地下水源熱泵系統(tǒng)在密閉式肉雞舍的應(yīng)用效果分析

王 鵬，白獻(xiàn)曉，馬慧慧，徐 彬，孫全友，李紹鈺，魏鳳仙*

(1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 牧醫(yī)工程學(xué)院，河南 鄭州 450002； 2.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 畜牧獸醫(yī)研究所，河南 鄭州 450002)

地下水源熱泵系統(tǒng)在密閉式肉雞舍的應(yīng)用效果分析

王 鵬1,2，白獻(xiàn)曉2，馬慧慧2，徐 彬2，孫全友2，李紹鈺2，魏鳳仙2*

(1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 牧醫(yī)工程學(xué)院，河南 鄭州 450002； 2.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 畜牧獸醫(yī)研究所，河南 鄭州 450002)

為研究地下水源熱泵系統(tǒng)供暖對(duì)規(guī)?；荛]式肉雞舍環(huán)境參數(shù)及肉仔雞生產(chǎn)性能的影響，選擇3棟雞舍為研究對(duì)象，每天8:00和20:00測(cè)定密閉式雞舍內(nèi)的溫度、相對(duì)濕度和氨氣水平，每周測(cè)定肉仔雞的體質(zhì)量，并統(tǒng)計(jì)死淘率。結(jié)果顯示，在規(guī)?；怆u養(yǎng)殖生產(chǎn)過程中采用單井最大取水量100 m3/h、出水溫度53 ℃的1 000 m地下水源熱泵系統(tǒng)供暖，批出欄36 萬只肉雞養(yǎng)殖場(chǎng)供暖最遠(yuǎn)端肉雞舍內(nèi)溫度為27.07～34.98 ℃，相對(duì)濕度為56.38%～64.98%，氨氣水平為0.50～11.45 mg/m3，42日齡肉雞出欄體質(zhì)量較標(biāo)準(zhǔn)品種體質(zhì)量低0.26%～3.30%，死淘率為4.34%～5.66%，表明地下水源熱泵系統(tǒng)供暖在規(guī)模肉雞養(yǎng)殖中可行。

水源熱泵系統(tǒng)； 密閉式肉雞舍； 環(huán)境參數(shù)； 肉雞

當(dāng)前，國(guó)際、國(guó)內(nèi)都面臨節(jié)能減排的巨大壓力，我國(guó)在2011年3月16日正式發(fā)布的《中華人民共和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展“十二五”規(guī)劃綱要》中也特別指出，要調(diào)整優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，構(gòu)建安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、清潔的現(xiàn)代能源產(chǎn)業(yè)體系。積極發(fā)展太陽能、生物質(zhì)能、地?zé)崮艿刃履茉矗龠M(jìn)新能源系統(tǒng)的推廣應(yīng)用。地?zé)崮苁乔鍧崱h(huán)保的新型可再生能源，資源儲(chǔ)量大、分布廣，通過熱泵技術(shù)可以對(duì)其進(jìn)行廣泛開發(fā)利用，多用于夏季的制冷和冬季的供暖。

肉雞生長(zhǎng)期短，對(duì)雞舍內(nèi)環(huán)境溫度要求較高。目前，我國(guó)肉雞養(yǎng)殖過程中普遍采用的供暖形式是以燃煤為能源。電加熱由于耗費(fèi)比較大，很少甚至基本不被考慮使用；沼氣加熱盡管比較經(jīng)濟(jì)，但沼氣使用技術(shù)還不成熟，且沼氣供應(yīng)不穩(wěn)定，使用較少。煤炭的使用增加了CO2的排放量，加重了大氣污染，近些年，我國(guó)加大了對(duì)煤炭使用的監(jiān)管力度，鼓勵(lì)使用新型清潔能源。當(dāng)前，發(fā)達(dá)國(guó)家已廣泛應(yīng)用地下水源熱泵供暖系統(tǒng)。我國(guó)地下水源熱泵技術(shù)已廣泛應(yīng)用于設(shè)施農(nóng)業(yè)溫室[1-3]，而應(yīng)用于畜牧養(yǎng)殖業(yè)的研究報(bào)道較少。鑒于此，以地下水源熱泵供暖的肉雞舍及肉仔雞為研究對(duì)象，以肉雞舍內(nèi)環(huán)境溫?zé)釁?shù)及肉仔雞生產(chǎn)性能等為研究目標(biāo)，考察分析水源熱泵在規(guī)?；怆u養(yǎng)殖中的供熱效果，以期為以地下水源熱水為供暖來源的肉雞養(yǎng)殖模式的推廣提供理論參考。

1 材料和方法

1.1 地下水源熱泵系統(tǒng)

采用地下水源熱泵方案，地?zé)峋當(dāng)?shù)量1眼，井深1 000 m，單井最大取水量為100 m3/h，地?zé)峋鏊疁囟?3 ℃，最小回灌量為100 m3/h，回水溫度35 ℃。

1.2 試驗(yàn)雞舍概況與飼養(yǎng)管理

試驗(yàn)于2016年2月1日—3月13日，在河南周口大用實(shí)業(yè)有限公司肉雞示范場(chǎng)進(jìn)行。試驗(yàn)場(chǎng)共有12棟雞舍，選用該場(chǎng)供暖最遠(yuǎn)端相鄰的3棟雞舍開展試驗(yàn)。試驗(yàn)場(chǎng)雞舍縱長(zhǎng)120 m，橫寬27 m，檐高4.3 m；雞舍前端安裝濕簾，面積為20 m2；雞舍縱向通風(fēng)，末端安裝3臺(tái)直徑為1.0 m的風(fēng)機(jī)。

供試雞采用網(wǎng)上平養(yǎng)，即在雞舍內(nèi)水泥地面上60 cm加設(shè)棚架，在雞床上鋪設(shè)專用網(wǎng)片，肉雞在整個(gè)生長(zhǎng)期內(nèi)都在其上采食、飲水。采用行車式自動(dòng)喂料系統(tǒng)，乳頭式自動(dòng)飲水系統(tǒng)，全部試驗(yàn)雞出欄后集中清糞。

本試驗(yàn)飼養(yǎng)的肉雞品種為AA肉雞，供試肉雞由河南周口大用實(shí)業(yè)有限公司種雞場(chǎng)提供，按照試驗(yàn)雞場(chǎng)的管理制度執(zhí)行肉仔雞飼養(yǎng)管理。試驗(yàn)雞共36萬只，均勻分布在12棟雞舍內(nèi)，每棟3萬只。試驗(yàn)期為42 d，公母混養(yǎng)，1～2周飼養(yǎng)密度為35只/m2，2～4周飼養(yǎng)密度為18只/m2，5～6周飼養(yǎng)密度為12只/m2。

1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

1.3.1 雞舍內(nèi)環(huán)境參數(shù) 在每棟雞舍內(nèi)前、中、后位置均勻布置3個(gè)測(cè)定點(diǎn)，測(cè)定點(diǎn)距地面高1.5 m，試驗(yàn)期間每天8：00和20：00檢測(cè)不同測(cè)定點(diǎn)的溫度、濕度和氨氣水平。

采用溫濕度數(shù)據(jù)記錄儀(HOBOU12-012型，美國(guó)Onset HOBO公司) 測(cè)定溫度、濕度；利用泵吸式氨氣檢測(cè)儀(GT901-NH3型，檢測(cè)范圍：0～75.89 mg/m3，深圳市科爾諾電子科技有限公司)測(cè)定氨氣水平。

1.3.2 肉雞生產(chǎn)性能 分別在每棟試驗(yàn)雞舍內(nèi)前、中、后位置均勻布置3個(gè)測(cè)定點(diǎn)，用電子臺(tái)秤于周末8:00測(cè)定試驗(yàn)雞只體質(zhì)量(每7 d測(cè)定1次)，每個(gè)測(cè)定點(diǎn)圈50只雞。每天記錄各處理組死淘雞只數(shù)，統(tǒng)計(jì)死淘率。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用SPSS 20.0軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，試驗(yàn)數(shù)據(jù)以平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 試驗(yàn)雞舍內(nèi)溫度的變化

由表1可知，采用地下水源熱泵系統(tǒng)供暖，試驗(yàn)雞舍內(nèi)第1周平均溫度可達(dá)34.05 ℃，最高溫度為34.98 ℃，最低溫度為33.45 ℃，較好地滿足了AA肉雛雞第1周32～35 ℃的生長(zhǎng)發(fā)育適宜溫度要求。同時(shí)，按照AA肉雞飼養(yǎng)管理規(guī)程要求，隨著肉雞日齡的增加，每周應(yīng)逐漸降低雞舍內(nèi)溫度2～3 ℃，至第3周末降到27 ℃。本試驗(yàn)雞舍內(nèi)平均溫度測(cè)定結(jié)果顯示，在第5周和第6周，雞舍內(nèi)溫度均在27.07 ℃以上，高于育雛期要求的24 ℃適溫條件，這一方面反映了本試驗(yàn)雞場(chǎng)在生產(chǎn)管理中存在著問題，應(yīng)加強(qiáng)地下水源熱泵的操作管理，控制雞舍內(nèi)熱水流量，降低能源消耗；另一方面表明，本研究中地下水源熱泵系統(tǒng)的供暖效果較好，有利于規(guī)?；怆u養(yǎng)殖場(chǎng)的供暖。

試驗(yàn)期間，不同棟試驗(yàn)雞舍在相同時(shí)間、不同測(cè)定點(diǎn)的溫度不同，同一棟試驗(yàn)雞舍內(nèi)的不同測(cè)定點(diǎn)也存在溫差，其中，在雞舍中間位置(測(cè)定點(diǎn)②)的平均溫度稍高于雞舍兩端的平均溫度(測(cè)定點(diǎn)①和③)，但差異不顯著(除在第6周，1號(hào)雞舍③號(hào)測(cè)定點(diǎn)溫度顯著低于②號(hào)測(cè)定點(diǎn)溫度)。

表1 雞舍內(nèi)溫度的變化 ℃

注：同列肩注不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，下同。

2.2 試驗(yàn)雞舍內(nèi)相對(duì)濕度的變化

從表2可以看出，在整個(gè)試驗(yàn)期，雞舍內(nèi)的相對(duì)濕度在56.38%～64.98%，試驗(yàn)過程中濕度條件控制較好，基本符合AA肉雞生長(zhǎng)發(fā)育最適60%～70%的相對(duì)濕度要求。在不同時(shí)間點(diǎn)，各雞舍內(nèi)相對(duì)濕度平均值差異不顯著。相同時(shí)間、不同測(cè)定點(diǎn)的相對(duì)濕度測(cè)定結(jié)果不相同，如在1號(hào)雞舍內(nèi)測(cè)定點(diǎn)③的相對(duì)濕度數(shù)值遠(yuǎn)高于其他測(cè)定點(diǎn)(①和②)；而2號(hào)和3號(hào)雞舍，雞舍中央的測(cè)定點(diǎn)②相對(duì)濕度較低。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，1號(hào)雞舍內(nèi)乳頭飲水器水線存在漏水的情況，在測(cè)定點(diǎn)③漏水嚴(yán)重且一直沒被飼養(yǎng)員發(fā)現(xiàn)，表2中1號(hào)雞舍測(cè)定點(diǎn)③各周數(shù)據(jù)不予統(tǒng)計(jì)。

表2 雞舍內(nèi)相對(duì)濕度的變化 %

2.3 試驗(yàn)雞舍內(nèi)氨氣水平的變化

不同周齡試驗(yàn)雞舍內(nèi)氨氣水平變化情況見表3。在第1周，各測(cè)定點(diǎn)氨氣水平未被檢出，表明試驗(yàn)雞舍內(nèi)空氣質(zhì)量良好。而隨著試驗(yàn)期的延長(zhǎng)，雞群日齡增加，雞舍內(nèi)的氨氣水平有逐漸增大的趨勢(shì)，整個(gè)試驗(yàn)期，試驗(yàn)雞舍內(nèi)氨氣水平在0.50～11.45 mg/m3。在第5周和第6周，雞舍內(nèi)氨氣水平明顯升高。這可能與試驗(yàn)場(chǎng)采用的清糞模式有關(guān)，隨著試驗(yàn)期的延長(zhǎng)，雞舍內(nèi)糞便增多，受微生物作用，產(chǎn)生氨氣的量增多。同一試驗(yàn)雞舍內(nèi)同一時(shí)間、不同測(cè)定點(diǎn)的氨氣水平測(cè)定結(jié)果不同，其中，試驗(yàn)雞舍中間位置的氨氣水平顯著高于試驗(yàn)雞舍兩端位置，且以試驗(yàn)雞舍中間位置為最高值(1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)雞舍對(duì)應(yīng)的測(cè)定點(diǎn)②，1號(hào)雞舍測(cè)定點(diǎn)③除外)。試驗(yàn)至第6周末，1號(hào)試驗(yàn)雞舍測(cè)定點(diǎn)③的氨氣水平最高，達(dá)到11.45 mg/m3，高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 18407.3—2001)《農(nóng)產(chǎn)品安全質(zhì)量無公害畜禽肉產(chǎn)地環(huán)境要求》參考值10.0 mg/m3。這與1號(hào)雞舍測(cè)定點(diǎn)③相對(duì)濕度高有關(guān)，表明雞舍內(nèi)高濕度使氨氣水平升高。

表3 雞舍內(nèi)氨氣水平的變化 mg/m3

2.4 肉仔雞的生產(chǎn)性能

從表4可以看出，在第1～6周，肉仔雞的體質(zhì)量增長(zhǎng)稍偏低于本品種標(biāo)準(zhǔn)，其中，1、2、3號(hào)雞舍42日齡肉雞出欄體質(zhì)量分別低于標(biāo)準(zhǔn)品種體質(zhì)量3.30%、1.42%和0.26%。在整個(gè)試驗(yàn)期間，肉仔雞的死淘率為4.34%～5.66%，各試驗(yàn)雞舍死淘率差異不明顯。

表4 肉仔雞生產(chǎn)性能的變化

3 結(jié)論與討論

雞舍內(nèi)的環(huán)境條件主要包括溫度、濕度、飼養(yǎng)密度、光照、飼養(yǎng)方式、通風(fēng)條件、空氣中有害氣體濃度以及粉塵、聲音和微生物含量等。雞舍的內(nèi)環(huán)境控制極為重要，若雞舍內(nèi)環(huán)境條件控制不當(dāng)將會(huì)導(dǎo)致雛雞生長(zhǎng)緩慢，降低雛雞的生長(zhǎng)發(fā)育速度和成活率，使料肉比提高。雞舍內(nèi)溫度達(dá)標(biāo)是進(jìn)行肉雞養(yǎng)殖的前提，溫度是肉雞養(yǎng)殖生產(chǎn)過程控制的主要環(huán)境因子之一，溫度的高低直接影響肉雞的生產(chǎn)性能和死淘率，尤其是雞舍內(nèi)第1周的雞舍內(nèi)溫度。高溫使肉仔雞采食量降低，研究發(fā)現(xiàn)，與20 ℃雞舍溫度相比，肉雞在35 ℃高溫中的采食量和生長(zhǎng)率分別降低13%和32%[4]。低溫易誘發(fā)后期肉雞腹水癥，在單純的低溫環(huán)境下，試驗(yàn)組的腹水綜合征發(fā)病率比對(duì)照組高6.33%[5]。本試驗(yàn)中，各雞舍內(nèi)第1周平均溫度可達(dá)34.05 ℃，最高溫度為34.98 ℃，最低溫度為33.45 ℃，能夠較好地滿足AA肉雛雞第1周32～35 ℃的生長(zhǎng)發(fā)育適宜溫度要求。而在試驗(yàn)第5周和第6周平均溫度與雞舍內(nèi)溫度要求有偏差，這可能與肉雞養(yǎng)殖過程中對(duì)雞舍內(nèi)溫度的要求較難控制有關(guān)。這與其他采用地下水源熱泵供暖可以達(dá)到預(yù)定溫度條件的報(bào)道不完全一致。張曉慧等[6]研究了地下水源熱泵系統(tǒng)在冬季日光溫室應(yīng)用的效果，結(jié)果顯示，地下水源熱泵溫室內(nèi)的平均氣溫比對(duì)照溫室高13.7 ℃，平均相對(duì)濕度比對(duì)照溫室低20%。柴立龍等[1]研究發(fā)現(xiàn)，采用地下水源熱泵系統(tǒng)在溫室供暖，供試溫室夜間可以有效維持室內(nèi)空氣溫度在18 ℃以上，可保持室內(nèi)濕度在70%～ 80%，并能有效避免普通日光溫室夜間出現(xiàn)的高濕狀況。同時(shí)，本試驗(yàn)中，同一試驗(yàn)雞舍內(nèi)不同測(cè)定點(diǎn)溫度有偏差，表明肉雞舍內(nèi)溫度控制難度高于普通農(nóng)業(yè)溫室供暖，需要更高的技術(shù)手段和設(shè)備條件。

濕度對(duì)肉仔雞生長(zhǎng)性能的影響各研究報(bào)道結(jié)果不盡一致[7]。通常認(rèn)為，濕度對(duì)肉仔雞的影響是與溫度共同起作用的，但Yahav[8]研究認(rèn)為，即使在適宜的環(huán)境溫度條件下(28 ℃和32 ℃)，60%～65%相對(duì)濕度條件下肉仔雞仍能獲得較多的飼料采食量和增質(zhì)量。本試驗(yàn)中，在整個(gè)試驗(yàn)期，雞舍內(nèi)的相對(duì)濕度在56.38%～64.98%，基本符合AA肉雞生長(zhǎng)發(fā)育最適60%～70%的相對(duì)濕度要求，表明采用地下水源熱泵供暖可以滿足肉雞養(yǎng)殖濕度條件。雞舍內(nèi)環(huán)境因子具有相互影響的特性[9-10]，如高濕條件趨于增加氨氣的釋放，高濕度有利于更多微生物降解，這與本試驗(yàn)中高濕度測(cè)定點(diǎn)氨氣水平高的結(jié)果一致。

生產(chǎn)性能指標(biāo)是反映雞舍內(nèi)環(huán)境條件、營(yíng)養(yǎng)水平及飼養(yǎng)管理等最為直接的指標(biāo)。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，各雞舍42日齡肉雞出欄體質(zhì)量分別較標(biāo)準(zhǔn)品種體質(zhì)量低3.30%、1.42%和0.26%，在整個(gè)試驗(yàn)期間，肉仔雞的死淘率為4.34%～5.66%，表明本試驗(yàn)場(chǎng)雞舍內(nèi)環(huán)境條件良好。因此，在規(guī)?；怆u養(yǎng)殖生產(chǎn)過程中采用地下水源熱泵系統(tǒng)供暖，能夠滿足肉雞生長(zhǎng)的溫度環(huán)境要求。

周風(fēng)珍[11]研究表明，一般雞舍內(nèi)的氨氣平均水平在3.80～31.92 mg/m3，其中有大約25%的雞舍內(nèi)氨氣水平超過了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)推薦值10.0 mg/m3。本試驗(yàn)中，除1號(hào)雞舍③號(hào)測(cè)定點(diǎn)第6周的氨氣水平超標(biāo)外，其他不同時(shí)間及不同測(cè)定點(diǎn)的氨氣水平均可控制在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 18407.3—2001)規(guī)定范圍之內(nèi)，表明本試驗(yàn)雞舍內(nèi)環(huán)境條件控制良好，使用地下水源熱泵技術(shù)供暖可以控制肉雞舍內(nèi)養(yǎng)殖有害氣體氨氣水平要求。因此，本試驗(yàn)中，在規(guī)模化肉雞養(yǎng)殖生產(chǎn)過程中采用單井最大取水量100 m3/h、地?zé)峋鏊疁囟?3 ℃的1 000 m地?zé)嵯略礋岜孟到y(tǒng)供暖，批出欄36 萬只肉雞養(yǎng)殖場(chǎng)供暖最遠(yuǎn)端肉雞舍內(nèi)溫度為27.07～34.98 ℃，可以滿足肉雞生長(zhǎng)溫度要求，地下水源熱泵系統(tǒng)供暖在肉雞規(guī)模養(yǎng)殖中可行。

地下水源熱泵技術(shù)供暖前期投資較大，在畜牧養(yǎng)殖場(chǎng)采用地下水源熱泵供暖經(jīng)濟(jì)上是否可行還需要開展進(jìn)一步的研究。羅迎賓等[12]的研究表明，采用地下水源熱泵水產(chǎn)養(yǎng)殖技術(shù)比傳統(tǒng)的供熱技術(shù)節(jié)能 50%以上，地下水源熱泵技術(shù)在水產(chǎn)養(yǎng)殖恒溫系統(tǒng)中完全具有可行性。根據(jù)我國(guó)現(xiàn)行的煤電價(jià)格，田豐果等[13]在天津溫室內(nèi)采用地下水源熱泵供暖的平均運(yùn)行費(fèi)用約21.8元/m2，比燃煤取暖和電取暖費(fèi)用低。在畜牧養(yǎng)殖中采用地下水源熱泵系統(tǒng)供暖可節(jié)約燃煤資源，減少環(huán)境污染，社會(huì)環(huán)保效益顯著，發(fā)展前景廣闊，市場(chǎng)潛力巨大。進(jìn)一步開展供暖模式與養(yǎng)殖場(chǎng)使用年限、養(yǎng)殖規(guī)模及額外靜態(tài)投資回收期之間的關(guān)系研究，以優(yōu)化出供暖模式與肉雞養(yǎng)殖場(chǎng)投資規(guī)模及雞舍投資使用年限的關(guān)系最佳比例，將會(huì)加快地下水源熱泵系統(tǒng)供暖在養(yǎng)殖場(chǎng)的推廣和應(yīng)用。

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Effect of Heating System by Water-source Heat Pump on Confined Poultry House

WANG Peng1,2,BAI Xianxiao2,MA Huihui2,XU Bin2,SUN Quanyou2,LI Shaoyu2,WEI Fengxian2*

(1.College of Animal Science and Veterinary Medicine,Henan Agricultural University,Zhengzhou 450002,China; 2.Institute of Animal Husbandry and Veterinary Science,Henan Academy of Agricultural Sciences,Zhengzhou 450002,China)

To study the effect of heating by water heat pump system on the environmental parameter and growth performance of broiler in confined poultry house.Three poultry house were empolyed to caryy out the experiment.The temperature,relative humidity and ammonia concentration in the house were measured at 8:00 and 20:00 every day.The body weight and mortality rate of the broilers in the house were also measured.The results showed that in the production process of large-scale broiler breeding,in a farm with scale of raise 360 thousands chickens in one batch.Heating by water-source heat pump system with 1 000 meters geothermal well(The maximum water intake in one well was 100 m3/h,the water temperature was 53 ℃) could keep the temperature of the outermost poultry house at 27.07—34.98 ℃,the relative humidity at 56.38%—64.98% and the ammonia concentration at 0.50—11.45 mg/m3.The weight of 42 d broilers,raised in the heating poultry house,were lower than the standard weight of the same variety of broilers(0.26%—3.30%),and the mortality rate were about 4.34%—5.66%.In conclusion,in scale broiler breeding,heating by water-source heat pump system was feasible.

water-source heat pump system; enclosed poultry house; environment parameters; broilers

2016-10-22

“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2012BAD39B0402)；國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項(xiàng)目(CARS-42)

王 鵬(1992-),男,河南商丘人,在讀碩士研究生,研究方向：家禽營(yíng)養(yǎng)與調(diào)控。E-mail:951337607@qq.com

*通訊作者：魏鳳仙(1973-),女,河南南陽人,研究員,博士,主要從事動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)與畜禽生產(chǎn)過程環(huán)境控制研究。 E-mail:wei.fx@163.com

S817.9

A

1004-3268(2017)03-0156-05