部半干旱區(qū)穩(wěn)產高效及抗旱性表現(xiàn)較好，可作為適宜該區(qū)域種植的抗旱玉米品種加以推廣。此外，本試驗設置的在玉米關鍵生育期進行補充灌水（玉米吐絲后及灌漿期分別灌水750 m3/hm2），使得各玉米品種的平均折合產量和水分利用效率得到明顯提高，因此，在遭遇特殊干旱氣候時，可以采取適時補灌的措施來緩解旱災。但上述數(shù)據(jù)僅為2021年的試驗結果，尚需結合多年多位點試驗來加以驗證，以期為隴中旱作區(qū)玉米生產“芯片”的選擇提供科學依據(jù)。

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收稿日期：2022 - 03 - 14

基金項目：甘肅省農業(yè)科技創(chuàng)新與推廣項目（GNCX-2016-2）;甘肅省科技計劃項目-創(chuàng)新基地和人才計劃（20JR10RA464）。

作者簡介：雷康寧（1988 — ），男，甘肅靜寧人，研究實習員，碩士，主要從事旱地作物栽培與生理生態(tài)研究工作。Email：673756857@qq.com。

通信作者：張緒成（1973 — ），男，甘肅民勤人，研究員，博士，主要從事植物生理生態(tài)及旱地農業(yè)研究工作。Email：gszhangxuch@163.com。