中国反刍动物饲料营养价值评定研究进展

曹志军，史海涛，李德发，李胜利

（中国农业大学动物科学技术学院，动物营养学国家重点实验室，北京100193）

特邀述评

中国反刍动物饲料营养价值评定研究进展

曹志军，史海涛，李德发，李胜利*

（中国农业大学动物科学技术学院，动物营养学国家重点实验室，北京100193）

本文在查阅357篇相关度比较高的公开发表论文和学位论文的基础上，从中筛选出有代表性的、测定信息较为完整的饲料营养价值评定文献67篇。归纳和总结了中国近年来在反刍动物饲料常规养分、瘤胃有效降解率、小肠消化率等指标评定上具有代表性的成果。此外，本文还提出了目前反刍动物饲料营养价值评定中存在的问题和针对这些问题的一些建议，为该领域的广大科研工作者和生产者提供参考。

反刍动物；饲料；营养价值；研究进展

饲料的营养价值评定是指测定饲料中的营养物质含量并评价这些营养物质被动物消化吸收的效率及对动物的营养效果。反刍动物消化系统比单胃动物更为复杂，瘤胃的特殊结构和生理功能给予它们借助瘤胃微生物来消化和利用饲料中营养物质的能力。反刍动物可利用瘤胃可发酵碳水化合物和瘤胃可降解蛋白质合成微生物蛋白质，满足自身蛋白质需要量50%以上。我国反刍动物饲料种类繁多，来源广泛，不仅包括单胃动物常用的精饲料，还包括各种青粗饲料及农副产品。但这些饲料的营养价值差异很大（不同种植管理模式、收获时间、气候、加工方式、贮存方式等均会影响饲料的营养价值），为了提高饲料的利用效率，促进反刍动物发挥理想的生产性能，必须先对饲料的营养价值进行科学的评定。本文综述了我国反刍动物饲料营养价值评定工作的进展情况及存在的问题，并提出一些建议，供我国反刍动物养殖领域的科研人员及生产者参考。

1 评定技术及方法

1．1 化学成分评定

反刍动物饲料化学成分的测定技术中使用较多的有概略养分分析法、范氏纤维分析法和康奈尔净碳水化合物—蛋白质法（CNCPS法），近年来，随着近红外光谱分析技术（Near Infrared Reflectance Spectroscopy，NIRS）的不断发展，其在反刍动物饲料营养价值评定领域的应用也逐渐增多。

1．1．1 概略养分分析法 一百多年来，德国Weende试验站在1860年所创立的概略养分分析法一直被各个国家的科研人员作为饲料营养价值评定的基础技术。该体系将饲料的化学成分划分为6大类，即粗蛋白（CP）、粗脂肪（EE）、粗灰分（ASH）、粗纤维（CF）、无氮浸出物和水分，这些指标能够粗略地反映出饲料的营养价值，但是仅凭这些指标无法说明反刍动物对饲料的消化利用情况。

1．1．2 范氏纤维分析法 1964年，Van Soest提出了洗涤纤维分析体系，该体系的提出对粗饲料营养价值评定来讲是一个巨大的进步。该体系在概略养分分析法的基础上对粗纤维和无氮浸出物进行了重新划分，其中粗纤维被细分为中性洗涤纤维（NDF）、酸性洗涤纤维（ADF）和酸性洗涤木质素（ADL）等成分，通过该法还可以得到饲料中纤维素、半纤维素和木质素的含量。该体系测定纤维含量最初靠传统的抽滤法来实现，但是效率低且精度不高。后来美国ANKOM公司发明了纤维滤袋测定技术，并实现了分析过程的自动化，使饲料纤维组分的测定效率大大提高，测定结果的准确度也有所提高，该法已被美国公职化学分析家协会（AOAC）认可，被各个国家的科研人员广泛采用。通过NDF和ADF含量，可以从一定程度上反映出动物对粗饲料的采食量和消化率［1］。但是通过该体系获得的指标依然属于表观性指标，没有和动物的消化生理联系起来。

国内研究人员在应用该分析体系时也在不断的尝试对其进行探索和优化。田雨佳等［2］研究发现采用滤袋技术测定饲料NDF和ADF含量时，测定结果会受到样品粉碎粒度的影响，建议采用2．0 mm的粉碎粒度对饲料的NDF和ADF含量进行测定。针对ANKOM公司所售滤袋价格昂贵的问题，中国农业大学孟庆翔教授团队经过反复试验，研制了成本较低的CAU滤袋，并通过试验对比了传统抽滤法、ANKOM滤袋和CAU滤袋技术在测定反刍动物饲料NDF、ADF和木质素上的差异，结果表明，CAU滤袋和ANKOM滤袋技术测定值之间的相关度很高（R2＝0．992～0．996），两种滤袋技术测定值的变异系数（CV＝2．20%～3．96%）均小于传统抽滤法（CV＝3．21%～4．91%），证明CAU滤袋技术可以替代ANKOM滤袋技术来测定反刍动物饲料的纤维成分［3］。

1．1．3 CNCPS体系 由美国康奈尔大学1991年提出的CNCPS体系将饲料的化学成分与反刍动物的消化利用结合起来，通过多项指标的测定，能够从一定程度上反映出动物对饲料的消化利用情况，使得分析结果更具有参考价值，操作简单且易于标准化。该体系将饲料中的碳水化合物分为4个部分（CA是糖类，在瘤胃中快速降解部分；CB1是淀粉和果胶，在瘤胃中中速降解部分；CB2为可利用的细胞壁，在瘤胃中缓慢降解的部分；CC是不可利用的细胞壁），将饲料中的蛋白质划分为3个部分（非蛋白氮、真蛋白和不可利用氮），又将真蛋白分为3个部分（B1是指能够溶于缓冲液的蛋白质部分；B2是不溶于缓冲液但溶于中性洗涤剂的蛋白质部分；B3是在瘤胃液中慢速降解的蛋白质部分）［4］。薛红枫等［5］同时采用CNCPS体系和尼龙袋法对8种肉牛常用精粗饲料的营养价值进行评定，结果表明，8种饲料的DM有效降解率与碳水化合物B1组分的有效降解率呈高度正向关（r＝0．9574），CP的有效降解率与中性洗涤不溶蛋白质（NDIP）的有效降解率及其含量都呈高度负相关（r＝0．8836和r＝0．8515），采用CNCPS体系评价中国肉牛饲料具有一定的可行性。

1．1．4 近红外光谱技术 NIRS技术兴起于20世纪70年代，作为一种较新的快速定性定量分析技术，它具有操作简单、样品无需复杂前处理、效率高和成本低等诸多优点。该技术的基本原理是基于各种物质分子对红外线的特性吸收及朗伯—比尔定律。饲料中的粗蛋白、纤维、脂肪等成分中的含氢基团（如OH、CH、NH、SH等）在近红外区具有特定的吸收光谱，通过多元线性回归（MLR）、逐步回归（SMR）、主成分回归（PCR）等化学计量学手段可以建立饲料中待测成分含量与光谱信息之间的线性或非线性模型，这为NIRS技术对饲料原料进行定性、定量分析提供了依据［6］。

该技术目前发展迅速，应用领域也越来越广，不仅可以测定CP、EE等常规营养成分，还可测定饲料中氨基酸、维生素、药物残留等微量组分，一些研究机构还将该技术用于饲料有效能和利用率的估测。该技术在精饲料营养成分的测定上已经相当成熟，但是在我国粗饲料营养价值评定上的应用却严重滞后，至今还没有建立能反映中国粗饲料实际情况的、较为全面的定标模型数据库。该模型的建立主要受两方面因素的制约：一方面是由于我国地域广阔，粗饲料种类繁多，且影响粗饲料营养价值的因素非常多（如收获期、品种、种植管理、气候、保存方式、加工方法等）；另一方面，NIRS技术是一种间接测定技术，其结果的准确性直接受到样品的状态（是否烘干、是否粉碎、粉碎粒度）和定标时化学分析法所测定结果的准确性的制约。

1．2 有效能的评定

国内在评定猪、鸡等单胃动物对饲料能量的利用效率时通常以测定饲料的消化能和代谢能为主，且很多研究人员采用饲喂试验进行实测，进展较快［7-9］。但国内近年来关于反刍动物饲料能量实测的研究并不多，相关报道多为计算值。

各国现行反刍动物饲料能量价值评定和动物能量需要量体系主要分为两大类，即净能体系和代谢能体系［10］。自1987年冯仰廉等［11］研究人员在饲养试验实测和整理相关试验材料的基础上提出以消化能预测产奶净能值的模型后，我国奶牛和肉牛营养需要都相继采用了净能体系，一些反刍动物饲料的有效能评定也开始采用净能指标。比如，惠小双［12］利用开放式呼吸测热装置研究了发酵秸秆和未发酵秸秆对细毛羊日粮净能值的影响，曲志涛［13］采用开放式呼吸面罩法研究了粗饲料组成和动物生产水平对羊草净能的影响及不同品种玉米的净能值。

但是将所有反刍动物饲料的净能值全部实测也不太现实，因为反刍动物饲料净能值的测定需要大量的试验动物和呼吸测热室等大型专业设备，我国目前能够完成反刍动物饲料净能值实测的科研机构非常少。世界各国均通过一定数量有代表性的饲料的实测净能数据来推导净能与消化能或代谢能之间的回归模型，从而计算出饲料的净能值。

1．3 瘤胃降解率

测定饲料在反刍动物瘤胃内降解率的方法可分为体内法（in vivo）、半体内法（in situ）和体外法（in vitro）。

体内法又称活体法，是指通过计算采食的饲料养分与真胃或十二指肠流出的食糜中未降解饲料养分之间的差值确定饲料养分瘤胃降解率的方法。该法需要在动物消化道的不同部位安装瘘管，结合营养物质的天然标记物或放射性同位素标记物，从皱胃或十二指肠收集食糜样品进行分析。体内法最接近动物的生理条件，所测定的饲料瘤胃降解率比较准确，可靠性和真实性较高，是验证半体内法和体外法测定结果的参考标准，但是该法需要带有双瘘管的动物，技术复杂，费时费力，测定费用高，不适合大批量饲料样本的测定。

半体内法又称为尼龙袋技术，该法是将待测饲料按照一定粒度粉碎后装入尼龙袋中，然后通过瘤胃瘘管置于动物瘤胃中进行培养，经过一定时间后取出并分析饲料残渣，从而得到待测饲料在不同时间点的降解率和有效降解率。与体内法相比，该法成本低，操作简单，也能够比较真实地反映出饲料在瘤胃内的降解情况，是我国目前评定饲料瘤胃降解率最常用的方法，但是该法依旧受到了试验动物的制约，每次评定的饲料样本有限，至少需要3头瘘管动物，且测定结果会受到日粮营养水平、动物个体差异、样品粉碎粒度和尼龙袋孔径等因素的影响。

体外法是指将饲料置于特定培养液中，通过控制培养条件，模拟饲料在瘤胃中降解过程的测定方法。按照培养液的不同又可细分为瘤胃液法、酶解法和粪液法［14］，其中瘤胃液法是目前应用比较广泛的方法。与体内法和半体内法相比，体外法具有操作简单，试验过程易于标准化，重复性好且适于大批量饲料样本的测定，但体外法毕竟是一种体外模拟试验技术，其试验环境与动物消化道内实际生理状况还是有所区别，其测定结果的准确性和可靠性会受到很多因素的制约。

谢春元等［15］通过试验对比了尼龙袋法和体外法在评定反刍动物饲料营养价值上的差异，结果表明尼龙袋法能直观地说明各种饲料的营养价值，但是在评定那些含有大量可溶部分的饲料时，将增加高估其瘤胃有效降解率的风险，而体外产气法虽能全面地反映出饲料各组分的降解情况，但不能直观地比较不同类型饲料的营养价值。

1．4 小肠消化率

随着对反刍动物蛋白质营养研究的不断深入，传统的粗蛋白质或可消化蛋白体系不能全面地反映反刍动物对饲料蛋白质的消化代谢情况。为更好地指导饲养实践，我国奶牛饲养标准已将传统的粗蛋白质体系更新为小肠可消化蛋白质体系。因此，测定饲料养分瘤胃非降解部分在小肠的消化率对新蛋白质营养体系的应用非常必要。目前测定饲料小肠消化率的方法主要包括体内法、移动尼龙袋法、试验动物模拟法和酶解法。

体内法是通过安装有真胃和小肠瘘管的动物，收集从皱胃到回肠末端的食糜直接测定饲料小肠降解率的方法。该法不仅可以计算养分的表观消化率，还可以在校正内源成分的基础上得到养分的真消化率，但是该法成本较高，试验动物消耗过大，成活率低，试验结果误差也比较大。

移动尼龙袋法是国内外运用最为广泛的方法，仿照瘤胃尼龙袋用尼龙布制成小肠尼龙袋，将瘤胃未降解残渣置于袋中，然后从皱胃或十二指肠瘘管投入肠道，再通过空肠瘘管取出或从粪便中回收。该法测定的结果与实际消化率很接近，重复性好，比体内法更易于操作。但该法依然受到试验动物的制约，需要瘘管动物，且测定结果会受到尼龙袋孔径、尼龙袋填入速度、饲料样品在瘤胃中的培养时间等因素的影响。

试验动物模拟法是通过其他试验动物代替反刍动物估测瘤胃未降解残渣和微生物的小肠消化率，该法假设瘤胃未降解饲料成分和微生物蛋白质对反刍动物和其他试验动物有相似的营养价值。该法具有较高的重复性，易于标准化，但是试验结果会受到动物日粮的蛋白质水平、动物品种、年龄等因素的影响。

酶解法是指在体外通过酶促反应来估测饲料在小肠内的消化情况。该法使饲料小肠消化率的测定摆脱了对瘘管动物的依赖，且测定结果重复性好，但是测定结果会受到所使用酶的种类、活性和来源的影响。

岳群等［16］同时用移动尼龙袋法和三步法（先用瘤胃尼龙袋获得瘤胃未降解残渣，再通过胃蛋白酶和胰酶制剂对残渣进行酶解）评定了反刍动物常用饲料蛋白质的小肠消化率，发现三步法测定结果与移动尼龙袋法测定结果呈线性正相关（R2＝0．8912），对于没有十二指肠瘘管动物饲养条件的实验室，三步法也是一种可选择的简便、可靠的方法。王燕等［17］分别采用移动尼龙袋法、改进三步法、原始三步法和酸性洗涤不溶氮（ADIN）估测法测定了13种精料RUP小肠消化率，结果表明改进三步法的测定结果与移动尼龙袋法测定结果的相关系数为0．8383；而原始三步法的测定结果与移动尼龙袋法测定结果的相关系数为0．7899；ADIN估测法的预测结果与移动尼龙袋法测定结果无显著相关（P＞0．05）；该研究表明改进三步法比原始三步法替代移动尼龙袋法测定饲料RUP小肠消化率的效果更好。

2 中国反刍动物饲料营养价值的评定

随着反刍动物饲料营养价值评定工作的快速推进及动物营养学研究的不断深入，国内在反刍动物饲料常规养分、微量元素和氨基酸含量评定，饲料有效能的估测，饲料养分瘤胃降解率和瘤胃非降解养分的小肠消化率的测定上取得长足进展。由于篇幅所限，本文选取比较有代表性的文献资料，主要列出了反刍动物常用饲料的常规养分含量、瘤胃降解率及一些饲料原料养分的小肠消化率数据，供大家参考。

2．1 常规养分含量

我国奶牛、肉牛、肉羊等反刍动物饲养标准为我国反刍动物养殖业的发展做出了巨大的贡献。各反刍动物饲养标准中均列出了常用饲料的成分及营养价值表，随着动物营养学研究的不断深入，一些新的饲料种类或新的饲料加工方式不断涌现，同时，一些新的营养指标逐渐被我国的研究人员和生产者所采纳，比如饲料淀粉含量、中性洗涤不溶蛋白（NDIP）、酸性洗涤不溶蛋白（ADIP）等。

Xie等［18］研究了不同生理期全株小麦及全株小麦青贮的营养价值（开花期、乳熟期和蜡熟期），发现乳熟期的全株小麦CP含量最高，NDF和ADF含量最低，但是蜡熟期的小麦却具有最佳的发酵品质。Tang等［19］研究了不同播种时间和收获期对5个不同品种玉米秸秆（普通玉米、饲用玉米、高油玉米、甜玉米和糯玉米）营养价值的影响，发现夏季播种的玉米秸的OM含量高于春季播种玉米秸，但是DM、CP、NDF和ADF含量低于春季播种玉米秸。Li等［20］对比了玉米秸不同形态部位（叶片、叶鞘、茎皮等）的常规养分含量，研究表明玉米叶片的CP含量最高，NDF和ADF含量最低；茎秆外皮CP含量最低，ADF和ADL含量最高。

通过整理、筛选相关文献材料，发现我国反刍动物饲料常规养分含量评定中还存在一些问题。比如，一些研究材料中没有标出营养成分含量的计算基础（鲜样、风干或绝干），导致耗费大量人力、物力和财力测得的数据无法使用；一些研究人员目前还在使用粗纤维作为评定反刍动物饲料纤维成分含量的主要指标，而国际上早已采用了更为系统的洗涤纤维体系（以NDF、ADF、ADL等指标为代表）；一些资料内列出的饲料常规养分含量差异过大，有的结果明显违背饲料分析常识，尤其是饲料中淀粉、NDIP和ADIP的含量。另外，由于粗饲料的营养价值受品种、地域、施肥管理、收获时间、加工方式等多种因素的影响，因此在统计饲料常规养分含量时，应尽可能的标明饲料的来源、品种等各种信息，为科研人员和生产者的应用提供便利。对于青贮类、块根块茎类和糟渣类饲料，必须测定鲜样的水分含量并在材料中注明，因为通过鲜样的水分含量可以反映出很多有用的信息，比如原料的收获时间、成熟阶段、加工工艺等，这对玉米青贮、小麦青贮、苜蓿青贮等饲料尤为重要。此外，沼渣类饲料还应标明发酵时所使用的谷物的种类及比例。

表1列出了笔者从我国公开发表的文献资料及未发表的学位论文中所收集到的一些反刍动物常用饲料常规养分含量数据，部分指标缺失比较严重，一些数据标准差比较大。近年来在奶牛养殖中使用量迅速增加的膨化大豆、压片玉米、双低菜籽粕、全棉籽、苜蓿青贮和燕麦草等饲料原料的数据非常少。

2．2 瘤胃降解率

尼龙袋技术是目前测定饲料瘤胃降解率最常用的技术，国内在利用尼龙袋法评定反刍动物饲料瘤胃降解率上的进展很快，试验过程越来越标准化，试验设计也更系统、更科学。越来越多的研究人员在自己的研究结果中详细注明了样品的来源、处理方式、试验动物种类及数量、日粮营养水平、尼龙袋规格、培养时间、瘤胃食糜外流速度等信息，以便其他研究人员参考和应用。

Cao等［21］用3头装有永久性瘤胃瘘管的奶牛系统研究了不同酒糟（DG）和干燥后的酒糟残液（CDS）的混合比例对酒糟及其可溶物（DGS）营养价值的影响，结果表明不同比例DG和CDS组成的DGS营养成分差异很大，随着CDS含量的增加，DGS干物质瘤胃有效降解率由47．4%增加到61．0%，蛋白质瘤胃有效降解率由39．8%增加到49．6%，研究还发现干酒糟及其可溶物（DDGS）可以为动物提供更多的过瘤胃蛋白，但总可消化蛋白低于湿酒糟及其可溶物（WDGS）。

田雨佳［22］通过试验系统研究了不同地区、不同茬次、不同物候期的苜蓿草在奶牛瘤胃中的降解率，试验发现不同茬次、不同物候期及两者之间的互作均会影响苜蓿中养分在瘤胃中的降解率，为苜蓿在奶牛日粮中的高效利用提供了理论基础。曾银［23］系统地研究了不同维持水平（1．3倍和2．5倍维持水平）下双低菜籽粕和普通菜籽粕的DM、CP和氨基酸在瘤胃中的降解率，还在1．3倍维持水平下研究了不同热处理（烘烤和膨化）对双低菜籽粕蛋白质和氨基酸瘤胃降解特性的影响。

表2～表5列出了反刍动物常用饲料的瘤胃有效降解率，笔者尽可能地列出了饲料样品的来源及特征，针对缺少饲料样品描述的研究，笔者将该饲料样品的粗蛋白含量等信息列出，方便研究人员和生产者参考。

2．3 小肠消化率

我国饲料养分小肠消化率的评定工作主要集中在瘤胃非降解蛋白质（RUP）小肠消化率的测定。近几年，随着研究的不断深入，RUP中氨基酸在小肠的消化率及过瘤胃淀粉在小肠的消化率也受到了较多的关注。

张永根等［24］选用装有永久性瘤胃瘘管和十二指肠瘘管的荷斯坦奶牛，采用移动尼龙袋法测定了奶牛常用饲料DM和CP的小肠消化率，结果表明，不同种类饲料为小肠提供可消化物质的能力不同，养分小肠消化率之间有显著差异（表6）。曾银［23］采用胃蛋白酶—胰蛋白酶法评定了双低菜籽粕、烘烤双低菜籽粕和膨化双低菜籽粕在瘤胃中发酵16 h后的非降解残渣在小肠的消化率，结果表明，热处理明显提高了双低菜籽粕RUP在小肠的消化率，且挤压膨化处理的效果明显优于烘烤处理，烘烤和膨化都能提高部分氨基酸在小肠的消化率，但热处理尤其是挤压膨化处理降低了双低菜籽粕蛋白质和18种氨基酸的总消化率，表7列出了不同热处理对双低菜籽粕瘤胃非降解氨基酸小肠消化率的影响。

宋扬［25］选用3头安装有永久性瘤胃瘘管和十二指肠瘘管的荷斯坦干奶牛，采用移动尼龙袋法研究了16种谷物淀粉瘤胃降解规律和过瘤胃淀粉的小肠消化率，结果表明，不同品种玉米过瘤胃淀粉的小肠消化率在69．79%～84．69%之间，不同品种小麦过瘤胃淀粉的小肠消化率在75．90%～89．16%之间，高粱过瘤胃淀粉的消化率为57．70%，显著低于其他谷物。何源［26］采集了13种青贮饲料，并采用安装有永久性瘤胃瘘管和十二指

肠瘘管的荷斯坦干奶牛研究了这些青贮饲料淀粉在瘤胃及小肠的消化降解规律，结果表明全株玉米青贮过瘤胃残渣中DM的小肠消化率显著高于全株小麦青贮，但全株小麦青贮过瘤胃淀粉小肠消化率显著高于全株玉米青贮。表8列出了反刍动物常用精饲料和青贮饲料过瘤胃干物质和淀粉的小肠消化率。

3 小结

饲料营养价值评定是合理配制动物日粮、充分发挥家畜生产性能的必要前提。近年来，我国反刍动物饲料营养价值评定工作取得了巨大进步。但我国幅员辽阔，反刍动物饲料种类繁多，各地区的土壤、气候、耕种制度等条件多有差异，随着科技的进步，各种新的饲料资源相继被开发，高效实用的加工处理技术也不断涌现，反刍动物饲料营养价值评定工作任重而道远。不断加强国际、国内、行业间、行业内的交流与合作，运用最新的科技手段和方法，更加系统、全面的评定不同品种、产地、栽培条件、收获期和加工方式的饲料原料对不同种类、生理期动物的营养价值，建立常用饲料原料有效养分动态预测模型，将是未来反刍动物饲料营养价值评定的大趋势。此外，我国还应尽快建立能够体现中国粗饲料实际状况的NIRS技术定标模型，实现各类反刍动物饲料的快速、准确检测，甚至是在线检测。

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Progress on nutritional evaluation of ruminant feedstuff in China

CAO Zhijun，SHI Haitao，LI Defa，LI Shengli*
State Key Laboratory of Animal Nutrition，College of Animal Science and Technology，China Agricultural University，Beijing 100193，China

Based on highly referenced published papers and dissertations（357），67 literatures that were representative and with more complete information on feed nutritional value were selected．The results from these literatures were retrieved and categorized．The representative data on the chemical composition，rumen effective degradability，and small intestinal digestibility of ruminant feedstuff in China were listed in the review．Additionally，in order to provide useful references for researchers and producers in this field，current problems in determination of nutritive value of feedstuff in ruminants were also discussed and some suggestions to solve these problems were given．

ruminant；feedstuff；nutritive value；research progress

10.11686／cyxb20150301 http：／／cyxb.lzu.edu.cn

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2014-11-19；改回日期：2015-01-28

现代农业产业技术体系（CARS-37），北京市科技新星计划（Z121105002512067）和北京高等学校“青年英才计划”（YETP0305）资助。

曹志军（1979-），男，黑龙江尚志人，副教授，博士生导师。E-mail：caozhijun＠cau．edu．cn

*通讯作者Corresponding author．E-mail：lisheng0677＠163．com