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種植密度與行距對秋閑田飼用甜高粱單株生產(chǎn)力和草產(chǎn)量的影響

2018-03-29 05:20周漢章賈海燕魏志敏袁淑紅侯升林李順國
農(nóng)學(xué)學(xué)報(bào) 2018年3期
關(guān)鍵詞:干草行距高粱

周漢章,劉 環(huán),劉 凱,賈海燕,魏志敏,袁淑紅,侯升林,李順國

(1國家谷子改良中心,河北省農(nóng)林科學(xué)院谷子研究所,河北省雜糧研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,石家莊05035;2河北深澤縣農(nóng)業(yè)局,河北深澤052560;3中央農(nóng)業(yè)廣播電視學(xué)校,北京100125)

0 引言

甜高粱[Sorghum bicolor(L.)Moench]屬禾本科(Gramineae)高粱屬(Sorghum)一年生糧飼、糖料與能源兼用作物。甜高粱作為重要的非常規(guī)飼料作物/飼用甜高粱,具有抗旱、耐澇、耐瘠薄、耐鹽堿和再生性強(qiáng)的特點(diǎn)[1-2];植株高大,莖葉繁茂,富含糖分,營養(yǎng)豐富、適口性好,即可青飼,也可調(diào)制成草粉或其它草產(chǎn)品[3-4],但以青貯飼料為主。利用秋閑田種植飼用甜高粱,能夠充分利用秋季光、氣、熱、水、土、肥等自然資源,提高土地復(fù)種指數(shù),對提高農(nóng)牧民收入、促進(jìn)飼用甜高粱產(chǎn)業(yè)與畜牧業(yè)快速、持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展具有重要的意義。

多年來,國內(nèi)有關(guān)飼用甜高粱栽培技術(shù)的研究報(bào)道多以栽培密度[5-7]、施肥量[5-6]、生育期[3,8-9]或刈割次數(shù)[10]等與產(chǎn)量的關(guān)系為主,為飼用甜高粱科研、技術(shù)推廣發(fā)揮了十分重要的作用。羅峰等[9]通過4月10日、5月11日的春播與6月10日、6月21日的夏播對甜高粱不同播期、不同生育時期生物產(chǎn)量的研究表明,甜高粱蠟熟期生物產(chǎn)量最高,完熟期則又降低;若在蠟熟期和完熟期收獲,其生物產(chǎn)量最高的播期分別為5月11日(春播)與6月27日(夏播)。針對春播不同密度的研究,張德梅等[11]對飼用型甜高粱不同留苗密度產(chǎn)量的研究表明,留苗密度13.80萬株/hm2時的產(chǎn)量最高為135.87t/hm2;張肖凌等[12]對飼用型甜高粱BJ0603種植密度的研究發(fā)現(xiàn),在播種密度16.6755萬穴/hm2時的產(chǎn)量最高為109.82 t/hm2;劉麗華等[13]對飼用甜高粱“天青一號”種植密度研究表明,保苗為17.5萬株/hm2時產(chǎn)量最大為23.6 t/hm2。于永靜等[14]對甜高粱雜交種‘醇甜2號’不同株行距的產(chǎn)量研究表明,株距20 cm×行距60 cm(密度8.3萬株/hm2)的組合,單位面積上生物產(chǎn)量最高。目前,有關(guān)秋閑田飼用甜高粱高產(chǎn)高效種植技術(shù)的研究尚未見報(bào)道。本研究以‘能飼1號’甜高粱(Sorghum bicolorcv.‘,Nengsi No.1’)為供試作物,研究種植密度與行距耦合的最適比例及其對飼用甜高粱生物產(chǎn)量的影響,旨在探求秋閑田飼用甜高粱栽培的最優(yōu)方案,為秋閑田飼用甜高粱高產(chǎn)高效栽培技術(shù)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試品種為甜高粱‘能飼1號’(河北省農(nóng)林科學(xué)院谷子研究所/國家高粱改良中心河北分中心提供)。

1.2 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2015年在石家莊市欒城區(qū)東客村進(jìn)行。該村地理位置位于北緯37°58′32″,東經(jīng)114°36′33″,海拔56 m,交通便利。試驗(yàn)田地勢平整,排灌方便,墑情適宜,肥力中等,土質(zhì)為壤土,土壤有機(jī)質(zhì)含量1.73%,全氮含量1.12 g/kg,堿解氮79.5 mg/kg,速效磷22.3 mg/kg,速效鉀113.9 mg/kg,土壤pH 7.2。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 采用二因素裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)[15-16],主區(qū)處理為留苗密度,設(shè)7.50萬株/hm2、22.50萬株/hm2、37.50萬株/hm2和52.53萬株/hm24個水平,分別以A1、A2、A3、A4表示;副區(qū)處理為播種行距,設(shè)10、20、30、40、50、60 cm 6 個水平,分別以B1、B2、B3、B4、B5、B6表示;主、副區(qū)內(nèi)均隨機(jī)排列,重復(fù)3次,共72個小區(qū)。副區(qū)面積4 m×5 m=20 m2,區(qū)組間留1.0 m寬的觀察道,試驗(yàn)田四周留寬1 m的保護(hù)區(qū)。

前茬作物為油葵,7月26日收獲。7月28日多云轉(zhuǎn)陣雨,7月29日中雨,7月30日晚上至31日晚上陣雨,8月3—4日耕地(不施基肥),8月7日播種。采用人工條播方式播種,播種深度3~4 cm,覆土均勻,播后踩壓。2~3葉期間苗,4~6葉期按設(shè)定密度定苗。整個生長期內(nèi)不施追肥。在10月28日刈割測產(chǎn)。

1.3.2 草產(chǎn)量測定 在早霜來臨之前刈割測產(chǎn),留茬盡可能低。刈割時先將小區(qū)兩頭各去掉0.5 m,再去掉小區(qū)兩側(cè)邊行,并移出小區(qū)(避免誤計(jì)草產(chǎn)量),然后將剩余部分全部刈割,用感量小于0.01 kg的秤稱重,測定小區(qū)草產(chǎn)量。記載相關(guān)數(shù)據(jù)時保留2位小數(shù)。

刈割稱重后,從每小區(qū)隨機(jī)取15~20株樣本,將樣本混合均勻,再抽取樣品30株,編號標(biāo)記(注明品種、處理編號、刈割與取樣時間),稱量鮮重后于通風(fēng)遮雨處晾干至含水量13%~15%時稱量干重,測算單株生產(chǎn)力與干草產(chǎn)量。單株生產(chǎn)力以單株鮮重或單株干重表示。

1.3.3 數(shù)據(jù)處理與分析 試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2003軟件整理、制圖,采用IBM.SPSS.Statistics.v22軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,將區(qū)組(重復(fù)=R)作為1個因素一并進(jìn)行分析,對主、副區(qū)因素進(jìn)行方差分析時需要選用不同的誤差項(xiàng),檢驗(yàn)主區(qū)因素(Ai)時,用Eb=MS[R(A)]作為誤差項(xiàng),檢驗(yàn)副區(qū)因素(Bj)時,用Ec=MS(e)作為誤差項(xiàng),再通過LSD法進(jìn)行多重比較[15,17-18],所有數(shù)據(jù)均以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對飼用甜高粱單株生產(chǎn)力與草產(chǎn)量的影響

表1為本試驗(yàn)條件下‘能飼1號’各處理組合的草產(chǎn)量。由表1可見,各留苗密度的單株生產(chǎn)力與小區(qū)草產(chǎn)量不同,單株生產(chǎn)力隨田間種植密度增大,呈現(xiàn)直線下降的變化趨勢,小區(qū)草產(chǎn)量隨田間種植密度增大,呈現(xiàn)拋物線形狀的變化趨勢;各播種行距的單株生產(chǎn)力與小區(qū)草產(chǎn)量不同,隨播種行距增大,均呈現(xiàn)拋物線形狀的變化趨勢。經(jīng)方差分析(表2),本試驗(yàn)的區(qū)組(重復(fù))單株鮮草與干草重量的F值(Sig.)分別為0.491(Sig.=0.811,即P>0.05)與1.259(Sig.=0.272>0.05),差異不顯著,而小區(qū)鮮草產(chǎn)量與干草產(chǎn)量的F值(Sig.)分別 為 0.515(Sig.=0.793>0.05)與 0.604(Sig.=0.854>0.05),差異不顯著,表明本試驗(yàn)區(qū)組(重復(fù))間的土壤差異不大,肥力比較均勻,減少了地力不勻造成的誤差;主區(qū)處理/種植密度組間的單株鮮草與干草重量的F值分別為1770.86與1918.028,顯著值(Sig.)均為0.000<0.01,差異均極顯著,表明不同種植密度對‘能飼1號’單株生產(chǎn)力具有重要的影響;副區(qū)處理/播種行距組間的單株鮮草與干草重量的F值(Sig.)分別為2.373(Sig.=0.056>0.05)與 4.781(Sig.=0.002<0.01),單株干重差異極顯著,表明播種行距對‘能飼1號’單株生產(chǎn)力具有一定的影響;主區(qū)處理/種植密度組間的小區(qū)鮮草與干草產(chǎn)量的F值分別為120.577與104.971,顯著值(Sig.)均為0.000<0.01,差異均極顯著,表明種植密度對‘能飼1號’草產(chǎn)量具有重要的影響;副區(qū)處理/播種行距組間的小區(qū)鮮草與干草產(chǎn)量的F值(Sig.)分別為 1.108(Sig.=0.372>0.05)與 2.555(Sig.=0.043<0.05),小區(qū)干草產(chǎn)量差異顯著,表明播種行距對‘能飼1號’的草產(chǎn)量具有一定的影響;種植密度與行距間沒有交互作用,不論單株生產(chǎn)力還是小區(qū)草產(chǎn)量的差異均未達(dá)到顯著水平,表明種植密度與播種行距的作用互不影響,即種植密度的作用不因播種行距大小而變化,播種行距的作用也不因種植密度的大小而變化。

表1 飼用甜高粱不同種植密度與行距的產(chǎn)草量

續(xù)表1

2.2 不同種植密度對飼用甜高單株生產(chǎn)力與草產(chǎn)量的影響

2.2.1 不同種植密度對飼用甜高單株生產(chǎn)力的影響 由表3可以看出,種植密度對飼用甜高粱單株生產(chǎn)力具有十分明顯的作用。各種植密度間均達(dá)到了極顯著水平。其中,‘能飼1號’種植密度7.50萬株/hm2的單株生產(chǎn)力最大(圖1),鮮重與干重分別為602.74 g/株(設(shè)為CK)、135.90 g/株(設(shè)為CK),較其他種植密度單株鮮重增幅為42.41%~86.77%,干重增幅41.79%~86.57%;而種植密度52.53萬株/hm2的單株生產(chǎn)力最小,鮮重與干重分別為79.73 g/株(設(shè)為CK)、18.25 g/株(設(shè)為CK),較其他種植密度單株鮮重降低73.64%~656.00%,干重降幅71.79%~644.79%,表明‘能飼1號’隨著種植密度的增加,群體競爭力加大,抑制了飼用甜高粱單株的增產(chǎn)潛力。

表2 不同種植密度與行距對飼用甜高粱草產(chǎn)量的方差分析(主體間效應(yīng)檢驗(yàn))

表3 不同種植密度對飼用高粱單株生產(chǎn)力的影響

2.2.2 不同種植密度對飼用甜高草產(chǎn)量的影響 由表4可以看出,種植密度對飼用甜高粱草產(chǎn)量具有十分重要的影響。種植密度22.50萬株/hm2小區(qū)的草產(chǎn)量最高,鮮草產(chǎn)量與干草產(chǎn)量分別為156.20、35.60 kg/20 m2(折合17799.72 kg/hm2),較其他種植密度小區(qū)的鮮草產(chǎn)量增加42.17%~46.41%,干草產(chǎn)量增加42.79%~46.18%,差異極顯著;種植密度37.50萬株/hm2小區(qū)的草產(chǎn)量位居第二,鮮草產(chǎn)量與干草產(chǎn)量分別為134.48、29.82 kg/20 m(2折合14909.72 kg/hm2),與其他種植密度小區(qū)草產(chǎn)量間的差異極顯著;而種植密度7.50萬株/hm2與52.53萬株/hm2的小區(qū)草產(chǎn)量較低,其鮮草產(chǎn)量分別為90.33、83.72 kg/20 m2,其干草產(chǎn)量分別為20.37 kg/20 m2(10183.61 kg/hm2)、19.16 kg/20 m2(9579.44 kg/hm2),二者差異不顯著。在本試驗(yàn)條件下,留苗22.50萬株/hm2時為最適種植密度(圖2)。

圖1 不同種植密度對飼用高粱單株生產(chǎn)力的影響

圖2 不同種植密度對飼用甜高粱產(chǎn)草量的影響

2.3 不同播種行距對飼用甜高粱單株生產(chǎn)力與草產(chǎn)量的影響

2.3.1 不同播種行距對飼用甜高粱單株生產(chǎn)力的影響由表5可以看出,播種行距對飼用甜高粱單株生產(chǎn)力具有十分明顯的作用。播種行距為40 cm小區(qū)的單株生產(chǎn)力最大,鮮重與干重分別為323.60、74.32 g/株,單株干重與行距30、50 cm小區(qū)單株干重的差異不顯著,與行距20、60 cm小區(qū)單株干重的差異顯著,與行距10 cm小區(qū)單株干重的差異極顯著;其次為行距30 cm與50 cm小區(qū)的單株生產(chǎn)力,行距為30 cm與50 cm小區(qū)的單株干重比行距10 cm小區(qū)單株干重的差異極顯著,但比行距20 cm與60 cm小區(qū)單株干重的差異不顯著;行距為10 cm小區(qū)的單株生產(chǎn)力最低,單株干重明顯低于其他行距的單株干重。在本試驗(yàn)條件下,播種30~50 cm的行距為適宜行距,播種40 cm的行距為最適行距(圖3)。

2.3.2 不同播種行距對飼用甜高粱草產(chǎn)量的影響 由表6可以看出,播種行距對飼用甜高粱草產(chǎn)量具有十分重要的影響。播種行距為40 cm小區(qū)的草產(chǎn)量最高,鮮草產(chǎn)量與干草產(chǎn)量分別為123.50、28.69 kg/20 m2(折合14343.75 kg/hm2),其干草產(chǎn)量較播種行距20、30、50、60 cm小區(qū)干草產(chǎn)量的差異不顯著,較行距10 cm小區(qū)干草產(chǎn)量的差異極顯著。播種行距30 cm與50 cm小區(qū)的草產(chǎn)量居中,其草產(chǎn)量較播種行距20、60 cm小區(qū)草產(chǎn)量的差異不顯著,較行距10 cm小區(qū)草產(chǎn)量的差異顯著。播種行距10 cm小區(qū)的草產(chǎn)量最低。在本試驗(yàn)條件下,播種30~50 cm的行距為適宜行距,播種40 cm的行距為最適行距(圖4)。

2.4 不同處理組合對飼用甜高粱單株生產(chǎn)力與草產(chǎn)量的影響

表4 不同種植密度對飼用高粱產(chǎn)草量的影響

2.4.1 不同處理組合對飼用甜高粱單株生產(chǎn)力的影響由表7可見‘,能飼1號’在24個處理組合中的單株生產(chǎn)力不同,其中,以A1B(4密度7.5萬株/hm2+行距40 cm)處理的單株生產(chǎn)力最高,鮮重與干重分別為654.37、147.11 g/株,在干草重量方面,處理 A1B4的單株干重與A1B(3密度7.5萬株/hm2+行距30 cm)、A1B5(密度7.5萬株/hm2+行距50 cm)單株干重的差異不顯著,與A1B(2密度7.5萬株/hm2+行距20 cm)單株干重的差異顯著,與其他各個處理單株干重的差異極顯著。處理組合A1B3、A1B5單株生產(chǎn)力較高,其鮮重分別為608.67、600.50 g/株,其干重分別為 145.35、138.24 g/株,處理組合A1B3、A1B5的單株干重與A1B(2密度7.5萬株/hm2+行距20 cm)、A1B(6密度7.5萬株/hm2+行距60 cm)單株干重的差異不顯著,與其他各個處理單株干重的差異極顯著。處理組合A4B(1密度52.53萬株/hm2+行距10 cm)的單株生產(chǎn)力最低,鮮重與干重分別為73.43、14.78 g/株,處理 A4B1與 A4B2、A4B3、A4B4、A4B5、A4B6之間的單株重量差異不顯著,但與其他各處理的差異極顯著。在本試驗(yàn)條件下,處理組合A1B4為發(fā)揮能飼1號個體增產(chǎn)潛力的最優(yōu)組合。

表5 不同播種行距對飼用高粱單株生產(chǎn)力的影響

圖3 不同種植行距對飼用高粱單株生產(chǎn)力的影響

圖4 不同種植行距對飼用高粱產(chǎn)草量的影響

表6 不同播種行距對飼用高粱產(chǎn)草量的影響

2.4.2 不同處理組合對飼用甜高粱草產(chǎn)量的影響 由表8可見,‘能飼1號’在24個處理組合中的草產(chǎn)量不同,其中,以處理A2B4(密度22.5萬株/hm2+行距40 cm)的小區(qū)草產(chǎn)量最高,鮮草產(chǎn)量與干草產(chǎn)量分別為165.51、39.42 kg/20 m2(19708.33 kg/hm2),處理 A2B4小區(qū)的干草產(chǎn)量與A2B5(密度22.5萬株/hm2+行距50 cm)、A2B6(密度22.5萬株/hm2+行距60 cm)、A2B3(密度22.5萬株/hm2+行距30 cm)、A2B2(密度22.5萬株/hm2+行距20 cm)之間的差異不顯著,但與其他各處理組合的干草產(chǎn)量差異均達(dá)到極顯著水平。處理組合A2B5、A2B6、A2B3、A2B2小區(qū)的草產(chǎn)量較高,其鮮草產(chǎn)量處于158.97~162.90 kg/20 m2范圍內(nèi),其干草產(chǎn)量處于35.24 kg/20 m2(17620.00 kg/hm2)~37.38 kg/20 m2(18690.00 kg/hm2)范圍內(nèi)。處理組合中A4B1(密度52.53萬株/hm2+行距10 cm)處理的小區(qū)草產(chǎn)量最低,鮮草產(chǎn)量與干草產(chǎn)量分別為77.11kg/20m2、15.52kg/20m2,比處理A2B4的鮮草草產(chǎn)量減產(chǎn)53.41%,干草減產(chǎn)60.63%。在本試驗(yàn)條件下,處理組合A2B4、A2B5、A2B6、A2B3、A2B2等均為草產(chǎn)量較高的組合,但處理A2B4為草產(chǎn)量最高的組合(圖6)。

表7 不同處理組合對飼用甜高粱的單株生產(chǎn)力的影響

圖5 不同處理組合對飼用甜高粱的單株生產(chǎn)力的影響

3 結(jié)論與討論

(1)明確了種植密度、播種行距對飼用甜高粱單株生產(chǎn)力均具有十分明顯的作用,其作用的大小順序?yàn)槊芏龋拘芯?。隨著種植密度增大,單株生產(chǎn)力呈現(xiàn)直線下降的變化趨勢,表明密植不宜發(fā)揮單株增產(chǎn)潛力;隨著播種行距增大,單株生產(chǎn)力呈現(xiàn)拋物線形狀的變化趨勢,表明適宜的行距才能更好地發(fā)揮單株增產(chǎn)潛力,行距過小或過大都不宜。能飼1號種植密度為7.50萬株/hm2的單株生產(chǎn)力最大,干重為135.90 g/株,較其他種植密度單株增重達(dá)到41.79%~86.57%;由于飼用甜高粱植株高大,不宜過度密植,如果種植密度過大,導(dǎo)致群體競爭力加大,個體競爭力降低[19-21],抑制了個體的增產(chǎn)潛力,單株產(chǎn)量就降低?!茱?號’播種行距為40 cm小區(qū)的單株生產(chǎn)力最大,干重為74.32 g/株,合理的播種行距可以調(diào)節(jié)群體結(jié)構(gòu),調(diào)節(jié)群體內(nèi)個體間的競爭力[20,22]。

(2)明確了種植密度、播種行距對飼用甜高粱草產(chǎn)量具有十分重要的影響,其影響的大小順序?yàn)槊芏龋拘芯?。隨著種植密度或播種行距增大,草產(chǎn)量均呈現(xiàn)拋物線形狀的變化趨勢,表明飼用甜高粱獲得高產(chǎn)需要合理的密度與適宜的行距[12,23],密度與行距均不宜過小或過大?!茱?號’隨著種植密度的增加,草產(chǎn)量先增加后降低[22];種植密度為22.50萬株/hm2的草產(chǎn)量最高,干草產(chǎn)量為35.60 kg/20 m2(折合17799.72 kg/hm2),較其他種植密度的草產(chǎn)量增加42.79%~46.18%;若種植密度偏低,雖然能發(fā)揮飼用甜高粱增產(chǎn)的單株生產(chǎn)力,但單位面積上沒有足夠的株數(shù)、不能充分利用水、肥、光、熱等自然資源;若種植密度偏高,雖然單位面積上飼用甜高粱群體加大,但植株擁擠、葉片重疊、小環(huán)境郁閉、通風(fēng)透光不好,不能發(fā)揮飼用甜高粱增產(chǎn)的單株生產(chǎn)力,不能正常生長。適宜的行距是高產(chǎn)的基本條件,若行距偏小,如播種10 cm的行距,葉片重疊,光照不足;而行距偏大時,葉片分布稀疏,也不能合理利用光、氣資源[24]。隨著播種行距的增加,草產(chǎn)量先增加后降低[16],播種行距40 cm小區(qū)的草產(chǎn)量最高,干草產(chǎn)量為28.69 kg/20 m2(折合14343.75 kg/hm2),較播種行距20、30、50、60 cm的干草產(chǎn)量差異不顯著,表明‘能飼1號’可以較好地適應(yīng)播種20~60 cm的行距。

表8 不同處理組合對飼用甜高粱的草產(chǎn)量的影響

圖6 不同處理組合對飼用甜高粱的草產(chǎn)量的影響

(3)明確了種植密度、播種行距對飼用甜高粱發(fā)揮單株生產(chǎn)力最大的優(yōu)化組合A1B4與獲得草產(chǎn)量最高的優(yōu)化組合A2B4。本試驗(yàn)處理組合A1B4的鮮重與干重分別為654.37、147.11 g/株,是發(fā)揮‘能飼1號’個體增產(chǎn)潛力的最優(yōu)處理組合;處理組合A2B4的鮮草產(chǎn)量與干草產(chǎn)量分別為165.51、39.42 kg/20 m2(19708.33 kg/hm2),是獲得‘能飼1號’草產(chǎn)量最高的處理組合。

在本試驗(yàn)條件下,由于種植密度與行距之間沒有交互作用,即主區(qū)(種植密度)的飼用甜高粱不論是單株生產(chǎn)力還是草產(chǎn)量均不因播種行距大小而變化,副區(qū)(播種行距)的飼用甜高粱不論是單株生產(chǎn)力還是草產(chǎn)量都不因種植密度的大小而變化,他們對飼用甜高粱的單株生產(chǎn)力與草產(chǎn)量各自獨(dú)立發(fā)揮不同的影響。本試驗(yàn)最佳主處理A1與最佳副處理B4的效應(yīng)直接相加就是本試驗(yàn)發(fā)揮單株生產(chǎn)力最大的優(yōu)化組合(A1B4),即種植密度為7.50萬株/hm2與播種行距為40 cm的配置;其最佳主處理A2與最佳副處理B4的效應(yīng)直接相加就是本試驗(yàn)獲得最高產(chǎn)量的優(yōu)化組合(A2B4),即種植密度為22.50萬株/hm2與播種行距為40 cm的配置。不論單株生產(chǎn)力的優(yōu)化組合A1B4還是草產(chǎn)量的優(yōu)化組合A2B4均與本試驗(yàn)的實(shí)測結(jié)果一致。

本試驗(yàn)對飼用甜高粱品種‘能飼1號’在秋閑田的種植密度與播種行距配置進(jìn)行了研究,但尚未對春播、夏播與其它品種的種植密度與播種行距進(jìn)行有關(guān)研究。

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