全周期種植模式膠園土壤養(yǎng)分和微生物量碳分布特性

黃堅(jiān)雄++潘劍++周立軍++李娟++林位夫

摘 要 通過監(jiān)測(cè)傳統(tǒng)膠園與全周期種植模式膠園土壤的養(yǎng)分差異，探討全周期種植方式對(duì)膠園土壤養(yǎng)分的影響。結(jié)果表明，傳統(tǒng)膠園內(nèi)離樹越近的位點(diǎn)，土壤養(yǎng)分含量和微生物量碳越低；除速效磷外，全周期膠園內(nèi)離樹越近的位點(diǎn)，土壤養(yǎng)分含量和微生物量碳越高?？傮w而言，全周期膠園土壤全氮、無機(jī)氮和微生物量碳低于傳統(tǒng)膠園，但均沒有達(dá)到顯著差異，而其土壤有機(jī)質(zhì)、速效磷和速效鉀含量高于傳統(tǒng)膠園，其中速效磷含量達(dá)顯著差異（P<0.05）。與傳統(tǒng)膠園相比，全周期種植模式主要影響土壤養(yǎng)分和微生物量碳的分布特征，其中土壤速效磷和速效鉀含量亦相對(duì)較高，其他指標(biāo)變化較小。

關(guān)鍵詞 傳統(tǒng)膠園 ；全周期模式 ；土壤養(yǎng)分 ；微生物量碳 ；分布特性

分類號(hào) S794.1

森林土壤是林木生長(zhǎng)發(fā)育的基礎(chǔ)，土壤養(yǎng)分含量水平直接決定著森林的生產(chǎn)力和功能的發(fā)揮[1]。研究表明，土壤養(yǎng)分含量下降可導(dǎo)致林地生產(chǎn)力降低[2-3]。巴西橡膠樹（Hevea brasiliensis） 是重要的產(chǎn)膠植物之一，原產(chǎn)于巴西亞馬遜河流域的熱帶叢林。它于1904 年被引種到中國(guó)，并從1951年8月開始被大規(guī)模種植，到2011 年我國(guó)植膠面積已達(dá)107 萬hm2。目前，在土壤養(yǎng)分含量變化方面的研究主要集中在時(shí)空演變、割膠制度、不同林齡、不同施肥制度等對(duì)土壤養(yǎng)分含量的影響[1，4-8]。如華元?jiǎng)偟萚4]研究表明，對(duì)我國(guó)膠園土壤植膠 50 多年后土壤肥力總體土壤肥力下降，其中有機(jī)質(zhì)、全氮、速效鉀的含量下降程度較大，速效磷含量則有降有增；張希財(cái)?shù)萚5]對(duì)實(shí)施刺激割制14 a 后的膠園的土壤養(yǎng)分進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果表明，土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷和有效鉀的含量比割膠前降低，現(xiàn)行膠園培肥等管理措施已不能滿足刺激割膠制度下的橡膠樹所需養(yǎng)分。土壤微生物生物量的大小可以表明微生物新陳代謝活動(dòng)的強(qiáng)弱，而微生物生長(zhǎng)與死亡的交替過程也就是養(yǎng)分的固定與釋放過程，是土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化的動(dòng)力環(huán)節(jié)，影響土壤養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化與釋放，與土壤養(yǎng)分含量息息相關(guān)[9-10]。土壤養(yǎng)分含量和微生物是受土地利用方式影響的[10-12]。具有寬窄行特征的全周期種植模式膠園（以下簡(jiǎn)稱全周期膠園）和傳統(tǒng)膠園中橡膠樹的分布存在較大的差異[13]，使得全周期膠園的土地利用方式發(fā)生了變化，該種植模式對(duì)膠園土壤養(yǎng)分和微生物的影響尚研究不足。因此，本研究通過監(jiān)測(cè)傳統(tǒng)膠園與全周期膠園土壤的養(yǎng)分和微生物量碳的差異，探討全周期種植方式對(duì)膠園土壤養(yǎng)分和微生物的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)點(diǎn)概述

本研究的試驗(yàn)點(diǎn)位于中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)場(chǎng)三隊(duì)（19°32′55″N，109°28′30″E），該地區(qū)為典型的熱帶海洋季風(fēng)氣候，每年有旱季和雨季，雨季為5～10月，年均溫為20.8～26.0 ℃，年降雨量約為1 600 mm，主要集中于7～9月（約占全年的70%）。土壤質(zhì)地為粉砂黏壤土，pH為4.6，土壤有機(jī)質(zhì)含量為12.0 g/kg，速效磷為25.6 g/kg，速效鉀為11.9 g/kg，0～60 cm土層土壤容重為平均為1.56 g/cm3，耕層（0～20 cm）容重較小，平均為1.41 g/cm3。

全周期膠園（寬窄行種植，寬行為20 m，窄行的株行距為2 m×4 m）位于林段7-3，林段種植方向?yàn)槟媳弊呦?。?duì)照為相鄰的林段7-2（常規(guī)等行種植模式，株行距為3 m×7 m）。膠園于2002年3月定植，2010年8月開割，橡膠樹品種為7-20-59。膠園開割前均在行間進(jìn)行過間作生產(chǎn)，種植作物為桑樹和香根草。

1.2 測(cè)定指標(biāo)與方法

1.2.1 土壤采樣

土壤采樣時(shí)間為2013年8月下旬，深度為0～20 cm。因兩種膠園種植形式差異較大，取樣標(biāo)準(zhǔn)較難統(tǒng)一，故本研究從根據(jù)不同膠園種植特點(diǎn)，制定不同的取樣位點(diǎn)，用于膠園土壤養(yǎng)分和微生物含量分布特點(diǎn)及平均含量的分析。傳統(tǒng)膠園（C）行距為7 m，土壤取樣位置分別為離樹1.5、2.5和3.5 m的與膠樹行向平行的線上，分別用C1.5、C2.5和C3.5代表不同的位點(diǎn)。每條線上5點(diǎn)取樣，混合為一個(gè)樣品，3次重復(fù)，在3.5 m平行線上取樣時(shí)避開施肥穴。全周期種植模式膠園（I）土壤取樣位置分別為寬行中離膠樹2、4、6、8和10 m的與膠樹行向平行的線上，分別用I2、I4、I6、I8和I10代表不同的位點(diǎn)，取樣規(guī)則同上。窄行中有不間斷的施肥溝，土壤取樣受影響，故不取樣。

1.2.2 指標(biāo)與方法

土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷、速效鉀、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮和微生物分別采用硫酸-重鉻酸鉀稀釋熱法、凱氏定氮法、采用鉬銻抗比色法、火焰分光光度法、靛酚藍(lán)吸光光度法、紫外分光光度法和精氨酸誘導(dǎo)氧化法測(cè)定，具體操作方法見參考文獻(xiàn)[14]。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析采用excel和dps6.5軟件。統(tǒng)計(jì)分析采用LSD法，分別對(duì)每種模式內(nèi)離樹不同距離和兩種模式平均的土壤養(yǎng)分差異進(jìn)行方差比較，統(tǒng)計(jì)水平為P<0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤有機(jī)質(zhì)和全氮變化

不同種植模式膠園土壤有機(jī)質(zhì)及全氮含量見表1。 由表1可知，傳統(tǒng)膠園內(nèi)不同位點(diǎn)的土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量的變化趨勢(shì)一致，均是離樹越遠(yuǎn)，其含量越高，但不同位點(diǎn)的均沒有達(dá)到顯著差異（P<0.05）；而全周期膠園內(nèi)土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量均是離樹越近，其含量越高，其中I2處土壤有機(jī)質(zhì)含量為22.22 g/kg，顯著高于I8和I10（P<0.05）。全周期膠園土壤有機(jī)質(zhì)平均含量高于傳統(tǒng)膠園，但沒有達(dá)到顯著差異，兩種種植模式膠園內(nèi)土壤全氮平均含量則接近相同（P<0.05）。

2.2 土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮變化

總體而言，傳統(tǒng)膠園內(nèi)土壤無機(jī)氮含量的變化趨勢(shì)是離樹越遠(yuǎn)，其含量越高；而全周期膠園內(nèi)土壤無機(jī)氮含量則是離樹越近，其含量越高（表1）。其中，C1.5處土壤銨態(tài)氮含量為5.25 mg/kg，顯著低于C3.5，而I2處含量為15.32 mg/kg，顯著高于I6、I8和I10；I2處土壤硝態(tài)氮含量顯著高于其他位點(diǎn)的含量（P<0.05）。傳統(tǒng)膠園土壤無機(jī)氮平均含量略高于全周期膠園，但均沒有達(dá)到顯著差異（P<0.05）。

2.3 土壤速率磷和速效鉀變化

總體而言，兩種種植模式膠園土壤速效磷含量均是離樹越遠(yuǎn)，其含量越高，C1.5處土壤速效磷顯著低于C3.5，I2處顯著低于I4和I6（P<0.05）。全周期膠園土壤速效鉀含量變化趨勢(shì)是離樹越遠(yuǎn)，其含量越低；傳統(tǒng)膠園內(nèi)土壤速效鉀含量變化趨勢(shì)則相反。兩種模式內(nèi)不同位點(diǎn)的土壤速效鉀含量均沒有顯著差異（P<0.05）。傳統(tǒng)膠園土壤速效磷和速效鉀平均含量低于全周期膠園，其中傳統(tǒng)膠園土壤速效磷含量為全周期的32.9%，達(dá)顯著差異，而土壤速效鉀含量則沒有達(dá)到顯著差異（P<0.05）。見表1。

2.4 土壤微生物量碳變化

土壤微生物量碳反映土壤微生物數(shù)量。由表1可得出，傳統(tǒng)膠園內(nèi)不同位點(diǎn)的土壤微生物量碳的變化趨是離樹越遠(yuǎn)，微生物量碳越高，但均沒有達(dá)到顯著差異（P<0.05）；而全周期膠園內(nèi)土壤微生物量碳均是離樹越近，微生物量碳越高，其中I2處為5.74 mg/kg，顯著高于該模式的其他位點(diǎn)（P<0.05）。由于全周期膠園寬行中離樹4 m以上的土壤微生物量較低，使得全周期膠園的土壤微生物量碳含量低于傳統(tǒng)膠園，但沒有顯著差異（P<0.05）。

3 討論與結(jié)論

目前，橡膠樹是我國(guó)熱帶地區(qū)種植面積最大的經(jīng)濟(jì)作物[15]，其主要的生產(chǎn)方式較單一，存在嚴(yán)重的土壤退化問題[16]，土壤養(yǎng)分含量下降的問題值得關(guān)注。土地利用方式能影響土壤養(yǎng)分含量和微生物量[10-12]。傳統(tǒng)膠園中各養(yǎng)分的變化基本是離樹越遠(yuǎn)，其含量越高，主要原因是，在實(shí)際生產(chǎn)管理中，該模式下的肥料投入主要集中在行間較中間地帶。全周期膠園種植模式的空間和可間作性與傳統(tǒng)膠園不同，其土地利用方式發(fā)生明顯變化，可推測(cè)土壤養(yǎng)分和土壤微生物將有所變化。綜合分析可知，全周期膠園土壤全氮、無機(jī)氮和微生物量碳低于傳統(tǒng)膠園，而全周期膠園土壤有機(jī)質(zhì)、速效磷和速效鉀含量高于傳統(tǒng)膠園，除速效磷含量達(dá)顯著差異外，其他均未存在顯著變化（P<0.05）。因此，全周期種植模式并沒有顯著影響土壤總體肥力。但是，全周期種植模式改變了土壤養(yǎng)分含量和微生物量的分布情況。從實(shí)際測(cè)定結(jié)果可知，全周期膠園內(nèi)離樹4 m內(nèi)的土壤養(yǎng)分和微生物量碳總體上比傳統(tǒng)膠園的高，可見，全周期膠園有利于提高離樹4 m內(nèi)的土壤肥力，而離樹4 m外觀測(cè)到土壤養(yǎng)分總體降低（降速效磷外），土壤肥力有下降趨勢(shì)。因此，全周期種植模式膠園的土壤養(yǎng)分含量和微生物量及其分布特性不同于傳統(tǒng)膠園，對(duì)大行間的土壤肥力總體上沒有明顯影響。

兩種模式均開展過相同的間作試驗(yàn)，本研究發(fā)現(xiàn)全周期膠園離樹4 m外的土壤速效磷含量較高，可能的原因是離樹4 m外橡膠根系的影響較弱，早期的間作生產(chǎn)中投入的磷肥和鉀肥沒有被橡膠吸收并隨膠水輸出該系統(tǒng)，可推測(cè)出在全周期膠園寬行中進(jìn)行間作，橡膠與作物之間的根系競(jìng)爭(zhēng)應(yīng)該不明顯，有利于間作生產(chǎn)。土壤取樣時(shí)期并非施肥后，而無機(jī)氮易被吸收、轉(zhuǎn)化或損失，是導(dǎo)致兩種土壤無機(jī)氮含量亦很接近的原因。土壤有機(jī)質(zhì)和全氮主要受有機(jī)物料投入的影響[17-18]，且其含量變化較慢，由于取樣時(shí)避開了施肥穴或施肥溝，不受人為干擾，全周期膠園離樹4 m內(nèi)（冠幅大概4 m）土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量相對(duì)較高，可能是冬季橡膠樹落葉相對(duì)集中在該區(qū)域，腐化后提高了其有機(jī)質(zhì)和全氮含量。反之，離樹4 m外則沒有較多的有機(jī)物輸入，其含量相比較低。

綜上所述，與傳統(tǒng)膠園相比，全周期種植模式主要影響土壤養(yǎng)分的分布情況，土壤速效磷和速效鉀含量亦相對(duì)較高，其他指標(biāo)變化較小。

參考文獻(xiàn)

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2.3 土壤速率磷和速效鉀變化

總體而言，兩種種植模式膠園土壤速效磷含量均是離樹越遠(yuǎn)，其含量越高，C1.5處土壤速效磷顯著低于C3.5，I2處顯著低于I4和I6（P<0.05）。全周期膠園土壤速效鉀含量變化趨勢(shì)是離樹越遠(yuǎn)，其含量越低；傳統(tǒng)膠園內(nèi)土壤速效鉀含量變化趨勢(shì)則相反。兩種模式內(nèi)不同位點(diǎn)的土壤速效鉀含量均沒有顯著差異（P<0.05）。傳統(tǒng)膠園土壤速效磷和速效鉀平均含量低于全周期膠園，其中傳統(tǒng)膠園土壤速效磷含量為全周期的32.9%，達(dá)顯著差異，而土壤速效鉀含量則沒有達(dá)到顯著差異（P<0.05）。見表1。

2.4 土壤微生物量碳變化

土壤微生物量碳反映土壤微生物數(shù)量。由表1可得出，傳統(tǒng)膠園內(nèi)不同位點(diǎn)的土壤微生物量碳的變化趨是離樹越遠(yuǎn)，微生物量碳越高，但均沒有達(dá)到顯著差異（P<0.05）；而全周期膠園內(nèi)土壤微生物量碳均是離樹越近，微生物量碳越高，其中I2處為5.74 mg/kg，顯著高于該模式的其他位點(diǎn)（P<0.05）。由于全周期膠園寬行中離樹4 m以上的土壤微生物量較低，使得全周期膠園的土壤微生物量碳含量低于傳統(tǒng)膠園，但沒有顯著差異（P<0.05）。

3 討論與結(jié)論

目前，橡膠樹是我國(guó)熱帶地區(qū)種植面積最大的經(jīng)濟(jì)作物[15]，其主要的生產(chǎn)方式較單一，存在嚴(yán)重的土壤退化問題[16]，土壤養(yǎng)分含量下降的問題值得關(guān)注。土地利用方式能影響土壤養(yǎng)分含量和微生物量[10-12]。傳統(tǒng)膠園中各養(yǎng)分的變化基本是離樹越遠(yuǎn)，其含量越高，主要原因是，在實(shí)際生產(chǎn)管理中，該模式下的肥料投入主要集中在行間較中間地帶。全周期膠園種植模式的空間和可間作性與傳統(tǒng)膠園不同，其土地利用方式發(fā)生明顯變化，可推測(cè)土壤養(yǎng)分和土壤微生物將有所變化。綜合分析可知，全周期膠園土壤全氮、無機(jī)氮和微生物量碳低于傳統(tǒng)膠園，而全周期膠園土壤有機(jī)質(zhì)、速效磷和速效鉀含量高于傳統(tǒng)膠園，除速效磷含量達(dá)顯著差異外，其他均未存在顯著變化（P<0.05）。因此，全周期種植模式并沒有顯著影響土壤總體肥力。但是，全周期種植模式改變了土壤養(yǎng)分含量和微生物量的分布情況。從實(shí)際測(cè)定結(jié)果可知，全周期膠園內(nèi)離樹4 m內(nèi)的土壤養(yǎng)分和微生物量碳總體上比傳統(tǒng)膠園的高，可見，全周期膠園有利于提高離樹4 m內(nèi)的土壤肥力，而離樹4 m外觀測(cè)到土壤養(yǎng)分總體降低（降速效磷外），土壤肥力有下降趨勢(shì)。因此，全周期種植模式膠園的土壤養(yǎng)分含量和微生物量及其分布特性不同于傳統(tǒng)膠園，對(duì)大行間的土壤肥力總體上沒有明顯影響。

兩種模式均開展過相同的間作試驗(yàn)，本研究發(fā)現(xiàn)全周期膠園離樹4 m外的土壤速效磷含量較高，可能的原因是離樹4 m外橡膠根系的影響較弱，早期的間作生產(chǎn)中投入的磷肥和鉀肥沒有被橡膠吸收并隨膠水輸出該系統(tǒng)，可推測(cè)出在全周期膠園寬行中進(jìn)行間作，橡膠與作物之間的根系競(jìng)爭(zhēng)應(yīng)該不明顯，有利于間作生產(chǎn)。土壤取樣時(shí)期并非施肥后，而無機(jī)氮易被吸收、轉(zhuǎn)化或損失，是導(dǎo)致兩種土壤無機(jī)氮含量亦很接近的原因。土壤有機(jī)質(zhì)和全氮主要受有機(jī)物料投入的影響[17-18]，且其含量變化較慢，由于取樣時(shí)避開了施肥穴或施肥溝，不受人為干擾，全周期膠園離樹4 m內(nèi)（冠幅大概4 m）土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量相對(duì)較高，可能是冬季橡膠樹落葉相對(duì)集中在該區(qū)域，腐化后提高了其有機(jī)質(zhì)和全氮含量。反之，離樹4 m外則沒有較多的有機(jī)物輸入，其含量相比較低。

綜上所述，與傳統(tǒng)膠園相比，全周期種植模式主要影響土壤養(yǎng)分的分布情況，土壤速效磷和速效鉀含量亦相對(duì)較高，其他指標(biāo)變化較小。

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2.3 土壤速率磷和速效鉀變化

總體而言，兩種種植模式膠園土壤速效磷含量均是離樹越遠(yuǎn)，其含量越高，C1.5處土壤速效磷顯著低于C3.5，I2處顯著低于I4和I6（P<0.05）。全周期膠園土壤速效鉀含量變化趨勢(shì)是離樹越遠(yuǎn)，其含量越低；傳統(tǒng)膠園內(nèi)土壤速效鉀含量變化趨勢(shì)則相反。兩種模式內(nèi)不同位點(diǎn)的土壤速效鉀含量均沒有顯著差異（P<0.05）。傳統(tǒng)膠園土壤速效磷和速效鉀平均含量低于全周期膠園，其中傳統(tǒng)膠園土壤速效磷含量為全周期的32.9%，達(dá)顯著差異，而土壤速效鉀含量則沒有達(dá)到顯著差異（P<0.05）。見表1。

2.4 土壤微生物量碳變化

土壤微生物量碳反映土壤微生物數(shù)量。由表1可得出，傳統(tǒng)膠園內(nèi)不同位點(diǎn)的土壤微生物量碳的變化趨是離樹越遠(yuǎn)，微生物量碳越高，但均沒有達(dá)到顯著差異（P<0.05）；而全周期膠園內(nèi)土壤微生物量碳均是離樹越近，微生物量碳越高，其中I2處為5.74 mg/kg，顯著高于該模式的其他位點(diǎn)（P<0.05）。由于全周期膠園寬行中離樹4 m以上的土壤微生物量較低，使得全周期膠園的土壤微生物量碳含量低于傳統(tǒng)膠園，但沒有顯著差異（P<0.05）。

3 討論與結(jié)論

目前，橡膠樹是我國(guó)熱帶地區(qū)種植面積最大的經(jīng)濟(jì)作物[15]，其主要的生產(chǎn)方式較單一，存在嚴(yán)重的土壤退化問題[16]，土壤養(yǎng)分含量下降的問題值得關(guān)注。土地利用方式能影響土壤養(yǎng)分含量和微生物量[10-12]。傳統(tǒng)膠園中各養(yǎng)分的變化基本是離樹越遠(yuǎn)，其含量越高，主要原因是，在實(shí)際生產(chǎn)管理中，該模式下的肥料投入主要集中在行間較中間地帶。全周期膠園種植模式的空間和可間作性與傳統(tǒng)膠園不同，其土地利用方式發(fā)生明顯變化，可推測(cè)土壤養(yǎng)分和土壤微生物將有所變化。綜合分析可知，全周期膠園土壤全氮、無機(jī)氮和微生物量碳低于傳統(tǒng)膠園，而全周期膠園土壤有機(jī)質(zhì)、速效磷和速效鉀含量高于傳統(tǒng)膠園，除速效磷含量達(dá)顯著差異外，其他均未存在顯著變化（P<0.05）。因此，全周期種植模式并沒有顯著影響土壤總體肥力。但是，全周期種植模式改變了土壤養(yǎng)分含量和微生物量的分布情況。從實(shí)際測(cè)定結(jié)果可知，全周期膠園內(nèi)離樹4 m內(nèi)的土壤養(yǎng)分和微生物量碳總體上比傳統(tǒng)膠園的高，可見，全周期膠園有利于提高離樹4 m內(nèi)的土壤肥力，而離樹4 m外觀測(cè)到土壤養(yǎng)分總體降低（降速效磷外），土壤肥力有下降趨勢(shì)。因此，全周期種植模式膠園的土壤養(yǎng)分含量和微生物量及其分布特性不同于傳統(tǒng)膠園，對(duì)大行間的土壤肥力總體上沒有明顯影響。

兩種模式均開展過相同的間作試驗(yàn)，本研究發(fā)現(xiàn)全周期膠園離樹4 m外的土壤速效磷含量較高，可能的原因是離樹4 m外橡膠根系的影響較弱，早期的間作生產(chǎn)中投入的磷肥和鉀肥沒有被橡膠吸收并隨膠水輸出該系統(tǒng)，可推測(cè)出在全周期膠園寬行中進(jìn)行間作，橡膠與作物之間的根系競(jìng)爭(zhēng)應(yīng)該不明顯，有利于間作生產(chǎn)。土壤取樣時(shí)期并非施肥后，而無機(jī)氮易被吸收、轉(zhuǎn)化或損失，是導(dǎo)致兩種土壤無機(jī)氮含量亦很接近的原因。土壤有機(jī)質(zhì)和全氮主要受有機(jī)物料投入的影響[17-18]，且其含量變化較慢，由于取樣時(shí)避開了施肥穴或施肥溝，不受人為干擾，全周期膠園離樹4 m內(nèi)（冠幅大概4 m）土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量相對(duì)較高，可能是冬季橡膠樹落葉相對(duì)集中在該區(qū)域，腐化后提高了其有機(jī)質(zhì)和全氮含量。反之，離樹4 m外則沒有較多的有機(jī)物輸入，其含量相比較低。

綜上所述，與傳統(tǒng)膠園相比，全周期種植模式主要影響土壤養(yǎng)分的分布情況，土壤速效磷和速效鉀含量亦相對(duì)較高，其他指標(biāo)變化較小。

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