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(1.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)作物品種資源研究所, 太原 030031;2.農(nóng)業(yè)部黃土高原作物基因資源與種質(zhì)創(chuàng)制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 太原 030031)
·問題探討·
我國蕎麥育種成就、問題及對(duì)策
趙建棟1,2,李秀蓮2,陳穩(wěn)良2,史興海2,高偉2
(1.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)作物品種資源研究所, 太原 030031;2.農(nóng)業(yè)部黃土高原作物基因資源與種質(zhì)創(chuàng)制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 太原 030031)
通過對(duì)近35年我國蕎麥育種成就的回顧,指出蕎麥育種存在著目標(biāo)單一、育種方法落后和基礎(chǔ)研究薄弱3個(gè)問題,并提出相應(yīng)的育種目標(biāo)要多元化、育種方法要先進(jìn)化、基礎(chǔ)研究要強(qiáng)化的3項(xiàng)對(duì)策建議。
蕎麥; 育種; 成就; 問題; 對(duì)策
蕎麥原產(chǎn)中國,栽培面積和總產(chǎn)量一直居世界第2位。蕎麥?zhǔn)切∽谧魑铮?0世紀(jì)80年代初,隨著國家農(nóng)作物品種資源的征集、研究工作的開展,我國開始了蕎麥新品種選育研究工作[1]。經(jīng)過近35年的艱苦努力,我國蕎麥育種取得了顯著成績,研究方向從高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和商品外觀品質(zhì)逐步轉(zhuǎn)向適于全程機(jī)械化栽培、加工品質(zhì)好、功能因子含量高、食味品質(zhì)好、花色多、花期長甚至是多年生等各個(gè)方面。這就要求育種專家根據(jù)不同的目標(biāo)采用相應(yīng)的育種手段,選育多元化、專用型的蕎麥新品種,滿足不同消費(fèi)者的需求。
1979年全國蕎麥品種資源的研究,大大推動(dòng)了我國蕎麥新品種選育工作。從1982年開始,我國蕎麥主產(chǎn)區(qū)的農(nóng)業(yè)科學(xué)研究和教學(xué)單位,如內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)院小作物所、山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物所、陜西省榆林市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所、陜西榆林農(nóng)業(yè)學(xué)校、甘肅省平?jīng)鍪修r(nóng)業(yè)科學(xué)研究所、四川省涼山州西昌農(nóng)科所高山作物站、四川西昌學(xué)院、貴州省威寧縣農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所先后開展了蕎麥新品種選育工作。1984年,全國各主要蕎麥育種單位和主產(chǎn)區(qū)種子管理單位聯(lián)合進(jìn)行了蕎麥良種區(qū)域試驗(yàn),經(jīng)過1984—1986年、1987—1989年、1990—1992年、1993—1995年、1997—1999年、2000—2002年、2003—2005年、2006—2009年、2009—2011年、2012—2014年十輪全國蕎麥良種區(qū)域試驗(yàn),至2015年底,先后育成通過全國審定(鑒定)的黔苦7號(hào)、西蕎3號(hào)和平蕎7號(hào)等蕎麥品種28個(gè)(表1);育成通過各省(區(qū))農(nóng)作物品種審定委員會(huì)審(認(rèn))定的晉蕎麥7號(hào)、晉蕎麥8號(hào)和西農(nóng)9976等蕎麥品種44個(gè)(表2)。這些品種的推廣,實(shí)現(xiàn)了部分省(區(qū))蕎麥生產(chǎn)品種的更新?lián)Q代,極大地推動(dòng)了全國蕎麥生產(chǎn)[2-23]。第十一輪(2015—2017年)全國蕎麥良種區(qū)域試驗(yàn)正在進(jìn)行中,預(yù)計(jì)將會(huì)篩選出新品種,用于將來的蕎麥生產(chǎn)中。
我國蕎麥育種研究起步晚,在政府的大力支持下,在科研人員的艱苦努力下,育種工作取得了很大成就。但目前仍存在育種目標(biāo)單一、手段落后和基礎(chǔ)研究薄弱等問題。
2.1 育種目標(biāo)單一
我國蕎麥育種目標(biāo)因地區(qū)而異,但歸納起來主要是產(chǎn)量目標(biāo)。20世紀(jì)80年代以前,我國種植的蕎麥品種全部是農(nóng)家種、老品種,混雜嚴(yán)重,商品質(zhì)量差,產(chǎn)量很低,影響了我國蕎麥在國際市場的競爭能力,因而20世紀(jì)80年代初至90年代中期各省的蕎麥育種是以提高產(chǎn)量水平和商品質(zhì)量為主要目標(biāo)。例如,陜西省榆林市農(nóng)校育成的榆蕎1號(hào)及陜西省榆林市農(nóng)科所育成的榆蕎2號(hào)2個(gè)甜蕎品種,解決了陜、甘、寧相鄰紅花蕎麥產(chǎn)區(qū)蕎麥的異色率高、粒型不整齊、商品質(zhì)量差、產(chǎn)量低等問題。內(nèi)蒙古農(nóng)科院育成的茶色黎麻道、蒙822兩個(gè)甜蕎品種,解決了后山蕎麥產(chǎn)區(qū)單產(chǎn)水平低的問題。四川省涼山州西昌農(nóng)科所高山作物站育成的川蕎1號(hào),解決了當(dāng)?shù)乜嗍w產(chǎn)量低的問題。夏播區(qū)在品種選育方面除注重提高產(chǎn)量、改善商品品質(zhì)外,還注重品種的抗倒伏性和結(jié)實(shí)率。例如,甘肅平?jīng)鍪修r(nóng)科所育成的甘蕎2號(hào)和山西農(nóng)科院作物所育成的晉蕎麥1號(hào)不僅產(chǎn)量高,而且結(jié)實(shí)率、抗倒伏性強(qiáng)。到20世紀(jì)90年代末,隨著蕎麥產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展和市場需要,山西農(nóng)科院作物所開展了高產(chǎn)前提下的提高蕎麥蘆丁含量為主要目標(biāo)的專用蕎麥品種選育工作,2006年育成了高蘆丁專用型甜蕎新品種晉蕎3號(hào),2007年育成了高蘆丁專用型苦蕎新品種晉蕎麥4號(hào)。西北農(nóng)林科技大學(xué)農(nóng)學(xué)院開展了高產(chǎn)前提下的以提高生物類黃酮含量為主要目標(biāo)的專用品種選育工作,2008年育成了高黃酮苦蕎新品種西農(nóng)9909。30余年來,引進(jìn)、國(省)審(鑒、認(rèn))定蕎麥品種 72 個(gè),全部以籽粒產(chǎn)量作為第一目標(biāo),專用型品種3個(gè),僅占育成品種的4.2%,其他器官或目標(biāo)未曾涉及或涉及很少,育種目標(biāo)單一。
表1 國家審(鑒)定蕎麥品種
序號(hào)品種名稱育種單位育種方法審(鑒)定年份審(鑒)定編號(hào)種類備注1通苦蕎1號(hào)內(nèi)蒙古通遼市農(nóng)科院系選2015年國品鑒雜2015苦蕎2014年內(nèi)蒙古認(rèn)定2黔苦蕎7號(hào)貴州威寧縣農(nóng)科所系選2013年國品鑒雜2013001苦蕎2012年貴州審定3西蕎3號(hào)四川西昌學(xué)院γ射線誘變2013年國品鑒雜2013002苦蕎2008年四川審定4風(fēng)苦2號(hào)湖南鳳凰縣政協(xié)系選2013年國品鑒雜2013003苦蕎5延甜蕎1號(hào)陜西延安市農(nóng)科所系選2013年國品鑒雜2013甜蕎6平蕎7號(hào)甘肅平?jīng)鍪修r(nóng)科所系選2012年甜蕎7慶紅蕎1號(hào)甘肅隴東學(xué)院系選2012年國品鑒雜2012013甜蕎8風(fēng)苦3號(hào)湖南鳳凰縣政協(xié)系選2012年國品鑒雜2012014苦蕎9云蕎2號(hào)云南農(nóng)科院生物技術(shù)與種質(zhì)資源所系選2012年國品鑒雜2012015苦蕎10晉蕎麥2號(hào)山西農(nóng)科院作物所γ射線誘變2010年國品鑒雜2010009苦蕎2001年山西審定,2009年寧夏審定11黔苦5號(hào)貴州威寧縣農(nóng)科所系選2010年國品鑒雜2010010苦蕎12川蕎3號(hào)四川涼山州西昌農(nóng)科所高山作物站雜交2010年國品鑒雜2010011苦蕎13云蕎1號(hào)云南農(nóng)科院生物技術(shù)與種質(zhì)資源所系選2010年國品鑒雜2010012苦蕎14西農(nóng)9940西北農(nóng)林科技大學(xué)農(nóng)學(xué)院系選2010年國品鑒雜2010013苦蕎2009年陜西認(rèn)定,2009年寧夏審定15迪苦1號(hào)云南迪慶自治州農(nóng)科所混合選擇2010年國品鑒雜2010014苦蕎16昭苦2號(hào)云南昭通市農(nóng)科所系選2010年國品鑒雜2010015苦蕎2009年寧夏審定17西農(nóng)9909西北農(nóng)林科技大學(xué)農(nóng)學(xué)院系選2008年國品鑒雜2008001苦蕎18黔苦蕎3號(hào)貴州威寧縣農(nóng)科所系選2008年國品鑒雜2008002苦蕎19昭苦1號(hào)云南昭通市農(nóng)科所系選2008年國品鑒雜2008003苦蕎20六苦2號(hào)貴州六盤水市農(nóng)科所系選2006年國品鑒雜2006027苦蕎21西農(nóng)9920西北農(nóng)林科技大學(xué)農(nóng)學(xué)院系選2004年國品鑒雜2004014苦蕎22黔苦蕎2號(hào)貴州威寧縣農(nóng)科所系選2004年國品鑒雜2004015苦蕎2009年山西認(rèn)定23黔苦蕎4號(hào)貴州威寧縣農(nóng)科所系選2004年國品鑒雜2004016苦蕎24定甜蕎1號(hào)甘肅定西旱農(nóng)中心系選2004年甜蕎25鳳凰苦蕎湖南鳳凰縣政協(xié)系選2001年國審雜2001004苦蕎26九江苦蕎江西吉安地區(qū)農(nóng)科所系選2000年國審雜2000002苦蕎27西蕎1號(hào)四川西昌農(nóng)業(yè)高等??茖W(xué)校γ射線、秋水仙堿誘變2000年國審雜2000003苦蕎1997年四川審定28川蕎1號(hào)四川涼山州西昌農(nóng)科所高山作物站系選2000年國審雜2000004苦蕎
表2 省(區(qū))審(認(rèn))定蕎麥品種
序號(hào)品種名稱育種單位育種方法審(認(rèn))定省區(qū)審(認(rèn))定年份審(認(rèn))定編號(hào)種類備注1晉蕎麥7號(hào)山西農(nóng)科院作物所秋水仙素誘變山西2015年晉審蕎(認(rèn))2015001甜蕎2晉蕎麥8號(hào)山西農(nóng)科院高粱所EMS誘變山西2015年晉審蕎(認(rèn))2015002甜蕎3品甜蕎1號(hào)山西農(nóng)科院品資所混合選擇山西2014年晉審蕎(認(rèn))2014001甜蕎4西農(nóng)9976西北農(nóng)林科技大學(xué)農(nóng)學(xué)院株系集團(tuán)選擇陜西2014年甜蕎5西農(nóng)9978西北農(nóng)林科技大學(xué)農(nóng)學(xué)院株系集團(tuán)選擇陜西2014年甜蕎6定甜蕎3號(hào)甘肅定西旱農(nóng)中心系選甘肅2014年7通蕎2號(hào)通遼市農(nóng)科院系選內(nèi)蒙古2014年甜蕎8通蕎1通遼市農(nóng)科院系選內(nèi)蒙古2013年甜蕎9赤蕎1號(hào)赤峰市農(nóng)牧科學(xué)院兩系法內(nèi)蒙古2013年甜蕎10赤蕎2號(hào)赤峰市農(nóng)牧科學(xué)院系選內(nèi)蒙古2013年甜蕎11威甜蕎1號(hào)貴州威寧縣農(nóng)科所系選貴州2011年苦蕎12黔苦6號(hào)貴州威寧縣農(nóng)科所系選貴州2011年苦蕎13豐甜蕎1號(hào)貴州師范大學(xué)雜交貴州2011年黔審蕎2011004甜蕎14六苦3號(hào)貴州六盤水市農(nóng)科所系選貴州2011年苦蕎15晉蕎麥5號(hào)山西農(nóng)科院高粱所γ射線誘變山西2011年晉審蕎(認(rèn))2011001苦蕎16晉蕎麥6號(hào)山西農(nóng)科院高寒所系選山西2011年晉審蕎(認(rèn))2011002苦蕎17定甜蕎2號(hào)甘肅定西旱農(nóng)中心混合選擇甘肅2010年甜蕎18榆蕎4號(hào)陜西榆林農(nóng)校兩系法陜西2009年甜蕎19平蕎5號(hào)甘肅平?jīng)鍪修r(nóng)科所混合單株選擇甘肅2009年甜蕎20川蕎4號(hào)四川涼山州昭覺農(nóng)科所雜交四川2009年川審麥2009016苦蕎21川蕎5號(hào)四川涼山州昭覺農(nóng)科所雜交四川2009年川審麥2009017苦蕎22西蕎2號(hào)四川西昌學(xué)院γ射線誘變四川2008年苦蕎23晉蕎麥4號(hào)山西農(nóng)科院作物所氮離子注入山西2007年晉審蕎(認(rèn))2007001苦蕎24晉蕎麥3號(hào)山西農(nóng)科院作物所γ射線誘變山西2006年晉審蕎(認(rèn))2006001甜蕎25寧蕎2號(hào)寧夏固原地區(qū)農(nóng)科所混合選擇寧夏2005年苦蕎26信農(nóng)1號(hào)寧夏固原地區(qū)農(nóng)科所引種寧夏2005年甜蕎27寧蕎1號(hào)寧夏固原地區(qū)農(nóng)科所輻照寧夏2002年甜蕎28川蕎2號(hào)四川涼山州昭覺農(nóng)科所系選四川2002年川審麥2002012苦蕎29黔黑蕎1號(hào)貴州威寧縣農(nóng)科所系選貴州2002年黔審蕎2002001苦蕎2009年寧夏審定30榆蕎3號(hào)陜西榆林農(nóng)校回交法陜西2001年甜蕎31晉蕎麥1號(hào)山西農(nóng)科院作物所γ射線誘變山西2000年S-326甜蕎2000年通過甘肅科技廳技術(shù)鑒定32黒豐1號(hào)山西農(nóng)科院品資所系選山西1999年苦蕎33島根蕎麥寧夏固原地區(qū)農(nóng)科所引種寧夏1998年甜蕎34榆6-21陜西榆林市農(nóng)科所混合選擇青海1996年苦蕎35吉蕎10號(hào)吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)系選吉林1995年甜蕎36吉蕎9號(hào)吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)系選吉林1995年甜蕎37蒙822內(nèi)蒙古農(nóng)科院小作物所混合選擇內(nèi)蒙古1995年甜蕎38美國蕎寧夏固原地區(qū)農(nóng)科所引種寧夏1995年甜蕎1998年獲寧夏科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)
續(xù)表2
39平蕎2號(hào)甘肅平?jīng)鍪修r(nóng)科所混合選擇甘肅1994年甜蕎40北海道蕎麥寧夏固原地區(qū)農(nóng)科所引種寧夏1990年甜蕎41榆蕎1號(hào)陜西榆林農(nóng)校秋水仙素誘變陜西1989年甜蕎42榆蕎2號(hào)陜西榆林市農(nóng)科所株系集團(tuán)法陜西1989年甜蕎1990年寧夏審定43牡丹蕎陜西榆林市農(nóng)科所引種陜西1989年甜蕎44茶色黎麻道內(nèi)蒙古農(nóng)科院小作物所混合選擇內(nèi)蒙古1987年甜蕎1992年獲內(nèi)蒙古科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)
2.2 育種手段落后
統(tǒng)計(jì)表明,我國蕎麥育種采用的方法主要是引種、單株混合選擇和株系集團(tuán)混合選擇,這3種方法是在蕎麥品種資源研究的基礎(chǔ)上采用的,育成的品種有榆6-21、川蕎1號(hào)、定甜蕎1號(hào)、西農(nóng)9920、黔苦2號(hào)、黔苦4號(hào)等53個(gè);采用化學(xué)誘變方法育成的品種只有榆蕎1號(hào)、晉蕎麥7號(hào)和晉蕎麥8號(hào)3個(gè);采用物理誘變育成的品種有晉蕎1號(hào)、晉蕎5號(hào)、西蕎2號(hào)和寧蕎1號(hào)等6個(gè);采用物理誘變和化學(xué)誘變相結(jié)合的方法育成的品種只有西蕎1號(hào)。利用這幾種常規(guī)育種方法育成的品種占總育成品種的86.3%,育成品種遺傳背景狹窄,沒有大的突破。而比較先進(jìn)的,在其它作物上廣泛應(yīng)用的雜交育種及雜種優(yōu)勢利用等方法育成的品種有川蕎3號(hào)、川蕎5號(hào)、榆蕎4號(hào)、豐甜蕎1號(hào)、赤蕎1號(hào)等7個(gè),僅占育成品種的9.7%。遠(yuǎn)緣雜交育種、甜蕎自交結(jié)實(shí)性蕎麥育種僅有貴州師范大學(xué)開展研究,育成薄殼苦蕎和自交結(jié)實(shí)甜蕎新品系,但沒有育成新品種,其它單位尚未開展。
2.3 基礎(chǔ)研究薄弱
蕎麥遺傳資源是育種工作不可缺少的物質(zhì)基礎(chǔ),也是人類的寶貴財(cái)富。在“七五”、“八五”期間,全國共考察征集到3 338份蕎麥資源,編入《中國蕎麥遺傳資源目錄》(第一、二輯)共2 693份。中國農(nóng)科院品資所僅對(duì)國內(nèi)已收集入庫保存的2 795份蕎麥資源的株高、主莖節(jié)數(shù)、主莖分枝、莖色、葉色、花色、粒色、粒形、棱翅等植物學(xué)特性和生育日數(shù)、落粒性、抗倒性等生物學(xué)特性及單株粒重、千粒重、谷殼率等經(jīng)濟(jì)性狀進(jìn)行了鑒定[24-25],對(duì)其重要的抗旱性、抗落粒性、抗寒性、抗病性未做鑒定。楊克理對(duì)《中國蕎麥品種資源目錄》第一輯中的1 502份的18種氨基酸和Ve、Vpp、Se、Mn、Zn、Cu、Fe、Ca、P等9種維生素和礦物質(zhì)的含量進(jìn)行了分析[26];中國農(nóng)科院品資所對(duì)《中國蕎麥品種資源目錄》第二輯中的807份的蛋白質(zhì)、脂肪、賴氨酸、Ve、Vpp的含量進(jìn)行了測定,李秀蓮僅對(duì)沒入編目錄的新引進(jìn)及新創(chuàng)制的部分蕎麥資源做了蘆丁和硒元素含量的測定[27-28],對(duì)其重要的功能因子D-手性肌醇和蕎麥獨(dú)有的、其他作物所不含的重要的藥用成分蘆丁和葉綠素未做系統(tǒng)的、全面的鑒定;1998—2001年,云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院收集到10個(gè)種(包括2個(gè)變種)的野生蕎麥資源100余份種子和標(biāo)本,明確了云南野生蕎麥的特征特性及地理分布。雖然在資源征集、農(nóng)藝性狀鑒定和品質(zhì)鑒定方面做了大量工作,但存在資源收集不徹底特別是野生珍稀資源的收集欠缺、資源鑒定不全面的問題。
全國10余個(gè)蕎麥育種單位中僅有四川涼山州西昌農(nóng)科所高山作物站利用有性雜交方法育成了3個(gè)苦蕎新品種,貴州師范大學(xué)育成了薄殼苦蕎新品系。
針對(duì)目前蕎麥育種存在的問題,建議采取以下對(duì)策。
3.1 育種目標(biāo)多元化 品種專用化
今后蕎麥的育種方向首先是選育有限型或亞有限型、根系發(fā)達(dá)、矮稈、第一果枝節(jié)位高,適于全程機(jī)械化栽培的蕎麥新品種;其次,苦蕎60%用于加工保健產(chǎn)品,選育高出粉率和出米率、功能因子含量高的加工品質(zhì)好和食味品質(zhì)好的專用型蕎麥新品種滿足加工企業(yè)的需求;第三甜蕎是重要的蜜源作物,選育多蜜腺、高泌蜜量的專用型甜蕎品種也將成為可能。蕎麥莖稈中含有的花青素是珍貴的食用色素,是育種領(lǐng)域的重要方向。盛花期的蕎麥葉片的蘆丁含量比籽粒高得多[29],隨著蕎麥深加工的進(jìn)一步深入,選育生育期長、枝繁葉茂新品種將是蕎麥育種的又一新領(lǐng)域[30]。選育金葉甜蕎、紅葉米蕎、綠花甜蕎甚至是多年生的蕎麥新品種作為觀賞作物來美化環(huán)境將成為新的方向。
3.2 育種方法先進(jìn)化
我國蕎麥育種在堅(jiān)持單株混合選擇、株系集團(tuán)混合選擇、理化誘變等多種育種方法的同時(shí),今后要多開展雜交育種、遠(yuǎn)緣雜交育種、甜蕎自交結(jié)實(shí)性蕎麥育種[31]、雜種優(yōu)勢利用、轉(zhuǎn)基因(不育基因等)生物工程育種等工作,縮小我國蕎麥育種與其它大作物及日本、加拿大蕎麥育種的差距[32]。
3.3 加強(qiáng)基礎(chǔ)研究
蕎麥起源于我國,有著極其豐富的蕎麥遺傳資源,今后應(yīng)加強(qiáng)野生蕎麥資源的考察、收集與鑒定,重點(diǎn)收集野生蕎麥資源,特別應(yīng)注意尋找野生甜蕎自交結(jié)實(shí)新種質(zhì),建立我國野生蕎麥資源圃;加強(qiáng)國內(nèi)和國際合作,擴(kuò)大蕎麥資源的引進(jìn)與交換;注意蕎麥資源藥用成分的鑒定,篩選特殊用途的品種資源,增加蕎麥資源的抗性鑒定,采用分子標(biāo)記等方法構(gòu)建我國蕎麥優(yōu)異基因資源核心種質(zhì)庫,加強(qiáng)蕎麥資源創(chuàng)新,豐富蕎麥資源基因庫。
深入研究蕎麥花炳類型與抗落粒性的關(guān)系[33];進(jìn)一步觀察蕎麥花器構(gòu)造,了解其開花習(xí)性,探討其受精機(jī)理,邀請四川涼山州西昌農(nóng)科所高山作物站和貴州師范大學(xué)專家作講座,辦培訓(xùn)班,或派人研修等多種形式,掌握蕎麥有性雜交技術(shù)。學(xué)習(xí)其它作物轉(zhuǎn)基因育種技術(shù),和國內(nèi)單位合作,探討蕎麥真正的雜種優(yōu)勢利用技術(shù),使我國蕎麥育種實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍。
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Problems and Countermeasures of Buckwheat Breeding in China
ZHAOJiandong1,2,LIXiulian2,CHENWenliang2,SHIXinghai2,GAOWei2
2016-11-20
國家燕麥?zhǔn)w麥產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系分子育種崗位團(tuán)隊(duì)成員(CARS-08-A-1-3); 山西農(nóng)科院“十三五”育種工程項(xiàng)目(16 yzgc 035)。
趙建棟(1966—),男,山西平遙人;副研究員,本科,主要從事蕎麥資源與育種研究工作。
李秀蓮(1964—),女,山西山陰人;研究員,主要從事蕎麥育種和栽培研究工作;E-mail:lxlian128@163.com。
10.16590/j.cnki.1001-4705.2017.04.067
S 517
A
1001-4705(2017)04-0067-05