大通河上游16种多年生禾草引种试验研究

景美玲，马玉寿，李世雄，王彦龙

(1.青海省畜牧兽医科学院，青海 西宁810003；2.青海大学省部共建三江源生态与高原农牧业国家重点实验室，青海 西宁810003；3.青海大学三江源区高寒草地生态省部共建教育部重点实验室，青海 西宁810003)



大通河上游16种多年生禾草引种试验研究

景美玲，马玉寿*，李世雄，王彦龙

(1.青海省畜牧兽医科学院，青海 西宁810003；2.青海大学省部共建三江源生态与高原农牧业国家重点实验室，青海 西宁810003；3.青海大学三江源区高寒草地生态省部共建教育部重点实验室，青海 西宁810003)

为筛选出适宜在青海祁连山大通河上游地区种植的多年生牧草，以丰富人工草地的建植、快速恢复黑土滩退化草地，于2012年引进了适于青藏高原栽培的16种禾本科牧草，采用随机区组试验，对不同品种在该地区的适应性、生产性能及营养价值进行了研究与综合评价。3年的研究结果表明：虉草不能越冬，其余15个牧草品种能安全越冬；青牧1号老芒麦、同德老芒麦、川草2号老芒麦无法完成生育期，其余12个牧草品种能完成生育期。2013-2014年青牧1号老芒麦地上植物量最高，为479.13 g/m2，阿坝披碱草次之。阿坝披碱草种子产量最高，为98.30 g/m2。梭罗草营养价值显著高于其他牧草品种。将高度、地上植物量、地下植物量、草籽产量、粗蛋白含量用模糊数学隶属函数综合评价，结果为：阿坝披碱草、垂穗披碱草、青海扁茎早熟禾、青海草地早熟禾、青海中华羊茅、同德短芒披碱草综合价值高，适宜在青海祁连山区推广种植。

祁连山；大通河上游；引种试验；地上植物量

大通河流域主要发源于祁连山支脉和冰川地带，东接黄土高原，西为柴达木盆地，南靠湟水谷地，北临河西走廊。祁连山地处青藏高原东北边缘，是流域的天然屏障，它拦截水汽，阻挡河西走廊荒漠化南侵，也是湟水及其支流以及我国河西走廊内陆河流的重要发源地，关系到荒漠绿洲和东部黄土高原的生存和发展，该地区的植被对于流域的水源涵养、保持水土、调节径流、净化水质和改善生态环境具有重要作用。由于人为不合理活动的影响，大通河上游地区森林带下限退化和天然林草退化，生物多样性减少等，致使祁连山植被破坏，禽兽减少，鼠虫猖獗，生态失调，导致草场退化，水土流失等一系列问题。因此修复该地区的退化植被具有十分重要的意义。

优良牧草品种的筛选是丰富建植人工草地、快速恢复黑土滩退化草地的重要措施之一。青藏高原祁连山区特定的环境条件，孕育了草地类型多，牧草种类单一的独特草地类型，再加之高寒生态环境条件的特殊，目前从国内外引进的草种在高寒地区都难以适应或适应性较差而未取得更进一步的发展[1-10]，且适宜高寒地区的牧草品种短缺，使建植优良人工草地基础而关键的一环——草种成为限制因素。有关高寒地区适宜栽培禾草的引种研究的资料不少，但缺乏系统性[5]。为此，该试验收集了青藏高原地区近年来登记的多年生牧草新品种和正在培育的部分育成品种集中进行栽培研究，综合分析牧草的适应性、生产性能与营养价值，筛选出适合在大通河上游栽培的优良牧草品种，以期为青海祁连山地区的优良牧草繁育和栽培草地建设提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于祁连县默勒镇瓦日尕村三社的集体牧场(N：37°56′56″，E:100°13′07″，海拔3650 m)，为高寒草甸极度退化后形成的次生裸地-黑土滩，草地植被优势种为细叶亚菊(Ajaniatenuifolia)。未退化前的草地植被优势种为垂穗披碱草(Elymusnutans)、矮嵩草(Kobresiahumilis)、高山嵩草(Kobresiapygmaea)等。属高原大陆性气候，冷季长，暖季短，年均温1.4 ℃，1月平均气温-13 ℃，7月平均气温为12.2 ℃，气温日差大，干湿分明，气温和降水垂直变化明显，雨热同期，年平均降水量为415.0 mm，无绝对无霜期。光能资源丰富，全年日照时数2829 h,太阳辐射强，大于0 ℃年积温1658.0 ℃，年蒸发量平均为1162.3 mm。土壤为高寒草甸土。栽培前试验地土壤养分见表1。

表1 试验地土壤养分Table 1 Soil nutrition of the plot

1.2 供试材料

选用所有针对青藏高原高寒草甸草地培育出的已经正式登记的牧草品种，以及正在培育中的部分业内认可的在高寒草甸草地上栽培有一定前途的新品系(表2)。已育成品种有青海草地早熟禾、青海冷地早熟禾(Poacrymophilacv.Qinghai)、青海扁茎早熟禾、同德短芒披碱草、青牧1号老芒麦、同德老芒麦、青海中华羊茅、梭罗草、同德小花碱茅(Puccinelliatenuiflora cv.Tongde)、川草2号老芒麦、阿坝披碱草、虉草，正在选育品种有疏花针茅(Stipaaliena)、溚草(Koeleriacristata)、麦宾草(Elymustangutorum)，垂穗披碱草属于已长期大面积栽培的农家品种。

表2 引选牧草名录Table 2 Directory of forage variety tested in this study

1.3 小区设计

试验田间设计采取随机区组排列，小区面积3 m×5 m，小区间距50 cm，区组间距1 m。平行设置4个重复。种植前对试验地用机械进行翻耕、耙地、整平。于2012年5月26-27日播种，人工开沟条播，行距20 cm，播种深度依据草种大小而定，大粒种子播深为1～2 cm左右，小粒种子不深于1 cm，施磷酸二铵225 kg/hm2作底肥，播深2～3 cm，播后镇压。试验选用16个禾本科牧草品种的千粒重、发芽率、纯净度、理论播量及小区实际播量见表3。

1.4 观测指标

生育期：有播种期、出苗期(返青期)、分蘖期、抽穗期、开花期、乳熟期、成熟期、收获期等几个阶段，最后统计出苗-成熟的生育天数。越冬率：在小区中选择有代表性的样段两处，每段长1 m。在越冬前及第二年返青后分别计算样段中植株总数及返青数。

越冬率=(返青株数/样段内植株总数)×100%

生长高度：分别在栽培第2、3年(2013年和2014年)于盛花期在每个小区选取20株植株记录其自然高度。

植物量：具体包括地上植物量、地下植物量。地上植物量：种植第2年、第3年在小区内随机选取1 m2的牧草，于抽穗期齐地面刈割，剔除杂草称鲜重。取500 g放入65 ℃烘箱中经过24 h烘干，称重即为风干重。地下植物量：在测量地上植物量的同时取刈割部位的地下植物量，每个小区随机选取50 cm样段，将地下植物量清洗干净，将其放入80 ℃烘箱内烘24 h至恒重后称重。

种子产量：分别在栽培第2年和第3年种子成熟期，在每个小区内随机选取1 m2的样地，刈割牧草并晒干，取牧草种子，称重。

营养成分：在栽培第2年开花期取样，在风干基础上室内进行常规分析，参照张丽英[11]主编的 《饲料分析及饲料质量检测技术》，测定植物的粗蛋白、粗脂肪、粗纤维、粗灰分、钙、磷及无氮浸出物的含量。

表3 供试牧草播种量Table 3 Forage variety seeding quantity

1.5 田间管理

播种后用钢丝网围栏进行保护，防止家畜和大型野生动物践踏啃食；四周500 m范围内每年冬季连续进行害鼠防控，平时一旦发现害鼠危害立即用鼠夹灭除；种植第2年和第3年连续每年于拔节初期追施尿素一次(7月上旬，150 kg/hm2)；并不定期进行人工杂草防除；1月前后进行放牧，让家畜采食地表枯枝落叶，整个生长季禁止放牧。

1.6 统计与分析

所有数据用Excel 2003录入并作图，采用SPSS 18.0软件进行分析，数据用ANOVA方差分析，差异显著性运用Duncan检验法进行多重比较。

1.7 不同牧草品种的综合评价

隶属函数计算公式：

(1)

反隶属函数计算公式：

(2)

式中:Zij为i品种j指标的隶属函数值，Xij为i品种j指标的测定值；Ximin和Ximax分别为各品种指标的最小值和最大值。当某一性状指标与牧草品种的高产量高品质呈正相关时用公式(1)，当某一形状指标与牧草品种的高产量高品质呈负相关时用公式(2)。

2 结果与分析

2.1 越冬率和生育期

2012年5月26-27日播种，6月17-23日之间出苗，受高寒气候的影响栽培当年牧草均以营养生长为主，于9月中旬停止生长时仍处于分蘖期。栽培的16个牧草品种(系)中第2年越冬率在70%～90%之间的有溚草和川草2号老芒麦，虉草的越冬率为0，可见虉草不能在该地区生存，其余草种越冬率均在90%以上，表现出较强的适应性。第3年越冬率在70%～90%之间的有溚草、梭罗草、川草2号老芒麦、阿坝披碱草，其余草种越冬率均在90%以上。青牧1号老芒麦、同德老芒麦、川草2号老芒麦在第2年、第3年均不能完成生殖生长，其最终生育期均处于抽穗期和开花期，疏花针茅在第3年可以完成生殖生长；青海草地早熟禾、青海冷地早熟禾、青海扁茎早熟禾、同德短芒披碱草、青海中华羊茅、梭罗草、麦宾草、垂穗披碱草、同德小花碱茅、阿坝披碱草、溚草在第2年、第3年均能完成生殖生长，生育期在96～167 d之间(表4)。

2.2 株高

栽培当年株高最高的牧草是川草2号老芒麦，为28.58 cm，溚草最低，只有7.45 cm。栽培第2年所有牧草株高大幅度增加，到8月下旬，株高最高的是阿坝披碱草，达到78.40 cm，最低的是疏花针茅，只有20.65 cm。栽培第3年，牧草高度最高的是青牧1号老芒麦，为52.31 cm，最低的仍是疏花针茅，为25.60 cm。第3年比第2年株高总体有所下降，是缺肥还是气候原因有待进一步观察和研究。对第2年、第3年高度做平均比较得出垂穗披碱草高度最高，为63.67 cm，疏花针茅最低，为23.13 cm，15种禾草高低排序为：垂穗披碱草>青海中华羊茅>青海扁茎早熟禾>青牧1号老芒麦>川草2号老芒麦>青海草地早熟禾>麦宾草>阿坝披碱草>同德短芒披碱草>同德老芒麦>同德小花碱茅>溚草>青海冷地早熟禾>梭罗草>疏花针茅(表5)。

2.3 植物量

2.3.1 地上植物量 由表6可知，栽培当年牧草均为营养生长，地上植物量均比较低，青牧1号老芒麦最高，为251.63 g/m2，疏花针茅最低，为46.75 g/m2；栽培第2年，阿坝披碱草地上植物量最高，为579.41 g/m2，疏花针茅植物量最低，仅有120.45 g/m2；栽培第3年，青牧1号老芒麦的地上植物量最高，达到了500.90 g/m2，明显高于其他牧草品种，虽然种子不能成熟，但可用于饲草料生产。梭罗草的地上植物量最低，只有170.57 g/m2，但与上年的植物量基本保持不变，说明生长稳定性较好。对第2年、第3年地上植物量的平均值做比较得出青牧1号老芒麦最高，为479.13 g/m2，梭罗草的最低，为167.54 g/m2，虽然青牧1号老芒麦、同德老芒麦、川草2号老芒麦均在该地区种子不能成熟，但是它们的地上植物量表现较好，且在第2、3年均较为稳定，是饲草料作物生产的较佳选择。15种禾草地上植物量高低排序为：青牧1号老芒麦>阿坝披碱草>青海中华羊茅>垂穗披碱草>青海草地早熟禾>青海扁茎早熟禾>川草2号老芒麦>同德短芒披碱草>同德老芒麦>青海冷地早熟禾>麦宾草>溚草>同德小花碱茅>疏花针茅>梭罗草。

2.3.2 地下植物量 一般认为牧草的根量大、分布范围广则其抗旱能力较强，栽培第2年同德小花碱茅的地下总植物量显著高于其他草种(P<0.05)，为1812.53 g/m2，最低的是青海中华羊茅，为644.81 g/m2，显著低于(P<0.05)除溚草之外的所有草种。栽培第3年青海草地早熟禾的地下总植物量最高，为1622.00 g/m2，最低的是溚草，为634.67 g/m2。对第2年、第3年地下植物量做平均值比较得出青海扁茎早熟禾、青海冷地早熟禾、青海草地早熟禾3种早熟禾的地下植物量生长突出，可快速形成草皮，是生态牧草的优良品种。溚草的地下植物量最低，为646.98 g/m2。2013-2014年地下植物量大小排序为：青海扁茎早熟禾>青海冷地早熟禾>青海草地早熟禾>同德小花碱茅>疏花针茅>垂穗披碱草>川草2号老芒麦>麦宾草>阿坝披碱草>同德短芒披碱草>梭罗草>青牧1号老芒麦>同德老芒麦>青海中华羊茅>溚草(表7)。

表4 供试草种生育期Table 4 Phenological period of the different forage varieties

续表4 Continued Table 4

表5 供试草种高度Table 5 Height of the different forage varieties

注：表中不同小写字母表示处理间差异显著(P<0.05)。下同。
Note:Different small letters mean significant difference among treatments (P<0.05).The same below.

表6 供试牧草地上植物量Table 6 The aboveground biomass of different forage varieties

表7 供试牧草地下植物量Table 7 The underground biomass of different forage varieties

2.4 种子产量

品种特性、气候条件对牧草草籽产量及其构成要素均有一定的影响。虽然大部分牧草品种可以完成生育期，但是草籽产量之间存在一定差异。栽培第2年有11种牧草产草籽，其中阿坝披碱草草籽产量显著高于其他草种(P<0.05)，为159.43 g/m2，草籽产量最低的是麦宾草，为44.00 g/m2。青牧1号老芒麦、同德老芒麦、川草2号老芒麦没有完成生殖生长，疏花针茅仍为营养生长。栽培第3年草籽产量最高的是溚草，为44.17 g/m2，其次为同德短芒披碱草，为43.67 g/m2，均显著高于其他草种(P<0.05)，最低的是梭罗草，为15.19 g/m2，疏花针茅在栽培第3年可以完成生殖生长，但草籽产量较低，为15.33 g/m2。对第2年、第3年草籽产量做平均值比较得出阿坝披碱草的产量显著高于其他牧草品种(P<0.05)，为98.30 g/m2，产量最低的是疏花针茅。2013-2014种子平均产量大小排序为：阿坝披碱草>垂穗披碱草>同德短芒披碱草>溚草>青海草地早熟禾>青海中华羊茅>青海扁茎早熟禾>同德小花碱茅>青海冷地早熟禾>梭罗草>麦宾草>疏花针茅(表8)。

表8 供试草种草籽产量Table 8 Seed yield of different forage varieties

2.5 营养成分

牧草的营养价值主要取决于蛋白质和纤维素等的含量，牧草纤维素含量越少、蛋白质含量越高，其品质就越高，适口性也就越好[12]，其中粗蛋白是衡量牧草品质优劣的重要指标，粗蛋白的高低影响了饲用价值高低[13]。

测定供试牧草品种(系)营养成分主要为粗蛋白(CP)、粗脂肪(EE)、粗纤维(CF)、粗灰分(CA)、干物质(DM)、钙(Ca)、磷(P)等常规营养。由表9可知，梭罗草的粗蛋白含量显著高于其他牧草品种(系)(P<0.05)，为15.12%，疏花针茅次之，粗蛋白含量最低的是同德老芒麦，为6.14%；粗纤维含量最高的是溚草，为36.92%，最低的是梭罗草，为26.03%；梭罗草的粗脂肪含量为2.25%，仅次于溚草(2.26%)，显著高于其他牧草品种(系)(P<0.05)，粗脂肪含量最低的是青海中华羊茅，为1.12%；梭罗草的钙、磷含量均显著高于其他牧草品种(系)(P<0.05)，此外梭罗草的干物质、粗灰分含量与其他供试牧草相比相对较高。综合各项营养指标，梭罗草具有优良的营养价值，牧草品质好，可能具备更好的家畜消化性和适口性。

表9 供试牧草营养成分含量Table 9 The main nutrients of different forage varieties

CA:Crude ash;EE:Crude fat;CF:Crude fibre;CP:Crude protein;DM:Dry matter.

2.6 牧草品种隶属函数分析

采用模糊数学的隶属函数值法，对供试牧草品种(系)的生长特性、生产性能和营养价值进行综合评价，将各品种的高度、地上植物量、地下植物量、草籽产量、粗蛋白含量的隶属函数值进行计算，取平均值，均值越大说明该牧草品种(系)的综合价值越高，并对不同品种的隶属函数均值进行排序。计算结果如表10所示，平均隶属函数值较高的品种为阿坝披碱草、垂穗披碱草、青海扁茎早熟禾、青海草地早熟禾、青海中华羊茅、同德短芒披碱草，分别为0.731、0.729、0.656、0.634、0.631、0.616，可以大面积在该地区种植；中等品种为青海冷地早熟禾、青牧1号老芒麦、同德小花碱茅、麦宾草、川草2号老芒麦、梭罗草，分别为0.554、0.508、0.502、0.498、0.494、0.463，这些牧草品种可在该地区适当种植；相对表现较差的为同德老芒麦、疏花针茅和溚草，分别为0.389、0.384和0.369，不适宜在该地区种植。

3 讨论

温度是高寒地区牧草前期生长发育的主导因素，祁连地区温度较低，虉草无法适应而不能越冬。因气温低、冷季长，供试草种的返青时间在5月中下旬，相对于果洛[14]、天祝[15]、海晏[6]的报道在4月下旬和5月上旬，相差20～30 d，可见温度等因素对植物的返青影响较大。据陈乐乐等[16]研究披碱草属的青牧1号老芒麦、同德老芒麦、川草2号老芒麦在玉树巴塘均能完成生育期，且干草产量较高，然而这3种老芒麦在祁连地区无法完成生育期。两地具有相近的海拔，但玉树地区纬度较低，一般情况下，纬度越低，太阳高度角越高，温度越高，从而使得牧草生理生化反应变快，生长发育较好。

表10 不同牧草品种(系)隶属函数值Table 10 Membership function values of different forage varieties

注：表中Z(1)、Z(2)、Z(3)、Z(4)、Z(5)分别表示株高、地上植物量、地下植物量、草籽产量、粗蛋白含量。
Note:Z(1)，Z(2)，Z(3)，Z(4)，Z(5) indicate the membership function values of height，aboveground biomass，underground biomass，seed yield，CP.

产草量是衡量牧草生产性能的主要指标[17]，产量的高低受牧草生产性能、生态因子、栽培年限和管理水平的影响[18]。研究结果显示植株较为高大的披碱草属牧草的地上植物量就相对较高，栽培第3年牧草地上植物量相对于第2年有所降低，这可能与栽培年限、管理水平、气候等因素有一定的关系，有待于进一步研究。

根系生长状况直接对植物地上部植物量产生很大影响[19]，该研究中溚草地下植物量最低，也有部分客观原因，溚草根系分布较浅，刈割时很容易将根直接拔起，对实验结果造成部分影响。

种子产量的高低能一定程度反映牧草的生产性能，但与牧草品种自身的遗传因素有密切关系，如披碱草属种子千粒重普遍比早熟禾属种子大，研究中单靠种子产量无法精确说明牧草的生产性能高低，应该对种子构成因素做相关研究。

牧草的营养成分取样均在牧草盛花期，从而减小因牧草自身生育阶段不同所造成的差异；不同栽培年限相同的牧草品种的营养价值也有所不同，该研究仅对牧草栽培第2年的营养成分做了分析，这对实验结果有部分影响。

隶属函数法(Subordinate function values analysis)[20-24]作为作物产量、品质等综合分析的一种有效方法在该研究中系统、直观地对供试牧草品种做出评价，具有较好的说服力。供试牧草品种(系)从单一性状考虑，各具不同优势，无法对它们做出综合的排序评价，选用隶属函数值法可避免单一指标和少数指标评价禾草引种的片面性，而且计算工作量小、方法简单、结果直观。隶属函数的确定过程本质上说是客观的，但是由于个体对同一个模糊概念存在着主观差异，故而隶属函数的确定又带有主观性[25]。合理的确定隶属函数，对反映模糊概念的本质并包含更多的信息十分重要[26]，因此不应该用一票否决的方式来判断，该研究中青海冷地早熟禾与同德小花碱茅虽然用隶属函数法综合排序属于中等水平，但该两种牧草具有植株较低，茎叶柔嫩适口性好的特性，特别适合用于放牧草场的建植。

4 结论

试验通过对所引种的16个牧草品种(系)进行研究，得出如下结论：虉草无法在该地区越冬，不能在该地区种植；同德老芒麦、青牧1号老芒麦、川草2号老芒麦在该地区无法完成生育期。青牧1号老芒麦、阿坝披碱草、青海中华羊茅、垂穗披碱草、青海草地早熟禾地上植物量相对较高；梭罗草的营养价值显著高于所引种的其他牧草品种(系)；用隶属函数法综合分析得出阿坝披碱草、垂穗披碱草、青海扁茎早熟禾、青海草地早熟禾、青海中华羊茅、同德短芒披碱草隶属值较高，适合在该地区推广种植，青海冷地早熟禾、青牧1号老芒麦、同德小花碱茅、麦宾草、川草2号老芒麦、梭罗草综合表现适中，可以适当种植，而同德老芒麦、疏花针茅和溚草不适宜在该地区种植。

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Initial assessment of sixteen perennial grass species in the upper Datong River

JING Mei-Ling,MA Yu-Shou*,LI Shi-Xiong,WANG Yan-Long

1.QinghaiAcademyofAnimalScienceandVeterinaryMedicine,Xining810003,China;2.StateKeyLaboratoryofProvinceandEducationDepartmentofYangtzeandYellowRiverHeadwaterEcologyandPlateauFarming-grazingofQinghaiUniversity,Xining810003,China;3.KeyLaboratoryofProvinceandEducationDepartmentofYangtzeandYellowRiverHeadwaterRegionAlpineMeadowEcologyofQinghaiUniversity,Xining810003,China

To identify potentially suitable gramineae species which could be used to enrich grassland on recovering black-soil flood zone in the upper Datong River in the Qilian Mountains,Qinghai Province,16 forage species suitable for cultivation on the Tibetan Plateau were assessed in 2012.Phenology,yield and nutritional value of all species were studied in a replicated trial arranged in a randomised block design over a 3 year period.PhalarisarundinaceaSp.Pl.was not able to survive the winter.Elymussibiricuscv.Qingmu No.1,E.sibiricuscv.Tongde,E.sibiricuscv.chuancao No.2 were unable to completed their life cycles.Among the remaining species,the aboveground biomass was highest inE.sibiricuscv.Qingmu No.1 (479.13 g/m2) followed byElymusnutanscv.Aba.The seed yield ofE.nutanscv.Aba was higher than that of any other species (98.30 g/m2).Forage quality,Kengyiliathoroldianahad high nutritional value in 2013-2014.Thus,the height,aboveground biomass,underground biomass,seed yield and quality of 15 forage species were analyzed by membership function.E.nutanscv.Aba,Poapratensisvar.anceps cv.Qinghai,Poapratensiscv.Qinghai,Festucasinensiscv.Qinghai andElymussibiricuscv.Tongde were identified as the most useful species;they adapted well to environmental conditions in the upper Datong River.

Qilian Mountain;upper area of Datong River;introduction experiment;the aboveground biomass

10.11686/cyxb2016388 http://cyxb.lzu.edu.cn

景美玲，马玉寿，李世雄，王彦龙.大通河上游16种多年生禾草引种试验研究.草业学报,2017,26(6):76-88.

JING Mei-Ling,MA Yu-Shou,LI Shi-Xiong,WANG Yan-Long.Initial assessment of sixteen perennial grass species in the upper Datong River.Acta Prataculturae Sinica,2017,26(6):76-88.

2016-10-13；改回日期：2016-12-05

国家科技支撑计划课题“祁连山天然草地生态系统修复与保护技术集成示范”(2012BAC08B03)，青海省科技支撑计划课题“祁连山退化草地恢复及可持续利用技术集成示范”(2015-SF-129)和2015年祁连山生态保护与建设综合治理工程科技示范项目“黑土滩(坡)治理技术集成示范”(2015-Q-1)资助。

景美玲(1987-)，女，陕西宝鸡人，在读博士。E-mail：ajml@163.com

*通信作者Corresponding author.E-mail：mayushou@sina.com