不同有機(jī)物料對(duì)土壤和煙葉主要質(zhì)量指標(biāo)的影響

馮婷婷，王夢(mèng)雅，符云鵬*，李海江，宋顯峰，張曉娟

（1.煙草行業(yè)煙草栽培重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草學(xué)院，鄭州 450002；2.河南省煙草公司平頂山市公司，河南 平頂山467000；3.平頂山市煙草公司郟縣分公司，河南 郟縣 467100）

不同有機(jī)物料對(duì)土壤和煙葉主要質(zhì)量指標(biāo)的影響

馮婷婷1，王夢(mèng)雅1，符云鵬1*，李海江2，宋顯峰3，張曉娟2

（1.煙草行業(yè)煙草栽培重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草學(xué)院，鄭州 450002；2.河南省煙草公司平頂山市公司，河南 平頂山467000；3.平頂山市煙草公司郟縣分公司，河南 郟縣 467100）

通過大田試驗(yàn)，研究了施用不同有機(jī)物料對(duì)土壤碳氮含量和煙葉碳/氮及感官質(zhì)量的影響。結(jié)果表明，施用腐熟麥秸稈、綠肥和綠肥配施菌肥能提高土壤微生物商和前期土壤中有機(jī)碳、全氮、微生物量碳、微生物量氮含量，土壤微生物量碳/微生物量氮平均值在5左右。煙葉質(zhì)量分析表明，煙葉碳/氮在移栽后60 d前增長(zhǎng)緩慢，之后進(jìn)入快速增長(zhǎng)期，烘烤后下降，烤后煙葉感官質(zhì)量得到改善。相關(guān)分析結(jié)果表明，土壤碳氮含量與評(píng)吸總分呈顯著或極顯著正相關(guān)，煙葉碳/氮與評(píng)吸總分不存在線性相關(guān)關(guān)系，但與香氣量、刺激性、余味和勁頭呈負(fù)相關(guān)，與香氣質(zhì)、濃度呈正相關(guān)。綜合分析，以綠肥配施微生物菌劑的處理效果最好。

有機(jī)物料；土壤碳氮；煙葉碳/氮；感官質(zhì)量

豫中煙區(qū)是我國(guó)典型的濃香型產(chǎn)區(qū)。多年來(lái)，受不合理的土壤耕作和大量施用化肥等因素的影響，造成土壤物理性能變差、氮素含量增加、碳氮比下降，土壤養(yǎng)分供應(yīng)不平衡，鐮刀菌根腐病等煙田病害有增加趨勢(shì)，限制了烤煙濃香型風(fēng)格的彰顯和煙葉品質(zhì)的進(jìn)一步提高[1]。因此，培育健康土壤、提高土壤碳氮比、促進(jìn)煙葉碳氮代謝平衡、改善煙葉質(zhì)量是目前煙草生產(chǎn)中亟需解決的難題。

碳、氮是土壤有機(jī)質(zhì)最基本的組成元素，土壤有機(jī)碳、全氮含量可以作為評(píng)價(jià)土壤肥力的重要指標(biāo)[2-3]。土壤碳氮比可反映土壤微生物的生態(tài)環(huán)境，在一定范圍內(nèi)，較高的碳氮比有利于改善土壤的物理結(jié)構(gòu)，從而促進(jìn)土壤微生物的生長(zhǎng)和養(yǎng)分的礦化及平衡供應(yīng)。煙葉碳/氮可作為反映煙葉碳氮代謝協(xié)調(diào)程度的重要指標(biāo)，煙葉發(fā)育及成熟過程中的碳/氮與烤后煙葉評(píng)吸總分呈顯著的二次曲線相關(guān)關(guān)系[4-5]。研究表明高碳/氮的秸稈和綠肥在土壤中腐解可增加土壤有機(jī)質(zhì)，提高土壤碳氮比，改善土壤理化性狀，促進(jìn)微生物大量繁殖生長(zhǎng)，增強(qiáng)土壤酶活性，提升煙葉品質(zhì)[6-10]。

本試驗(yàn)在豫中煙區(qū)研究了不同有機(jī)物料施用后土壤碳、氮及煙葉碳/氮的動(dòng)態(tài)變化，分析了土壤碳、氮和煙葉碳/氮與煙葉質(zhì)量的關(guān)系，以期為豫中煙區(qū)土壤改良的有效途徑和提高煙葉品質(zhì)提供理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)地基本情況

試驗(yàn)于2014—2015年在平頂山市郟縣李口鎮(zhèn)袁楊莊進(jìn)行，土壤類型為褐土，土壤pH 7.45，有機(jī)質(zhì)12.42 g/kg，全碳10.68 g/kg，全氮1.16 g/kg，堿解氮65.42 mg/kg，有效磷13.75 mg/kg，速效鉀112.16 mg/kg，緩效鉀601.32 mg/kg。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)5個(gè)處理，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，小區(qū)面積667 m2，重復(fù)3次。處理如下，CK：按當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥；T1：CK+施用腐熟麥秸稈；T2：CK+翻壓黑麥草；T3：CK+翻壓黑麥草+微生物菌劑30 kg/hm2；T4：CK+翻壓黑麥草+納米酵豆11.25 kg/hm2。常規(guī)施肥施氮量為30.0 kg/hm2，m(N):m(P2O5):m(K2O)為1:2:6，其中復(fù)合肥（10:10:20）150 kg/hm2，腐熟芝麻餅肥300 kg/hm2（含氮5%），磷、鉀不足部分由重過磷酸鈣、硫酸鉀補(bǔ)充。餅肥及70%的化肥做基肥起壟時(shí)條施，30%的化肥移栽時(shí)穴施。腐熟小麥秸稈、黑麥草按當(dāng)?shù)責(zé)熖飳?shí)際生產(chǎn)最優(yōu)添加量施加。腐熟麥秸稈（以干物質(zhì)6000 kg/hm2計(jì)）碳、氮、磷、鉀含量分別為27.64%、0.34%、0.19%、0.41%，在整地時(shí)均勻撒在試驗(yàn)田里，用機(jī)器旋翻至耕層與土壤混合均勻。黑麥草于2014年11月份播種，2015年 4月初翻壓，翻壓時(shí)干重3572.36 kg/hm2，碳、氮、磷、鉀含量分別為32.19%、1.79%、0.22%、0.43%。微生物菌劑為河南省鶴壁市禾盛生物科技有限公司生產(chǎn)的功能型微生物菌劑，納米酵豆是由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所研制的一種土壤有益微生物田間擴(kuò)繁劑。

供試烤煙品種為中煙100，于5月6日移栽，9月17日采收結(jié)束，株行距50 cm×120 cm，大田管理按照當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行。

1.3測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1土壤碳、氮 各處理分別于移栽后30、60、90、120 d用土鉆按“S”形采集各處理耕層0～20 cm土樣。所采土樣分為2份，一份碾碎過2 mm篩后置于4 ℃冰箱中保存，另一份風(fēng)干過篩保存。土壤微生物量碳、氮采用氯仿熏蒸-K2SO4提取法（FE）測(cè)定[11]，土壤全氮采用德國(guó)Elementar公司生產(chǎn)的碳氮元素分析儀（Vario Max）測(cè)定，土壤有機(jī)碳采用重鉻酸鉀容量法外加熱法測(cè)定[12]。

1.3.2煙葉碳、氮及感官質(zhì)量 分別在移栽后30、60、90 d、烘烤后取各處理具有代表性的中部葉，105 ℃殺青30 min，65 ℃下烘干至恒重，粉碎過60目篩后備用。采用碳氮元素分析儀（Vario Max）測(cè)定煙葉全碳、全氮。

烤后煙葉感官質(zhì)量由河南中煙技術(shù)中心7名具有行業(yè)評(píng)吸資格的評(píng)吸委員進(jìn)行，滿分為100分。各指標(biāo)取專家評(píng)吸打分平均值進(jìn)行分析。

1.4數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2010和 SPSS 19.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析。

2　結(jié) 果

2.1不同有機(jī)物料對(duì)土壤碳、氮的影響

2.1.1土壤有機(jī)碳和全氮 不同處理烤煙大田生長(zhǎng)期間土壤有機(jī)碳含量呈先增后降趨勢(shì)，高峰出現(xiàn)在移栽后60 d時(shí)。圖1表明，施加秸稈和黑麥草增加了土壤有機(jī)碳，且綠肥配施微生物菌劑處理土壤有機(jī)碳含量最高。說(shuō)明添加綠肥和秸稈等有機(jī)物料能夠影響土壤中碳的儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)化，在烤煙生育期可以快速改善土壤肥力，促進(jìn)煙株生長(zhǎng)。

圖2表明，T1處理土壤全氮含量隨著烤煙生育期的推進(jìn)呈逐漸下降的趨勢(shì)，翻壓綠肥的處理呈先上升后下降，之后略有上升的趨勢(shì)，移栽后60 d時(shí)達(dá)到峰值。各處理間相比，移栽后30 d，T1處理全氮含量最高，比對(duì)照CK提高了17.16%；60 d時(shí)T3處理全氮含量最高；90 d時(shí)各處理全氮含量均降低，下降幅度（與60 d相比）由高到低的順序?yàn)椋篢3＞T4＞T2＞CK＞T1，除T1處理外，其余處理全氮含量與CK差異不顯著；120 d時(shí)，各處理與CK差異不顯著。整體看來(lái)，植煙土壤添加有機(jī)物料能增加土壤全氮含量，促進(jìn)煙株前期的生長(zhǎng)發(fā)育，T2、T3、T4處理在后期適時(shí)降低有利于煙葉成熟落黃。

2.1.2土壤微生物量碳、氮 如圖3所示，在烤煙生育期內(nèi)，對(duì)照CK與處理T2土壤微生物量碳含量隨煙株生育期的推進(jìn)呈逐漸降低的趨勢(shì)，處理T1、T3、T4微生物量碳含量呈先升高后降低的變化趨勢(shì)。移栽后30 d，與CK相比，土壤微生物量碳增加幅度分別為26.10%～57.67%，處理T2、T3、T4間差異不顯著，但顯著高于處理T1；60 d時(shí)除T2處理外，其余3個(gè)處理土壤微生物量碳含量均達(dá)到最大值，各處理間差異顯著；90～120 d時(shí)，各處理微生物量碳含量逐漸降低，但均顯著高于對(duì)照，處理T3、T4顯著高于處理T1。

由圖4可以看出，土壤微生物量氮含量呈先減少后增加，之后又降低的趨勢(shì)，施加有機(jī)物料后土壤微生物量氮含量明顯高于對(duì)照處理。各處理土壤微生物量氮含量在移栽后30 d最高，大小為40.03～8.94 mg/kg；60 d時(shí)各處理耕層土壤微生物量氮含量減少，這可能是因?yàn)闊熤赀M(jìn)入功能盛期，對(duì)氮素的需求增加導(dǎo)致的；90 d時(shí)土壤微生物量氮含量又略有回升，這可能與煙葉在生育后期對(duì)氮肥需求量減少有關(guān)。在烤煙生育期所有處理土壤微生物量氮含量大小基本表現(xiàn)為T3＞T4＞T2＞T1＞CK。

圖1　不同有機(jī)物料對(duì)土壤有機(jī)碳的影響Fig. 1　Effect of different organic materials on organic carbon of soil

圖2　不同有機(jī)物料對(duì)土壤全氮的影響Fig. 2　Effect of different organic materials on total nitrogen of soil

圖3　不同有機(jī)物料對(duì)土壤微生物量碳的影響Fig. 3　Effect of different organic materials on microbial biomass C of soil

圖4　不同有機(jī)物料對(duì)土壤微生物量氮的影響Fig. 4　Effect of different organic materials on microbial biomass N of soil

2.1.3土壤微生物商、微生物量碳/微生物量氮 微生物商是指土壤微生物量碳占土壤有機(jī)碳含量的百分比，能有效指示有機(jī)物質(zhì)施入土壤后向微生物量碳轉(zhuǎn)化的效率、土壤碳素?fù)p失等。表1表明，各處理微生物商在烤煙整個(gè)生育期的變化較小，平均值均顯著高于對(duì)照，變化規(guī)律和差異與微生物量碳相似，但處理T1的微生物商低于同時(shí)期處理T2、T3、T4（90 d除外）。

從煙株整個(gè)生育期土壤微生物量碳氮比平均值來(lái)看，處理T1高于CK，處理T2、T3、T4低于CK，但各處理均值均在5左右，表明土壤微生物可能以細(xì)菌為主。所有處理土壤微生物量碳氮比在移栽后60 d時(shí)最高，說(shuō)明此時(shí)土壤養(yǎng)分供應(yīng)充足，微生物分解速度較慢，土壤養(yǎng)分可得到有效轉(zhuǎn)化保存。各處理間比較來(lái)看，處理T3、T4在整個(gè)生育期內(nèi)微生物量碳氮比波動(dòng)稍平緩，說(shuō)明綠肥配施菌肥促使土壤微生物分解、合成不至于太過劇烈，利于土壤和綠肥養(yǎng)分的釋放和保存。

表1　不同有機(jī)物料對(duì)土壤微生物商、微生物量碳/微生物量氮的影響Table1　Effect of different organic materials on microbial quotient and microbial biomass C/N of soil

2.2不同有機(jī)物料對(duì)煙葉碳/氮的影響

煙葉碳/氮是反映葉片光合產(chǎn)物分配方向的重要指標(biāo)，適宜的煙葉碳/氮有利于煙葉優(yōu)良品質(zhì)的形成及煙葉碳氮代謝強(qiáng)度和協(xié)調(diào)程度。由表2可知，煙葉碳氮比在發(fā)育和成熟過程中呈持續(xù)增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，而烘烤后煙葉碳/氮下降。移栽后60 d以前，煙葉碳/氮增長(zhǎng)緩慢，60 d以后進(jìn)入快速增長(zhǎng)期，煙葉由氮代謝為主轉(zhuǎn)向碳代謝為主轉(zhuǎn)換。

2.3不同有機(jī)物料對(duì)煙葉感官質(zhì)量的影響

表3是不同有機(jī)物料對(duì)烤后中部葉單料煙評(píng)吸質(zhì)量的影響，總分越高表明煙葉的綜合評(píng)吸品質(zhì)越好。煙葉感官質(zhì)量以處理T3最好，處理T1次之，處理T2略優(yōu)于CK。處理T3的香氣量和余味得分最高，雜氣和刺激性較弱。

2.4土壤碳、氮，煙葉碳/氮與感官質(zhì)量的相關(guān)性

由表4可知，相關(guān)分析結(jié)果表明，有機(jī)碳和全氮含量均與濃度呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)，與評(píng)吸總分、雜氣、余味、勁頭、燃燒性和灰色均呈顯著或極顯著正相關(guān)，說(shuō)明土壤有機(jī)碳和全氮含量較高時(shí)，煙葉整體感官質(zhì)量較好；土壤微生物量碳和微生物量氮與評(píng)吸總分、雜氣、灰色均呈顯著或極顯著正相關(guān)，且以微生物量氮的相關(guān)系數(shù)較高，微生物量氮還與刺激性和余味呈顯著正相關(guān)，說(shuō)明土壤微生物量碳、氮含量較高時(shí)雜氣較小，煙葉灰色較白，整體感官質(zhì)量較好；微生物量碳氮比與香氣質(zhì)和濃度呈顯著和極顯著正相關(guān)，與其他各感官指標(biāo)均呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)，說(shuō)明土壤微生物量碳氮比較大時(shí)，煙葉勁頭不足、余味舒適度降低，整體感官質(zhì)量較差；微生物商與灰色呈顯著正相關(guān)，但與其他感官指標(biāo)相關(guān)性不顯著；土壤微生物量碳氮比、微生物量碳、微生物量氮和微生物商4個(gè)指標(biāo)與感官質(zhì)量相關(guān)性比較，微生物量碳氮比與感官質(zhì)量的相關(guān)性最好，微生物商與感官質(zhì)量的相關(guān)性最弱。

表2　不同有機(jī)物料對(duì)煙葉碳/氮的影響Table2　Effect of different organic materials on tobacco C/N

煙葉各時(shí)期碳氮比與評(píng)吸總分、雜氣、燃燒性、灰色不存在線性相關(guān)關(guān)系，但與香氣量、刺激性、余味和勁頭存在不同程度的負(fù)相關(guān)關(guān)系；與香氣質(zhì)、濃度存在明顯正相關(guān)關(guān)系，且與香氣質(zhì)的相關(guān)系數(shù)較高；表明隨著煙葉碳氮比的增加，香氣質(zhì)變好、濃度提高、刺激性減小，但香氣量減少、勁頭不足、余味舒適度降低。

表3　不同有機(jī)物料對(duì)烤后煙葉感官質(zhì)量的影響Table3　Effect of different organic materials on sensory quality of cured tobacco

表4　土壤碳、氮，煙葉碳/氮與感官各指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)Table4　Correlation coefficients between soil carbon and nitrogen , tobacco C/N and sensory quality indices

3　討 論

秸稈和綠肥作為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)重要的有機(jī)肥源，含有大量有機(jī)質(zhì)及植物生長(zhǎng)所需要的營(yíng)養(yǎng)成分。李文軍等[13]對(duì)水稻土有機(jī)碳、氮的研究表明，化肥配施有機(jī)肥能顯著提高土壤有機(jī)碳、全氮活性，更有利于土壤總有機(jī)碳氮積累。秸稈和綠肥施入土壤后，可以提高土壤有機(jī)碳、全氮含量，并且處理T3、T4有機(jī)碳提高幅度大于處理T1、T2。綠肥和秸稈中的有機(jī)質(zhì)補(bǔ)充到土壤中，增強(qiáng)微生物活性進(jìn)而促進(jìn)其對(duì)新鮮有機(jī)物質(zhì)的固定[14-15]，菌肥通過一系列的生命活動(dòng)又促進(jìn)綠肥在土壤中的進(jìn)一步腐解、促進(jìn)微生物的大量繁殖及土壤養(yǎng)分的釋放[16]。

土壤微生物量碳、氮是土壤活性養(yǎng)分的重要儲(chǔ)備庫(kù)，可反映土壤微生物數(shù)量和土壤氮庫(kù)氮素循環(huán)的本質(zhì)[17-18]。有機(jī)物料為微生物生存提供了大量的有機(jī)碳源和氮源，刺激微生物數(shù)量迅速增加，使各處理微生物量氮和處理T2的微生物量碳含量在移栽后30 d最高，T1、T3和T4處理在移栽后60 d微生物量碳含量最高。本研究中處理T3、T4在煙株生育期內(nèi)微生物商值較大，說(shuō)明綠肥與菌肥配施促進(jìn)了土壤有機(jī)碳的形態(tài)轉(zhuǎn)化向更容易被微生物和作物利用的方向進(jìn)行，從而提高土壤養(yǎng)分有效性。處理CK和T1的微生物量碳氮比在60 d時(shí)最大，可能是由于微生物中真菌較多，其余各處理在烤煙生育期土壤中微生物以細(xì)菌為主[19]。

碳氮代謝是烤煙最基本的代謝過程，碳氮代謝強(qiáng)度、協(xié)調(diào)程度及其在煙葉生長(zhǎng)和成熟過程中的動(dòng)態(tài)變化模式，對(duì)煙葉品質(zhì)有重大影響[20]。在煙葉烘烤過程中，呼吸消耗相對(duì)較多，干物重?fù)p失15%～20%，烤后煙葉含氮量升高，含碳量和碳氮比降低。煙葉碳/氮與氮素不同施用量和不同來(lái)源之間有密切的關(guān)系，通過施肥可以有效調(diào)節(jié)煙葉的碳氮比[4]，不同的碳氮比變化模式可作為植煙土壤科學(xué)施肥的參考。

王小東等[21]研究表明，土壤有機(jī)質(zhì)與烤煙感官評(píng)吸呈正相關(guān)關(guān)系。本試驗(yàn)中，土壤有機(jī)碳、全氮、微生物量碳和微生物量氮含量與煙葉感官質(zhì)量呈顯著或極顯著正相關(guān)關(guān)系，土壤微生物量碳氮比與感官質(zhì)量呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，而微生物商與感官質(zhì)量的相關(guān)性不顯著，表明隨著土壤碳、氮含量的增加，可提高煙葉的整體品質(zhì)。本試驗(yàn)煙葉碳/氮與感官評(píng)吸總分不呈線性相關(guān)，但與香氣量、余味和勁頭存在不同程度的負(fù)相關(guān)，與香氣質(zhì)存在明顯正相關(guān)的結(jié)論與姚忠達(dá)等[22]的研究結(jié)果不完全一致，但與史宏志等[5]的研究結(jié)果相同，這可能與試驗(yàn)中施肥方式和評(píng)吸方法中各參照指標(biāo)略有差異有關(guān)，還需要進(jìn)一步探討。

4　結(jié) 論

施用腐熟麥秸稈、綠肥和綠肥配施菌肥等施肥方式在烤煙各生育期均提高了土壤有機(jī)碳、全氮、微生物量碳、微生物量氮和微生物商；微生物量碳在移栽后30和60 d達(dá)到最大值，微生物量氮在30 d達(dá)到最大值，微生物量碳/微生物量氮平均值在5左右；煙葉碳/氮在移栽后60 d以前增長(zhǎng)緩慢，之后進(jìn)入快速增長(zhǎng)期，烘烤后煙葉碳/氮下降；施用不同有機(jī)物料后煙葉感官質(zhì)量得到改善；土壤碳、氮含量與評(píng)吸總分呈顯著或極顯著正相關(guān)，微生物量碳氮比與評(píng)吸總分呈極顯著負(fù)相關(guān)，微生物商作為衍生指標(biāo)間接影響感官質(zhì)量；總體以綠肥配施微生物菌劑的處理效果最好。

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Effect of Different Organic Materials on the Main Quality Indicators of Soil and Tobacco

FENG Tingting1, WANG Mengya1, FU Yunpeng1*, LI Haijiang2, SONG Xianfeng3, ZHANG Xiaojuan2
(1. Key Laboratory for Tobacco Cultivation, School of Tobacco Sciences, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, China; 2. Pingdingshan Municipal Tobacco Company, Pingdingshan, Henan 467000, China; 3. Jiaxian Branch of Pingdingshan Municipal Tobacco Company, Jiaxian, Henan 467100, China)

Field experiment was carried out to study the effect of different organic materials on soil carbon and nitrogen and C/N, sensor quality of flue-cured tobacco. Results showed that rotten wheat straw, green manure and green manure with microbial agents could increase microbial quotient and antecedent soil organic carbon, total nitrogen, microbial biomass C, microbial biomass N, with microbial biomass C/N averaged at about 5. The analysis of tobacco quality showed that tobacco leaf C/N increased slowly before 60d after transplanting then entered the period of rapid growth. Leaf C/N decreased after flue-curing and the sensory quality of flue-cured tobacco was improved. Correlation analysis showed that soil carbon and nitrogen content had significant or extremely significant positive correlations with total score of sensory quality. Tobacco leaf C/N had no linear correlation with total score of sensory quality, but had negative correlations with the aroma, pungent, aftertaste and momentum, had positive correlations with quality and concentration of aroma. Green manure with microbial agents rendered the best effect.

organic materials; soil carbon and nitrogen; flue-cured tobacco C/N; sensor quality

S572.01

1007-5119（2016）05-0022-06

10.13496/j.issn.1007-5119.2016.05.005

煙草行業(yè)煙草栽培重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室資助項(xiàng)目“植煙土壤肥力培育及提高肥料利用率技術(shù)研究”{中煙辦[2014]334號(hào)}

馮婷婷（1990-），女，碩士研究生，主要從事煙草栽培生理生化研究。E-mail：ycfengting@163.com。 *通信作者，E-mail：ypfu01@163.com

2016-03-29

2016-05-10