薛衛(wèi)杰，楊艷霞，王國文，韓燕來

(1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，河南鄭州 450002； 2.西平縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，河南西平 463900)

秸稈還田條件下不同有機(jī)肥對土壤養(yǎng)分和冬小麥養(yǎng)分積累的影響

薛衛(wèi)杰1，楊艷霞2，王國文1，韓燕來1

(1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，河南鄭州 450002； 2.西平縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，河南西平 463900)

為了解秸稈還田條件下不同類型有機(jī)肥在麥田的施用效果，采用田間試驗(yàn),設(shè)置 T1(6 000 kg·hm-2玉米秸稈粉碎深翻還田)、T2(6 000 kg·hm-2玉米秸稈粉碎+有機(jī)肥A 1 500 kg·hm-2深翻還田)、T3(6 000 kg·hm-2玉米秸稈粉碎+有機(jī)肥B 1 500 kg·hm-2深翻還田)3個(gè)處理，研究了秸稈還田條件下不同類型有機(jī)肥對冬小麥越冬期、孕穗期和成熟期土壤微生物量碳(MBC)、氮(MBN)、土壤速效養(yǎng)分含量、冬小麥植株養(yǎng)分積累量以及冬小麥產(chǎn)量和當(dāng)季經(jīng)濟(jì)效益的影響。結(jié)果表明，與T1 處理相比，T2處理冬小麥各生育時(shí)期土壤微生物量碳、氮、土壤礦質(zhì)態(tài)氮和土壤速效鉀含量、植株氮和鉀的積累量、冬小麥孕穗期和成熟期土壤速效磷含量、植株磷的積累量均顯著提高；冬小麥實(shí)際產(chǎn)量和當(dāng)季相對凈收益亦均顯著增加，分別提高了17.5% 和22.0%。T3處理冬小麥越冬期土壤微生物量碳、越冬期和孕穗期土壤微生物量氮、各生育期土壤礦質(zhì)態(tài)氮和越冬期土壤速效鉀、各生育期植株氮和鉀的積累量、孕穗期和成熟期植株磷的積累量亦均顯著提高；冬小麥實(shí)際產(chǎn)量提高10.3%，達(dá)顯著水平，但其當(dāng)季經(jīng)濟(jì)效益并未顯著提高。本試驗(yàn)條件下，綜合施用兩種有機(jī)肥對不同指標(biāo)的影響，以T2處理效果更佳。

冬小麥；有機(jī)肥；土壤速效養(yǎng)分含量；產(chǎn)量；經(jīng)濟(jì)效益

河南省是我國小麥的主產(chǎn)區(qū)，其種植面積與總產(chǎn)量均居全國前列[1]，提升該地區(qū)土壤肥力以及小麥產(chǎn)量具有重要意義。秸稈含有豐富的有機(jī)碳以及氮、磷、鉀等大量礦質(zhì)營養(yǎng)元素，是一種多用途、可再生的寶貴生物資源，是進(jìn)行土壤改良和促進(jìn)農(nóng)田生態(tài)循環(huán)的重要物質(zhì)[2]。隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械化的發(fā)展，秸稈粉碎全量還田在華北地區(qū)冬小麥-夏玉米輪作生產(chǎn)中已廣泛運(yùn)用，但在玉米秸稈還田過程中，由于冬小麥生育期溫度較低、玉米秸稈碳氮含量高，導(dǎo)致玉米秸稈還田后，不僅腐熟礦化速度慢，還會造成微生物與小麥競爭土壤有效氮，從而影響小麥的生長發(fā)育，甚至造成減產(chǎn)[3]，尤其是在秸稈還田量較高的田塊問題突出[4]。有機(jī)肥富含有機(jī)質(zhì)和大量的生物活性物質(zhì)，微生物的活動(dòng)可以加速秸稈和土壤有機(jī)物質(zhì)的分解并釋放養(yǎng)分[5]。目前，關(guān)于有機(jī)肥的施用效應(yīng)，前人的研究較多地關(guān)注有機(jī)肥施入對土壤肥力以及理化性狀的長期影響[6-7]，在秸稈還田條件下，關(guān)于不同種類有機(jī)肥對麥田當(dāng)季的應(yīng)用效果尚鮮見研究報(bào)道。因此，本研究在秸稈還田條件下，研究施用不同種類有機(jī)肥對麥田土壤微生物量碳、氮、土壤速效養(yǎng)分含量、冬小麥植株養(yǎng)分積累量、籽粒產(chǎn)量以及當(dāng)季經(jīng)濟(jì)效益的影響，旨在為秸稈還田條件下科學(xué)施用有機(jī)肥提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地基本情況

試驗(yàn)于2014年10月至2015年6月在河南省長葛市石象鎮(zhèn)坡里王村河南糧食作物協(xié)同創(chuàng)新中心示范基地進(jìn)行。供試土壤為輕壤質(zhì)潮土，常年輪作方式為小麥-玉米輪作。0～20 cm土壤基本理化性狀為：有機(jī)質(zhì)，14.37 g·kg-1；全氮0.85 g·kg-1、礦質(zhì)態(tài)氮71.7 mg·kg-1、土壤速效磷15.05 mg·kg-1、速效鉀91.5 mg·kg-1，pH 7.72。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)3個(gè)處理，分別為T1(6 000 kg·hm-2玉米秸稈粉碎深翻還田)、T2(6 000 kg·hm-2玉米秸稈粉碎+有機(jī)肥A 1 500 kg·hm-2深翻還田)、T3(6 000 kg·hm-2玉米秸稈粉碎+有機(jī)肥B 1 500 kg·hm-2深翻還田)。試驗(yàn)用有機(jī)肥A、B均為商品有機(jī)肥，翻耕深度均為25 cm。小區(qū)面積為4 m×10 m，采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，重復(fù)3次。有機(jī)肥A為雞糞，其總養(yǎng)分為：N ≥ 1.63%，P2O5≥ 1.54%， K2O≥ 0.85%，有機(jī)質(zhì)≥ 25.5%；有機(jī)肥B為高腐解秸稈有機(jī)肥，其總養(yǎng)分為：N+P2O5+K2O ≥ 5%，有機(jī)質(zhì) ≥ 45%；玉米秸稈總養(yǎng)分約為：N 0.6%，P2O50.27%， K2O 2.28%，有機(jī)質(zhì)15%。于2014年10月25日播種，供試小麥品種為西農(nóng)979，播種量為187.5 kg·hm-2。有機(jī)肥均以基肥一次性施入，同時(shí)施入復(fù)合肥600 kg·hm-2(N 168 kg·hm-2、P2O560 kg·hm-2、K2O 36 kg·hm-2)，在冬小麥越冬期，隨灌水追施150 kg·hm-2的尿素(N 69 kg·hm-2)。

1.3 土壤樣品采集、相關(guān)測定指標(biāo)與方法

1.3.1 基礎(chǔ)土壤樣品采集與有關(guān)指標(biāo)測定

于小麥季施基肥前，在各小區(qū)采用5點(diǎn)采樣法取0～20 cm土層土壤樣品，風(fēng)干，過2 mm尼龍篩備用。土壤有機(jī)質(zhì)：重鉻酸鉀外加熱法測定；土壤全氮：濃H2SO4-HClO4消化，凱氏定氮法測定；土壤礦質(zhì)態(tài)氮含量測定：0.01 mol·L-1氯化鈣浸提，AA3流動(dòng)注射分析儀測定；土壤速效磷：0.5 mol·L-1NaHCO3浸提，鉬藍(lán)比色法測定；土壤速效鉀：1 mol·L-1NH4OAc浸提，火焰光度法測定[8]。

土壤pH：土水比1∶2.5浸提法測定[9]。

1.3.2 生育期土壤樣品采集與有關(guān)指標(biāo)測定

于小麥越冬期、孕穗期以及成熟期，在各小區(qū)采用5點(diǎn)采樣法采取0～20 cm土壤，風(fēng)干，過2 mm尼龍篩備用。

土壤微生物量碳、氮測定：氯仿熏蒸-硫酸鉀浸提，采用重鉻酸鉀加熱、氧化-硫酸亞鐵滴定法測定浸提液中的微生物量碳，采用凱氏定氮-稀硫酸滴定法[10-11]測定微生物量氮。

土壤速效養(yǎng)分含量測定：同1.3.1。

1.4 植株樣品采集與養(yǎng)分含量測定

1.4.1 植株樣品的采集

于小麥越冬期、孕穗期以及成熟期，在各小區(qū)隨機(jī)選取20株冬小麥，取其地上部，于90 ℃殺青30 min，65 ℃烘干至恒重，粉碎過2 mm篩備用。

1.4.2 植株樣品養(yǎng)分含量的測定[8]

濃H2SO4-H2O2消煮，全氮：AA3流動(dòng)注射分析儀測定；全磷：釩鉬黃比色法測定；全鉀：火焰光度計(jì)法測定。植株氮(磷、鉀)積累量= 植株氮(磷、鉀)含量×植株地上部干物質(zhì)積累量。

1.5 冬小麥產(chǎn)量的調(diào)查及經(jīng)濟(jì)效益分析

在冬小麥成熟期，于每小區(qū)取4 m2樣方，曬干，脫粒，稱重，計(jì)算實(shí)際產(chǎn)量。

相對凈收益=當(dāng)季產(chǎn)值-當(dāng)季投入。其中，各處理當(dāng)季產(chǎn)值為冬小麥的產(chǎn)量與當(dāng)季銷售價(jià)格(2.34 yuan·kg-1)的乘積。當(dāng)季投入包括種子、肥料、澆水、打藥以及各項(xiàng)勞務(wù)費(fèi)用，其中，冬小麥種子價(jià)格為3.6 yuan·kg-1;復(fù)合肥價(jià)格為2.2 yuan·kg-1，尿素價(jià)格為2.75 yuan·kg-1，有機(jī)肥A價(jià)格為0.35 yuan·kg-1，有機(jī)肥B價(jià)格為0.40 yuan·kg-1；每公頃的澆水費(fèi)用為2 250 yuan，農(nóng)藥費(fèi)用為450 yuan，播種勞務(wù)費(fèi)為300 yuan，翻地勞務(wù)費(fèi)為900 yuan，秸稈粉碎勞務(wù)費(fèi)為900 yuan，施用復(fù)合肥與尿素勞務(wù)費(fèi)為675 yuan，施用有機(jī)肥勞務(wù)費(fèi)為600 yuan，收割勞務(wù)費(fèi)為900 yuan。

1.6 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

數(shù)據(jù)采用Excel 2003處理；采用SPSS Statistics 20進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，最小顯著差數(shù)法(LSD)和Duncan法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 秸稈還田下施用不同有機(jī)肥對麥田土壤微生物量碳、氮的影響

由表1可知，各處理土壤微生物量碳(MBC)、氮(MBN)含量隨著生育期的推移均呈先升高后降低的變化趨勢。不同處理土壤MBC含量，在冬小麥越冬期表現(xiàn)為T2>T3>T1，且各處理間差異顯著；在孕穗期、成熟期，T2處理顯著高于T1處理，但T3與T2、T1處理的差異不顯著。不同處理土壤MBN含量，在冬小麥越冬期和孕穗期，T2、T3處理均顯著高于T1處理，但T2與T3處理間差異不顯著；在成熟期，T2與T3處理均高于T1處理，但T3與T2、T1處理的差異不顯著。綜上，與T1處理相比，T2處理顯著提高了冬小麥越冬期、孕穗期以及成熟期的土壤MBC和MBN含量，增幅分別高達(dá)41.1%、32.5%、32.6%和48.3%、56.9%、65.3%。

表1 施不同有機(jī)肥對麥田土壤微生物量碳氮的影響

Table 1 Effects of different organic fertilizers on MBC and MBN in wheat field mg·kg-1

同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示處理間差異顯著在P<0.05水平。下同。

Different letters following data in same column mean significant difference among treatments(P<0.05) . The same in table 2.

2.2 秸稈還田下施用不同有機(jī)肥對麥田土壤速效養(yǎng)分的影響

圖1表明，各處理土壤礦質(zhì)態(tài)氮含量隨著生育時(shí)期的推移逐漸降低，在冬小麥越冬期、孕穗期以及成熟期，均表現(xiàn)為T2>T3>T1，且各處理間差異顯著。各處理土壤速效磷含量隨著生育時(shí)期的推移呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，在冬小麥越冬期，各處理之間差異不顯著；孕穗期以及成熟期，均為T2>T3>T1，其中，T2處理顯著高于T1處理，但T3與T1、T2處理的差異不顯著。各處理麥田土壤的速效鉀含量隨著生育時(shí)期的推移呈先升高后降低的趨勢，在冬小麥越冬期、孕穗期以及成熟期，均表現(xiàn)為T2>T3>T1，在越冬期，各處理間差異均達(dá)到顯著水平，在孕穗期以及成熟期，T2處理顯著高于T1處理，但T3與T1、T2處理的差異不顯著。

同一時(shí)期圖柱上不同字母表示處理間差異在0.05水平顯著。下同。

Different letters above column mean significant difference among treatments at same stage at 0.05 level. The same in Fig.2

圖1 施不同有機(jī)肥對麥田土壤速效養(yǎng)分含量的影響

Fig.1 Effect of different organic fertilizers on soil available nutrient content in wheat field

2.3 秸稈還田下施用不同有機(jī)肥對冬小麥植株養(yǎng)分積累量的影響

由圖2可知，各處理植株氮積累量隨著冬小麥生育時(shí)期的推移呈現(xiàn)先升高后基本穩(wěn)定的趨勢，鉀積累量則呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，在冬小麥越冬期、孕穗期以及成熟期，植株氮、鉀積累量均為T2>T3>T1，且各處理間差異均達(dá)到顯著差異水平。各處理冬小麥植株磷積累量隨著冬小麥生育時(shí)期的推移而升高。在越冬期，各處理間差異不顯著；孕穗期以及成熟期，均為T2>T3>T1，且各處理間差異顯著。

圖2 施不同有機(jī)肥對冬小麥植株養(yǎng)分積累量的影響

2.4 秸稈還田下施用不同有機(jī)肥對冬小麥產(chǎn)量及其當(dāng)季經(jīng)濟(jì)效益的影響

表2顯示，各處理的實(shí)際產(chǎn)量和當(dāng)季產(chǎn)值均表現(xiàn)為T2>T3>T1，且各處理間差異顯著。與T1處理相比，T2與T3處理的實(shí)際產(chǎn)量分別增加17.5%、10.3%；T2比T3處理增加6.6%。

與T1處理相比，T2處理雖增加了有機(jī)肥投入，但由于增產(chǎn)量較高，其當(dāng)季相對凈收益仍顯著增加，增幅達(dá)22.0%；T3處理因增產(chǎn)量較低，當(dāng)季相對凈收益雖有所增加，但增加量并未達(dá)顯著水平。T2處理比T3處理的當(dāng)季相對凈收益增加13.5%，差異顯著。

表2 施不同有機(jī)肥對冬小麥產(chǎn)量及其當(dāng)季經(jīng)濟(jì)效益的影響

Table 2 Effect of different organic fertilizers on the yield and seasonal economic benefit of winter wheat

處理Treatment實(shí)際產(chǎn)量Yield/(kg·hm-2)當(dāng)季產(chǎn)值Seasonaloutputvalue/(yuan·hm-2)當(dāng)季投入Seasonalinputvalue/(yuan·hm-2)當(dāng)季比T1多投入SeasonalmorethanT1inputvalue/(yuan·hm-2)當(dāng)季相對凈收益Seasonalrelativenetincome/(yuan·hm-2)T17442．5c17415．5c8182．5―9233．0bT28792．8a20575．2a9307．5112511267．7aT38252．1b19309．9b9382．512009927．4b

3 討 論

土壤微生物量碳、氮是反映土壤微生物量以及土壤同化和礦化能力的重要指標(biāo)，也可反映土壤N、P、K等養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化能力，是土壤活性養(yǎng)分的儲存庫，為植物生長提供可利用養(yǎng)分[12-14]，其含量的增加對提高土壤肥力有重要意義。本試驗(yàn)結(jié)果表明，在秸稈還田條件下，與不施有機(jī)肥處理相比，施用兩種有機(jī)肥均可提高小麥越冬期、孕穗期以及成熟期麥田土壤微生物量碳、氮含量。這是因?yàn)橛袡C(jī)肥富含有機(jī)物質(zhì)，同時(shí)含有一定數(shù)量的速效養(yǎng)分，施入有機(jī)肥可以增加土壤有機(jī)物質(zhì)和速效養(yǎng)分含量，為土壤微生物補(bǔ)充碳源和氮源，從而加快微生物的活動(dòng)頻率和生長繁殖速率，進(jìn)而提高土壤微生物的數(shù)量，增加土壤微生物量碳、氮含量。有機(jī)肥A所含有機(jī)質(zhì)和總氮、磷、鉀雖低于有機(jī)肥B,但較之有機(jī)肥B處理對土壤微生物碳、氮的增加更為顯著。這可能是因?yàn)橛袡C(jī)肥A為雞糞，有機(jī)物質(zhì)較易分解，而有機(jī)肥B為秸稈發(fā)酵產(chǎn)物，秸稈的主要成分為纖維素類物質(zhì)，較難分解[15]，而且秸稈的發(fā)酵產(chǎn)物所含有機(jī)物質(zhì)以腐殖質(zhì)性物質(zhì)為主[16]，前者較后者更有利于激發(fā)土壤微生物的活性。

研究表明，土壤養(yǎng)分含量與土壤微生物的數(shù)量具有顯著相關(guān)性[17]，微生物的活動(dòng)可以加速有機(jī)質(zhì)的分解，推動(dòng)土壤養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化[18]，從而增加土壤養(yǎng)分的含量。本試驗(yàn)中，秸稈還田下施用有機(jī)肥對土壤養(yǎng)分含量的影響因有機(jī)肥種類、土壤養(yǎng)分種類和冬小麥生育時(shí)期的不同而異，但均以有機(jī)肥A處理的效果較佳。與不施有機(jī)肥處理相比，有機(jī)肥A、B處理均對越冬期、孕穗期以及成熟期麥田土壤礦質(zhì)態(tài)氮和越冬期麥田土壤速效鉀的增加作用顯著；有機(jī)肥A、B處理對孕穗期和成熟期麥田土壤速效磷含量有增加作用，其中，有機(jī)肥A處理達(dá)到顯著水平。在冬小麥越冬期，有機(jī)肥A、B處理對土壤速效磷含量的影響均不顯著，這可能是因?yàn)樵蕉跍囟缺容^低，土壤微生物活性相對較低，有機(jī)磷分解較慢，從而導(dǎo)致各處理間差異不顯著。從肥料本身所含總養(yǎng)分看，有機(jī)肥A中所含總氮、磷、鉀的數(shù)量均低于有機(jī)肥B，但有機(jī)肥A處理對土壤速效養(yǎng)分的增加作用優(yōu)于有機(jī)肥B處理。這是因?yàn)橛袡C(jī)肥A的施入更有效地激發(fā)了土壤有機(jī)物質(zhì)的分解以及微生物的活性，與有機(jī)肥A處理增加土壤微生物碳、氮含量的效果優(yōu)于有機(jī)肥B處理的結(jié)果相一致。

關(guān)于有機(jī)肥施用的效應(yīng)，前人的研究更多地關(guān)注有機(jī)肥施入對土壤肥力以及理化性狀的長期影響[19-20]，本試驗(yàn)在秸稈還田條件下，除研究有機(jī)肥對肥力狀況的影響，還研究了不同有機(jī)肥施用當(dāng)季對冬小麥地上部植株養(yǎng)分積累量、產(chǎn)量以及當(dāng)季經(jīng)濟(jì)效益的影響。結(jié)果表明，與不施有機(jī)肥處理相比，有機(jī)肥A、B處理對冬小麥實(shí)際產(chǎn)量的提高作用均達(dá)到顯著水平，增產(chǎn)幅度分別達(dá)17.5%和10.3%，而且有機(jī)肥A處理比有機(jī)肥B處理的實(shí)際產(chǎn)量增加6.6%。在秸稈還田條件下，施用有機(jī)肥A、B對冬小麥植株氮、磷、鉀積累量和產(chǎn)量均有一定的提升作用，以有機(jī)肥A處理的效果優(yōu)。雖然有機(jī)肥A、B處理當(dāng)季投入高于不施有機(jī)肥的處理，但有機(jī)肥A處理的產(chǎn)量和當(dāng)季產(chǎn)值增幅比較大，可顯著提高冬小麥的相對凈收益，且顯著高于有機(jī)肥B處理。這與有機(jī)肥A處理對土壤速效養(yǎng)分有更好改善效果的結(jié)果一致。

4 結(jié) 論

施用有機(jī)肥A、B，可提高冬小麥不同生育時(shí)期的土壤微生物量碳、氮含量、土壤礦質(zhì)態(tài)氮、速效磷和速效鉀含量，進(jìn)而增加植株對氮、磷、鉀的積累量，最終提高冬小麥的產(chǎn)量、當(dāng)季產(chǎn)值以及當(dāng)季相對凈收益。就產(chǎn)量和當(dāng)季經(jīng)濟(jì)效益而言，與T1相比，T2處理分別提高17.5% 和22.0%，差異顯著；T3與T1處理相比，產(chǎn)量提高10.3%，但其當(dāng)季經(jīng)濟(jì)效益并未顯著提高。綜上所述，在本試驗(yàn)條件下，有機(jī)肥A的應(yīng)用效果較好。

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Effect of Different Organic Fertilizers on Soil Nutrients and Nutrient Accumulation in Winter Wheat with Straw Returning

XUE Weijie1,YANG Yanxia2,WANG Guowen1,HAN Yanlai1

(1.College of Resources and Environment,Henan Agricultural University,Zhengzhou,Henan 450002,China;2.Agricultural Technology Extension Center of Xiping County,Xiping,Henan 463900,China )

In order to know the application effect of different types of organic fertilizers in wheat field under straw returning,a field experiment was conducted to stuty the effects of different types of organic fertilizers on soil microbial biomass carbon(MBC) and nitrogen(MBN) content,available nutrient content,plant nutrient accumulation amount at the wintering,booting and mature stages of winter wheat,and winter wheat yield and seasonal economic benefit under straw returning. Three treatments were designed,such as T1(6 000 kg·hm-2crushed corn straw were returned into field),T2(6 000 kg·hm-2crushed corn straw + organic fertilizer A 1 500 kg·hm-2were returned into field),and T3(6 000 kg·hm-2crushed corn straw + organic fertilizer B 1 500 kg·hm-2were returned into field). The results showed that,compared with T1 treatment,T2 treatment could significantly increase soil MBC and MBN content,soil mineral nitrogen and available potassium content,and plant nitrogen and potassium accumulation during the reproductive period of winter wheat; it also can significantly improve soil available phosphorus content and plant phosphorus accumulation at the booting and mature stages of winter wheat; the yield and seasonal relative net income of winter wheat were also significantly increased by 17.5% and 22.0%,respectively. Compared with T1 treatment,the soil MBC content at wintering stage,soil MBN content at wintering and booting stages,soil mineral nitrogen content during reproductive period,soil available potassium content at wintering stage,plant nitrogen and potassium accumulation during the reproductive period and plant phosphorus accumulation at booting and mature stages of winter wheat of T3 treatment were also significantly increased; the yield of T3 treatment was significantly increased by 10.3%,but the seasonal economic benefit was not significantly improved. Under the experimental conditions,T2 treatment are considered as better,with comprehensive considering the effect of these two kinds of organic fertilizers on different indices.

Winter wheat; Organic fertilizer; Soil available nutrient; Yield; Economic benefit

2016-08-25

2016-10-07

國家公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)(201503130); “十二五”國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2013BAD07B07-2)

E-mail：tzfelicity@163.com

韓燕來(E-mail:hyanlai@126.com)

時(shí)間：2017-03-07

S512.1；S311

A

1009-1041(2017)03-0390-06

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