錢(qián)忠兵 薛衛(wèi)東 沈衛(wèi)德

(1蘇州大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與生物科學(xué)學(xué)院,江蘇蘇州 215123; 2如皋市蠶桑站,江蘇如皋 226500)

從干物流量談發(fā)展生態(tài)蠶業(yè)
——如皋市打造綠色低碳循環(huán)蠶業(yè)的例證分析

錢(qián)忠兵1,2薛衛(wèi)東2沈衛(wèi)德1

(1蘇州大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與生物科學(xué)學(xué)院,江蘇蘇州 215123;2如皋市蠶桑站,江蘇如皋 226500)

生態(tài)蠶業(yè)代表了現(xiàn)代蠶業(yè)的發(fā)展方向,從蠶桑產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中自然合成的干物質(zhì)轉(zhuǎn)換出發(fā),對(duì)如皋市發(fā)展生態(tài)蠶業(yè)的實(shí)證進(jìn)行了分析,并就蠶桑產(chǎn)業(yè)的生態(tài)效應(yīng)進(jìn)行了評(píng)價(jià),闡明了發(fā)展生態(tài)循環(huán)蠶業(yè)的發(fā)展前景,為江蘇省發(fā)展生態(tài)蠶業(yè)提供參考。

干物流量;生態(tài)蠶業(yè);綜合利用;環(huán)境保護(hù)

生態(tài)蠶業(yè)是按照生態(tài)學(xué)與生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)的原理,運(yùn)用系統(tǒng)工程的方法,把發(fā)展經(jīng)濟(jì)與建設(shè)優(yōu)美環(huán)境、充分合理的利用與增殖資源統(tǒng)一起來(lái),達(dá)到經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)效益的統(tǒng)一,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)的兩個(gè)良性循環(huán),從而形成“合理投入,優(yōu)化環(huán)境,持續(xù)發(fā)展,增加產(chǎn)量,改善品質(zhì),提高效益”的現(xiàn)代蠶業(yè)新格局。用發(fā)展的觀點(diǎn)看,在蠶桑生產(chǎn)過(guò)程中推廣生態(tài)養(yǎng)蠶具有必然性,它將決定我國(guó)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向。近幾年,如皋市蠶?？萍脊ぷ髡叻e極探索生態(tài)循環(huán)蠶業(yè)發(fā)展的新技術(shù)、新模式,積累發(fā)展生態(tài)蠶業(yè)的經(jīng)驗(yàn),拓寬傳統(tǒng)蠶業(yè)的增收渠道,取得了顯著成效。

1 發(fā)展生態(tài)養(yǎng)蠶的可行性分析

1.1 蠶桑生產(chǎn)過(guò)程中的干物流量分析

桑樹(shù)生長(zhǎng)過(guò)程中,經(jīng)過(guò)光合作用把光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,一部分化學(xué)能被植物生長(zhǎng)所利用,另一部分則貯藏于植物體內(nèi),其中貯藏在葉片里的化學(xué)能部分通過(guò)養(yǎng)蠶轉(zhuǎn)移到蠶體。年產(chǎn)新鮮桑葉 1 500 kg的桑園(養(yǎng)蠶可產(chǎn)鮮繭 100 kg),通過(guò)光合作用合成的干物量約為 675 kg,其中桑葉平均含水率為 75%,可得干物 375 kg;夏伐 1次收獲桑條(鮮)750 kg,含水率以 60%計(jì)算,可得干物 300 kg。桑葉全部用于養(yǎng)蠶,食下率按 65%計(jì)算,由蠶食下的桑葉干物量約為 240 kg,殘桑約為 135 kg;蠶食下干物的消化率為38%左右,消化干物則為 90 kg,排泄的蠶糞干物達(dá)150 kg。被蠶消化吸收的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)中,約有 50%用于幼蟲(chóng)期與營(yíng)繭期的能量消耗,25%貯存于蛹體,還有 25%用于絲物質(zhì)合成。老熟上蔟吐絲營(yíng)繭所得100 kg鮮繭中,可得蠶蛹干物和繭絲干物各 22 kg。各項(xiàng)生物質(zhì)產(chǎn)物占單位面積桑園年生物合成總干物量的比例大致為:桑條占 44%,蠶糞占 22%,殘桑占20%,蠶蛹與主產(chǎn)品的繭絲各占 3%［1］。

20余 kg繭絲干物中,絲膠約占 20%,長(zhǎng)吐約占6%～9%,滯頭約占 4%,加之繭衣及選擇繭折耗等,如按 70%計(jì)算,100 kg鮮繭中的 22 kg繭絲干物,至成品綢也要減耗 6～7 kg,最后質(zhì)量為 15 kg左右,最終產(chǎn)品絲綢占單位面積桑園生物合成總干物量的比例降至 2%。由此可見(jiàn),在傳統(tǒng)的蠶桑生產(chǎn)過(guò)程中,存在大量能量的浪費(fèi),有的還會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生不良的影響。

1.2 桑樹(shù)的生態(tài)保護(hù)效應(yīng)

桑樹(shù)適應(yīng)性極強(qiáng),可在 -30～40℃的溫度范圍內(nèi)生存;在土壤 pH值 4.5～9.0的沙壤土至粘質(zhì)土,以及含鹽量在 0.2以下的輕鹽堿地上都能生長(zhǎng),耐干旱、瘠薄性能良好。桑樹(shù)有極強(qiáng)的遏制風(fēng)沙、保持水土的能力,其地下根系分布的面積常為樹(shù)冠投影面積的 4～5倍,發(fā)達(dá)而能儲(chǔ)水的地下根系網(wǎng)絡(luò),足以保證供應(yīng)桑樹(shù)在年降水量 250～300mm的干燥氣候條件下地上部分的正常生長(zhǎng)所需要的水分［2］。據(jù)專(zhuān)家分析,新植的桑樹(shù) 3年后主根入土深達(dá) 1.5m以上,側(cè)根、支根可擴(kuò)展到 4 m以上,地下根系組成龐大的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),水土保持效果相當(dāng)好;每年每 667 m2桑園可比無(wú)林地多涵養(yǎng)水 20m3,減少泥沙流失 3 t。桑樹(shù)屬喜陽(yáng)、C3植物,在一定光照范圍內(nèi),光合作用的強(qiáng)度隨照度的增強(qiáng)而增強(qiáng),但照度增至 3萬(wàn)米燭光時(shí)達(dá)到飽和。桑樹(shù)在晴天飽和照度時(shí)(溫度 25℃,CO2濃度 0.033%),100 cm2葉面積每小時(shí)同化的CO2最大值為 15～20mg,陰天只有晴天的 50%,雨天只有晴天的 30%［3］。每 667m2桑園生長(zhǎng)期每天可吸收 6.67 kg CO2,釋放 4.87 kgO2［4］。很多地方已經(jīng)以栽桑樹(shù)作為防風(fēng)治沙、增加城市綠化的重要指標(biāo),一些地方還將桑樹(shù)作為觀賞作物開(kāi)發(fā)。如皋市市委、市政府將栽桑作為新農(nóng)村建設(shè)的重要內(nèi)容,列入農(nóng)田林網(wǎng)和城鎮(zhèn)綠化指標(biāo)的考核范圍,提高全市的綠化覆蓋率,對(duì)新拓連片面積達(dá)66 700m2的桑園,每 667 m2給予 200元的補(bǔ)貼。

2 如皋市發(fā)展生態(tài)蠶業(yè)的現(xiàn)狀

2.1 桑枝培育食用菌

桑枝條中纖維素約占 50%,半纖維素與木質(zhì)素各占 20%,粗蛋白約為 5%,碳氮比大,大致為 C∶N=86∶1,蠶糞的含氮量可達(dá) 1.3%～1.4%,兩者相配大致可滿(mǎn)足香菇、木耳等食用菌對(duì)培養(yǎng)料中碳氮比的要求,所以能將桑枝屑代替雜木作為碳源營(yíng)養(yǎng),以蠶糞代替麩皮、米糠或棉籽殼作為氮源營(yíng)養(yǎng)［1］;可以桑枝屑與蠶糞為主(約 98%),輔之以食糖、石膏粉(各 1%),培育食用菌。

利用桑枝栽培黑木耳方法簡(jiǎn)便,效益較高。由于桑樹(shù)中含有多酚類(lèi)、黃酮類(lèi)、生物堿等特殊成分,培育的黑木耳具有降糖減脂、抑醇防癌、增強(qiáng)免疫力等功能。但是,利用桑枝培育黑木耳一次性投資較大,比如切桑機(jī)和裝料機(jī)的購(gòu)買(mǎi)和利用,蒸汽消毒灶的建設(shè)、接種房和耳房的建設(shè)等,還得考慮人工投入和經(jīng)營(yíng)性風(fēng)險(xiǎn),應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)囊?guī)模。如皋市搬經(jīng)鎮(zhèn)、磨頭鎮(zhèn)、高明鎮(zhèn)都進(jìn)行了利用桑枝培育黑木耳的技術(shù)應(yīng)用,取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。如皋新絲路繭絲綢有限公司還利用桑枝培育香菇、迷你菇等。以桑枝屑和蠶糞為培養(yǎng)料的生物效率可達(dá) 100%,即1 kg栽培料可產(chǎn) 1.0～1.5 kg鮮菇或木耳。

2.2 蠶沙開(kāi)發(fā)民用沼氣

蠶沙是蠶糞、蛻皮、殘桑及焦糠等的混合物。飼育 1盒蠶種,一般可得蠶沙 250～300 kg,其中風(fēng)干蠶沙 40～60 kg。蠶沙中的養(yǎng)分含量隨蠶齡而不同,一般新鮮蠶沙中含氮 1.455%、磷酸 0.250%、氧化鉀 0.110%。蠶沙是含氮、鉀較多的一種肥料,蠶沙中的氮素以尿素態(tài)氮為主,約占 50%以上,桑樹(shù)不能直接吸收利用。蠶沙中的碳氮比小,在堆漚時(shí)很容易腐熟,在腐熟過(guò)程中產(chǎn)生高溫,屬熱性肥料,在施用前經(jīng)過(guò)發(fā)酵腐熟,不僅可提高肥效,而且可以防止蠶病原微生物的傳播［3］。

沼氣是將秸桿、人畜糞等在密閉的情況下發(fā)酵,在漚制過(guò)程中,原材料中的碳素大部分被分解成沼氣(CH4),用作燃料;而其中的氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)元素,除氮有一定損失外,其余大部分保留在發(fā)酵的肥料中(發(fā)酵肥料包括發(fā)酵液和沉渣)。發(fā)酵液屬速性氮肥,可以作追肥使用;沉渣屬遲性肥料,含氮量高于發(fā)酵液,可以作基肥使用。據(jù)羅紅燕等［5］的研究,以“蠶沙 +豬糞”為發(fā)酵原料的沼氣,氣化率高。如皋市高明鎮(zhèn)、常青鎮(zhèn)大力推廣“養(yǎng)蠶—養(yǎng)豬—沼氣”的生態(tài)模式,一個(gè)承包 1 334 m2桑園、年養(yǎng) 3頭豬的農(nóng)戶(hù),可以建 1只 8m3左右的混凝土沼氣池,同時(shí)進(jìn)行改廚、改廁和改圈,用蠶沙或豬糞作原料,年產(chǎn)沼氣 300m3以上,相當(dāng)于 8至 10瓶液化氣,可滿(mǎn)足 4～5口之家 1年的做飯、照明需要;能節(jié)省燃料、照明費(fèi) 800～1 100元,僅此一項(xiàng) 18個(gè)月即可收回全部投資［6］。

2.3 蠶蛹培育蛹蟲(chóng)草

蠶蛹約占干物的 3%,其中含粗蛋白 50%,糖元15%,粗脂肪 28%及粗灰分 5%等［7］。傳統(tǒng)利用蠶蛹作飼料,而后發(fā)展為提煉蛹油和蛋白,20世紀(jì) 90年代,用蠶蛹培育蟲(chóng)草的技術(shù)得到發(fā)展,并逐步走向市場(chǎng)化。蛹蟲(chóng)草又名北冬蟲(chóng)夏草、北蛹蟲(chóng)草、蟲(chóng)草等。蛹蟲(chóng)草為子囊菌亞門(mén),麥角菌目,麥角菌科,蟲(chóng)草屬。蛹蟲(chóng)草的藥用價(jià)值與保健價(jià)值和冬蟲(chóng)夏草相似,是我國(guó)特有的一類(lèi)珍貴藥用真菌。利用蠶蛹栽培的蛹蟲(chóng)草,可以全草入藥,其主要活性成分蟲(chóng)草素、蟲(chóng)草多糖等具有滋肺補(bǔ)腎、抗疲勞、抗衰老、抗缺氧、增強(qiáng)人體免疫能力及明顯的雄性激素樣功效。

蟲(chóng)草素是蟲(chóng)草中重要的藥用成分之一,據(jù)鐘石等［8］研究,不同生長(zhǎng)條件的冬蟲(chóng)夏草和人工培養(yǎng)蛹蟲(chóng)草子實(shí)體、菌絲體中蟲(chóng)草素的含量差異顯著,其中蠶蛹蟲(chóng)草子實(shí)體中的蟲(chóng)草素含量最高,質(zhì)量比達(dá)58.76μg/g,野生冬蟲(chóng)夏草中的蟲(chóng)草素含量?jī)H為前者的 20.83%。人工培養(yǎng)的蛹蟲(chóng)草與冬蟲(chóng)夏草在氨基酸種類(lèi)上完全一致,但人工培養(yǎng)的蛹蟲(chóng)草中賴(lài)氨酸、酪氨酸含量顯著升高,組氨酸則顯著降低;二者組成的多糖基本一致,但冬蟲(chóng)夏草特有一個(gè)分子質(zhì)量約 100 kD的組分,該組分占多糖總量的 1.38%。如皋市山野菌研究所已成功進(jìn)行活蛹接種,培育蛹蟲(chóng)草,并形成規(guī)模化。

2.4 繅絲廢水無(wú)害化處理

一個(gè) 4 800緒的絲廠,年產(chǎn)生絲 120～144 t,日耗水 400～520 t,生產(chǎn) 1 kg絲耗水4 000 kg。制絲廢水主要由煮繭、繅絲、復(fù)搖和副產(chǎn)品加工(滯頭)廢水組成,其中煮繭廢水占 7%～10%,繅絲廢水占60%～65%,復(fù)搖廢水占 1%～2%,副產(chǎn)品加工廢水占 7%～15%,其余 9%～10%為鍋爐用水［9］。制絲廢水是一種氮、磷含量較高的無(wú)毒有機(jī)廢水,廢水中的有機(jī)污染物主要是絲膠蛋白、蠶蛹蛋白、蛹油和繭蛹碎屑等,這些雜質(zhì)無(wú)毒,不直接危害人體健康,對(duì)環(huán)境污染的主要指標(biāo)是懸浮物(SS)、化學(xué)需氧量(COD)與生物需氧量(BOD)。絲膠和蠶蛹蛋白能夠引起藻類(lèi)的大量繁殖,導(dǎo)致水體的富營(yíng)養(yǎng)化,使河面變黑變臭。含有蛹油的廢水排入水體后將在水面上產(chǎn)生油膜,累積過(guò)多時(shí)將阻礙大氣中的氧向水體轉(zhuǎn)移,使水生生物由于缺氧而死亡［10］。

影響桑蠶絲制絲生產(chǎn)的主要水質(zhì)因素有總堿度、總硬度、pH值、透明度、鐵和陰離子等。如皋新絲路繭絲綢有限公司采用一種新型的生物降解方法——生物流漓法來(lái)深度凈化處理繅絲廢水,使之循環(huán)利用,實(shí)現(xiàn)繅絲廢水零排放。該方法的原理是微生物附著在特制的填料表面上,形成生物膜,廢水同生物膜接觸后,廢水中的有機(jī)物被微生物吸附轉(zhuǎn)化為 H2O、CO2、N2和微生物細(xì)胞物質(zhì),從而使廢水得到凈化。通過(guò)生物流漓法處理繅絲廢水,使之循環(huán)利用,從而改善了水質(zhì),保證了生產(chǎn)用水的穩(wěn)定性,回用水的各項(xiàng)數(shù)據(jù)都能長(zhǎng)期保持一定的水平,達(dá)到繅絲用水標(biāo)準(zhǔn),進(jìn)而提高了桑蠶絲的質(zhì)量和產(chǎn)量。通過(guò)生物流漓法處理繅絲廢水,使之循環(huán)利用,既能節(jié)約水資源又能解決水污染問(wèn)題,達(dá)到清潔生產(chǎn)的目的,符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)的要求。同時(shí),新絲路公司還進(jìn)行了技術(shù)改造,從繅絲廢水中回收絲膠,以實(shí)現(xiàn)資源效率的最大化。

2.5 桑園養(yǎng)雞

桑樹(shù)與其它樹(shù)、牧草及農(nóng)作物相比有生物產(chǎn)量高、飼料效價(jià)高、適口性好、消化率高和微量元素及維生素豐富等優(yōu)點(diǎn);此外,桑樹(shù)還含有相當(dāng)多的生物活性物質(zhì),例如谷甾醇、胡蘿卜素、葉綠素、異槲皮素、葉黃素、槲皮素和紫云英素等,這些物質(zhì)可增強(qiáng)有機(jī)體的自身免疫能力,促進(jìn)保健,有利于動(dòng)物的健康快速生長(zhǎng)［11］。黃自然等［12］將桑葉粉與苜蓿粉、苷薯粉等飼料作物的營(yíng)養(yǎng)成分作比較發(fā)現(xiàn),桑葉粉對(duì)豬的消化能、雞的消化能和奶牛的產(chǎn)奶能分別為1.48、1.20和 0.85(g/kg,md)。給出欄前 28 d的肉雞在飼料中添加桑葉粉,與不添加桑葉粉的肉雞比,肉質(zhì)更細(xì)、香味更濃、口感特別好。通過(guò)測(cè)定發(fā)酵雞糞的氨氣濃度得知,飼喂添加桑葉粉的雞糞,氨氣濃度由40mg/kg下降到 30 mg/kg,臭氣明顯減輕。而且,在肉雞飼料中添加了桑葉粉,能大幅度提高肉雞的肉香味和品質(zhì),同時(shí)降低雞舍的臭氣濃度［13］。

如皋市成功進(jìn)行了桑園雞放養(yǎng)實(shí)踐,取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。2010年如皋新絲路繭絲綢有限公司放養(yǎng)桑園雞 5萬(wàn)只。選用體型中等偏小,行動(dòng)活潑,善于覓食,且雞皮薄肉嫩,味道鮮美的如皋黃雞地方良種,每公頃桑園放養(yǎng) 1 000至 1 500只,以保持雞的活動(dòng)空間和野性。白天放養(yǎng)自由覓食,晚間補(bǔ)食 1次,補(bǔ)食飼料中添加 10%桑葉粉,養(yǎng)雞前進(jìn)行育雛,育雛時(shí)間約 35 d,并進(jìn)行必要的防疫,育雛后在桑園內(nèi)放養(yǎng) 30 d左右上市。從育雛到放養(yǎng),大約需成本 16元/只左右,圍網(wǎng)、棚架等設(shè)施 10元/只,而桑園雞的市場(chǎng)價(jià)一般在 50元 /只以上,經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。桑園養(yǎng)雞保留了如皋黃雞固有野性和傳統(tǒng)美味,同時(shí)以桑葉粉為輔助飼料,更增添雞肉的芬芳特色。可用于紅燒、冷切、清燉、油燜以及炒、燒、溜、炸、烤等多種烹飪方法。

此外,為充分利用桑園光能,提高桑園的復(fù)種指數(shù)和桑蠶廢棄物的利用,如皋市還進(jìn)行了桑園夾種蔬菜、綠肥、銀杏和利用桑葉養(yǎng)羊、利用蠶沙養(yǎng)魚(yú)等模式的建設(shè),目前桑園合理夾種面積已達(dá)到全市桑園面積的 60%以上,經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。如皋新絲路桑枝板材開(kāi)發(fā)、桑纖維紡織化應(yīng)用都已取得成果,正向產(chǎn)業(yè)化方向邁進(jìn)。

3 生態(tài)養(yǎng)蠶綜合效益

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人們生活水平的提高,集安全、高效、環(huán)保于一體的生產(chǎn)方式將成為蠶桑產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。尤其是在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的長(zhǎng)三角地區(qū),蠶桑產(chǎn)業(yè)面臨著土地、勞動(dòng)力和環(huán)境資源的挑戰(zhàn),生態(tài)養(yǎng)蠶的經(jīng)營(yíng)模式正是順應(yīng)了經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求,放大了蠶業(yè)經(jīng)濟(jì)新的增長(zhǎng)點(diǎn),促進(jìn)了蠶桑產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí),具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義和長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展導(dǎo)向。

3.1 生態(tài)養(yǎng)蠶實(shí)現(xiàn)了物質(zhì)能量的充分利用

從如皋市生態(tài)養(yǎng)蠶的模式看,從桑園光合作用最初形成的干物,到養(yǎng)蠶最終的廢棄物,乃至繅絲終了的廢水都能得到有效的利用,實(shí)現(xiàn)了物質(zhì)利用的進(jìn)一步優(yōu)化。同時(shí)多種形式的桑果蔬套夾種生產(chǎn)模式,有效利用了桑園的光能和地?zé)帷?/p>

3.2 生態(tài)養(yǎng)蠶增加了蠶桑產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益

由于桑園的合理套夾種,使得桑園的收獲物增加。從如皋市生產(chǎn)調(diào)查看,按現(xiàn)有模式(正常年景)僅果蔬菜一項(xiàng)每 667m2桑園就可以增加收益 1 000～2 000元,可用桑枝屑培育食用菌 300～400 kg,增加效益 2 000～4 000元,桑園養(yǎng)雞 2期 100只,可增收1 000～1 500元,開(kāi)發(fā)民用沼氣可增效 500元左右,殘桑養(yǎng)羊 1～2只可增效 300～500元,累計(jì)可增加5 000～8 000元,每 667 m2桑園綜合效益達(dá)到1.0萬(wàn) ～1.5萬(wàn)元。此外,蛹蟲(chóng)草的培育、繅絲廢水的循環(huán)利用效益更為突出。

3.3 生態(tài)養(yǎng)蠶的生產(chǎn)模式保護(hù)了生態(tài)環(huán)境

桑園的合理套夾種、桑園養(yǎng)雞,改善了桑園的生態(tài)環(huán)境,減少了雜草的生長(zhǎng),提高了土壤孔隙度和有機(jī)質(zhì),破壞了害蟲(chóng)滋生和繁殖的場(chǎng)所,降低了病蟲(chóng)害的危害。同時(shí),桑園和養(yǎng)蠶廢棄物的有效處理,殺滅了桑蠶病原和害蟲(chóng),凈化了環(huán)境?？壗z廢水的無(wú)害化處理不僅節(jié)約了水資源,降低了生產(chǎn)成本,而且實(shí)現(xiàn)了污染物的零排放,環(huán)境保護(hù)效應(yīng)尤為明顯。

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［S88-9］

C

1007-0982(2011)02-0058-04

2010-12-20;

2011-03-03

農(nóng)業(yè)部公益性項(xiàng)目(編號(hào) nyhyzx07-020)。

錢(qián)忠兵(1965—),男,江蘇如皋,農(nóng)業(yè)推廣碩士研究生,高級(jí)農(nóng)藝師。

Tel:0513-87655717,E-mail:rgscsz@hotmail.com

沈衛(wèi)德,男,教授,博士生導(dǎo)師。

Tel:0512-65880182,E-mail:shenwd@suda.edu.cn