黃河三角洲地區(qū)池塘土壤對其水體環(huán)境的影響

杜興華，段登選，劉 飛

(山東省淡水水產(chǎn)研究所，山東 濟南 250117)

張明磊，石玉龍

(上海海洋大學生命科學學院，上海 201306)

鞏俊霞，劉紅彩

(山東省淡水水產(chǎn)研究所，山東 濟南 250117)

王 妹

(上海海洋大學生命科學學院，上海 201306)

黃河三角洲地區(qū)池塘土壤對其水體環(huán)境的影響

杜興華，段登選，劉 飛

(山東省淡水水產(chǎn)研究所，山東 濟南 250117)

張明磊，石玉龍

(上海海洋大學生命科學學院，上海 201306)

鞏俊霞，劉紅彩

(山東省淡水水產(chǎn)研究所，山東 濟南 250117)

王 妹

(上海海洋大學生命科學學院，上海 201306)

黃河三角洲地區(qū)；砂質(zhì)土；砂壤土；底質(zhì)；水質(zhì)調(diào)控；養(yǎng)殖效果

近些年來，黃河三角洲地區(qū)通過基塘系統(tǒng)的改造，使荒廢的土地資源得到改良和利用，徹底改變了其原有的生態(tài)面貌。該區(qū)成土母質(zhì)主要是黃河沖積物(即黃土高原泥砂)，土壤以砂質(zhì)土為主，部分為砂壤土。砂質(zhì)土物理性沙含量90%～100%，物理性粘粒含量0%～10%，多粉砂、易板結，干時摸有面粉感覺；砂壤土物理性沙含量80%～90%，物理性粘粒含量10%～20%，不易板結，濕時可搓成條[1]。在池塘養(yǎng)殖南美白對蝦、海參等生產(chǎn)實踐中發(fā)現(xiàn)，砂質(zhì)土池塘與砂壤土池塘在水化學因子組成、浮游生物生物量以及養(yǎng)殖效果方面有明顯差異。因此，筆者對黃河三角洲地區(qū)砂質(zhì)土和砂壤土池塘水質(zhì)理化因子、浮游生物以及池塘底質(zhì)進行了監(jiān)測分析，以便為今后黃河三角洲地區(qū)池塘養(yǎng)殖選擇合理的水質(zhì)調(diào)控措施和養(yǎng)殖模式提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗方法

試驗池塘位于黃河三角洲地區(qū)“漁業(yè)生態(tài)治理及綜合利用技術”項目實施區(qū)。該地區(qū)淡水資源匱乏，池塘補水以黃河水為主，其余依靠自然降水。

根據(jù)土壤分類標準[1]和該地區(qū)土壤特征，確定2排2號(S2-2)和3排5號(S3-5)池塘為砂質(zhì)土試驗塘，8排2(N8-2)號和11排8(N11-8)號池塘為砂壤土試驗塘。2007年5月至10月對4口試驗池塘每周進行水質(zhì)和底質(zhì)檢測，取各檢測項目的年平均值進行分析。每口池塘面積均為2 700 m2，均配1臺2.2 kW增氧機。4口池塘均在春季1次注入足量的黃河水，水深約為1.3 m左右，試驗期間除天然降水外再無外源水補充。

5月12日，4口池塘均放養(yǎng)南美白對蝦(Penaeusvannamei)，蝦體全長均為1 cm左右，每667 m2放苗5萬尾左右。飼喂山東天神飼料有限公司生產(chǎn)的南美白對蝦全價配合顆粒飼料，各池塘日常管理措施相同。

1.2 監(jiān)測指標

水質(zhì)和底質(zhì)采樣方法參照GB/12997-91、GB/12998-91、GB/12999-91[2]。浮游生物采樣方法參照《內(nèi)陸水域漁業(yè)自然資源調(diào)查手冊》[3]。

1.3 浮游生物多樣性分析

根據(jù)生物多樣性指數(shù)、優(yōu)勢指數(shù)以及浮游生物的種類和數(shù)量等對不同土壤池塘水體浮游生物進行分析。多樣性指數(shù)采用Shannon-Wiever指數(shù)(H)，優(yōu)勢指數(shù)采用Mcnaughton指數(shù)(D)[4]，均勻度指數(shù)采用Pielou指數(shù)(J)[5]：

(1)

D=(ni/N)×100%

(2)

(3)

式中,H為多樣性指數(shù)，s為樣品的種類數(shù)，Pi為屬于種i的個體在全部個體中的比例，Pi=ni/N。D為優(yōu)勢指數(shù)；ni為樣品中i的個數(shù)，N為樣品的總個數(shù)；J為均勻度。

2 結果與分析

2.1 不同土壤池塘水體的理化因子

(1) pH、總堿度 砂質(zhì)土和砂壤土池塘水體pH偏高，砂質(zhì)土池水pH略高于砂壤土池水。但砂質(zhì)土池水pH變化的幅度小于砂壤土池水(圖1)。砂壤土池水總堿度高于砂質(zhì)土池水，分別2.29 mmol/L和2.75 mmol/L(表1)，符合養(yǎng)殖用水總堿度1～3 mmol/L的適宜量[6]。

表1 砂壤土和砂質(zhì)土池水主要離子年平均含量Table 1 The main ion contents of the sand loamy and sandy ponds

圖1 砂壤土與砂質(zhì)土池水pH、COD的日變化Figure 1 The daily fluctuation of pH and COD of the sand loamy and sandy ponds

圖2 砂壤土與砂質(zhì)土池水總堿度與重碳酸鹽間關系Figure 2 The relationship between the total alkalinity and bicarbonate content of the sand loamy and sandy ponds

(2) 硬度、含鹽量 砂質(zhì)土和砂壤土池水硬度分別為12.63、9.32 mmol/L，含鹽量分別為2 296.6、1 394.5 mg/L(表1)?？梢娚百|(zhì)土池水硬度和含鹽量均高于砂壤土池水。各池塘的Ca2+和Mg2+含量在養(yǎng)殖期變化平穩(wěn)，其含量高低的差異與春季原有水的起始含量不同以及養(yǎng)殖期不能補充新水有關，同時不排除池水與土壤陽離子交換量有關。土壤質(zhì)地愈粘，腐殖質(zhì)含量越高，土壤陽離子交換量也就愈大，一般砂質(zhì)土交換量為1～2 cmol/kg，而砂壤土為7～8 cmol/kg[1]。

(4)DO與COD砂質(zhì)土池水DO平均含量為8.72 mg/L,砂壤土池水DO平均含量為10.33 mg/L(表1)，砂壤土池水DO明顯高于砂質(zhì)土池水，COD差別不大(表1)。

生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，砂質(zhì)土池塘養(yǎng)殖前期浮游動物較多，浮游植物很少，透明度在60 cm以上，甚至清澈見底。雖然采取施肥等水質(zhì)調(diào)節(jié)措施來調(diào)節(jié)池水透明度，提高浮游植物量，但調(diào)控效果不理想；而砂壤土池水在養(yǎng)殖期水體透明度一般在30～40 cm，浮游植物量明顯高于砂質(zhì)土池水，因此砂壤土池水DO高于砂質(zhì)土池水。

砂質(zhì)土池水和砂壤土池水COD平均含量差別不大，但砂壤土池水連續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù)高于砂質(zhì)土池水3.3 mg/L，砂壤土COD變化大于砂質(zhì)土(圖1)，這可能與8月份砂壤土池塘南美白對蝦的載魚量及投餌量均高于砂質(zhì)土池塘有關。

2.2 池塘底質(zhì)的pH、含鹽量、TN、TP

砂質(zhì)土池塘底質(zhì)pH為7.53，砂壤土池塘底質(zhì)pH為7.58，砂壤土池塘高于砂質(zhì)土池塘。

砂質(zhì)土池塘底質(zhì)水溶全鹽量為1.75 g/kg，砂壤土池塘底質(zhì)水溶全鹽量為1.33 g/kg。砂質(zhì)土池塘底質(zhì)水溶全鹽量平均含量高于砂壤土池塘。

砂質(zhì)土和砂壤土池塘底質(zhì)TN平均含量為0.85 g/kg和0.7 g/kg；砂質(zhì)土和砂壤土池塘底質(zhì)TP平均含量為0.71 g/kg和0.63 g/kg，砂質(zhì)土池塘底質(zhì)TN、TP含量高于砂壤土池塘。

2.3 不同土壤池水的浮游生物

(1)浮游植物 砂質(zhì)土池水檢出浮游植物57種，分別為藍藻門10種，綠藻門25種，硅藻門10種，裸藻門5種，金藻門3種、隱藻門2種，甲藻門2種，其中形成優(yōu)勢種群的有27種；砂壤土池水共檢出浮游植物51種，各門分別為藍藻門12種，綠藻門24種，硅藻門5種，裸藻門4種，隱藻門2種，甲藻門2種，其中形成優(yōu)勢種群的有31種。

色球藻(Chroococcus)、藍纖維藻(Dactyloccopsissp.)、微囊藻(Microcystissp.)、平裂藻(Merismopediasp.)、小平裂藻(MerismopediaminimaG.Beck)、席藻(Phormidium)、衣藻(Chlamydomonas)、小球藻(ChlorellavulgarisBeij.)、韋氏藻(WestellabotryoidesWild.)、月牙藻(SelenastrumbibraianumReinsch)、卵囊藻(OocystisNaegeli)、四角藻(TetraedronKuetzing)、小空星藻(Coelastrummicroporum)、柵藻(Scenedesmus)、十字藻(CrucigeniaapiculataSchm.)、 新月鼓藻(Closterium)、小環(huán)藻(Cyclotella)、針桿藻(Synedra)、單鞭金藻(Chromulina)、藍隱藻(Chroomonas)、隱藻(Cryptophyta)、裸藻(Euglenophyta)等藻類在砂質(zhì)土和砂壤土池塘中均為優(yōu)勢種群。在砂壤土池塘中形成優(yōu)勢種群的還有尖頭藻(Raphidiopsis)、螺旋藻(Spirulina)、顫藻(Oscillatoria)、席藻(Phormidium)、菱形藻(Nitzschia)。 砂質(zhì)土池水藻類種類總數(shù)多于砂壤土池水，但能形成優(yōu)勢種群的藻類種類數(shù)少于砂壤土池水。

砂質(zhì)土和砂壤土池水浮游植物平均生物量分別為11.694 33×10-4mg/L和14.133 67×10-4mg/L，浮游植物的平均數(shù)量分別為2 258個/L和2 079個/L(表2)。池水浮游植物平均生物量砂壤土池水明顯高于砂質(zhì)土池水，而浮游植物數(shù)量砂質(zhì)土池水高于砂壤土池水，其主要原因砂壤土池水硅藻、裸藻等大型藻類占優(yōu)勢，而砂質(zhì)土池水藍藻、綠藻等微型藻類數(shù)量占優(yōu)勢，所以砂壤土池水浮游植物生物量高，砂質(zhì)土池水浮游植物數(shù)量高。

砂質(zhì)土和砂壤土池水藍綠藻優(yōu)勢指數(shù)(D)基本相等(9月份砂質(zhì)土除外)，在池水浮游植物種群中占絕對優(yōu)勢，均超過90%(表3)。硅藻優(yōu)勢指數(shù)砂壤土池水是砂質(zhì)土池水的1.6～6.1倍，砂壤土池水明顯高于砂質(zhì)土池水。硅藻門種類數(shù)砂質(zhì)土池水高于砂壤土池水，但是小環(huán)藻、針桿藻、菱形藻為砂壤土池水硅藻的主要組成；金藻優(yōu)勢指數(shù)砂質(zhì)土池水高于砂壤土池水，砂質(zhì)土池水是沙壤土池水的1.5～45.9倍；隱藻、甲藻、裸藻優(yōu)勢指數(shù)砂質(zhì)土池水與砂壤土池水差別不大。

表2 砂壤土與砂質(zhì)土池水浮游生物生物量Table 2 The plankton biomass of the sand loamy and sandy ponds

表3 砂壤土與砂質(zhì)土池水浮游生物優(yōu)勢指數(shù)(D)Table 3 The plankton dominance index (D) of the sand loamy and sandy ponds

表4 砂壤土與砂質(zhì)土池水浮游生物多樣性指數(shù)(H)和均勻度(J)Table 4 The plankton biodiversity index (H) and evenness degree (J) of the sand loamy and sandy ponds

砂壤土池水浮游植物的多樣性指數(shù)(H)和均勻度(J)呈穩(wěn)定上升趨勢(表4)，而砂質(zhì)土呈波動趨勢，穩(wěn)定性差于砂壤土。砂壤土池水浮游植物多樣性指數(shù)小于砂質(zhì)土池水，表明砂壤土池水浮游植物生物量大于砂質(zhì)土池水。

(2) 浮游動物 砂質(zhì)土池水檢出浮游動物29種，而砂壤土池水檢出浮游動物25種。其中原生動物數(shù)量占據(jù)優(yōu)勢，枝角類生物量最大，砂壤土池水枝角類生物量明顯大于砂質(zhì)土池水。砂質(zhì)土和砂壤土池水浮游動物平均生物量分別為6.72 mg/L和51.26 mg/L，浮游動物的平均數(shù)量分別為8 824.23個/L和11 463.67個/L(表2)。池水浮游動物平均生物量砂壤土明顯高于砂質(zhì)土，而浮游動物數(shù)量砂質(zhì)土池水高于砂壤土池水。

浮游動物優(yōu)勢指數(shù)(D)砂質(zhì)土池水變化不大，砂壤土池水變化明顯(表3)。原生動物的優(yōu)勢指數(shù)砂質(zhì)土大于砂壤土；輪蟲優(yōu)勢指數(shù)砂質(zhì)土池水變化不大，砂壤土池水上升明顯；枝角類優(yōu)勢指數(shù)砂壤土明顯大于砂質(zhì)土；橈足類優(yōu)勢指數(shù)砂質(zhì)土7～9月份呈降低趨勢，而砂壤土呈上升趨勢。

浮游動物的均勻度(J)砂質(zhì)土池水7～9月呈明顯降低趨勢，而砂壤土7～9月呈明顯升高趨勢(表4)，8、9月保持相對穩(wěn)定，由此可見砂壤土池水浮游動物種間個體數(shù)分布均勻度好于砂質(zhì)土池水。

浮游動物多樣性指數(shù)(H)砂壤土池水明顯大于砂質(zhì)土池水，8月份是7月份的2.6倍，8、9月份保持相對穩(wěn)定，均為0.78(表4)。

《茶館》在美國的舞臺上演，其現(xiàn)實效果大于演出本身。雖然配有簡潔精彩的英文翻譯字幕，但美國觀眾歡迎它接受它理解它顯然跨越了語言的障礙，而更陶醉于中國話劇演員們的出色表演和劇本傳遞發(fā)散出的濃郁中國傳統(tǒng)文化、民俗氣息。從這個意義上看，地球村的任何民族都是愿意和有興趣了解、認同另一個民族的文化、傳統(tǒng)的。

2.4 不同土壤池塘養(yǎng)殖南美白對蝦效果分析

經(jīng)9月28日對4口池塘清塘驗收，2排2號和3排5號砂質(zhì)土池塘南美白對蝦平均單產(chǎn)量為215 kg/667 m2，平均規(guī)格25 g/尾；8排2號和11排8號砂壤土池塘南美白對蝦平均單產(chǎn)量為351 kg/667 m2，平均規(guī)格27 g/尾。砂質(zhì)土池塘南美白對蝦平均產(chǎn)量、規(guī)格均低于砂壤土池塘。據(jù)統(tǒng)計，該區(qū)池塘養(yǎng)殖南美白對蝦砂質(zhì)土池塘養(yǎng)殖戶養(yǎng)殖成功率僅為30%左右，而砂壤土池塘養(yǎng)殖戶養(yǎng)殖成功率可達80%。

3 小結與討論

3.1 不同土壤對池水水質(zhì)的影響

(1)文良印等[8]認為，沿海鹽堿地池塘水體Mg2+含量大于Ca2+含量，大量Mg2+的存在限制了pH的升高，加大了池水的緩沖性能。由于砂質(zhì)土池水Ca2+、Mg2+平均含量高于砂壤土池水，所以砂質(zhì)土池水緩沖性能大于砂壤土池水，因此砂質(zhì)土池塘水體pH的變化幅度小于砂壤土池水。由于砂質(zhì)土池水質(zhì)調(diào)控較困難，應特別注意高pH和總堿度同時升高的協(xié)同作用[9]會嚴重影響南美白對蝦的正常生長，造成南美白對蝦病害的發(fā)生。

(2)黃河三角洲地區(qū)池塘淡水資源匱乏，池塘補水主要依靠自然降水，因此外部條件對硬度和含鹽量的高低影響不大，主要影響條件為池塘底質(zhì)類型和地下潛水的作用。據(jù)報道，黃河三角洲地區(qū)池塘地下潛水位較高[10]，地下潛水上升作用強，由于砂質(zhì)土土壤毛細作用性能強[11]，高礦化度地下潛水通過滲透作用對池水硬度和含鹽量影響大，提高了砂質(zhì)土池水的硬度和含鹽量；而砂壤土土壤毛細作用性能差，釋水率大，受池塘水位的影響，土壤毛細管上升水的作用差于砂質(zhì)土，高礦化度地下潛水對砂壤土池水影響小于砂質(zhì)土池水。

3.2 不同土壤對池水浮游生物的影響

(1)池塘水體環(huán)境決定了池水浮游生物的組成及其變化。生產(chǎn)中砂質(zhì)土池塘養(yǎng)殖前期浮游動物較多，尤其是大型的浮游動物(如橈足類劍水蚤)生物量較大(6月1日砂質(zhì)土浮游動物數(shù)量為2.03×109個/L，生物量46.24 mg/L)。浮游動物攝食大量浮游植物，造成浮游植物生物量很少，砂質(zhì)土池塘水體透明度在60 cm以上，甚至清澈見底。雖然采取施肥等水質(zhì)調(diào)節(jié)措施來調(diào)節(jié)池水透明度，提高浮游植物量，但調(diào)控效果不理想；而砂壤土池塘在養(yǎng)殖期水體透明度在30～40 cm，浮游植物量明顯高于砂質(zhì)土池塘。因此要在放苗前控制好浮游動物數(shù)量，使浮游植物達到合理的生物量。

(2)池塘水體理化因子、營養(yǎng)鹽以及季節(jié)的變化影響著浮游生物的多樣性和均勻度的變化。黃河三角洲地區(qū)砂壤土池塘浮游生物均勻度指數(shù)(J)除7月份外，均大于0.3，說明浮游生物均勻度較好，浮游生物群落結構比較穩(wěn)定，個體分布比較均勻；而砂質(zhì)土池塘浮游生物均勻度變化較大，尤其是浮游動物的均勻度明顯低于砂壤土池塘，在養(yǎng)殖期成降低趨勢，由此可見，砂質(zhì)土池塘浮游生物群落結構不穩(wěn)定，個體分布均勻度明顯低于砂壤土池塘。

(3)砂壤土池塘浮游生物多樣性指數(shù)(H)變化小，砂質(zhì)土多樣性指數(shù)變化較大，浮游生物多樣性指數(shù)變化砂壤土池塘較砂質(zhì)土池塘穩(wěn)定，可見砂質(zhì)土浮游生物生物量的變化大于砂壤土池塘。分析認為由于土壤質(zhì)地及其營養(yǎng)條件對池塘水體營養(yǎng)物質(zhì)含量有一定影響，而池塘水體營養(yǎng)物質(zhì)的變化同時影響著浮游植物的種類及數(shù)量的變化，因此不同土壤對池塘水體浮游生物的多樣性具有一定影響。從浮游生物的多樣性指數(shù)可以看出，砂壤土多樣性指數(shù)變化穩(wěn)定，砂質(zhì)土多樣性指數(shù)變化較大，其原因在于砂壤土保持、供給養(yǎng)分能力均強于砂質(zhì)土，所以砂壤土涵養(yǎng)營養(yǎng)物質(zhì)的能力較強，對調(diào)節(jié)池塘水體TN、TP含量作用強于砂質(zhì)土池塘，所以砂質(zhì)土池塘多樣性指數(shù)變化大于砂壤土池塘。

砂質(zhì)土池水浮游動物優(yōu)勢指數(shù)(D)差別較大，原生動物優(yōu)勢指數(shù)呈增大趨勢，因此其物種數(shù)量分布越不均勻；砂壤土池水浮游動物各種群優(yōu)勢指數(shù)略有接近，其種群數(shù)量分布相對均勻。

3.2 不同土壤對池塘底質(zhì)中pH、含鹽量、TN、TP的影響

(1)土壤pH具有不因土壤酸堿環(huán)境條件的改變而發(fā)生劇烈變化的特殊抵抗能力，由于池塘底質(zhì)土壤特有的環(huán)境，有機質(zhì)含量與土壤緩沖性大小成正相關，砂壤土的緩沖性強于砂質(zhì)土[1],因此池水pH值的變化對土壤pH影響不大。

土壤有機質(zhì)分解和微生物呼吸以及土壤有機體的分解產(chǎn)生有機酸為土壤中酸(H+)的來源之一，砂壤土對有機質(zhì)的分解凈化能力好于砂質(zhì)土[1]，砂質(zhì)土對底質(zhì)中有機質(zhì)等分解產(chǎn)生的有機酸的吸附作用小于砂壤土，同時由于砂質(zhì)土底質(zhì)中沒有被分解吸收的有機質(zhì)含量高于砂壤土，有機質(zhì)的分解及微生物的呼吸對其pH的大小有一定影響，這些有機質(zhì)在反硝化細菌作用下，硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為還原態(tài)氮，因此砂質(zhì)土池塘底質(zhì)pH略低于砂壤土池塘。

(2)硬度和含鹽量的高低與土壤陽離子交換量有關[1]，土壤質(zhì)地愈粘，腐殖質(zhì)含量越高，土壤陽離子交換量也就愈大，一般砂質(zhì)土1～2 cmol/kg(土壤交換性以鈣、鎂單位)交換量，而砂壤土7～8 cmol/kg交換量[1]。由于土壤毛細管作用，砂質(zhì)土地下潛水上升作用強于砂壤土[1]，高礦化度的地下潛水上升到池塘底部，而砂質(zhì)土土壤陽離子交換量又明顯低于砂壤土，砂質(zhì)土池塘底質(zhì)Ca2+、Mg2+、Na+、K+等陽離子積聚量會高于砂壤土池塘底質(zhì)，造成砂質(zhì)土池塘底質(zhì)含鹽量高于砂壤土池塘底質(zhì)。

(3)砂壤土保持、供給養(yǎng)分和保持水分能力均強于砂質(zhì)土[1]，沉積在池底表層的殘餌、糞便等有機物易被砂壤土吸附，砂質(zhì)土池塘土壤對養(yǎng)分吸附能力小，使砂壤土池塘底質(zhì)有機物含量高于砂質(zhì)土池塘，砂壤土池塘底質(zhì)TP、TN含量高于砂質(zhì)土池塘底質(zhì)。

綜上所述，黃河三角洲地區(qū)不同土壤對池塘水體環(huán)境有一定的影響，砂壤土池塘水體生態(tài)環(huán)境明顯好于砂質(zhì)土池塘。在淡水水源匱乏的黃河三角洲地區(qū)地區(qū)進行池塘養(yǎng)殖，水質(zhì)調(diào)控尤為重要，由于砂質(zhì)土池塘水質(zhì)調(diào)控比較困難，因此生產(chǎn)中要根據(jù)水質(zhì)情況定期施加沸石粉、光合細菌、微生態(tài)制劑等措施調(diào)控水質(zhì)、改良底質(zhì)，保持良好的養(yǎng)殖生態(tài)環(huán)境。

由于黃河三角洲地區(qū)具有廣闊的鹽堿地，土壤組成以砂質(zhì)土為主，因此在進行開發(fā)基塘系統(tǒng)改造的同時選擇合理的土壤改良措施(如：摻入粘土、河泥、塘泥等，翻淤壓砂，施用腐熟的細質(zhì)有機肥、泥炭，翻壓綠肥[1])改善砂質(zhì)土的物理性狀，提高其保持、供給養(yǎng)分的能力，提高土壤對池塘水體生態(tài)環(huán)境的調(diào)節(jié)能力，將有利于水產(chǎn)養(yǎng)殖的健康發(fā)展。

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2009-05-14

山東省農(nóng)業(yè)重大應用技術創(chuàng)新課題(2009);國家海洋公益性科研專項經(jīng)費項目(200705008)

杜興華(1972-)，男，山東濟陽人，高級工程師，主要從事水產(chǎn)養(yǎng)殖與生態(tài)漁業(yè)研究.

10.3969/j.issn.1673-1409(S).2010.01.009

S912

A

1673-1409(2010)01-S032-07