楊永春,王 斌,李 龍,宋海江,高文斌,張 凱,李延瑞,楊佳妮,王文凱
(1.延安市農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全檢驗(yàn)檢測(cè)中心,陜西 延安 716000;2.延安職業(yè)技術(shù)學(xué)院,陜西 延安 716000;3.洛川縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心,陜西 洛川 727400)
黃土丘陵區(qū)蘋(píng)果園水肥土改良技術(shù)集成應(yīng)用研究*
楊永春1,王 斌2,李 龍1,宋海江1,高文斌1,張 凱1,李延瑞1,楊佳妮1,王文凱3
(1.延安市農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全檢驗(yàn)檢測(cè)中心,陜西 延安 716000;2.延安職業(yè)技術(shù)學(xué)院,陜西 延安 716000;3.洛川縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心,陜西 洛川 727400)
研究利用技術(shù)集成改良蘋(píng)果園水、肥、土的效果;應(yīng)用園地生態(tài)循環(huán)節(jié)水施肥技術(shù)模式、水肥灌溉一體化節(jié)水模式、穴施肥水與覆蓋技術(shù)模式進(jìn)行試驗(yàn)示范;通過(guò)微滴滲灌、綠肥種植、五位一體、穴施肥水等取得了改善蘋(píng)果園肥、土、水的明顯效果;文中幾種模式的應(yīng)用完全可以實(shí)現(xiàn)蘋(píng)果園肥、土、水的改良目的,值得推廣應(yīng)用。
水肥土改良;技術(shù)集成;應(yīng)用研究
近年來(lái),延安蘋(píng)果大名遠(yuǎn)揚(yáng),銷售于世界各地,在當(dāng)?shù)剞r(nóng)民收入中也占到了60%以上,在當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)財(cái)政收入中也是重中之重。全市現(xiàn)有蘋(píng)果面積22.67萬(wàn)hm2,正在實(shí)施“南提北擴(kuò)”戰(zhàn)略。但果園土壤的肥、土、水因素越來(lái)越成了延安蘋(píng)果優(yōu)質(zhì)高效的限制因子。為此,必須正確分析延安市蘋(píng)果園土壤質(zhì)量現(xiàn)狀,必須應(yīng)用創(chuàng)新思維方法,運(yùn)用現(xiàn)代科技和手段加強(qiáng)蘋(píng)果園土壤質(zhì)量建設(shè),為蘋(píng)果生產(chǎn)創(chuàng)造良好的土壤環(huán)境。
延安市地處黃土高原腹地,蘋(píng)果產(chǎn)地生態(tài)環(huán)境優(yōu)越。各項(xiàng)氣象指標(biāo)均在蘋(píng)果種植最適宜區(qū)范圍內(nèi),空氣二氧化硫、空氣氮養(yǎng)化物、水總汞、水總砷、水總鉛、水氟化物、土壤汞、土壤砷、土壤鉛等9項(xiàng)環(huán)境質(zhì)量指標(biāo)都小于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)限量值。加之光照充足,土層深厚,質(zhì)地疏松,富含鉀鈣,成為世界最佳蘋(píng)果優(yōu)生區(qū)之一。然而,隨著“四項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)”的推廣應(yīng)用,蘋(píng)果產(chǎn)量和質(zhì)量的不斷提高,蘋(píng)果園土壤存在的問(wèn)題也逐漸凸現(xiàn)出來(lái)。
1.1 土壤有機(jī)質(zhì)偏低
有機(jī)物質(zhì)含量高低決定土壤的基本性質(zhì)。經(jīng)對(duì)洛川縣519個(gè)蘋(píng)果園土樣分析,全縣蘋(píng)果園0~40cm土層土壤有機(jī)質(zhì)平均含量為0.905%,這在全市蘋(píng)果主產(chǎn)縣區(qū)是最高的。據(jù)監(jiān)測(cè),全市土壤有機(jī)質(zhì)分布態(tài)勢(shì)是:南部塬地果區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)0.70%~0.90%,東部殘塬地果區(qū)0.65%~0.80%,中北部丘陵地果區(qū)0.60%~0.70%,均沒(méi)有超過(guò)1%大限。土壤有機(jī)物質(zhì)偏低,說(shuō)明土壤能源儲(chǔ)備不足,活力不強(qiáng),造成土壤微生物活動(dòng)繁衍較弱,土壤結(jié)構(gòu)難以改善,保肥、保水性能降低,養(yǎng)分供給不及時(shí),最終影響優(yōu)質(zhì)蘋(píng)果生產(chǎn)。
1.2 土壤養(yǎng)分低下
土壤是果樹(shù)養(yǎng)分供給的源與庫(kù)。土壤養(yǎng)分的豐缺直接影響樹(shù)體的生長(zhǎng)發(fā)育和果品質(zhì)量。據(jù)多年監(jiān)測(cè),我市南、東與中北三個(gè)果區(qū)土壤養(yǎng)分含量分別為:全氮 0.070%~0.075%、0.060%~0.070%、0.055%~0.060%,速效養(yǎng)分除速效鉀外,均處于中下水平。總的趨勢(shì)是,南部高于東部,東部高于中北部。特別值得注意的是,隨著蘋(píng)果產(chǎn)量與效益的提高,重氮、磷,輕鉀、微(肥)的施肥習(xí)慣,導(dǎo)致南部一些果園土壤速效鉀急劇下降,被譽(yù)為富鉀的黃土轉(zhuǎn)向鉀素缺乏,部分微量元素如鐵、硼、鋅、鉬等也顯得不足,開(kāi)始出現(xiàn)生理性病害[1]。
1.3 土壤水嚴(yán)重虧缺
干旱是延安蘋(píng)果生產(chǎn)的一大障礙因素。降水偏少,時(shí)空分布不均勻,干旱脅迫土壤養(yǎng)分的釋放與施肥效益的發(fā)揮。據(jù)對(duì)寶塔區(qū)柳林鎮(zhèn)8齡紅富士蘋(píng)果進(jìn)行水分供需測(cè)定,2001年蘋(píng)果年生長(zhǎng)周期耗水527.23mm,而降水量為463.6mm,短缺63.92mm,相當(dāng)一場(chǎng)大雨。蘋(píng)果樹(shù)在6、7、8月份,耗水強(qiáng)度分別達(dá)到4.93、3.96、2.13,土壤供水量與耗水量差距較大。據(jù)土壤水分測(cè)定,寶塔區(qū)黃綿土田間持水量為226.9mm,凋萎濕度55.60mm,1m土層內(nèi)有效水只有171.3mm。洛川塬區(qū)粘化黑壚土果園有效水:0~40cm64.5mm,0~60cm97.6mm,0~80cm132.5mm,0~100cm172.8mm,0~200cm353.4mm。對(duì)于根深葉茂的蘋(píng)果樹(shù)來(lái)說(shuō),土壤儲(chǔ)水顯然不足。
延安大部分土地處于半干旱區(qū)域,表現(xiàn)在:
(1)自然降水偏少。全年平均降水量?jī)H540多mm,東部黃河沿岸與白于山區(qū)降水量只有450~490mm,降水較多的南部地區(qū)常年也不到600mm,很難滿足農(nóng)作物與果業(yè)生產(chǎn)的需要。
(2)降水年際變幅大。年際間大體變幅在15.0~20.9%,常造成冬春、春夏、春夏秋連旱,旱災(zāi)嚴(yán)重年份果業(yè)大幅度減產(chǎn),給農(nóng)民造成重大經(jīng)濟(jì)損失。
(3)濕潤(rùn)度(K=R/E0)偏低。延安及其以北小于0.5,為半干旱地區(qū);甘泉以南為0.5~0.6,為半濕潤(rùn)地區(qū)。
(4)土壤儲(chǔ)水嚴(yán)重不足。據(jù)測(cè)定,南部的粘化黑壚土0~100cm土層內(nèi),田間持水量為258.9mm,凋萎濕度86.1mm,有效水172.8mm;0~200cm,田間持水量530.9mm,凋萎濕度177.5mm,有效水353.4mm;北部的黃綿土與綿沙土土壤水分虧缺更加嚴(yán)重。果樹(shù)作物常因土壤干旱,影響土壤有效養(yǎng)分的利用和肥效的充分發(fā)揮。歷年來(lái),延安區(qū)域的降水偏少,土壤水分虧缺,干旱脅迫,使施入田間的肥料不能充分發(fā)揮其肥效,造成肥料的浪費(fèi)與流失,既給農(nóng)民造成經(jīng)濟(jì)損失,也增加了有效養(yǎng)分的流失,對(duì)土壤環(huán)境形成潛在危險(xiǎn)。據(jù)西北水保所在寶塔區(qū),連續(xù)三年對(duì)8齡紅富士蘋(píng)果樹(shù)進(jìn)行水分供需測(cè)定,蘋(píng)果生長(zhǎng)發(fā)育年度耗水527.23mm,而年內(nèi)降雨量為463.6mm,尚差63.63mm。加之降水分配不勻,特別是6、7、8月份,正是蘋(píng)果耗水高峰,其強(qiáng)度達(dá)到4.93、3.93、2.13,對(duì)土壤水分要求特別敏感,提高土壤儲(chǔ)水與補(bǔ)水效果也十分明顯,對(duì)提高肥料與水分利用率也是關(guān)鍵生育時(shí)期。采取補(bǔ)水措施,水分利用率比對(duì)照高出12.75個(gè)百分點(diǎn)。
通過(guò)多年實(shí)踐與探索,我市在果園土壤改良技術(shù)應(yīng)用方面取得了重大進(jìn)展。包括豆科作物與禾本科作物的間作套種,豆科作物與油菜等輪作,可實(shí)現(xiàn)不同物種間的養(yǎng)分與交換,產(chǎn)生的養(yǎng)分在作物間循環(huán);農(nóng)作物秸稈還田,使上茬作物秸稈成為下茬作物提供的養(yǎng)分;農(nóng)田養(yǎng)殖,使動(dòng)物糞便成為養(yǎng)地用地的肥料;坡地保護(hù)地栽培,使土壤養(yǎng)分和水分可以更多地在林地、果園和梯田中循環(huán)利用;施肥控制,通過(guò)測(cè)土配方施肥,施用緩釋肥和精準(zhǔn)化農(nóng)業(yè)等措施,控制肥料使用時(shí)間和使用量,減少養(yǎng)分投入和流失,控制面源污染,以提高肥料利用率和循環(huán)比例。
但據(jù)多年監(jiān)測(cè),延安市南部、東部和中北部3個(gè)果區(qū)土壤養(yǎng)分含量分別為:0.070%~0.075%、0.060%~0.070%、0.055%~0.060%,除速效鉀外,速效養(yǎng)分含量均處于中下水平??傏厔?shì)是,南部高于東部,東部高于中北部。隨著蘋(píng)果產(chǎn)量與效益的提高,重氮磷輕鉀微(肥)的施肥習(xí)慣,導(dǎo)致南部一些果園土壤速效鉀急劇下降,被譽(yù)為富鉀的黃土轉(zhuǎn)向缺乏鉀素,部分微量元素如鐵、硼、鋅、鉬等的含量明顯不足,開(kāi)始出現(xiàn)生理性病害。就以洛川果園為例,我們對(duì)延安典型的洛川縣蘋(píng)果園近年土樣分析,全縣蘋(píng)果園0~40cm土層土壤有機(jī)質(zhì)平均含量為0.905%。土壤有機(jī)質(zhì)分布態(tài)勢(shì)是:塬地果區(qū)0.70%~0.90%,東部殘塬地果區(qū)0.65%~0.80%,中北部丘陵地果區(qū)0.60%~0.70%,均沒(méi)有超過(guò)1%。土壤有機(jī)物質(zhì)偏低,說(shuō)明土壤能源儲(chǔ)備不足,活力不強(qiáng),造成土壤微生物活動(dòng)繁衍較弱,土壤結(jié)構(gòu)難以改善,保肥保水性能降低,養(yǎng)分供給不及時(shí),最終影響優(yōu)質(zhì)蘋(píng)果生產(chǎn)。果園的土壤制度目前主要以清耕制為主,培肥體系尚未全面建立,造成果品內(nèi)在質(zhì)量有下降趨勢(shì)。
3.1 (果園+沼氣池+水窖+養(yǎng)畜+綠肥)──園地生態(tài)循環(huán)節(jié)水施肥技術(shù)模式
該模式是在果園構(gòu)建綠肥(果園)、養(yǎng)畜、沼氣、水窖(水井),形成果、沼、畜、肥、窖五位一體,相互結(jié)合,循環(huán)利用,以生產(chǎn)綠色有機(jī)產(chǎn)品,促進(jìn)果菜產(chǎn)業(yè)有效發(fā)展為目標(biāo)的一種現(xiàn)代生態(tài)農(nóng)業(yè)模式。這種模式的優(yōu)勢(shì):
(1)能解決園內(nèi)用水問(wèn)題。利用自然降水入窖儲(chǔ)水,或抽提井水,飼養(yǎng)豬、羊或家禽;通過(guò)用水管網(wǎng),對(duì)果園、菜園進(jìn)行微灌,可直至植株根系土壤吸水部位;還可解決園內(nèi)噴藥與人畜用水。
(2)能解決有機(jī)肥問(wèn)題。一是刈割直接翻壓肥田。對(duì)增加土壤有機(jī)物質(zhì)和有效養(yǎng)分有重要作用。二是作為家畜飼草,畜糞便直接入沼氣池發(fā)酵,為園地提供優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥料。
(3)能解決果、農(nóng)、菜生活生產(chǎn)問(wèn)題。沼氣可供照明、炊用以及誘蟲(chóng)燈應(yīng)用,窖水可作為人畜與噴藥用水。
(4)可形成果園內(nèi)部的物質(zhì)與能量有效循環(huán)利用。
3.2 (水肥耦合)──水肥灌溉一體化節(jié)水模式
水肥一體化又稱灌溉施肥。它是借助壓力灌溉系統(tǒng),將配兌成的肥料溶液輸送到作物、果樹(shù)的根部土壤,適時(shí)適量滿足作物、果樹(shù)水分和養(yǎng)分需求的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)新技術(shù)。其好處是:
(1)水肥同步,水肥相濟(jì),充分發(fā)揮水肥耦合作用。特別是肥料直接施到根區(qū),減少了肥料與土壤的接觸面積,以及土壤對(duì)肥料養(yǎng)分的固定,有利于根系對(duì)養(yǎng)分的直接吸收利用。
(2)隨水施肥對(duì)提高作物生長(zhǎng)發(fā)育,為作物維持一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的水肥環(huán)境創(chuàng)造了條件。
(3)用肥使用方便??筛鶕?jù)氣候、土壤特性、作物不同生長(zhǎng)發(fā)育階段,靈活地調(diào)節(jié)供應(yīng)養(yǎng)分的種類、比例及其用量,滿足了作物高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的需要。
(4)微灌對(duì)水質(zhì)的要求較高。微灌設(shè)施中的微灌器、滴水孔只有1mm左右,灌溉水只要有大于0.1mm的微粒就可能堵塞水孔。因此,無(wú)論是無(wú)機(jī)或有機(jī)微粒,如水中含有的沙子、微生物微粒,都可能造成灌水器的堵塞,甚至報(bào)廢。微灌設(shè)備,一是一定要有可靠的過(guò)濾裝置,二是要選好水質(zhì)和肥料。路徑如圖1所示:
圖1 路徑圖
3.3 (肥水+覆蓋)──穴施肥水與覆蓋技術(shù)模式
穴施肥水,是針對(duì)蘋(píng)果園一項(xiàng)補(bǔ)水補(bǔ)肥措施。延安土層深厚,為蘋(píng)果生長(zhǎng)發(fā)育創(chuàng)造了良好條件。然而水資源短缺,大面積實(shí)施土壤直接灌溉是不現(xiàn)實(shí)的。群眾創(chuàng)造的覆蓋加穴施肥水技術(shù)較好解決了這一問(wèn)題。
(1)生物覆蓋穴施肥水。在果樹(shù)樹(shù)冠外緣,開(kāi)挖30~40×30~40×30~40cm相對(duì)灌水穴兩個(gè),分別灌水或清糞水30~50kg(有條件的可加入0.2%~0.3%的磷酸二氫鉀)。等水分下滲后立即回填土壤,并用秸桿或雜草進(jìn)行生物覆蓋,覆蓋厚度為20cm,以減輕土壤蒸發(fā)對(duì)水分的耗損,充分利用根系的趨水性能和強(qiáng)大的吸水動(dòng)能,可保持果樹(shù)的需水要求。
(2)生物覆蓋與覆膜綜合穴施肥水。三月上旬整理樹(shù)盤(pán)后,從樹(shù)冠邊緣向內(nèi)0.5m處挖深40cm,直徑20~30cm的穴,盛果樹(shù)可挖4個(gè)穴;成齡樹(shù)一般為6~8個(gè)穴。將玉米桿、麥秸捆成30cm、直徑15~20cm的草把,施入人糞尿或5%~10%的浸泡液,放入穴中。將有機(jī)肥與土2:1比例混合均勻填入穴中。如果不用有機(jī)肥,也可每穴追加100g尿素和100g過(guò)磷酸鈣相應(yīng)的復(fù)合肥,澆水覆膜。然后,在穴上膜面戳一個(gè)小洞,并用土封壓,使穴面低于樹(shù)盤(pán)。這樣,只要下雨,樹(shù)盤(pán)中的水分可循環(huán)注入穴中,如果長(zhǎng)期無(wú)雨,春季每隔15d開(kāi)小孔澆1次水,5月下旬至雨季可每隔7d灌1次水。每次每穴灌水4~5kg,進(jìn)入雨季后可不再灌水。在開(kāi)花前,春梢停止生長(zhǎng)期或采收前后,向穴中追施尿素或其它相應(yīng)的肥料,每次每穴50g左右。
目前,延安各地蘋(píng)果園廣泛推廣的穴施肥水技術(shù)模式,具體操作方法是:在樹(shù)冠下外緣,挖多個(gè)深30~40cm左右的施肥穴,將肥均勻隨水(肥水)入穴,覆土填平。其穴可持續(xù)應(yīng)用2~3年,若保護(hù)好些,應(yīng)用時(shí)間更長(zhǎng)。
3.4 (節(jié)水綠肥作物+節(jié)水品種)──果園種植節(jié)水覆蓋物模式
推行果園種植三葉草、百脈根、草木犀、紫花苜蓿、油菜、大豆等養(yǎng)地綠肥作物,引進(jìn)鼠茅草,發(fā)展果園自然生草等等這些綠肥作物覆蓋,以達(dá)改善肥、土、水的狀況。
4.1 大力實(shí)施蘋(píng)果園土壤質(zhì)量提升工程
4.1.1 生物質(zhì)肥料開(kāi)發(fā)工程
一是秸稈覆蓋,實(shí)行保護(hù)地耕作。將玉米、薯類、小麥與瓜菜秸稈、莖蔓,作為果園土壤覆蓋材料,具有平抑地溫,保墑增肥的功效。據(jù)試驗(yàn),連續(xù)5年覆蓋秸稈,果園土壤有機(jī)質(zhì)提高1%~12%,土壤水分提高12%~15%。二是畜禽糞便經(jīng)充分腐熟后入土肥園。三是精制有機(jī)肥應(yīng)用。志丹縣永豐復(fù)肥廠利用本縣羊糞資源,生產(chǎn)的有機(jī)肥含有機(jī)物質(zhì)達(dá)32%,三大要素達(dá)25%以上,為果園提供了優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥源。四是林區(qū)沃土覆蓋,可就近將采集的林區(qū)沃土覆蓋果園。五是沼肥綜合利用。據(jù)測(cè)定,沼渣含有機(jī)質(zhì)39%,含氮1%以上,含磷0.72%;沼液速效養(yǎng)分也十分豐富。沼肥不僅是優(yōu)質(zhì)肥料,而且是良好的土壤改良劑。據(jù)試驗(yàn),連續(xù)三年施用沼渣,土壤有機(jī)質(zhì)增加0.19%。洛川、富縣、宜川等縣利用沼液噴灑蘋(píng)果樹(shù)、灌根都取得了良好效果。
4.1.2 生態(tài)果園工程
推行果園“五配套”生態(tài)模式,建設(shè)果園生草、畜舍、沼氣池、水窖一體化良性生態(tài)果園,有效推進(jìn)果園生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)與能量轉(zhuǎn)換,充分發(fā)揮系統(tǒng)內(nèi)光、熱、水、肥、氣等環(huán)境因素的綜合作用。種植綠肥生草為果園土壤系統(tǒng)良性循環(huán)增加了新的活力。經(jīng)我們對(duì)9種綠肥品種研究,認(rèn)定豆科綠肥“白三葉”耐寒耐旱,莖蔓匍匐,適宜延安果園種植,經(jīng)連續(xù)三年翻壓,果園土壤有機(jī)質(zhì)由1.01%提高到1.12%,堿解氮、速效磷、速效鉀分別提高48、13和17mg/kg。
4.1.3 測(cè)土配方施肥工程
測(cè)土配方施肥是以土壤測(cè)試與田間試驗(yàn)為基礎(chǔ),根據(jù)蘋(píng)果樹(shù)需肥規(guī)律、土壤供肥性能和肥料效應(yīng),在合理施用有機(jī)肥料基礎(chǔ)上,提出氮、磷、鉀及中、微量元素等肥料的施用品種、數(shù)量、施肥時(shí)期與施肥方法。
4.1.4 節(jié)水灌溉工程
提倡推廣先進(jìn)節(jié)水技術(shù),包括地膜(秸稈)覆蓋,提高自然降水利用率;洞穴灌式注入、拉水補(bǔ)灌,利用集水窖(池)和微灌設(shè)施都是很好的補(bǔ)水措施。最根本的解決途徑是在有條件的情況下,引水上塬(山)或打井取水,建成優(yōu)質(zhì)、高效果園灌溉系統(tǒng)。據(jù)西北農(nóng)大在寶塔區(qū)柳林鎮(zhèn)試驗(yàn),蘋(píng)果園冬灌定額36.7mm,水肥耦合效應(yīng)最好;灌水量95.3mm,水分利用系數(shù)最高。
4.1.5 果園土壤質(zhì)量監(jiān)測(cè)工程
按照不同生態(tài)區(qū)域、不同地形地貌、不同肥力,建立果園土壤質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn),摸清果園土壤肥力和環(huán)境質(zhì)量動(dòng)態(tài),研究不同土地類型土壤質(zhì)量演變規(guī)律;建立不同區(qū)域果園土壤質(zhì)量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù),完善果園土壤質(zhì)量動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與預(yù)警體系,逐步建立果園土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)體系。
4.2 實(shí)施以適合旱塬蘋(píng)果生產(chǎn)實(shí)際的土肥水管理技術(shù)體系
推行多元免耕覆蓋技術(shù),實(shí)施果園生草、間作綠肥和合理利用良性雜草,通過(guò)深翻改土、增施有機(jī)肥和測(cè)土配肥等,改良土壤結(jié)構(gòu),提高土壤肥力。加快各項(xiàng)高新技術(shù)的配套應(yīng)用,突出技術(shù)的集成效應(yīng)和“果、畜、沼”循環(huán)經(jīng)濟(jì)特色。配套集雨窖灌設(shè)施,推行各種田園保水節(jié)水技術(shù)和肥水耦合技術(shù)。南部縣區(qū)有條件的區(qū)域適當(dāng)推廣節(jié)水灌溉技術(shù)。
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S661.1
延安市科技惠民計(jì)劃項(xiàng)目;(項(xiàng)目名稱:延安蘋(píng)果園土壤改良技術(shù)集成創(chuàng)新與示范項(xiàng)目;項(xiàng)目編號(hào):2014HM-02)延安市科技攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目(“黃土丘陵區(qū)退化農(nóng)田質(zhì)量修復(fù)機(jī)理研究”,項(xiàng)目編號(hào):2016KN-10)。
△ 通訊作者:楊永春,陜西宜川人,高級(jí)農(nóng)藝師,E—mail:yawb19670815@163.com。