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摘要:利用新疆生产建设兵团第三师农业科学研究所已成功培育的棉花核不育系NA为母本,高产杂交组合中1-2为父本,在网室内采用不同蜂种传粉进行杂交制种,父母本种植比例以1∶4(一个地膜上种4行母本,1行父本),采用膜下滴灌的方式种植。结果表明:意蜂传粉效果优于熊蜂,意蜂制种授粉均匀,棉铃大,同时可节省成本,降低棉花杂交制种的人工投入。
关键词:新疆;棉花;网室;熊蜂;意蜂;传粉;杂交种;效果
中图分类号:S562.0351 文献标志码: A 文章编号:2095-3143(2013)03-0025-04
0 引言
目前中国棉花杂交种90%似上来自于人工去雄授粉杂交制种〔1〕,随着劳动力成本的提高和人们生活水平的改善,繁琐的高成本人工杂交制种越来越不适应社会的发展,杂交种成本高,严重制约棉花杂种优势在生产上大规模应用,所以提高棉花制种效率,降低制种成本,是当前棉花杂种优势利用研究中主要课题之一。棉花是虫媒花作物,蜜蜂是其良好的传粉媒介,多年来专家们寄希望利用不育系,采用意蜂代替人工进行传粉,节省成本,提高制种效率;因此,20世纪后期曾有不少关于利用昆虫传粉棉花杂交制种的试验报道;但是由于棉花易遭虫害,制种期间喷施农药,严重影响蜜蜂生存与活动,造成制种产量明显降低〔2,3]。在南疆典型大陆性气候条件下,利用昆虫传粉较内地优越,因此,作者利用核不育系NA和新品系中1-2作为亲本,研究熊蜂和意蜂在网室内辅助传粉杂交制种效果,为选择合适蜂种传粉的可行性提供试验数据。
1 材料和网室搭建
1.1材料
母本为新疆生产建设兵团第三师农业科学研究所已培育的棉花核不育系为材料NA作母本,中1-2为父本,6月25日开始每天早晨派专人在母本行中进行检查及时拔除可育株,7月2~10日放蜂,2011年引进新疆农垦科学院熊蜂1箱,约90只,2012年利用当地农家饲养意蜂1箱,8个巢脾,近万只意蜂。
1.2 网室搭建
网室采用木棍铁丝和沙网结构,横竖均每隔4.5 m 竖1根木棍,棍长3.2 m,埋地0.7 m,地上2.5 m,棚顶及网室周围用12﹟铁丝和40目尼龙网固定隔离,网底用土填埋,四角用土袋加固,土地面积667 m2。
2 试验设计
2011年和2012年试验地点均设在新疆生产建设兵团第三师农业科学研究所试验地,设网室内蜂授粉和人工辅助授粉两个处理,试验面积各为667 m2,棉花栽培密度为220000株/hm2,父母本种植比例网室内的蜂授粉是1︰4(2011年是一膜4行,连续种8行母本再种两行父本;2012年是一膜5行,一个地膜上种4行母本,种1行父本),网室外的人工授粉是1︰9(一个地膜的父本,9个地膜的母本,是一膜4行)。2011年于7月10日在網棚内放熊蜂1箱(80~100头),8月30日结束授粉;人工辅助授粉7月5日开始,8月5日结束授粉。2012年于7月13日在网棚内放意蜂1箱大(约1万只),8月10日结束授粉;人工辅助授粉是7月5日开始,8月5日结束授粉。
3蜂群放入网室中授粉的技术环节
在意蜂进棚前7天,授粉作物需要喷洒杀虫剂进行防治害虫,一是控制棉铃虫、蚜虫、红蜘蛛等害虫数量增长,确保授粉期间不会造成害虫猖獗而给棉花带来伤害;二是有利于消灭网室内的其他昆虫,防止串粉。
租用的意蜂群先要做“净身”处理,将意蜂关闭在蜂箱内1~2天,不准外出自由活动、访花,使得工蜂周身沾上的花粉粒完全失活,其目的是预防意蜂进网室后访花授粉造成“污染”,降低种子纯度。
网室内棉花进入开花期时,放入意蜂群进行授粉。意蜂进网室前将网室内核不育系花朵和幼铃摘除,核不育系可育株和未能鉴定的不育株清理干净。意蜂群在前一天傍晚进网室,摆放在棚内的东南处,日照能刺激蜜蜂出勤[4]。蜂箱巢门朝西北向,意蜂群箱用筐或砖头垫起于棉株齐头高的位置,夜里打开蜂箱巢门,放入意蜂后应将网室门纱帘密封,在上述整个农事操作过程中,严禁有孔隙与外界相通,确保授粉网室内无外界昆虫飞入。另外注意网室有无蟾蜍,以免杀害蜜蜂。
4 结果分析
4.1不同蜂种在网室里出巢对比
在两年的试验中,都是在打霜前15天分别调查单株成铃数,取样200个吐絮铃测定铃重、衣分及纤维品质,实收统计父母本的子棉产量及种子产量。并对试验点的意蜂活动行为进行了观察,发现熊蜂(身体布满绒毛,象狗熊所以取名熊蜂)体格大是普通家蜂的4倍,而且信息交流不发达,反映迟钝,飞行慢距离短,耐低温,耐湿性强,趋光性差,较温顺;而意蜂相比熊蜂瘦小精干,信息交流发达,飞行快距离远,低温不愿出巢而且趋光性强,对棉花传粉意蜂较熊蜂优势更明显。
在这两年的试验中,对两种蜂种进行了观察,2011年熊蜂是在放蜂后15天开始访花(原因是7月10日从新疆石河子拿回熊蜂后由于南北疆环境的大改变,熊蜂有10天一直在巢穴没有出巢干活,10天后开始慢慢出巢又不定向飞,不吃不喝,不访花,同时也出现些死蜂和死幼虫[5]),上午8:00~10:00 出巢较多,平均每分钟进出巢5次,温度稍高些在30℃以上时网室内就看不见熊蜂了,洞口也常常被堵上,箱内象开了锅的水一样在沸腾。2012年意峰是在放蜂后2天开始访花,上午10:00~12:00洞口的蜂非常多,平均每分钟进出巢门各21.3次,回巢的蜂身上大都沾满了花粉,观察意蜂在每朵花内停留的时间多在10~60秒,当网室温度高于36℃~38℃时,意蜂基本不出巢,而网室温低于36℃~38℃时,不论晴天还是阴天,甚至毛毛雨或小雨天气,意蜂仍然出巢,这给棉花的传粉受精带来了很好的效果。
2.2不同蜂种授粉对制种效果的影响
不同年份同一种植模式2011年进行熊蜂传粉效果的研究,由于第一年引进,不了解熊蜂的生活习性,且后期结铃积温不足,单株成铃6.8个,制种产量较低,只有1305 kg/hm2,计划来年进一步研究,但2012年由于熊蜂蜂源难找,意蜂较普及,易饲养,成本低,所以就改用了当地的农家意蜂,单株成铃较理想。 由表1可以看出,熊蜂传粉的棉花开花总数最多,为48.5个/株,由于熊蜂开始传粉时晚(7月25日才访花),中途又死了一些熊蜂,所以棉株结铃少而高、大、空;由于一箱意蜂的数量多(约1万只),用意蜂给棉花传粉效果好,单株的空果枝数只2.8个。
由表2可看出,意蜂传粉的单株结铃数比人工授粉的都多1.0个铃,单铃重也比熊蜂和人工授粉的高0.5 g,制种的产量意蜂最高,意蜂传粉种子产量比人工授粉的产量提高33.9%,产量虽没有达到最佳效果,掌握关键技术产量仍有增长空间。
5 讨论
5.1意蜂传粉有效降低制种成本
采用昆虫传粉,其主要目的是节省人工和提高制种效益。网室制种成本费用按667 m2计算,尼龙网2000元,铁线160元,支撑架200元,总价2360元,用3年,每年折旧787元,人工费300元,租蜂700元,1箱蜂基本可以代替4个人的授粉工作量。按目前市场价格计算,1个人每天工资成本为120元,要制种40天就是4800元,杂交棉制种采用昆虫授粉技术,有明显的优越性。虽然第一年搭建网室的成本较高,但分散到多年计算,制种的经济效益能显著提高,每年节省费用45195元/hm2 [5]。
5.2 影响意蜂传粉的因素
意蜂传粉制种体系是一个复杂的系统,涉及因素很多[6],由于是在网室中进行,受多种条件限制,网室内虽是通风透光,但蜜源有限,温度湿度都高于网室外,不利于意蜂的生活,在授粉后期大批意蜂死亡,意蜂的数量和活力也会影响制种效果[7]。网室的通风透光、田间和临近地块是否使用农药、制种期间的天气情况等对意蜂传粉产生显著的影响。如何在逆境条件下管理意蜂并提高意蜂的传粉效果将是一个复杂的问题,如2012年7月13日晚上冰雹把棚砸塌造成了损失。另外,田间其他蜂种,如土蜂、切叶蜂、木蜂等也是很好的传粉媒介,如何加以利用也值得研究。这项研究仅涉及到采用昆虫传粉制种体系一部分内容,要想达到最佳意蜂传粉制种效果,仍需进一步试验和摸索,只有通过大量的实践和经验积累,才能达到满意的制种效果[6]。
5.3利用意蜂授粉可以避免人工辅助授粉在操作上对棉株碰撞等造成的伤害
棉株在花期的生长中,枝叶相互交错,已经封垄,此期间人们每天都要在密密麻麻的棉株行间至少行走两遍(上午进行授粉和复授粉)。人为的活动会使棉株叶片受损,给棉株造成了一定伤害,而且人工来回走动,地面僵硬,对棉根生长不利;相反,意蜂可在密集的棉株间活动,自如穿梭,访花、授粉,对棉株的正常生长没有丝毫负面影响;故此,利用意蜂授粉可以解决因人工授粉活动对棉株碰撞等造成的伤害。
5.4意蜂制种简便易行
棉花花期授粉最佳时间一般在11:00左右,人工授粉均在8:00开始进行,此时行间棉株已封垄,叶片外缘析出的水珠多,授粉人在棉株行间行走、授粉时,鞋面、小腿常被水珠打得湿漉漉。另外,授粉人在每棚授粉操作中,需要反复弯腰达数几百次之多,工作下来,腰酸背疼,直接影响授粉人的情绪。利用意蜂授粉可以帮助解决在人工操作的烦恼。
5.5意蜂制种授粉均匀,棉铃大
人们在给雌花授粉操作中,根据每个人掌握技术的熟练程度,在涂抹柱头瓣时,附着的花粉量会有一定的差距,南疆杂交棉制种起步晚,基本上是新手,这样必将造成一些雌花授粉不均匀,最终影响到棉花的结实及产子量,形成一定量的“鴨嘴桃”。
6 蜜蜂传粉制种前景展望。
南疆是国家优质棉花生产基地。在不增加棉花现有种植面积的情况下,大力发展杂交棉,可使南疆棉花平均单产与总产实现历史性的突破。制约杂交棉发展壮大的主要因素是人工去雄法生产杂交种,劳动强度大,生产成本高,随着棉花不育系的育成,使利用蜜蜂为棉花传粉制种成为可能,中国农业科学院棉花研究所、四川省农业科学院经作所、新疆生产建设兵团农一师农业科学研究所、新疆生产建设兵团农七师农业科学研究所等单位进行棉花昆虫传粉制种研究,取得一定成果,一旦蜜蜂传粉方案试验成功,利用其大规模生产杂交种,将使制种成本大大降低,为棉花杂交优势利用开辟广阔的前景[8]。
参考文献
[1] 邢朝柱. 中国棉花杂种优势利用概况和发展方向[C]. 中国棉花学会2004年会论文汇编,2004:27-31.
[2] 冯福祯. 陆地棉雄性不育系昆虫传粉制种初报[J]. 中国棉花,1990,28(5):16.
[3] 黄丽叶,陈应先,王志刚,等. 网室蜜蜂辅助传粉制棉花不育系技术的研究[J]. 石河子大学学报,2008,(03): 286-289.
[4] 龚一飞. 养蜂学[M]. 福州:福建科学技术出版社,1990,64.
[5] 刘素华,彭延,李克福,等. 南疆网室熊蜂棉花辅助授粉初探[J]. 意蜂杂志,2012,(6):13-14.
[6] 邢朝柱,?郭立平,?苗成朵,等. 棉花意蜂传粉杂交制种效果研究[J]. 棉花学报,2005,17(4):207-210.
[7] 周曙霞,?屈喜军,?赵晓雁,等. 棉花不同类型不育系网室意蜂传粉制种研究[J]. 棉花科学,2012,34(3):19-22.
[8] 苗成朵,邢朝柱,郭立平,等. 中国棉花杂种优势利用概况和发展方向[C]. 中国棉花学会2002年年会论文汇编,2002:213-215.
关键词:新疆;棉花;网室;熊蜂;意蜂;传粉;杂交种;效果
中图分类号:S562.0351 文献标志码: A 文章编号:2095-3143(2013)03-0025-04
0 引言
目前中国棉花杂交种90%似上来自于人工去雄授粉杂交制种〔1〕,随着劳动力成本的提高和人们生活水平的改善,繁琐的高成本人工杂交制种越来越不适应社会的发展,杂交种成本高,严重制约棉花杂种优势在生产上大规模应用,所以提高棉花制种效率,降低制种成本,是当前棉花杂种优势利用研究中主要课题之一。棉花是虫媒花作物,蜜蜂是其良好的传粉媒介,多年来专家们寄希望利用不育系,采用意蜂代替人工进行传粉,节省成本,提高制种效率;因此,20世纪后期曾有不少关于利用昆虫传粉棉花杂交制种的试验报道;但是由于棉花易遭虫害,制种期间喷施农药,严重影响蜜蜂生存与活动,造成制种产量明显降低〔2,3]。在南疆典型大陆性气候条件下,利用昆虫传粉较内地优越,因此,作者利用核不育系NA和新品系中1-2作为亲本,研究熊蜂和意蜂在网室内辅助传粉杂交制种效果,为选择合适蜂种传粉的可行性提供试验数据。
1 材料和网室搭建
1.1材料
母本为新疆生产建设兵团第三师农业科学研究所已培育的棉花核不育系为材料NA作母本,中1-2为父本,6月25日开始每天早晨派专人在母本行中进行检查及时拔除可育株,7月2~10日放蜂,2011年引进新疆农垦科学院熊蜂1箱,约90只,2012年利用当地农家饲养意蜂1箱,8个巢脾,近万只意蜂。
1.2 网室搭建
网室采用木棍铁丝和沙网结构,横竖均每隔4.5 m 竖1根木棍,棍长3.2 m,埋地0.7 m,地上2.5 m,棚顶及网室周围用12﹟铁丝和40目尼龙网固定隔离,网底用土填埋,四角用土袋加固,土地面积667 m2。
2 试验设计
2011年和2012年试验地点均设在新疆生产建设兵团第三师农业科学研究所试验地,设网室内蜂授粉和人工辅助授粉两个处理,试验面积各为667 m2,棉花栽培密度为220000株/hm2,父母本种植比例网室内的蜂授粉是1︰4(2011年是一膜4行,连续种8行母本再种两行父本;2012年是一膜5行,一个地膜上种4行母本,种1行父本),网室外的人工授粉是1︰9(一个地膜的父本,9个地膜的母本,是一膜4行)。2011年于7月10日在網棚内放熊蜂1箱(80~100头),8月30日结束授粉;人工辅助授粉7月5日开始,8月5日结束授粉。2012年于7月13日在网棚内放意蜂1箱大(约1万只),8月10日结束授粉;人工辅助授粉是7月5日开始,8月5日结束授粉。
3蜂群放入网室中授粉的技术环节
在意蜂进棚前7天,授粉作物需要喷洒杀虫剂进行防治害虫,一是控制棉铃虫、蚜虫、红蜘蛛等害虫数量增长,确保授粉期间不会造成害虫猖獗而给棉花带来伤害;二是有利于消灭网室内的其他昆虫,防止串粉。
租用的意蜂群先要做“净身”处理,将意蜂关闭在蜂箱内1~2天,不准外出自由活动、访花,使得工蜂周身沾上的花粉粒完全失活,其目的是预防意蜂进网室后访花授粉造成“污染”,降低种子纯度。
网室内棉花进入开花期时,放入意蜂群进行授粉。意蜂进网室前将网室内核不育系花朵和幼铃摘除,核不育系可育株和未能鉴定的不育株清理干净。意蜂群在前一天傍晚进网室,摆放在棚内的东南处,日照能刺激蜜蜂出勤[4]。蜂箱巢门朝西北向,意蜂群箱用筐或砖头垫起于棉株齐头高的位置,夜里打开蜂箱巢门,放入意蜂后应将网室门纱帘密封,在上述整个农事操作过程中,严禁有孔隙与外界相通,确保授粉网室内无外界昆虫飞入。另外注意网室有无蟾蜍,以免杀害蜜蜂。
4 结果分析
4.1不同蜂种在网室里出巢对比
在两年的试验中,都是在打霜前15天分别调查单株成铃数,取样200个吐絮铃测定铃重、衣分及纤维品质,实收统计父母本的子棉产量及种子产量。并对试验点的意蜂活动行为进行了观察,发现熊蜂(身体布满绒毛,象狗熊所以取名熊蜂)体格大是普通家蜂的4倍,而且信息交流不发达,反映迟钝,飞行慢距离短,耐低温,耐湿性强,趋光性差,较温顺;而意蜂相比熊蜂瘦小精干,信息交流发达,飞行快距离远,低温不愿出巢而且趋光性强,对棉花传粉意蜂较熊蜂优势更明显。
在这两年的试验中,对两种蜂种进行了观察,2011年熊蜂是在放蜂后15天开始访花(原因是7月10日从新疆石河子拿回熊蜂后由于南北疆环境的大改变,熊蜂有10天一直在巢穴没有出巢干活,10天后开始慢慢出巢又不定向飞,不吃不喝,不访花,同时也出现些死蜂和死幼虫[5]),上午8:00~10:00 出巢较多,平均每分钟进出巢5次,温度稍高些在30℃以上时网室内就看不见熊蜂了,洞口也常常被堵上,箱内象开了锅的水一样在沸腾。2012年意峰是在放蜂后2天开始访花,上午10:00~12:00洞口的蜂非常多,平均每分钟进出巢门各21.3次,回巢的蜂身上大都沾满了花粉,观察意蜂在每朵花内停留的时间多在10~60秒,当网室温度高于36℃~38℃时,意蜂基本不出巢,而网室温低于36℃~38℃时,不论晴天还是阴天,甚至毛毛雨或小雨天气,意蜂仍然出巢,这给棉花的传粉受精带来了很好的效果。
2.2不同蜂种授粉对制种效果的影响
不同年份同一种植模式2011年进行熊蜂传粉效果的研究,由于第一年引进,不了解熊蜂的生活习性,且后期结铃积温不足,单株成铃6.8个,制种产量较低,只有1305 kg/hm2,计划来年进一步研究,但2012年由于熊蜂蜂源难找,意蜂较普及,易饲养,成本低,所以就改用了当地的农家意蜂,单株成铃较理想。 由表1可以看出,熊蜂传粉的棉花开花总数最多,为48.5个/株,由于熊蜂开始传粉时晚(7月25日才访花),中途又死了一些熊蜂,所以棉株结铃少而高、大、空;由于一箱意蜂的数量多(约1万只),用意蜂给棉花传粉效果好,单株的空果枝数只2.8个。
由表2可看出,意蜂传粉的单株结铃数比人工授粉的都多1.0个铃,单铃重也比熊蜂和人工授粉的高0.5 g,制种的产量意蜂最高,意蜂传粉种子产量比人工授粉的产量提高33.9%,产量虽没有达到最佳效果,掌握关键技术产量仍有增长空间。
5 讨论
5.1意蜂传粉有效降低制种成本
采用昆虫传粉,其主要目的是节省人工和提高制种效益。网室制种成本费用按667 m2计算,尼龙网2000元,铁线160元,支撑架200元,总价2360元,用3年,每年折旧787元,人工费300元,租蜂700元,1箱蜂基本可以代替4个人的授粉工作量。按目前市场价格计算,1个人每天工资成本为120元,要制种40天就是4800元,杂交棉制种采用昆虫授粉技术,有明显的优越性。虽然第一年搭建网室的成本较高,但分散到多年计算,制种的经济效益能显著提高,每年节省费用45195元/hm2 [5]。
5.2 影响意蜂传粉的因素
意蜂传粉制种体系是一个复杂的系统,涉及因素很多[6],由于是在网室中进行,受多种条件限制,网室内虽是通风透光,但蜜源有限,温度湿度都高于网室外,不利于意蜂的生活,在授粉后期大批意蜂死亡,意蜂的数量和活力也会影响制种效果[7]。网室的通风透光、田间和临近地块是否使用农药、制种期间的天气情况等对意蜂传粉产生显著的影响。如何在逆境条件下管理意蜂并提高意蜂的传粉效果将是一个复杂的问题,如2012年7月13日晚上冰雹把棚砸塌造成了损失。另外,田间其他蜂种,如土蜂、切叶蜂、木蜂等也是很好的传粉媒介,如何加以利用也值得研究。这项研究仅涉及到采用昆虫传粉制种体系一部分内容,要想达到最佳意蜂传粉制种效果,仍需进一步试验和摸索,只有通过大量的实践和经验积累,才能达到满意的制种效果[6]。
5.3利用意蜂授粉可以避免人工辅助授粉在操作上对棉株碰撞等造成的伤害
棉株在花期的生长中,枝叶相互交错,已经封垄,此期间人们每天都要在密密麻麻的棉株行间至少行走两遍(上午进行授粉和复授粉)。人为的活动会使棉株叶片受损,给棉株造成了一定伤害,而且人工来回走动,地面僵硬,对棉根生长不利;相反,意蜂可在密集的棉株间活动,自如穿梭,访花、授粉,对棉株的正常生长没有丝毫负面影响;故此,利用意蜂授粉可以解决因人工授粉活动对棉株碰撞等造成的伤害。
5.4意蜂制种简便易行
棉花花期授粉最佳时间一般在11:00左右,人工授粉均在8:00开始进行,此时行间棉株已封垄,叶片外缘析出的水珠多,授粉人在棉株行间行走、授粉时,鞋面、小腿常被水珠打得湿漉漉。另外,授粉人在每棚授粉操作中,需要反复弯腰达数几百次之多,工作下来,腰酸背疼,直接影响授粉人的情绪。利用意蜂授粉可以帮助解决在人工操作的烦恼。
5.5意蜂制种授粉均匀,棉铃大
人们在给雌花授粉操作中,根据每个人掌握技术的熟练程度,在涂抹柱头瓣时,附着的花粉量会有一定的差距,南疆杂交棉制种起步晚,基本上是新手,这样必将造成一些雌花授粉不均匀,最终影响到棉花的结实及产子量,形成一定量的“鴨嘴桃”。
6 蜜蜂传粉制种前景展望。
南疆是国家优质棉花生产基地。在不增加棉花现有种植面积的情况下,大力发展杂交棉,可使南疆棉花平均单产与总产实现历史性的突破。制约杂交棉发展壮大的主要因素是人工去雄法生产杂交种,劳动强度大,生产成本高,随着棉花不育系的育成,使利用蜜蜂为棉花传粉制种成为可能,中国农业科学院棉花研究所、四川省农业科学院经作所、新疆生产建设兵团农一师农业科学研究所、新疆生产建设兵团农七师农业科学研究所等单位进行棉花昆虫传粉制种研究,取得一定成果,一旦蜜蜂传粉方案试验成功,利用其大规模生产杂交种,将使制种成本大大降低,为棉花杂交优势利用开辟广阔的前景[8]。
参考文献
[1] 邢朝柱. 中国棉花杂种优势利用概况和发展方向[C]. 中国棉花学会2004年会论文汇编,2004:27-31.
[2] 冯福祯. 陆地棉雄性不育系昆虫传粉制种初报[J]. 中国棉花,1990,28(5):16.
[3] 黄丽叶,陈应先,王志刚,等. 网室蜜蜂辅助传粉制棉花不育系技术的研究[J]. 石河子大学学报,2008,(03): 286-289.
[4] 龚一飞. 养蜂学[M]. 福州:福建科学技术出版社,1990,64.
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[6] 邢朝柱,?郭立平,?苗成朵,等. 棉花意蜂传粉杂交制种效果研究[J]. 棉花学报,2005,17(4):207-210.
[7] 周曙霞,?屈喜军,?赵晓雁,等. 棉花不同类型不育系网室意蜂传粉制种研究[J]. 棉花科学,2012,34(3):19-22.
[8] 苗成朵,邢朝柱,郭立平,等. 中国棉花杂种优势利用概况和发展方向[C]. 中国棉花学会2002年年会论文汇编,2002:213-215.