CN109329305A - 空气凤梨铜离子抗旱剂及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种空气凤梨铜离子抗旱剂，包括如下浓度的原料组分：浓度为80～280mg/L的Cu2+溶液。本发明的空气凤梨铜离子抗旱剂对空气凤梨具有良好的抗旱效果，空气凤梨萎蔫系数达到19.1％，与对照组相比下降52％；相对电导率达到19.8％，与对照组相比下降67.4％，含水量达到67.5％，与对照组相比升高66.7％。同时，该抗旱剂的制备方法简单有效，不需添加任何化工原料，施用于空气凤梨不会对其造成损害，并且不会影响土壤的理化性能。

Description

空气凤梨铜离子抗旱剂及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及抗旱剂与及其制备方法与应用，尤其涉及一种空气凤梨铜离子抗旱剂及其制备方法与应用。
背景技术
空气凤梨(学名Tillandsia，英文名Air plant)为凤梨科(Bromeliaceae)铁兰属(Tillandsia)多年生草本植物，包括近550个品种和90个变种，品种繁多、形态各异。我国是近几年才开始引进这种植物。因空气凤梨植物独有的特点(生长在空气中，栽培时不需泥土，又具有吸收甲醛、重金属等有害物质等特点)，一经引进就受到许多人的喜爱和关注。空气凤梨隶属于凤梨科(Bromeliaceae)，为单子叶植物、多年生草本。凤梨科有3个亚科、50个属、2600多种。3个亚科分别为穗花凤梨亚科(Pitcairnioideae)、铁兰亚科(Tillandsioideae)和凤梨亚科(Bromelioideae)。绝大多数空气凤梨是铁兰亚科铁兰属(Tillandsia)植物。铁兰属是凤梨科中最大的一属，有500多个原生种，分布于拉丁美洲海拔1000～3000m的广阔区域。在原生环境中，它们多附生或垂挂于树干或石头、甚至于电缆线上。目前，我国所用的抗旱剂为淀粉接枝丙烯酸盐类抗旱剂，属于保水剂的一种，工艺复杂，成本较高，不适合大面积使用，而且大量使用会不同程度影响土壤的理化性能，并且不适合作为家庭花卉的抗旱剂使用。
发明内容
发明目的：本发明的第一目的是提供一种有效提高空气凤梨存活率及生长质量的抗旱剂；本发明的第二目的是提供该空气凤梨铜离子抗旱剂的制备方法；本发明的第三目的是提供该空气凤梨铜离子抗旱剂的应用。
技术方案：本发明提供一种空气凤梨铜离子抗旱剂，包括如下浓度的原料组分：浓度为80～280mg/L的Cu2+溶液。
优选地，Cu2+溶液为硫酸铜和/或氯化铜；Cu2+溶液浓度为100～250mg/L。
进一步地，所述空气凤梨铜离子抗旱剂还包括如下浓度的原料组分：氯化钾浓度300～500mg/L、脯氨酸浓度150～200mg/L、6-BA浓度15～20mg/L、甜菜碱浓度10～15mg/L、赤霉素浓度5～12mg/L、蔗糖浓度10～20g/L、氮素的浓度为80～120mg/L。
优选地，所述氮素为化学纯的脲。
优选地，其中，6-BA是6-苄氨基腺嘌呤，别名：6-苄氨基嘌呤、细胞***素，英文通用名：6-Benzylaminopurine，分子式：C12H11N5。
所述的空气凤梨铜离子抗旱剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将脯氨酸的乙醇溶液、6-BA的盐酸溶液、以及赤霉素和甜菜碱两者的水溶液搅拌混合制成辅助原料溶液；
(2)将氯化钾、脲、蔗糖三者的水溶液加入到辅助原料溶液中，搅拌制成初混溶液；
(3)将Cu2+溶液加入到初混溶液中，搅拌并调节酸碱度，制成空气凤梨铜离子抗旱剂。
其中，步骤(1)所述搅拌混合中搅拌温度为40～60℃，搅拌时间为2～3h。
优选地，所述脯氨酸的乙醇溶液为将脯氨酸溶于95％的乙醇溶液中，搅拌温度为20～30℃，搅拌时间为0.5～1h制得。
进一步地，6-BA的盐酸溶液为将6-BA溶于浓度为1mol/L的盐酸溶液中，溶解时温度为40～60℃，搅拌时间为1～2h制得。
优选地，赤霉素和甜菜碱两者的水溶液为将赤霉素、甜菜碱分别溶于水中，溶解温度均为30～35℃，搅拌时间均为1～2h制得。
优选地，步骤(2)所述搅拌中，搅拌温度为45～65℃，搅拌时间为2～4h。
其中，氯化钾、脲、蔗糖三者的水溶液诶将氯化钾、脲、蔗糖分别溶于水中，将三种水溶液搅拌混合，搅拌温度为50～60℃、搅拌时间为2～3h。
进一步地，步骤(3)所述搅拌并调节酸碱度中，搅拌温度为30～45℃，搅拌时间为3～5h，并调节pH值为5.7～6.5。
其中，步骤(3)所述Cu2+溶液为将化学纯的硫酸铜溶于水中搅拌制得。
所述的空气凤梨铜离子抗旱剂的应用，其中，施用空气凤梨铜离子抗旱剂为浸泡空气凤梨植株30～40min。
优选地，空气凤梨铜离子抗旱剂在空气凤梨抗旱中的应用，施用空气凤梨铜离子抗旱剂时控制温度在25～30℃。
进一步地，空气凤梨铜离子抗旱剂在空气凤梨抗旱中的应用，施用空气凤梨铜离子抗旱剂时的湿度为75～90％；施用空气凤梨铜离子抗旱剂时控制遮光率为50～60％。
有益效果：本发明提供的空气凤梨铜离子抗旱剂，对空气凤梨具有良好的抗旱效果，空气凤梨萎蔫系数达到19.1％，与对照组相比下降52％；相对电导率达到19.8％，与对照组相比下降67.4％，含水量达到67.5％，与对照组相比升高66.7％。同时，该抗旱剂的制备方法简单有效，不需添加任何化工原料，施用于空气凤梨不会对其造成损害，并且不会影响土壤的理化性能。
具体实施方式
下面针对本发明的技术方案作进一步说明。
下面对本发明作进一步描述，本发明的原料与试剂均从上海国药集团化学试剂有限公司购得。
实施例1
空气凤梨铜离子抗旱剂的制备及应用
(1)将脯氨酸溶于95％的乙醇溶液中，搅拌温度为20℃，搅拌时间为0.5h；将6-BA溶于浓度为1mol/L的盐酸溶液中，溶解时温度为40℃，搅拌时间为1h；将赤霉素、甜菜碱分别溶于水中，溶解温度均为30℃，搅拌时间均为1h；将脯氨酸的乙醇溶液、6-BA的盐酸溶液、赤霉素的水溶液和甜菜碱的水溶液混合制成辅助原料溶液，混合时搅拌温度为40℃，搅拌时间为2h。
(2)将氯化钾、脲、蔗糖分别溶于水中，将三种水溶液搅拌混合，搅拌温度为50℃、搅拌时间为2h，将此混合水溶液加入到辅助原料溶液中，搅拌制成初混溶液，搅拌温度为45℃，搅拌时间为2h。
(3)将硫酸铜溶于水中，并将此Cu2+水溶液加入到初混溶液中，充分搅拌制成空气凤梨铜离子抗旱剂，搅拌温度为30℃，搅拌时间为3h，并调节pH值为5.7，溶液中各成分的浓度分别为Cu2+浓度80mg/L、氯化钾浓度300mg/L、脯氨酸浓度150mg/L、6-BA浓度15mg/L、甜菜碱浓度10mg/L、赤霉素浓度5mg/L、蔗糖浓度10g/L、氮素的浓度为80mg/L。
使用空气凤梨铜离子抗旱剂浸泡空气凤梨植物35min，之后将植株取出，置于环境温度为28℃，期间对空气凤梨进行常规培育管理。结果表明抗旱效果良好。
实施例2
空气凤梨铜离子抗旱剂的制备及应用
(1)将脯氨酸溶于95％的乙醇溶液中，搅拌温度为30℃，搅拌时间为1h；将6-BA溶于浓度为1mol/L的盐酸溶液中，溶解时温度为60℃，搅拌时间为2h；将赤霉素、甜菜碱分别溶于水中，溶解温度均为35℃，搅拌时间均为2h；将脯氨酸的乙醇溶液、6-BA的盐酸溶液、赤霉素的水溶液和甜菜碱的水溶液混合制成辅助原料溶液，混合时搅拌温度为60℃，搅拌时间为3h。
(2)将氯化钾、脲、蔗糖分别溶于水中，将三种水溶液搅拌混合，搅拌温度为60℃、搅拌时间为3h，将此混合水溶液加入到辅助原料溶液中，搅拌制成初混溶液，搅拌温度为65℃，搅拌时间为4h。
(3)将硫酸铜或氯化铜溶于水中，并将此Cu2+水溶液加入到初混溶液中，充分搅拌制成空气凤梨铜离子抗旱剂，搅拌温度为45℃，搅拌时间5h，并调节pH值为6.5，溶液中各成分的浓度分别为Cu2+浓度280mg/L、氯化钾浓度500mg/L、脯氨酸浓度200mg/L、6-BA浓度20mg/L、甜菜碱浓度15mg/L、赤霉素浓度12mg/L、蔗糖浓度20g/L、氮素的浓度为120mg/L。
使用空气凤梨铜离子抗旱剂浸泡空气凤梨植物35min，之后将植株取出，置于环境温度为28℃，期间对空气凤梨进行常规培育管理。结果表明抗旱效果良好。
实施例3
空气凤梨铜离子抗旱剂的制备及应用
(1)将脯氨酸溶于95％的乙醇溶液中，搅拌温度为25℃，搅拌时间为0.75h；将6-BA溶于浓度为1mol/L的盐酸溶液中，溶解时温度为50℃，搅拌时间为1.5h；将赤霉素、甜菜碱分别溶于水中，溶解温度均为33℃，搅拌时间均为1.5h；将脯氨酸的乙醇溶液、6-BA的盐酸溶液、赤霉素的水溶液和甜菜碱的水溶液混合制成辅助原料溶液，混合时搅拌温度为50℃，搅拌时间为2.5h。
(2)将氯化钾、脲、蔗糖分别溶于水中，将三种水溶液搅拌混合，搅拌温度为55℃、搅拌时间为2.5h，将此混合水溶液加入到辅助原料溶液中，搅拌制成初混溶液，搅拌温度为55℃，搅拌时间为3h。
(3)将硫酸铜或氯化铜溶于水中，并将此Cu2+溶液加入到初混溶液中，充分搅拌制成空气凤梨铜离子抗旱剂，搅拌温度为35℃，搅拌时间为4h，并调节pH值为6.0，溶液中各成分的浓度分别为Cu2+浓度150mg/L、氯化钾浓度400mg/L、脯氨酸浓度175mg/L、6-BA浓度18mg/L、甜菜碱浓度13mg/L、赤霉素浓度10mg/L、蔗糖浓度15g/L、氮素的浓度为100mg/L。
使用空气凤梨铜离子抗旱剂浸泡空气凤梨植物35min，之后将植株取出，置于环境温度为28℃，期间对空气凤梨进行常规培育管理。结果表明抗旱效果良好。
实施例4
空气凤梨铜离子抗旱剂主要原料组分的浓度选择
(1)实验组模型构建
每个空气凤梨品种挑选大小基本一致的植株，剪除植株周围的枯叶短叶，在温室中恢复半月后进行干旱胁迫。该温室内设温控18℃、风机、遮阳网，夏季遮光率为50～60％、水帘、微喷等设备，空气湿度75～90％，每天通风。干旱胁迫：将空气凤梨植株置于室外露天处进行干旱胁迫处理，此处无遮荫，全光照；干旱胁迫处理的方法为连续不浇水15d，在干旱胁迫期间没有雨水。干旱胁迫期间每日上午8:00-8:30、中午14:00-14:30和下午17:00-17:30测定室外温度和光照强度，统计出干旱胁迫期间室外的日均温为：26.7℃，白天日平均光照强度为：65264lux。
干旱胁迫后将空气凤梨植株置于温室内(温室条件同上)喷水至植株完全湿润为准。第二天按照实施例3的步骤与原料组分配制空气凤梨铜离子抗旱剂，其中，Cu2+溶液为化学纯CuSO4·5H2O配成的溶液，Cu2+浓度设为0、50、80、100、150、200、250、280、300、350mg/L，其中0mg/L为对照(即为水)，共10个处理。每个处理设3个重复，每个重复每个品种为生长一致的空气凤梨植株20株。
各处理用相应浓度的Cu2+溶液浸泡空气凤梨植物0.5h，之后将植株取出，置于温室内。试验期间对空气凤梨进行常规管理。空气凤梨自空气凤梨铜离子抗旱剂处理后的第三天开始每天喷水一次，喷水标准为植株完全湿润为准，喷水时间在早上8:00-9:00或下午4:00-6:00；每周喷施氮磷钾配比为20:10:20的空气凤梨专用肥一次，喷施浓度为稀释1000-1500倍。
(2)测定项目
处理过程中观察各处理空气凤梨的生长状况，记录其萎蔫植株数，计算萎蔫系数。萎蔫系数＝死亡植株数*100/处理的植株数。
处理1个月后测定各处理空气凤梨的电导率。具体测定步骤如下：各处理每个重复随机选取5株，采集倒2-3叶(从心叶往外数2-3叶)，用电导仪法测定叶片电解质渗出率。相对电导率(％)＝原电导率*100/煮沸后电导率。
处理1个月后测定各处理空气凤梨的叶片相对含水量。采用烘干称重法测定并计算叶片相对含水量。叶片相对含水量＝(Wf-Wd)*100/(Wt-Wd)，式中Wf为叶片鲜重，Wd为叶片干重，Wt为叶片饱和鲜重。
(3)结果分析
3.1空气凤梨铜离子抗旱剂处理对干旱胁迫后空气凤梨萎蔫系数的影响
供试植物材料经过干旱胁迫后用不同Cu2+溶液浓度的空气凤梨铜离子抗旱剂进行处理，1个月其萎蔫系数有所不同，见表1。
表1空气凤梨的萎蔫系数(萎蔫系数单位为％)
Cu<sup>2+</sup>溶液浓度(mg/L) 维路缇纳 小精灵 斯垂科特 贝克立
0 42.8 48.9 40.2 44.1
50 40.3 46.6 39.5 42.8
80 32.4 34.6 29.8 33.8
100 23.8 25.1 21.5 22.7
150 25.7 25.8 24.0 20.8
200 20.2 22.5 19.1 21.6
250 20.6 23.6 20.8 21.2
280 30.4 32.7 31.6 33.2
300 41.0 46.2 39.0 42.5
350 39.2 45.2 39.5 41.4
本研究通过萎蔫系数来反映施加空气凤梨铜离子抗旱剂对干旱胁迫下空气凤梨植株的成活状况，萎蔫系数越低，植物存活率越低；反之，空气凤梨存活率越高。由表1可知，供试空气凤梨品种中，Cu2+浓度为50mg/L、300mg/L和350mg/L时，萎蔫系数与对照相比差异不显著，说明Cu2+浓度过低和过高时，对降低空气凤梨的萎蔫系数不明显，即不利于提高空气凤梨的抗旱性；当Cu2+浓度为80mg/L、100mg/L、150mg/L、200mg/L、250mg/L和280mg/L时，空气凤梨的萎蔫系数显著低于对照，说明外施80～280mg/L Cu2+溶液时，可有效降低干旱胁迫后空气凤梨萎蔫系数，尤其的，当外施100-250mg/LCu2+溶液时，可显著降低干旱胁迫后空气凤梨萎蔫系数，显著提高其成活率，从而提高其抗旱性。故Cu2+浓度过高或过低均不利于干旱胁迫后空气凤梨萎蔫系数的降低和植物恢复生长。
3.2空气凤梨铜离子抗旱剂处理对干旱胁迫后空气凤梨相对电导率的影响
表2空气凤梨植株的相对电导率(相对电导率单位为％)
运用电导率法测定植物叶片的相对电导率，相对电导率可反映植物的抗旱性的强弱。干旱胁迫发生时，叶片细胞膜容易受到损伤，膜透性增加，细胞内含物外渗，导致外渗液电导率升高，质膜损伤程度加大，抗旱性减弱。相对电导率越高，植物的抗旱性越低；相对电导率越低，说明植物的抗旱性越高。通过测定不同Cu2+浓度下各品种的相对电导率，确定铜离子浓度对提高空气凤梨的抗旱性的影响。
空气凤梨铜离子抗旱剂处理后空气凤梨植株的相对电导率见表2。由表2可知，供试空气凤梨品种中，空气凤梨铜离子抗旱剂中Cu2+浓度为50mg/L、300mg/L和350mg/L时，相对电导率与对照相比差异不显著，均较高，说明Cu2+浓度过低和过高均不利于提高空气凤梨的抗旱性；当Cu2+浓度为80mg/L、100mg/L、150mg/L、200mg/L、250mg/L和280mg/L时，空气凤梨的相对电导率显著低于对照，说明外施80～280mg/L Cu2+溶液时，可有效提高空气凤梨的抗旱性，尤其的，当外施100～250mg/LCu2+溶液时，可显著提高空气凤梨的抗旱性。
3.3空气凤梨铜离子抗旱剂处理对干旱胁迫后空气凤梨叶片相对含水量的影响
表3空气凤梨叶片相对含水量(叶片相对含水量单位为％)
Cu<sup>2+</sup>溶液浓度(mg/L) 维路缇纳 小精灵 斯垂科特 贝克立
0 39.8 40.7 40.5 38.6
50 43.1 45.6 44.3 45.2
80 57.6 58.2 58.0 59.3
100 65.4 65.2 66.0 63.1
150 65.7 63.8 64.2 62.5
200 63.6 64.4 66.1 60.3
250 65.8 64.7 67.5 62.2
280 56.4 57.8 57.4 56.1
300 45.5 44.2 41.0 42.4
350 45.2 46.0 43.8 43.7
水分是维持植物体正常生理作用的基础，叶片相对含水量可以反映植物体内水分亏缺程度，干旱胁迫下植物叶片相对含水量越高，叶片持水力越强，植物抗旱性越强。
不同Cu2+浓度的空气凤梨铜离子抗旱剂处理后空气凤梨的叶片相对含水量见表3。由表3可知，供试空气凤梨品种中，Cu2+浓度为50mg/L、300mg/L和350mg/L时，与对照相比，叶片相对含水量差异不显著，均较低，说明Cu2+浓度过高或过低时，对提高空气凤梨的叶片相对含水量效果不明显，均不利于提高空气凤梨的抗旱性；当Cu2+浓度为80mg/L、100mg/L、150mg/L、200mg/L、250mg/L和280mg/L时，空气凤梨的叶片相对含水量显著高于对照和其他处理，说明外施80～280mg/L Cu2+溶液时，可有效提高空气凤梨的抗旱性，尤其的，当外施100～250mg/LCu2+溶液时，可显著提高空气凤梨的抗旱性。
通过本研究得出如下结论：综合萎蔫系数、电导率和相对含水量三个指标，干旱胁迫后，使用一定浓度的Cu2+溶液可以提高空气凤梨的抗旱性，Cu2+过高或过低均不利于提高空气凤梨抗旱性，外施80～280mg/L Cu2+溶液时，可有效提高空气凤梨的抗旱性，尤其的，当外施100～250mg/LCu2+溶液时，可显著提高空气凤梨的抗旱性。
对比例1
脯氨酸对空气凤梨铜离子抗旱剂效果的影响
不加入脯氨酸，其余均按照实施例3的方法及原料组分配制空气凤梨铜离子抗旱剂，按照实施例4的方法，测得空气凤梨品种贝克立的萎蔫系数为38.8％、相对电导率为58.5％、相对含水量为42.6％。各个测定指标与对照相比差异均不显著，说明不加入脯氨酸不能显著的提高空气凤梨品种贝克立的抗旱性。
对比例2
氯化钾对空气凤梨铜离子抗旱剂效果的影响
不加入氯化钾，其余均按照实施例3的方法及原料组分配制空气凤梨铜离子抗旱剂，按照实施例4的方法，测得空气凤梨品种贝克立的萎蔫系数为39.2％、相对电导率为60.0％、相对含水量为40.5％。各个测定指标与对照相比差异均不显著，说明不加入氯化钾不能显著的提高空气凤梨品种贝克立的抗旱性。
对比例3
6-BA对空气凤梨铜离子抗旱剂效果的影响
不加入6-BA，其余均按照实施例3的方法及原料组分配制空气凤梨铜离子抗旱剂，按照实施例4的方法，测得空气凤梨品种贝克立的萎蔫系数为40.0％、相对电导率为59.8％、相对含水量为41.7％。各个测定指标与对照相比差异均不显著，说明不加入6-BA不能显著的提高空气凤梨品种贝克立的抗旱性。
对比例4
甜菜碱对空气凤梨铜离子抗旱剂效果的影响
不加入甜菜碱，其余均按照实施例3的方法及原料组分配制空气凤梨铜离子抗旱剂，按照实施例4的方法，测得空气凤梨品种贝克立的萎蔫系数为43.2％、相对电导率为61.5％、相对含水量为40.8％。各个测定指标与对照相比差异均不显著，说明不加入甜菜碱不能显著的提高空气凤梨品种贝克立的抗旱性。
对比例5
赤霉素对空气凤梨铜离子抗旱剂效果的影响
不加入赤霉素，其余均按照实施例3的方法及原料组分配制空气凤梨铜离子抗旱剂，按照实施例4的方法，测得空气凤梨品种贝克立的萎蔫系数为41.3％、相对电导率为58.6％、相对含水量为42.5％。各个测定指标与对照相比差异均不显著，说明不加入赤霉素不能显著的提高空气凤梨品种贝克立的抗旱性。
对比例6
氮素对空气凤梨铜离子抗旱剂效果的影响
不加入氮素，其余均按照实施例3的方法及原料组分配制空气凤梨铜离子抗旱剂，按照实施例4的方法，测得空气凤梨品种贝克立的萎蔫系数为43.6％、相对电导率为62.4％、相对含水量为39.5％。各个测定指标与对照相比差异均不显著，说明不加入氮素不能显著的提高空气凤梨品种贝克立的抗旱性。

Claims (9)

1.一种空气凤梨铜离子抗旱剂，其特征在于，包括如下浓度的原料组分：浓度为80～280mg/L的Cu2+溶液。
2.根据权利要求1所述的空气凤梨铜离子抗旱剂，其特征在于：Cu2+溶液浓度为100～250mg/L；Cu2+溶液为硫酸铜。
3.根据权利要求1或2所述的空气凤梨铜离子抗旱剂，其特征在于，还包括如下浓度的原料组分：氯化钾浓度300～500mg/L、脯氨酸浓度150～200mg/L、6-BA浓度15～20mg/L、甜菜碱浓度10～15mg/L、赤霉素浓度5～12mg/L、蔗糖浓度10～20g/L、氮素的浓度为80～120mg/L。
4.权利要求3所述的空气凤梨铜离子抗旱剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将脯氨酸的乙醇溶液、6-BA的盐酸溶液、以及赤霉素和甜菜碱两者的水溶液搅拌混合制成辅助原料溶液；
(2)将氯化钾、脲、蔗糖三者的水溶液加入到辅助原料溶液中，搅拌制成初混溶液；
(3)将Cu2+溶液加入到初混溶液中，搅拌并调节酸碱度，制成空气凤梨铜离子抗旱剂。
5.根据权利要求4所述的空气凤梨铜离子抗旱剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述搅拌混合中搅拌温度为40～60℃，搅拌时间为2～3h。
6.根据权利要求4所述的空气凤梨铜离子抗旱剂的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述搅拌中，搅拌温度为45～65℃，搅拌时间为2～4h。
7.根据权利要求4所述的空气凤梨铜离子抗旱剂的制备方法，其特征在于：步骤(3)所述搅拌并调节酸碱度中，搅拌温度为30～45℃，搅拌时间为3～5h，并调节pH值为5.7～6.5。
8.权利要求1所述的空气凤梨铜离子抗旱剂的应用，其特征在于：施用空气凤梨铜离子抗旱剂为浸泡空气凤梨植株30～40min。
9.根据权利要求8所述空气凤梨铜离子抗旱剂在空气凤梨抗旱中的应用，其特征在于：施用空气凤梨铜离子抗旱剂时控制温度在25～30℃。
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