張建國，徐文俊，崔會平，梅陽陽，蔡碧凡（.浙江農(nóng)林大學(xué)旅游與健康學(xué)院，浙江臨安3300；.浙江省衢州市林業(yè)技術(shù)推廣站，浙江衢州3400）

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衢州大橘海森林公園空氣負離子濃度變化

張建國1，徐文俊2，崔會平1，梅陽陽1，蔡碧凡1
（1.浙江農(nóng)林大學(xué)旅游與健康學(xué)院，浙江臨安311300；2.浙江省衢州市林業(yè)技術(shù)推廣站，浙江衢州324002）

摘要：以空氣負離子為指標評價旅游環(huán)境質(zhì)量，對于景區(qū)開發(fā)建設(shè)和游客活動選擇具有重要意義。2010年10月至2012年9月，利用空氣負氧離子測量儀，對浙江省衢州大橘海省級森林公園旅游環(huán)境質(zhì)量進行了監(jiān)測，并借助相應(yīng)的方法對其空氣質(zhì)量作了評價，分析空氣負離子濃度與環(huán)境因子的關(guān)系。結(jié)果表明：空氣負離子年平均濃度大小順序為：石梁溪堰壩＞幽靜山道＞農(nóng)家庭院＞柑橘觀光園＞村落廣場，空氣質(zhì)量評價指數(shù)（I(CI)）值均大于1.0，屬于最清潔空氣；5個監(jiān)測樣地的空氣負離子濃度月間變化規(guī)律基本一致，1年之中出現(xiàn)2個峰值，分別為1月和9月；不同季節(jié)的負離子濃度變化存有明顯差異，夏、秋大于冬、春，夏季最高，春季最低；除2月和3月外，其他月份的空氣質(zhì)量等級均為B以上，空氣清潔度較清潔；除2月、3月和5月外可吸入顆粒物（PM(10)）濃度均低于國家環(huán)境空氣質(zhì)量標準的二級標準（150 μg·m(－3)），符合居住區(qū)的標準；對空氣負離子與其他氣象因子的相關(guān)分析顯示，空氣負離子與氣溫、相對濕度顯著正相關(guān)（P＜0.01），與PM(10)顯著負相關(guān)（P＜0.01）。圖6表5參12

關(guān)鍵詞：森林生態(tài)學(xué)；空氣負離子；評價；大橘海森林公園；衢州

空氣質(zhì)量直接關(guān)系著旅游環(huán)境質(zhì)量?？諝庳撾x子是評價空氣質(zhì)量的一個重要指標［1］，其濃度的大小直接影響旅游環(huán)境的質(zhì)量。空氣負離子是一種無形的森林資源，又是一種客觀存在的生態(tài)環(huán)境資源，具有殺菌、降塵、清潔空氣、提高免疫力和調(diào)節(jié)機能平衡的功效，被譽為“空氣維生素和生長素”［2－3］?？諝庳撾x子濃度越高，空氣越清潔，人體感覺就越舒服［4］。因而，空氣負離子濃度的研究成為相關(guān)學(xué)術(shù)界的關(guān)注熱點問題，已經(jīng)成為評價空氣清潔度、森林沐浴、農(nóng)家樂等旅游項目開發(fā)的重要依據(jù)之一［5］。衢州市大橘海森林公園景觀優(yōu)美，空氣清新，已經(jīng)成為衢州市市民觀光休閑度假的重要旅游目的地。我們曾從旅游資源的吸引力側(cè)面研究了浙江省衢州市大橘海森林公園的優(yōu)美的橘海景觀和古樸的鄉(xiāng)村風(fēng)情［6］，但是有關(guān)衢州市大橘海森林公園空氣質(zhì)量的時空變化規(guī)律尚未進行研究。研究衢州市大橘海森林公園空氣負離子與空氣質(zhì)量的變化規(guī)律，旨在為鄉(xiāng)村旅游資源開發(fā)和空氣環(huán)境質(zhì)量評價與保護提供參考，為引導(dǎo)人們戶外活動提供科學(xué)依據(jù)。

1　材料與方法

1.1研究地概況

浙江省衢州市大橘海森林公園地處衢州市柯城區(qū)石梁鎮(zhèn)（28.96°N，118.87°E）境內(nèi)，核心區(qū)優(yōu)質(zhì)柑橘Citrus reticulata林達66.7 hm2。除了大面積的柑橘園外，還有常綠闊葉林、馬尾松Pinus massoniana針葉林、針闊葉混交林等植被類型，森林覆蓋率為90%。屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，常年平均氣溫為16.3~17.3℃，1月平均氣溫4.5~5.3℃，極端最低氣溫－11.4℃，7月平均氣溫27.6~29.2℃，極端最高氣溫41．8℃。3－6月為多雨期，多年平均年降水量為1 843.0 mm。河流石梁溪穿村而過，優(yōu)美的橘海景觀和古樸的鄉(xiāng)村風(fēng)情是吸引游客的重要旅游資源［6］。

1.2研究方法

1.2.1監(jiān)測樣地根據(jù)旅游功能不同分區(qū)，本研究在大橘海森林公園內(nèi)選擇了農(nóng)家庭院、村落廣場、柑橘觀光園、石梁溪堰壩和幽靜山道等5處具有代表性的景點作為監(jiān)測點。具體情況如表1所示。該森林公園的主要植被是柑橘，除了村莊、道路、河流以外，95%的土地被柑橘園覆蓋，因此柑橘生態(tài)系統(tǒng)是該森林公園的代表性景觀；少量山體上部為混交林覆蓋，幽靜山道即為混交林山地林中。這5個選點為大橘海森林公園中游客的主要活動場所，其環(huán)境質(zhì)量能夠比較好地代表旅游環(huán)境質(zhì)量。

表1　大橘海森林公園各監(jiān)測樣地的描述Table 1 Description of sample plot in Forest Park of Citrus Groves

1.2.2監(jiān)測儀器本研究利用日本研制的ITC-201A型大氣離子測量儀現(xiàn)場測定空氣負、正離子濃度，其離子濃度檢測范圍為10～1.999×109個·cm－3，監(jiān)測精度±10%；用中國臺灣TES-1362數(shù)字式溫濕度測量儀測定溫、相對濕度；用LD-3C激光可吸入粉塵連續(xù)測試儀測定可吸入顆粒物（PM10）。

1.2.3監(jiān)測方法將大橘海森林公園按不同景觀類型擇取5個監(jiān)測樣地，各監(jiān)測樣地之間的監(jiān)測工作同步進行，儀器監(jiān)測高度為距離地表1.5 m。在同一監(jiān)測樣地檢測相互垂直的4個方向，在每個方向待儀器顯示的數(shù)值穩(wěn)定后取5個峰值讀數(shù)，分析時取均值。研究于2010年10月至2012年9月（1 d·月－1），選取晴朗微風(fēng)或陰天的日子，測量時間為8:00－16:00，隔2 h監(jiān)測1次。同步測定氣溫、相對濕度、可吸入顆粒物（PM10）指標。本研究之所以選擇8:00－16:00時間段進行監(jiān)測，是考慮游客活動一般在這個時間段，同時，同類研究一般也選此時間段進行研究。

1.2.4評價方法以空氣負離子濃度為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，采用單極系數(shù)（q）和空氣質(zhì)量評價指數(shù)（ICI）作為空氣質(zhì)量的評價指標［7］。公式為q= n＋/n－，ICI=n－/（1 000×q），p=n－/（n－+ n＋）。其中：n＋為空氣正離子數(shù)，n－為空氣負離子數(shù)，q為單極系數(shù)，ICI為空氣質(zhì)量評價指數(shù)，p為空氣負離子系數(shù)。單極系數(shù)q越小，表示負離子濃度比正離子濃度高得越多，對人體健康越有益［8］。目前，國內(nèi)外一般采用安培提出的空氣質(zhì)量分級標準，按照空氣質(zhì)量評價指數(shù)可以將空氣質(zhì)量劃分為5個等級（表2）。

表2　空氣質(zhì)量分級標準Table 2 Grading standard of air quality

2　空氣負離子時空變化規(guī)律及評價

2.1空氣負離子濃度空間變化規(guī)律

將大橘海森林公園各監(jiān)測樣地2010年10月至2012年9月所監(jiān)測的空氣負離子數(shù)據(jù)予以加和平均，其結(jié)果見表3。不同監(jiān)測樣地空氣負離子年平均濃度從大到小為石梁溪堰壩＞幽靜山道＞農(nóng)家庭院＞柑橘觀光園＞村落廣場。動態(tài)水在流動中使得水（H2O）失去電子帶有正電，周圍空氣分子帶負電荷，加之流動水的飛濺作用減少了空氣中的灰塵，對空氣起到了清潔作用；在清潔的空氣環(huán)境中，空氣負離子會不斷積累，從而動態(tài)水體環(huán)境使空氣中的負離子濃度增加［9－11］。因此，石梁溪堰壩空氣負離子濃度最高；研究區(qū)域的農(nóng)家庭院有流動的活水穿過農(nóng)戶庭院，而且農(nóng)戶庭院都進行了環(huán)境整治和綠化建設(shè)，庭院環(huán)境良好，結(jié)果高于柑橘純林構(gòu)成的柑橘觀光園；柑橘觀光園由于林分結(jié)構(gòu)單一，而且為了追求經(jīng)濟效益而進行了集約栽培，土壤耕作、肥藥施用等管理活動較多，致使柑橘觀光園的空氣負離子的濃度較低；村落廣場是景區(qū)關(guān)鍵節(jié)點，除供村民們休憩外還有大量游客參觀，且常有車輛停靠排放出大量尾氣，增加了廣場空氣中粉塵含量，降低了村落廣場空氣負離子濃度。

從空氣離子評價系數(shù)ICI來看，均大于1.00，屬于最清潔空氣，說明大橘海森林公園空氣質(zhì)量總體優(yōu)良。因此，城區(qū)居民在周末去體驗橘園生態(tài)，享受農(nóng)家生活，呼吸新鮮空氣，賞山玩水，既豐富了精神生活，又有益于身體健康。

表3　坎底村各監(jiān)測樣地空氣離子和空氣質(zhì)量的監(jiān)測結(jié)果Table 3 The monitoring results of Kandi Cun monitoring plots of aero anion and air quality

2.2空氣負離子濃度時間變化規(guī)律

2.2.1空氣負離子濃度月變化2010年10月-2012年9月，大橘海森林公園內(nèi)各監(jiān)測樣地空氣負離子濃度的月變化如圖1所示。5個監(jiān)測樣地空氣負離子濃度在不同月份有著明顯的變化，且每個監(jiān)測樣地月間變化規(guī)律基本一致。1－4月負離子濃度表現(xiàn)為先下降后上升再持平的波動狀態(tài)，5月之后呈上升趨勢，至8－9月達到最高，之后持續(xù)下降到12月，1月又達到第2高峰，而后回落又有所上升。如此變化規(guī)律與不同月份的平均溫濕度、天氣情況變化、梅雨季節(jié)和人類活動頻繁等相關(guān)因素有著較大關(guān)系。椪柑Citrus reticulata‘Ponkan’在11月采收后，12月進行柑橘園的采后管理；春節(jié)一般在2月，農(nóng)家生活和游客活動較為頻繁，對環(huán)境影響較大。在氣候條件大致相近的情況下，果園管理和農(nóng)民生活對環(huán)境影響較少，可能是1月出現(xiàn)空氣負離子濃度第2高峰的主要原因。

圖1　大橘海森林公園各監(jiān)測樣地負離子濃度月變化Figure 1 Monthly change of negative aero anion concentration in each monitoring sample of Forest Park of Citrus Groves

2.2.2空氣負離子濃度季節(jié)變化大橘海森林公園各監(jiān)測樣地2010年10月至2012年9月的空氣負離子濃度按氣候?qū)W進行季節(jié)統(tǒng)計，將每個監(jiān)測樣地每月監(jiān)測的空氣離子數(shù)據(jù)予以加和平均，統(tǒng)計結(jié)果如圖2所示。各監(jiān)測樣地在不同季節(jié)的負離子濃度存有差異，夏、秋大于冬、春，夏季最高，春季最低。這可能是因為夏季受亞熱帶季風(fēng)氣候的影響，臺風(fēng)天氣多，強風(fēng)利于空氣中污染物擴散的同時又帶來豐沛的雨水，再加之夏季氣溫較高加速了水分蒸發(fā)和日照時間長促使了植物光合作用加強。村落的負離子濃度是監(jiān)測樣地中相對較低的，這主要與受人類活動影響大有關(guān)系。從均值（表4）來看，在夏季和秋季空氣負離子濃度相差不大，其中夏季平均負離子濃度高達1 913.1個·cm－3，而春季只有829.4個·cm－3。究其原因，可能是春節(jié)、元宵節(jié)及清明節(jié)假日期間，村民們?nèi)挤帕舜罅康臒熁ū?，產(chǎn)生了大量的污染物，在沒有東南季風(fēng)和西北風(fēng)的作用以及村落是個三面環(huán)山一面敞開的盆地地形，一直彌漫在空氣中不能快速擴散。

圖2　大橘海森林公園各監(jiān)測樣地負離子濃度季節(jié)變化Figure 2 Seasonal change of negative aero anion concentration in each monitoring sample of Forest Park of Citrus Groves

表4　大橘海森林公園空氣負離子濃度季節(jié)變化Table 4 Seasonal change of negative aero anion concentration in Forest Park of Citrus Groves

2.3空氣質(zhì)量評價

空氣離子評價系數(shù)ICI綜合考慮了正、負離子的構(gòu)成比，在國外城市空氣環(huán)境質(zhì)量評價中已成功應(yīng)用［10］。表5結(jié)果顯示：大橘海森林公園ICI的最低值出現(xiàn)在2月，其值僅為0.26（＜0.29），低于安培空氣質(zhì)量分級標準的臨界值，空氣質(zhì)量等級為E，說明空氣質(zhì)量受到輕度污染。與冬季村民木材燃料消耗量大、春節(jié)前后燃放大量煙花爆竹和冬季植物光合作用弱等影響因素有關(guān)，導(dǎo)致空氣負離子濃度和空氣質(zhì)量的下降。ICI的最高值出現(xiàn)在8月，其值為1.63（＞1.0），高于安培空氣質(zhì)量分級標準的最清潔，空氣質(zhì)量等級為A，表明8月的空氣質(zhì)量非常好。8月是坎底村的旅游旺季，城區(qū)居民可以放心地在村內(nèi)享受游玩的樂趣。表5中還可看出：除2月和3月外，其他月份的空氣質(zhì)量等級均為B以上，空氣較清潔。

可吸入顆粒物（PM10）是直徑小于10 μm，在空氣中能夠長期懸浮而不易沉降的顆粒狀物質(zhì)。PM10會誘發(fā)、引發(fā)許多疾病，尤其對于老人、兒童和呼吸道疾病、心肺病患者［12］。在2 a監(jiān)測時間內(nèi)，不同月份PM10濃度基本上表現(xiàn)為6月濃度最低，3月濃度最高（圖3）。除2月、3月和5月外大橘海森林公園內(nèi)的PM10濃度均低于國家環(huán)境空氣質(zhì)量標準（GB 3095－1996）的二級標準（150 μg·m－3），符合居住區(qū)的標準，說明大橘海森林公園的空氣質(zhì)量較好。其中5月的PM10濃度低于國家環(huán)境空氣質(zhì)量標準（GB 3095－1996）的三級標準（250 μg·m－3），2月和3月的PM10濃度均高于三級標準。這主要與春節(jié)前后村民們?nèi)挤帕舜罅康臒熁ū?，再加上少雨水和風(fēng)速慢，使得2月和3月的PM10濃度遠遠高于其他月份。

表5　大橘海森林公園空氣離子濃度和空氣質(zhì)量的季節(jié)變化Table 5 Seasonal change of negative aero anion concentration and air quality in Forest Park of Citrus Groves

圖3　大橘海森林公園可吸入顆粒物（PM10）濃度監(jiān)測及評價Figure 3　Monitor and evaluation of particulate matter（PM10）in Forest Park of Citrus Groves

3　結(jié)果與分析

氣溫、濕度與PM10等環(huán)境因子是影響空氣負離子濃度的重要因素。本研究根據(jù)2010年10月至2012年9月所測數(shù)據(jù)，整理分析大橘海森林公園月平均負離子濃度與其對應(yīng)的環(huán)境因子的月均值，采用相關(guān)分析和回歸分析方法，具體分析空氣負離子濃度與氣溫、濕度和PM10之間的相關(guān)關(guān)系。

3.1負離子濃度與溫度的關(guān)系

2010年10月至2012年9月大橘海森林公園5個監(jiān)測樣地負離子濃度的平均值與其對應(yīng)的溫度月均值的相關(guān)關(guān)系如圖4所示，通過負離子濃度與溫度的曲線擬合，發(fā)現(xiàn)兩者之間存在顯著的正相關(guān)關(guān)系，回歸方程為y=42.293x+385.800，其中y為空氣負離子濃度，x為氣溫。R2=0.407 4。對模型進行檢驗，F(xiàn)=36.434 37，遠大于1.000，說明兩者均值間的差異有統(tǒng)計學(xué)意義；顯著性水平P值為0.000（＜0.010）則表明差異具有顯著性?？諝庳撾x子濃度與氣溫呈顯著正相關(guān)，即空氣負離子濃度隨著溫度的升高而升高。

圖4　空氣負離子濃度與氣溫的關(guān)系Figure 4　Relationship　between　aero anion　and temperature

3.2負離子濃度與相對濕度的關(guān)系

2010年10月至2012年9月大橘海森林公園5個監(jiān)測樣地負離子濃度的平均值與其對應(yīng)的濕度月均值的相關(guān)關(guān)系如圖5所示。通過負離子濃度與濕度的曲線擬合，發(fā)現(xiàn)兩者之間存在顯著的正相關(guān)關(guān)系，回歸方程為y=34.314x-974.170，其中y為空氣負離子濃度，x為相對濕度。R2=0.603 4。對模型進行檢驗，F(xiàn)=80.623 76，遠大于1.000，說明兩者均值間的差異有統(tǒng)計學(xué)意義；顯著性水平P值為0.000（＜0.010）則表明差異具有顯著性。空氣負離子濃度與濕度呈顯著正相關(guān)，即空氣負離子濃度隨著濕度的升高而升高。

圖5　空氣負離子濃度與相對濕度的關(guān)系Figure 5　Relationship between the aero anion and humidity

3.3負離子濃度與PM10的關(guān)系

2010年10月至2012年9月大橘海森林公園5個監(jiān)測樣地負離子濃度的平均值與其對應(yīng)的PM10月均值的相關(guān)關(guān)系如圖6所示，通過負離子濃度與PM10的曲線擬合，發(fā)現(xiàn)兩者之間存在顯著的負相關(guān)關(guān)系，回歸方程為y=－3 387.6x+1 689.5，其中y為空氣負離子濃度，x為PM10。R2=0.105 0。對模型進行檢驗，F(xiàn)=6.220 515，遠大于1.000，說明兩者均值間的差異有統(tǒng)計學(xué)意義；顯著性水平P值為0.000（＜0.010）則表明差異具有顯著性?？諝庳撾x子濃度與PM10呈顯著負相關(guān)，即空氣負離子濃度隨著PM10的升高而下降。

圖6　空氣負離子濃度與PM10的關(guān)系Figure 6　Relationship between the aero anion and particulate matter（PM10）

4　結(jié)論

對衢州大橘海公園5個監(jiān)測樣地空氣負離子濃度的研究表明：①大橘海森林公園5個監(jiān)測樣地空氣負離子年平均濃度從大到小為石梁溪堰壩＞幽靜山道＞農(nóng)家庭院＞柑橘觀光園＞村落廣場。ICI值均大于1.0，屬于最清潔空氣，說明大橘海森林公園各監(jiān)測樣地的空氣質(zhì)量好，終年適宜開發(fā)休閑旅游活動。②大橘海森林公園5個監(jiān)測樣地空氣負離子濃度在不同月份有著明顯的變化，且每個監(jiān)測樣地月份間變化規(guī)律基本一致。1 a之中出現(xiàn)2個高峰分別為1月和8－9月，最大負氧離子濃度出現(xiàn)在農(nóng)家庭院，高達3 931.0個·cm－3。③大橘海森林公園5個監(jiān)測樣地在不同季節(jié)的負離子濃度存有差異，夏、秋大于冬、春，夏季最高，春季最低。在夏季和秋季空氣負離子濃度相差不大，其中夏季平均負離子濃度高達1 913.1個·cm－3，而春季只有829.4個·cm－3。④大橘海森林公園除2月和3月外其他月份的空氣質(zhì)量等級均為B以上，空氣清潔度較清潔。除2月、3月和5月外坎底村內(nèi)的PM10濃度均低于國家環(huán)境空氣質(zhì)量標準（GB 3095－1996）的二級標準（150 μg·m－3），符合居住區(qū)的標準，說明坎底村的空氣質(zhì)量還是較好的。⑤大橘海森林公園空氣負離子濃度與氣溫呈正相關(guān)，即負離子濃度隨著氣溫的升高而增加；與相對濕度呈正相關(guān)，即負離子濃度隨著相對濕度的升高而增加；與可吸入顆粒物（PM10）呈負相關(guān)，即負離子濃度隨著PM10的升高而降低。

柑橘純林的空氣負離子濃度和新鮮空氣構(gòu)成了優(yōu)越的果園旅游環(huán)境。建議運用生態(tài)學(xué)原理選擇空氣負離子濃度大于1 000.0個·cm－3的區(qū)域，開發(fā)建設(shè)天然空氣負離子呼吸區(qū)、游憩保健園和康健步道等生態(tài)保健旅游區(qū)。鑒于空氣負離子濃度與空氣濕度呈正相關(guān)，因此，在將來的美麗鄉(xiāng)村建設(shè)和觀光果園規(guī)劃設(shè)計中應(yīng)結(jié)合實際適當(dāng)增加水景觀，保持水體的純凈不受污染，尤其是動態(tài)水四周空氣質(zhì)量好且空氣負氧離子濃度高，是休憩、游玩的理想場所。柑橘果園采用生態(tài)栽培技術(shù)，減少農(nóng)藥、化肥等有害環(huán)境的化工產(chǎn)品的使用，降低對環(huán)境的干擾。農(nóng)家庭院要不斷優(yōu)化環(huán)境，適當(dāng)增加水景觀、控制游客數(shù)量，確保庭院空氣質(zhì)量為最清潔。

關(guān)于氣象因素如風(fēng)速對空氣負離子或顆粒物的影響，不同植物種類以及不同植物配置降低顆粒物濃度，提高空氣負離子濃度的機制問題尚需進一步研究。

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Air anions concentration variation in Forest Park of Citrus Groves in Quzhou

ZHANG Jianguo1,XU Wenjun2,CUI Huiping1,MEI Yangyang1,CAI Bifan1
（1.School of Tourism and Health,Zhejiang A &F University,Lin’an 311300,Zhejiang ,China;2.Forest Extension Station of Quzhou City,Quzhou 324002,Zhejiang,China）

Abstract:Evaluating the tourism environmental quality on the basis of aero anion is important to the development of scene spot and helping tourists selecting activities.We measured the environmental quality of the Quzhou Provincial Forest Park of Citrus Groves in Oct.10,2010 to Spt.9,2012 by aero anion measuring instrument,and analyzed the relations between aero-anion concentration and environment factors.The result shows that the aero-anion concentration of Shiliangxi Barrage is the highest and followed by Quite Mountain Road,Courtyard,Citrus Touring and Rural Square，all of which are in the clean air class with the I(CI)＞1.0.The monthly changing of the aero-anion concentration in the five sample plots is almost the same,with two peak value in January and September,but changing significantly in different seasons,with summer and autumn higher than spring and winter.The air quality grade is above B,except February and March.The concentration of PM(10)is below the secondary standard NAAQS（GB 3095－1996）（150 μg·m(－3)）,meeting residential standard.A correlation analysis showed an significant（P＜0.01）positive correlation between air anion concentration and temperature and relative humidity,a significant（P＜0.01）negative correlation between air anion concentration and particulate matter（PM(10)）.［Ch,6 fig.5 tab.12 ref.］

Key words:forest ecology;air anion;evaluation;Forest Park of Citrus Groves;Quzhou

作者簡介：張建國，副教授，博士，從事休閑農(nóng)業(yè)規(guī)劃設(shè)計與生態(tài)旅游環(huán)境管理等研究。E-mail：zhangjianguo2004@163.com

基金項目：浙江省科學(xué)技術(shù)面上項目（2008C32021）；浙江省自然科學(xué)基金資助項目（LQ15D010003）

收稿日期：2015-05-21；修回日期：2015-09-05

doi:10.11833/j.issn.2095-0756.2016.01.004

中圖分類號：S718.51

文獻標志碼：A

文章編號：2015-0756（2016）01-0026-07