巨型稻与超级稻秸秆营养成分及饲用价值_崔延春
DOI:10.11829/j . issn. 1001-0629.2017-0660
崔延春,王曼玲,吴端钦,夏新界.巨型稻与超级稻秸秆营养成分及饲用价值.草业科学,2018 , 35(9) :2285-2290.
CUI Y C , WANG M L , WU D Q , XIA X J . Nutritive components and feed value of giant rice and super hybrid rice straw. Pratacultur- al Science , 2018 , 35(9) :2285-2290.
巨型稻与超级稻秸秆营养成分及饲用价值
崔延春1 ,王曼玲1 ,吴端钦2 ,夏新界1
(1. 中国科学院亚热带农业生态研究所 亚热带农业生态过程重点实验室,湖南 长沙 410125 ;
2. 中国农业科学院麻类研究所,湖南 长沙 410205)
摘要:通过测定分析巨型稻(Oryzasativa) 秸秆中营养成分含量,探讨两个巨型稻品种( 巨 丰 5 号 和 丰 超 6 号)与 超 级 稻 Y 两 优 1 号 的 饲 用 价 值 。 结 果 发 现,1) 巨型稻品种的单株生物量显著高 于 对 照 Y 两 优 1 号(P<0.05) ,分 别 是 Y 两 优 1 号 单 株 鲜 重 的 2.74 和 2.15 倍;2)3 个 水 稻 秸 秆 中,以 丰 超 6 号的粗蛋白含量最高,达 到 7 . 21% , 比 对 照 Y 两 优 1 号 高 约9 . 24%,但三者间的粗脂肪含量及总能值无显著 差 异(P>0.05) ;3) 巨 丰 5 号 与 丰 超 6 号必需氨基酸的含量分别 比 Y 两 优 1 号 高 20 . 70%和 7 . 72%,非必需氨基酸的含量分别比 Y 两 优 1 号 高 10 . 96%和 18 . 49% ;4) 丰 超 6 号 的 粗 纤 维 、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维的含量均显著高于巨丰 5 号 与 Y 两 优 1 号(P<0.05) ;5) Y 两 优 1 号的饲用价值及 有机物质消化率显著高于两个巨型稻品种(P<0.05) 。 综 上 所 述,巨型稻秸秆的饲用价值虽低于 Y 两 优 1 号,但 其 生 物 量 、粗 蛋 白 、氨基酸含量均较高 。 因 此,巨型稻秸秆应用于动物生产实践中的潜力巨大 。
关键词:巨 型 稻;营 养 成 分;氨 基 酸;动 物 生 产
中图分类号:S816 . 11 文献标志码:A 文章编号:1001-0629(2018)09-2285-06 *
Nutritive components and feed value of giant rice and super hybrid rice straw
CUI Yanchun1 , WANG Manling1 , WU Duanqin2 , XIA Xinjie1
(1 . Key Laboratory of Agro-ecological Processes in Subtropical Region , Institute of Subtropical Agriculture ,
The Chinese Academy of Sciences , Changsha 410125 , Hunan , China ; 2 . Institute of Bast Fiber Crops ,
Chinese Academy of Agricultural Sciences , Changsha 410205 , Hunan , China)
Abstract : This stud y was conducted to evaluate the feed value of the straw of two g iant rice varieties (Jufeng 5 and Fengchao 6) and the super h y brid rice Y-liangyou 1 , b y determinin g their respective nutritive components. The results showed that : 1) the respective biomass of the g iant rice varieties were 2 . 74times and 2 . 15times that of the fresh wei g ht of a sin g le Y-liangyou 1 p lant ; 2) among the three varieties , the crude p rotein content of Fengchao 6 (7 . 21%) was the hi g hest , and was 9 . 24% higher than that of the control Y-liangyou 1 , but there was no si g nificant difference between the crude fat content and total energy value (P>0.05) between the third varieties (P>0.05); 3) the essential amino acid content ofJufeng 5and Fengchao 6were 20 . 70%and 7. 72% higher than that of Y-liangyou 1 , respectivel y , and their non-essential amino acid content were 10 . 96% and 18 . 49% higher than that of Y-liangyou 1 , respectivel y ; 4) the content of crude fiber , neutral deter gent fi- ber , and acid deter gent fiber of Fengchao 6were hi g her than those of the other two varieties (P<0.05); 5) the relative feed value and organic matter di g estibilit y of Y-liangyou 1were hi g her than those of the g iant rice varie- ties (P<0.05) . In conclusion , the feed value of g iant rice straw was lower than that of Y-liangyou 1 , but the biomass and amino acid content of g iant rice straw were hi g her than those of Y-liangyou 1 , indicating the great p otential of usin g g iant rice straw in livestock husbandr y in future.
* 收稿日期:2017- 11-30 接受日期:2018-03-01
基金项目:湖南省重点研发计划(2016NK2170) ;湖南省自然科学青年基金(2016JJ4088)
第一作者:崔延春(1981-) ,男,山东聊城人,助理研究员,博士,主要从事植物分子生物学研究 。E-mail:cuiyanchun@isa. ac. cn
通讯作者:吴端钦(1980-) ,男,河南濮阳人,副研究员,博士,主要从事南方饲草资源的开发与利用研究 。E-mail:wuduanqin@ caas. cn http:??cykx. lzu. edu. cn
Keywords : g iant rice ; nutrient component ; amino acid ; animal p roduction
Corresponding author : WU Duanqin E-mail:wuduanqin@ caas. cn
水 稻 (Oryza sativa) 作 为 我 国 三 大 粮 食 作 物 之 一,种植面积约 占全球 的 19% [1] 。 因此,水稻 的大面 积种植不但保障了粮食的产量,也 产 生 了 大 量 的 稻 草秸秆 。 目 前,我 国对稻草秸秆 大 部 分处 理 是将 稻 草秸秆作为肥料还田和生活燃料,也 有 一 定 量 的 稻 草被人们直接在田里燃烧还田,而 作 为 饲 料 用 仅 占 16 . 2% [2] 。 稻草不论是作为 生 活 燃 料,还 是 直 接 在 田里焚烧,甚至被人们随便遗弃处理,不仅造成资源 浪 费,而且对 环境产生严重的污染 。 将 稻 草 作 为 草 食动物 的 饲 料,尤 其 是将 稻 草 与其他优质牧 草 组 合[3] , 或者对 稻 草 进 行 青 贮 处 理[4-5] , 改 善 其 饲 用 品 质,提高动物对稻草 的 消化利用率等,不但可 以保 障 动物饲 料 的 供 应,也 可 以 增 加 企 业 的 经 济 效 益[6] 。 2017 年 10 月,中 国科学 院亚热带农业生态研 究所高 产优质 巨型水稻攻关项目取得重 大 突破,与 传 统 水 稻相比,巨型稻秸秆高、分蘖数更多、穗长粒多,株高 最高可达 2 . 23m , 因此,巨型稻 的秸秆生物量较普通 品种 的也更高,有作为 畜禽饲料资源的潜力 。 然而, 目前对巨型稻秸秆的营养成分及饲用价值的分析研 究还是一片 空 白,不利于将来对 巨 型 水 稻 秸秆 的饲 料化应用 。 为 此,本研究对巨型 稻 秸 秆进 行 营养 成 分测定分析,评价其饲用价值,以期为其作为草食动 物 的饲料开发利用提供理论基础。
1 材料与方法
1 . 1 试验材料及制备
2017 年 10 月,采集中 国科学 院亚热带生态研究 所金井试验基地的巨型稻 品种 巨丰 5 号和丰超 6 号, 两个巨型稻品种为同一父本,但是母本不同 。 同时,采 集了试验基地中已被推广种植的超级杂交稻 Y 两优 1 号 。每种水稻品种随机取 30 株,分别测定株高,计其 平均值 。样品采集后,粉碎,于 65 ℃条件下干燥至恒 重,室内回潮 24h , 制成风干样 品,粉碎,保存于封 口 袋中备实验室分析。
1 . 2 样品分析
干物质 (dry matter , DM)、粗 蛋 白 质 ( crude pro- tein , CP)、粗脂肪( crude fat EE)、粗灰分( crude ash , Ash)、粗纤 维 ( crude fibre , CF)、中 性洗涤 纤 维 ( neu- tral deter gent fiber , NDF) 及酸 性洗 涤 纤 维 (acid de- tergent fiber , ADF) 等按照饲料常规分析方法进行测
定[7] , 总能(GE) 利用全 自动氧弹式量热仪(湖南开元 仪器有限公 司)进行测 定,样 品 中氨基酸 的含量采 用 Pico-Tag 法全自动氨基酸分析仪( Waters 公司,美 国) 测定。
1 . 3 饲用价值指标计算
相对饲用价值(relative feed value , RFV) 采用美 国牧草草地理事会饲草分析小组委员会提出的粗饲料 相对值[8] , 进行比较饲草的饲用品质和预期采食量:
RFV=DMI×DDM/1.29(以绵羊为动物基础); DMI=120/NDF;
DDM=88 . 9-0 . 779×ADF。
式中:DMI(dry matter intake) 为粗饲料干物质采食 量,单位为占体重的百分比;DDM(dig estible dr y mat- ter) 为可消化的干物质,单位为占干物质的百分比; NDF 为饲草 中性洗涤纤维含量,ADF 为饲草酸性洗 涤纤维含量。
有机 物 质 消 化 率 ( organic matter di g estibilit y , OMD) 根据经验公式Y+123 . 506 8-2 . 279X(以绵羊 为动物基础)计算[9] 。 式 中:Y 为有机物质消化率,X 为粗纤维含量。
1 . 4 数据统计
利用 Microsoft Excel 2013 软件进行数据 的录入 处理 。采用 SPSS 21. 0 软 件 进 行 单 因 素 方 差 分 析, Duncan 氏法多重比较进行组间差异显著性检验,显著 性定为 P<0.05 , 结果以平均值 ±标准误表示。
2 结果
2. 1 基本农艺性状及营养成分
巨丰 5 号和丰超 6 号的株高均显著高于 Y 两优 1 号(P<0.05)。 巨丰 5 号的株高达 2 . 06m , 比 Y 两优 1 号高 57 . 25% ;丰超 6 号的株高为 1 . 69m , 比 Y 两优 1 号高 29 . 01% 。就分蘖数来说,3 个样 品之 间无显著 差异(P>0.05)。 巨丰 5 号与丰超 6 号 的鲜重均显著 高于 Y 两优 1 号(P<0.05)。 巨丰 5 号与丰超 6 号 的 单株鲜重高达 1 533.33 和 1 205.00 g, 是 Y 两优 1 号 单株鲜重的 2.74 与 2.15 倍(表 1)。
3 个样品的常规营养成分含量显示(表 2),其粗蛋 白质、粗脂肪及总能值无显著差异(P>0.05)。 巨丰 5 号的干物质含量最高,达到 21 . 43% , 比丰超 6 号高约 24 . 83% , 二者 间差异 显著(P<0.05) ; 比Y两优1号
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表 1 巨型稻与超级稻的基本农艺性状
Table 1 Basic agronomic characteristics of giant rice and super hybrid rice
|
指标 Parameter |
巨丰 5 号 Jufeng 5 |
丰超 6 号 Fengchao 6 |
Y 两优 1 号 Y-liangyou 1 |
|
株高 Height/m |
2 . 06±0 . 02a |
1 . 69±0 . 01b |
1 . 31±0 . 02c |
|
分蘖数 Tiller number |
29 . 00±4 . 62a |
41 . 33±5 . 78a |
31 . 33±2 . 33a |
|
鲜重 Fresh weight/g |
1 533 . 33±244 . 62a |
1 205 . 00±162 . 56a |
560 . 00±36 . 06b |
同行不同字母表示品种间显著差异(P<0.05) 。 下同。
Different lowercase letters indicate significant differences between different varieties at the 0 . 05level ; similarly for the following tables.
表 2 巨型稻与超级稻秸秆常规营养成分含量
Table 2 Typical nutrient composition of the straw of giant rice and super hybrid rice
|
营养成分 Nutrient |
巨丰 5 号 Jufeng 5 |
丰超 6 号 Fengchao 6 |
Y 两优 1 号 Y-liangyou 1 |
|
干物质 Dry matter/% |
21 . 43±0 . 78a |
16 . 11±1 . 13b |
18 . 38±1 . 53ab |
|
粗蛋 白 Crude p rotein/% |
5 . 98±0 . 58a |
7 . 21±0 . 92a |
6 . 60±0 . 35a |
|
粗灰分 Crude ash/% |
13 . 16±0 . 78b |
16 . 38±0 . 67a |
16 . 21±0 . 65a |
|
粗脂肪 Ether extract/% |
1 . 68±0 . 24a |
1 . 84±0 . 09a |
2 . 07±0 . 10a |
|
粗纤维 Crude fiber/% |
26 . 56±0 . 69b |
31 . 37±0 . 45a |
22 . 98±1 . 24c |
|
中性洗涤纤维 Neutral detergent fiber/% |
62 . 10±0 . 51b |
68 . 22±0 . 16a |
57 . 68±1 . 26c |
|
酸性洗涤纤维 Acid detergent fiber/% |
38 . 32±0 . 86b |
44 . 91±1 . 00a |
34 . 80±1 . 25b |
|
总能 Gross energy/( MJ · kg-1 ) |
15 . 81±0 . 08a |
15 . 29±0 . 25a |
15 . 31±0 . 06a |
高约 14. 23% , 二者 间无显著差异(P>0.05)。 丰超 6 号与 Y两优 1 号的粗灰分含量无显著差异(P>0.05), 但显著高于巨丰 5 号(P<0.05)。 丰超 6 号的粗蛋白含 量最高,达 7 . 21% , 比 Y 两优 1 号高约9 . 24% 。 巨丰 5 号与丰超 6 号的粗纤维和中性洗涤纤维的含量均显著 高于 Y两优 1 号(P<0.05),且丰超 6 号的酸性洗涤纤 维含量显著高于巨丰 5 号和 Y两优 1 号,后两者之间的 酸性洗涤纤维含量无显著差异(P>0.05)。
2. 2 氨基酸组成
3 个不同品种稻草秸秆中的氨基酸组成显示(表 3),必需氨基酸含量 3 个样 品 间均 无 显 著 差 异 (P > 0.05);而且就必需氨基酸总量的均值而言,丰超 6 号 中的含 量 比 巨 丰 5 号 高 14 . 58% , 比 Y 两优 1 号 高 20 . 70% , 巨丰 5 号比 Y 两优 1 号高 7 . 72% , 但是三者 之间仍无显著差异(P>0.05)。 3 个稻草秸秆中的非 必需氨基酸总量最高为丰超 6 号(2 . 92%), 分别高于 巨丰 5 号和 Y 两优 1 号 10 . 96%和 18 . 49% , 巨丰 5 号 比 Y 两优 1 号高 10 . 96% , 但是三者之间并无显著差 异(P>0.05)。
2. 3 饲用价值分析
分析表 明( 表 4), Y 两 优 1 号 的 DMI 、RFV 和 OMD 较高,且 显 著 高 于 巨 丰 5 号 和 丰 超 6 号 (P < 0.05),而巨丰 5 号 的 DMI 、DDM 、RFV 和 OMD 又显 著高于丰超 6 号(P<0.05)。
3 讨论与结论
3. 1 3 个稻草秸秆的基本农艺性状及营养成分分析
目前,常见大面积推广的水稻株高一般不是太高, 因为水稻如果株高过高,更容 易倒伏 。 对广东省种植 面积较广的 5 个水稻 品种的研究发现,5 个水稻 品种 株高为 80.91~120 . 28cm , 分蘖数为 8~11 个[10] 。本 研究中的巨型稻株 高尽管高达 2 . 06 m , 但抗倒 能力 强,与 Y 两优 1 号相比,巨型稻 中粗纤维、中性洗涤纤 维和酸性洗涤纤维 的含量较高,同 时 巨型稻分蘖数较 多,茎秆较粗,秸秆生物产量较高,因此,巨型稻的抗倒 伏能力强 。 这些优异 的农 艺性状 不但提 高 了稻 谷产 量,同时也增加了稻草秸秆的生物量,可以为草食畜牧 业提供大量的粗饲料。
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表 3 巨型稻和超级稻秸秆氨基酸含量
Table 3 Amino acid content of the straw of giant rice and super hybrid rice
%
|
氨基酸 Amino acid |
指标 Parameter |
巨丰 5 号 Jufeng 5 |
丰超 6 号 Fengchao 6 |
Y 两优 1 号 Y-liangyou 1 |
|
必需氨基酸 Essential amino acid(EAA) |
苏氨酸 Threonine |
0 . 52±0 . 03 |
0 . 60±0 . 10 |
0 . 47±0 . 05 |
|
缬氨酸 Valine |
0 . 43±0 . 03 |
0 . 49±0 . 07 |
0 . 40±0 . 04 |
|
|
蛋氨酸 Methionine |
0 . 08±0 . 01 |
0 . 07±0 . 01 |
0 . 07±0 . 00 |
|
|
异亮氨酸 Isoleucine |
0 . 30±0 . 02 |
0 . 34±0 . 05 |
0 . 28±0 . 03 |
|
|
亮氨酸 Leucine |
0 . 50±0 . 03 |
0 . 61±0 . 10 |
0 . 48±0 . 05 |
|
|
苯丙氨酸 Phenylalanine |
0 . 33±0 . 02 |
0 . 41±0 . 07 |
0 . 32±0 . 03 |
|
|
组氨酸 Histidine |
0 . 10±0 . 01 |
0 . 11±0 . 02 |
0 . 09±0 . 01 |
|
|
赖氨酸 Lysine |
0 . 32±0 . 01 |
0 . 39±0 . 06 |
0 . 30±0 . 03 |
|
|
精氨酸 Arginine |
0 . 35±0 . 03 |
0 . 41±0 . 07 |
0 . 32±0 . 02 |
|
|
小计 Total |
2 . 93±0 . 18 |
3 . 43±0 . 55 |
2 . 72±0 . 27 |
|
|
非必需氨基酸 Nonessential amino acid(NEAA) |
酪氨酸 Tyrosine |
0 . 27±0 . 02 |
0 . 32±0 . 06 |
0 . 25±0 . 03 |
|
丝氨酸 Serine |
0 . 26±0 . 02 |
0 . 29±0 . 04 |
0 . 24±0 . 02 |
|
|
谷氨酸 Glutamic acid |
0 . 85±0 . 05 |
0 . 91±0 . 13 |
0 . 76±0 . 08 |
|
|
甘氨酸 Glycine |
0 . 32±0 . 02 |
0 . 37±0 . 05 |
0 . 30±0 . 03 |
|
|
丙氨酸 Alanine |
0 . 50±0 . 03 |
0 . 57±0 . 08 |
0 . 46±0 . 04 |
|
|
脯氨酸 Proline |
0 . 41±0 . 02 |
0 . 46±0 . 06 |
0 . 38±0 . 03 |
|
|
天冬氨酸 Aspartic acid |
- |
- |
- |
|
|
半胱氨酸 Cysteine |
- |
- |
- |
|
|
小计 Total |
2 . 60±0 . 16 |
2 . 92±0 . 42 |
2 . 38±0 . 23 |
“-”表示检测值太低,可忽略。
“-”,The detection values are too low to be statistically analyzed.
表 4 巨型稻和超级稻秸秆的饲用价值评定
Table 4 Evaluation of feed value of the straw of giant rice and super hybrid rice
|
指标 Parameter |
巨丰 5 号 Jufeng 5 |
丰超 6 号 Fengchao 6 |
Y 两优 1 号 Y-liangyou 1 |
|
干物质采食量 Dry matter intake(DM)/( %BW) |
1 . 93±0 . 02b |
1 . 76±0 . 00c |
2 . 08±0 . 04a |
|
可消化干物质 Digestible dry matter/( %DM) |
59 . 05±0 . 67a |
53 . 92±0 . 78b |
61 . 79±0 . 98a |
|
相对饲用价值 Relative feed value(RFV) |
88 . 48±1 . 71b |
73 . 52±1 . 23c |
99 . 80±3 . 61a |
|
有机物消化率 Organic matter dig estibility(OMD)/( %DM) |
62 . 98±1 . 57b |
52 . 01±1 . 02c |
71 . 13±2 . 82a |
稻草作为一种秸秆饲料,其品质不高,具有蛋白含 量低、粗纤维含量高等特点[11] 。对江苏地 区 9 个常用 水稻品种饲用品质 的研 究发现,干物质蛋白含量最低 的为 5 . 35% ,最高 的为 6 . 89%[12] 。 陈 明霞等[10] 分析 5 个 水 稻 品 种 发 现,干 物 质 蛋 白 含 量 为 4 . 93% ~ 6 . 37% ,粗 纤 维 含 量 为 28 . 59% ~ 32 . 49% 。 韩 肖 敏 等[13]发现,稻草秸秆 中蛋 白质含量为 6 . 13% ,中性洗 涤纤 维 和 酸 性 洗 涤 纤 维 含 量 分 别 为 68 . 95% 和 39 . 27% 。本研究中,巨型稻丰超 6 号秸秆中粗蛋白质 含量高达 7 . 21% ,明显高于其他研究 中水稻 品种 中 的
含量,这可能与其采样时茎秆和叶片仍是绿色,而对照 Y 两优 1 号已经干枯,蛋白降解有关 。 因此,巨型稻品 种不但可以提供较高生物量,而且其蛋白质亩产量也 较高,有利于其饲料化。
3. 2 3 个稻草秸秆的氨基酸组成分析
粗蛋白含量是反 映饲 草 营养价值 的重要 指标 之 一,而蛋白质的营养价值与其氨基酸组成密切相关,特 别是必需氨基酸的含量和比例[14] 。 本研 究测 定 的 巨 型稻品种的总必需氨基酸含量和总非必需氨基酸含量 均高于超级稻,表明 巨型稻品种累计氨基酸 的 能力较
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强,可以为动物提供较优质的蛋白 。 对常用的几种粗 饲料营养成分分析发现,不同粗饲料中必需氨基酸含 量差异较大,含量最低的为稻草[15] 。
必需氨基酸是动物 自身不 能合成,但是又是构成 机体蛋白质骨架所必需的营养物质,必须由饲料提供。 已有研究报道,奶牛[16] 和断奶湖羊羔羊[17] 的第一和第 二限制性氨基酸均为赖氨酸和蛋氨酸;内蒙古绒 山羊 生绒的限制性氨基酸为 蛋氨酸和组氨酸[18] 。 本研 究 中,巨丰 5 号中赖氨酸含量高,丰超 6 号中蛋氨酸和组 氨酸含量高,品质较好。
3. 3 3 个稻草秸秆的饲用价值分析
粗饲料在畜牧业 中应用,首先需要科学地对粗饲 料的营养价值进行评定分析 。 RFV 是粗饲料 中 ADF 和 NDF 的综合反映,是评价粗饲料 的一项重要指标, RFV 值大于 100 , 表 明该粗饲料营养价值整体较好, 且 RFV 数值越大说 明该粗饲料 的 营养价值越高[19] 。 张雷等[20] 以 RFV 为评定指标对牛鞭草(Hemarthria altissima)、 黑 麦 草 ( Lolium perenne )、 玉 米 ( Zea mays) 秸秆、甘薯(Dioscoreaesculenta) 蔓及稻草 5 种 粗饲料进行营养价值评价分析,发现稻草的饲用价值
较低,为 68.83 , 与玉米秸秆饲用价值差不 多 。 同样, 陈艳等[15] 研究也发现,稻草的 RFV 为 68 左右 。 本研 究中,3 个水稻 品种 的 RFV 均高于上述的研 究结果, 巨丰 5 号与丰超 6 号 的 RFV 都低于 Y 两优 1 号,可 能与这两个品种含有较高的中性洗涤纤维和酸性洗涤 纤维有关 。OMD 是饲料 中粗纤维 的反 映,饲料 OMD 越高,说明被消化利用的特性越好 。本研究中,Y 两优 1 号的饲用价值接近 100 , 且 OMD 值也显著高于 巨型 稻品种 。 因此,如果将巨型稻饲料化利用的话,可以采 取一定的技术或方法对其进行改善品质,提高其饲用 价值。
4 结论
巨型稻品种的生物量显著高于超级稻,且与超级 稻 Y 两优 1 号的蛋 白质含量无显著差异(P>0.05); 巨型稻品种的总氨基酸、赖氨酸及蛋氨酸的含量均高 于超级稻 Y 两优 1 号;巨型稻品种 的相对饲用价值及 有机物消化率的估测值均低于超级稻 Y 两优 1 号。 本研究结果将为巨型稻饲料化在动物营养中应用提供 初步的数据支持。
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(责任编辑 王芳)
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