不同栽培模式及施氮方式對油菜產量和氮肥利用率的影響

劉　波，魯劍巍，李小坤，叢日環，吳禮樹，葉　川，鄭　偉，徐維明，姚忠清，任　濤

（1華中農業大學資源與環境學院/農業部長江中下游耕地保育重點實驗室，武漢 430070；2江西省紅壤研究所，江西進賢 331717；3沙洋縣土壤肥料工作站，湖北沙洋 448200；4赤壁市土壤肥料工作站，湖北赤壁437300）

不同栽培模式及施氮方式對油菜產量和氮肥利用率的影響

劉波1，魯劍巍1，李小坤1，叢日環1，吳禮樹1，葉川2，鄭偉2，徐維明3，姚忠清4，任濤1

（1華中農業大學資源與環境學院/農業部長江中下游耕地保育重點實驗室，武漢 430070；2江西省紅壤研究所，江西進賢 331717；3沙洋縣土壤肥料工作站，湖北沙洋 448200；4赤壁市土壤肥料工作站，湖北赤壁437300）

【目的】在油菜種植主產區，研究不同栽培模式及施氮方式對油菜產量和氮肥利用率的影響，為油菜高產高效生產科學施肥提供理論依據。【方法】于2010—2011年度在湖北省和江西省開展移栽油菜和直播油菜氮肥施用田間試驗，比較氮肥表施（表面撒施）、翻施（撒施后旋耕）和集中施用（移栽油菜穴施和直播油菜條施覆土）3種不同施氮方式對兩種栽培模式（移栽和直播）油菜產量、干物質動態、氮素吸收和氮肥利用率的影響。【結果】相同條件下，移栽油菜產量水平顯著高于直播油菜，兩者的產量差達到299.1—544.2 kg·hm-2，從干物質動態結果可以看出，各個生育期移栽油菜地上部和地下部生物量顯著高于直播油菜，此外，移栽油菜可以獲得較高的氮素累積，相比直播油菜提高33.1%—54.8%，移栽油菜氮肥農學利用率和氮肥表觀利用率顯著高于直播油菜，其中氮肥農學利用率從6.5 kg·kg-1增加到7.8 kg·kg-1，平均增幅為20.2%，氮肥表觀利用率從27.6%提高到37.5%，平均增幅為37.5%。氮肥施用具有顯著的增產效果，直播油菜施氮效果大于移栽油菜。在相同氮肥用量條件下，不同施氮方式對油菜產量、干物質動態、氮素吸收和氮肥利用率產生明顯影響，總體表現為氮肥集中施用＞翻施＞表施的趨勢。與表施處理相比，不同試驗點移栽和直播油菜氮肥集中施用處理平均增產分別為18.2%和23.8%，氮素吸收量平均增幅分別為19.0%和37.0%。對于氮肥農學利用率而言，移栽油菜氮肥集中施用處理相比表施處理從6.9 kg·kg-1增加到8.8 kg·kg-1，平均增幅為27.7%，直播油菜從5.7 kg·kg-1增加到7.5 kg·kg-1，平均增幅為31.7%。而對于氮肥表觀利用率而言，移栽油菜氮肥集中施用處理相比表施處理從33.3%提高到42.3%，平均增幅為27.2%；直播油菜從22.0%提高到27.4%，平均增幅為50.7%。相比于表施處理，移栽油菜氮肥集中施用花后地下部干物質增幅占整個生育期干物質增幅的61.8%，地上部為50.5%；直播油菜分別為78.5%和66.7%。【結論】直播油菜對氮肥施用方式的響應比移栽油菜更敏感，氮肥集中施用促進了植株花后地下部和地上部干物質同步累積。結合油菜栽培模式，實際生產中應該采取條施或穴施的氮肥集中施用技術。

油菜；栽培模式；施氮方式；產量；干物質；氮肥利用率

0　引言

【研究意義】油菜是中國重要的油料作物，其種植面積和總產量占世界的20%左右，但其單產水平與加拿大和中西歐相比依然偏低［1］，油菜單產水平的提高很大程度上依賴于氮肥施用［2］，在生產上，中國油菜的氮肥使用依然存在很大的盲目性和不合理性，人們為追求高產，大量施用氮肥，從而導致資源浪費以及氮肥利用率的顯著降低［3-4］。而合理氮肥施用方式是實現氮肥高效利用的重要技術手段，目前，在油菜生產上氮肥施用往往采用土壤表面撒施，這種施用方式使得大部分養分遠離根系分布，極易引起植物生長后期養分虧缺［5］，從而影響產量。此外，養分供求不同步也是氮肥利用率降低的一個重要原因［6］。近年來，隨著農業機械化的發展，肥料集中施用成為一種更加高效的施肥管理策略，實現土壤養分供應同作物生長和養分吸收的高度匹配，因此，在確定合理氮肥用量的基礎上將肥料集中施用對提高油菜產量和氮肥利用率具有重要影響。【前人研究進展】肥料施入土壤后，特別在集中施用時會在根際周圍形成特殊的肥料微域環境［7］，從而刺激根系生長發育，構建理想根系形態，利于植物生長和養分吸收。有研究表明，氮肥深施15 cm利于根系下扎，增加了深層根系的活力和比重，進而提高了玉米產量和氮素吸收量［8］。在水稻中也發現，氮肥深施旱稻產量較撒施增加1.5 t·hm-2，產量提高主要源于旱稻穗數、實粒數和穗粒數的增加［9］。此外，氮肥側深施可以延緩氮肥釋放，增加土壤無機氮累積，保證土壤氮素持續供應，利于作物增產［10］。氮肥集中施用可以進一步降低環境風險，肥料條施及穴施有效降低了地表徑流氮素損失，降幅達到50%左右。撒施后翻耕和條施后覆土還能有效抑制氨揮發和氧化亞氮排放損失［11-12］，減少土壤氮素損失，提高了氮肥利用率。【本研究切入點】受栽培品種、種植目標和生產力水平等因素影響，中國油菜栽培模式也發生了重大轉變，現階段移栽油菜和直播油菜種植面積比例相當，直播油菜比例還有增加的趨勢［4，13］，2種栽培模式對氮肥響應存在明顯不同［14］，目前，對油菜氮肥研究主要集中在氮肥用量、運籌［4，15］等方向，而與不同栽培模式生長特點相適應的氮肥施用方式的研究還存在不足。【擬解決的關鍵問題】為了探尋移栽和直播油菜氮肥施用效果差異，明確兩種栽培模式對不同施氮方式的響應，本研究在湖北省和江西省油菜主產區開展田間試驗，通過比較和分析2種栽培模式下不同施氮方式對油菜產量、干物質動態和氮素吸收的影響，為長江流域油菜高產高效科學施肥提供理論基礎。

1　材料與方法

1.1試驗地點與材料

2010年9月至2011年5月在湖北省沙洋縣曾集鎮和赤壁市赤壁鎮，江西省進賢縣張公鎮和安義縣長埠鄉布置田間試驗，耕層0—20 cm土壤理化性質見表1。

試驗所選用的油菜品種均為當地主要油菜品種，其中，湖北沙洋為華油雜9號，湖北赤壁為中油雜11號，江西進賢和安義均為贛油雜5號。移栽油菜于2010年9月下旬播種，10月下旬移栽，2011年5月上中旬收獲，移栽密度為1.125×105株/hm2；直播油菜于2010年9月下旬或10月中旬條播播種，播種量為3.75 kg·hm-2，2011年5月上中旬收獲。各試驗點油菜不同栽培模式相應生育時期見表2。

表1　試驗地點耕層土壤理化性質Table 1　The physical-chemical properties of experimental soils

表2　試驗地點生育時期（年/月/日）Table 2　The growing stage of experimental sites （year/month/day）

1.2試驗設計

采用裂區試驗設計的方法，主處理為不同栽培模式，分別為：（1）移栽；（2）直播。副處理為不同的施氮方式，分別為：（1）對照處理（CK，不施氮肥）；（2）氮肥表施（氮肥用量為180 kg N·hm-2，基肥占60%，將氮肥直接撒施于土壤表面后移栽或直播）；（3）氮肥翻施（氮肥用量為180 kg N·hm-2，基肥占60%，將氮肥撒施于地表后旋耕，深度10 cm左右，然后移栽或直播）；（4）氮肥集中施用（氮肥用量為180 kg N·hm-2，基肥占60%，移栽采用穴施的施肥方式，穴深10 cm，覆土后在穴旁移栽，施肥穴與移栽植株距離10 cm左右；直播采用條施的方式，施肥溝深10 cm左右，覆土后在施肥溝旁10 cm左右條播）。每個處理3次重復，完全隨機區組排列，小區面積為20 m2。

除不施氮對照外，其他各處理氮肥用量為180 kg N·hm-2，基肥占60%，施肥方式按方案執行，追肥占總用量40%，分別用作越冬苗肥和薹肥，各占一半用量，施用方法為降雨后撒施。各處理的磷鉀硼肥用量相等，分別為90 kg P2O5·hm-2、120 kg K2O·hm-2和15 kg硼砂，所有肥料均作基肥一次性施用，均為翻施。供施肥料品種分別為尿素（含N 46%）、過磷酸鈣（含P2O512%）、氯化鉀（含K2O 60%）和硼砂（含B 12%）。

田間其他管理措施與當地生產保持一致。

1.3測定項目

土壤樣品：在油菜基肥施用前采集，整個田塊均勻布點，取0—20 cm耕層土壤，風干磨細過篩，測定土壤pH、有機質、全氮、堿解氮、速效磷和速效鉀［16］。

植物樣品：油菜成熟期收獲前對各試驗點取樣，移栽油菜每小區選取有代表性植株10株，直播油菜選取有代表性的0.36 m2樣方。取樣時，沿植株根莖結合處剪去根系，將地上部分為莖稈、角殼和籽粒三部分。將取回的植株樣品清洗后于105℃殺青30 min，60℃烘干至恒重后，稱重、粉碎、混勻，采用H2SO4-H2O2聯合消化［16］，流動分析儀（德國SEAL，AA3）測定油菜地上部氮含量。成熟區按小區收獲籽粒稱重，曬干后根據實際含水量折算成容許含水量（10%）的產量。

為了進一步研究不同施肥方式對油菜生長的影響，在進賢和安義兩地點，分別在移栽油菜移栽后50、120和150 d（即播種后80、150和180 d）和直播油菜播種后50、120和150 d取樣測定干物質量和氮養分含量。移栽油菜每小區選取有代表性植株10株，直播油菜選取有代表性的0.36 m2樣方。樣品處理和測定方法同上。

1.4數據處理與分析

有關參數計算參考CASSMAN等［17］和彭少兵等［18］計算方法。

地上部氮素吸收量（shoot nitrogen uptake，kg·hm-2）=地上部干物質量（kg·hm-2）×地上部干物質含氮量（%）；

氮肥農學利用率（nitrogen agronomic efficiency，AEN，kg·kg-1N）=（施氮處理作物產量-不施氮處理作物產量）/氮肥施用量；

氮肥表觀利用率（nitrogen recovery efficiency，REN，%）=（施氮處理作物地上部氮素吸收量-不施氮作物地上部氮素吸收量）/氮肥施用量×100；

采用Microsoft Excel 2010軟件進行數據處理，用SPSS 17.0進行數據統計分析，用LSD法檢驗處理間P＜0.05水平的差異顯著性，采用Origin 8.0軟件繪制圖表。

2　結果

2.1不同栽培模式及施氮方式對油菜產量的影響

栽培模式和施氮方式對油菜產量產生明顯影響（表3），相同處理下，移栽油菜的產量水平顯著高于直播油菜，兩者的產量差達到299.1—544.2 kg·hm-2。氮肥施用能明顯提高兩種栽培模式下油菜的產量，施肥方式亦對其產生顯著影響，兩種栽培模式下均表現為集中施用＞翻施＞表施的趨勢。與表施處理相比，移栽條件下，集中施用和翻施處理油菜的平均增產幅度為18.2%和8.6%；而在直播情況下，兩者平均增產幅度分別為23.8%和10.1%，直播油菜對氮肥施用方式表現出更高的敏感性。油菜增產效果在不同地點間略有差異，沙洋和安義點集中施用處理油菜產量均最高，顯著高于表施處理；赤壁直播油菜集中施用處理油菜產量顯著高于表施處理，但移栽情況下差異不顯著；進賢2種栽培模式下集中施用和表施處理均無顯著差異。

2.2不同栽培模式及施氮方式對油菜生育期干物質動態的影響

從油菜生育期干物質動態可以看出（圖1），各處理植株干物質量均隨油菜生育期的推進而逐漸增加，成熟期達到最大值。相同條件下，移栽油菜各生育階段生長明顯好于直播油菜。在安義點（圖1-ⅰ和圖1-ⅱ），花期之前不同施氮方式間干物質量無明顯差異；而花期之后氮肥集中施用油菜地下部和地上部干物質同步提高，并顯著高于表施處理。與表施處理相比，移栽油菜氮肥集中施用花后地下部干物質增幅占整個生育期干物質增幅的61.8%，地上部為50.5%，直播油菜分別為78.5%和66.7%。在進賢點（圖1-ⅲ和圖1-ⅳ），與其產量表現相似，氮肥集中施用和表施處理差異不明顯，但是集中施用干物質量高于表施處理，表現出與安義點干物質變化相似的特點。

2.3不同栽培模式及施氮方式對油菜氮素吸收量的影響

由圖2可知，與產量表現相似，移栽油菜可以獲得較高的氮素累積，相比直播油菜提高了33.1%—54.8%。施氮處理油菜氮素吸收量與對照相比均有顯著增加，其中，氮肥集中施用處理達到最高。與表施處理相比，移栽條件下，集中施用和翻施處理油菜氮素吸收量平均增幅為19.0%和7.5%；而在直播情況下，兩者平均增幅分別為37.0%和17.3%，沙洋、赤壁和安義點氮肥集中施用與表施處理氮素吸收量均達到顯著性差異，而進賢點差異不明顯。

2.4不同栽培模式及施氮方式對油菜氮肥利用率的影響

圖1　不同栽培模式及施氮方式對油菜生育期干物質量的影響Fig. 1　Shoot and Root dry matter of winter oilseed rape at different growth stages as affected by different cultivations and N application methods

圖2　不同栽培模式及施氮方式對油菜地上部氮素吸收量的影響Fig. 2　Shoot N uptake of winter oilseed rape as affected by different cultivations and N application methods

表3　不同栽培模式及施氮方式對油菜產量的影響Table 3　Seed yield of oilseed rape as affected by different cultivations and N application methods

表4　不同栽培模式及施氮方式對油菜氮肥利用率的影響Table 4　Fertilizer N use efficiencies of winter oilseed rape as affected by different cultivations and N application methods

從不同栽培模式和施氮方式油菜氮素效率可以看出（表4），相同處理條件下，移栽油菜氮肥農學利用率和氮肥表觀利用率顯著高于直播油菜，其中，氮肥農學利用率從6.5 kg·kg-1增加到7.8 kg·kg-1，平均增幅為20.2%，氮肥表觀利用率從27.6%提高到37.5%，平均增幅為37.5%。施氮方式明顯提高了2種栽培模式氮肥農學和表觀利用率，兩者均表現為氮肥集中施用最高，其次為翻施，最低為表施。與表施處理相比，對于氮肥農學利用率而言，移栽油菜氮肥集中施用和翻施處理從6.9 kg·kg-1增加到8.8和7.8 kg·kg-1，平均增幅分別為27.7%和12.4%，直播油菜從5.7 kg·kg-1增加到7.5和6.4 kg·kg-1，平均增幅分別為31.7%和12.7%。對于氮肥表觀利用率而言，移栽油菜氮肥集中施用和翻施處理從33.3%提高到42.3%和36.9%，平均增幅分別為27.2%和10.8%，直播油菜從22.0%增加到33.2%和27.4%，平均增幅分別為50.7%和24.4%。氮肥施用方式之間，直播油菜對氮肥利用效果更為明顯。

3　討論

3.1氮肥集中施用對油菜產量、干物質量和氮素吸收的影響

與氮肥表施相比，移栽和直播油菜集中施用處理平均增產幅度分別為18.2%和23.8%，氮肥表觀利用率平均增幅分別為27.2%和50.7%，這與其他作物體系的研究結果類似［8，19-20］，表明在適宜氮肥用量情況下，改善施肥方式能進一步提高作物產量和氮肥利用率。油菜產量增加和氮肥利用率提高主要是由于集中施用顯著改善花后根系生長，相較于氮肥表施，集中施用根系花后干物質增幅占總生育期的增幅達63.4%—76.7%，延緩了根系衰老，協調地上部和根部干物質量的同步累積，利于高產的形成。鄒娟等［21］研究發現，油菜干物質積累主要集中在薹花期，通過集中施用減少氮素損失，保證油菜生長后期土壤氮素供應，為獲得較高籽粒產量提供保障。相關研究［22-23］也表明，氮肥集中施用有利于提高拔節后，尤其是開花后的干物質累積，進而改善了生育后期的營養狀況和生理活性，提高了花后群體光合生產能力和光合產物的同化能力，從而有利于高產的形成。同時集中施用為生育后期根系增殖和深層擴展提供良好條件，利于根系下扎，提高了深層根系活力和比重，這也是形成高產的重要因素［8］。

本研究中不同地點施肥方式存在差異，這可能與土壤氮素供應有關。4個地方土壤有機質和全氮含量接近，但是可以看到，不同地點不施肥處理基礎產量差異較大，而不施氮處理油菜產量是衡量土壤氮素供應的重要指標［24］，在土壤氮素供應較低的區域，比如沙洋、安義點和直播條件下的赤壁點，基礎產量相對較低，土壤氮素供應處于較低水平，因此，集中施用不僅能夠減少氮肥損失，而且可以保證土壤氮素供應，獲得更高產量；進賢點和移栽條件下的赤壁點基礎產量相對較高，土壤氮素供應充足，雖然表施會造成土壤氮素損失，但因為土壤本身氮素供應充足，所以氮肥集中施用優勢并沒有顯現。

3.2栽培模式對油菜產量、干物質量和氮素吸收的

響應

相同處理下，2種栽培模式下油菜產量差達299.1—544.2 kg·hm-2，移栽油菜之所以獲得較高產量很大程度上依賴于較高的干物質累積。韓自行等［25］研究發現無論施氮與否，移栽油菜的生物學產量明顯高于直播油菜，并且與產量有很好的相關性。成熟期干物質的增加又取決于整個生育期油菜群體干物質的累積，相同處理下，與直播油菜相比，移栽油菜根部干物質增幅為13.2%—34.6%，地上部為15.3%—43.1%。較高的干物質累積利于優勢群體的形成，提高了油菜源的光合能力和庫容量。研究同時發現，2種栽培模式生育期相差20 d左右，主要是體現在移栽油菜比直播油菜播種期早，移栽油菜需要經歷育苗過程，相對延長了油菜生育期，促進冬發，增強了基礎苗活力，建立強大營養體，為后期形成多分枝多角果個體奠定基礎。直播油菜播種晚，苗期生長發育受冬前光溫條件影響較大，個體長勢弱導致群體角果數不足，產量下降［14，26-27］。

在本研究中，直播油菜的干物質累積和氮素吸收對氮肥集中施用的響應明顯高于移栽油菜，這主要是由于直播根系纖弱，養分供應不足時，根系生長受阻甚至早衰，產量也隨之降低。而油菜移栽時本身具有穩定的植株構型，雖然根系出現一定程度的斷裂損傷，但它依然儲藏著營養物質，可以維持緩苗期養分吸收。相對于氮肥表施，直播油菜集中施用花前根部干物質增幅明顯低于移栽油菜，后期高于移栽油菜，而整個生育期地上部干物質量的增幅明顯高于移栽油菜，兩者分別為12.9%—22.0%和6.1%—11.9%，氮肥集中施用通過調整生育期根系生長顯著提高直播油菜對養分脅迫環境的抗逆性，并且有效改善了其群體質量，因此，直播油菜表現出更加敏感的響應。王寅等［14］研究表明直播油菜個體瘦弱，而群體密度不穩定且極易受環境影響，養分可以顯著影響個體從而影響其群體密度及生長過程。

油菜移栽模式緩解了長江流域輪作體系中茬口緊張的問題，大幅提高了油菜單產水平，但是隨著農村勞動力轉移和移栽成本的提高，實際生產阻力逐年加大。以輕簡化為特點的直播模式省時省工，提高了油菜種植效益［28-29］，適應當前油菜種植模式的機械化配套設施也需要不斷完善，繼續加強機械化施肥條件下施肥技術的研發，尤其在施肥深度、施肥位置、施肥品種方面都需要進一步研究。

4　結論

栽培模式和施氮方式對油菜產量和氮肥利用率產生顯著影響。相同處理下，直播油菜長勢弱于移栽油菜，對氮肥施用方式的響應更為敏感，因此，氮肥集中施用在直播油菜上表現效果更為顯著。與氮肥表施相比，集中施用可以明顯提高2種栽培模式下油菜干物質積累量，尤其是增加了花后干物質積累，促進了花后地下部干物質和地上部干物質同步累積。結合油菜栽培模式，實際生產中應該采取條施或穴施的氮肥集中施用技術。

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（責任編輯楊鑫浩，李莉）

Effects of Different Cultivations and Nitrogen Application Methods on Seed Yield and Nitrogen Use Efficiency of Oilseed Rape（Brassica napus L.）

LIU Bo1， LU Jian-wei1， LI Xiao-kun1， CONG Ri-huan1， WU Li-shu1， YE Chuan2， ZHENG Wei2，XU Wei-ming3， YAO Zhong-qing4， REN Tao1
（1College of Resources and Environment， Huazhong Agricultural University/Key Laboratory of Arable Land Conservation （Middle and Lower Reaches of Yangtze River）， Ministry of Agriculture， Wuhan 430070；2Jiangxi Institute of Red Soil， Jinxian 331717，Jiangxi；3Shayang Soil and Fertilizer Work Station， Shayang 448200， Hubei；4Chibi City Soil and Fertilizer Work Station，Chibi 437300， Hubei）

【Objective】 Field experiments were carried out to study the effect of different cultivations and nitrogen （N）application methods on seed yield and N use efficiency of oilseed rape （Brassica napus L.） in the main planting areas， and provide theoretical support for high efficient fertilization management in oilseed rape.【Method】 Field trials were conducted in Hubei and Jiangxi provinces during the period of 2010-2011. Three methods of N application （i.e.， surface broadcast placement， plough placement， and concentrate placement） were taken to analyze the impact on rapeseed yield， dry matter accumulation and N uptake between the transplanted oilseed rape （Brassica napus L.） （TOR） and direct-sown oilseed rape （DOR）.【Result】 Under the same processing conditions， the seed yield level of TOR was higher than DOR and the difference value was 299.1-544.2 kg·hm-2. The TOR could obtain higher biomass compared to DOR between aboveground and underground according to the dry matter dynamics，furthermore， N accumulation increased significantly by 33.1%-54.8% on average for TOR. Moreover， the agronomic efficiency （AEN）and N apparent recovery efficiency （REN） were significantly increased in TOR compared to the DOR， respectively， which AENincreased by 20.2% from 6.5 to 7.8 kg·kg-1， and RENincreased by 37.5% from 27.6% to 37.5%. N application had a significant effect on seed yield， especially for TOR. Different N application methods resulted in a noticeable impact on yield， dry matter accumulation，N uptake and N use efficiency， following as concentrating＞ ploughing ＞ broadcasting. The concentrating could increase yield and N accumulation compared to broadcasting， increased yield by 18.2%-23.8% and N accumulation increased by 19.0%-37.0% for TOR and DOR，respectively. Compared with broadcasting， the AENof concentrating increased by 27.7% ranged from 6.9 to 8.8 kg·kg-1and RENincreased by 27.2% ranged from 33.3% to 42.3% in TOR， meanwhile， the AENof concentrating increased by 31.7% ranged from 5.7 to 7.5 kg·kg-1and RENincreased by 50.7% ranged from 22.0% to 33.2% in DOR. The increase amplitude in underground biomass accounted for 61.8% under concentrating during the whole period and the aboveground portion was 50.5% compared with broadcasting for TOR， while it was 78.5% and 66.7% for DOR， respectively.【Conclusion】 The growth and yield formation were more sensitive to different N application methods in DOR. Dry matter accumulation including underground and aboveground part after anthesis can be coordinately achieved synchronous accumulative under Concentrating. Therefore， both Banding and Holing can efficiency during the oilseed rape production among all the N application methods.

oilseed rape； cultivations； concentrating； yield； dry matter； nitrogen use efficiency

2016-01-14；接受日期：2016-04-15

國家“十二五”科技支撐計劃（2014BAD11B03）、國家油菜產業技術體系建設專項（CARS-13）、中央高校基本科研業務費專項（2662015PY135）

聯系方式：劉波，E-mail：liubohz@webmail.hzau.edu.cn。通信作者任濤，E-mail：rentao@mail.hzau.edu.cn