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湖南银杉的生物量和营养元素含量



全 文 :湖南银杉的生物量和营养元素含量 ’
王 战 陈楚莹 张家武 王开平
( 中国科学院林业 土攘研完所 )
B I OM A S S AN D N UT R I EN T C ON T EN T O F C AT H A Y A
A丑 GR Y OP H yL L A IN H N U AN P R OV IN C E
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( I s nt i tu te of Fr o e、 tr y a nd 50 11 S c i e n: e
,
A c a 叔m i ` S i n ie ` )
A b s t r a “ t : T h e p r e , e n t p印 e r ` iv e , t h e P r i m “ r y 己” t e r m in ` t i o n r ” S “ l t s . o { b i o m 乙 S ” “ n d 皿 u t r i e n t
e o n t e n t o主 1 9 0一 y e : r 一 o l d a v e : a g e t r e e o f C a七五a 夕a a r吕, r o p耘夕王艺a i n H l: 皿 a n p r o v i n e e .
c a t再。夕a a r g夕r o夕h夕 I la f o r e , t i , v e o y r a r o i n t h e 伞 o r l d . I t i , n e e e , 。 a r 丁 士0 p r o t e e t t h e , t a n d ` : ,
n ` t u r e r e , e r v e 。
银杉 ( C a t h a y a a ; g y r o p五)落工a C h u n e t K u -
an g) 是一千多万年前遗留下来的古老 树 种 。
自六十年代我国在广西首次发现后 , 相继又在
初南省 、 四川省和贵州省发现 , 这些发现不仅
给我国绿色宝库增加了一个新种 , 同时对研究
植物学 、 古生物学 、 地质学 、 生态学也有重要
价值 。
我国学者陈焕墉 「` ’ 和王献溥 “ 」等曾在六
十年代对银杉的生物学特性和群落学特征进行
过研究 ;七十年代以来 ,王伏雄 ` ’ 、马忠武 〔 吕了 、
何关福 二 . 、 朱至清 7 等人 , 从胚胎发育 、 树
于中的锯齿烯族成分以及染色体数自和形态来
探讨银杉的系统位置 。 这些工作对推动银杉的
研究起着积极的作用 。 湖南省林学会为了进一
步了解银杉的生物学和生态学特征 , 于 1 9 8 1年
5 月 5 日一 5月 19 日邀 请 了 森 林 生 态 、 木
材 、 土壤等专业的 10 余名科技人员对银杉进行
了生态考察。 本文是我们应邀参加考察 , 通过
实地调查 , 整理出有关银枉的生物量和营养元
素含量方面的资料 , 供大家参考 。
一 、 调资地区的自然概况
调查地区位于北纬 2 6 0 3 2 ` 6 ”一 2 6 ” 3 2 ` 2 2 “ ,
东经 1一o ” 3 4 ` 4 5 “ 。 地形为中山 、 山脊 , 走向为
南北 , 共有两片林 子 , 第 一 片 分布 在 海 拔
1 , 05 0米处 , 面积 1 , 80 0平方米 ; 第二片分布在
海拔 9 50 米处 , 面积为 2 , 2 0 平方米 。
林地土壤为山地黄棕壤 , 母岩为残积沙页
岩 。 土壤的化学性质见表 l 。
根据城步县气象站的 一近 20 年观测资料 , 年
平均气温为 16 . 1℃ , 7月平均气温 26 . 9℃ , 极
端最高气温 3 8 . 5℃ , 1 月平均气温 4 . 7℃ , 极
端最低气温为 一 8 . 1℃ , 全年无 霜期 2 74 天 , ’ 全
年日照总时数为 1 , 357 小时 , 年降雨量从 24 4毫
米。
. 参加野外和室 内分析工作的有郑福瑞 、 高洪 。 蒙 湖 南
省城步县曹铁如 、 新宁县罗仲春等同 志 提供 有 关 资料 ,
冯宗炜同志提出宝贵愈见 , 在此一并致谢 。
收稿 日期 : 1 9色2年 1月 30 日 。
DOI : 10. 13292 /j . 1000 -4890. 1983. 0003
裹 1 银杉林下土滚化学性质 醉 木 ( p fe r f :向 rm o s a ) 、 满山红 ( R ho d。 -
de : d ro n。 , a r i e : 11) 、 铁冬 青 ( I忍。 x ; o t u n d a ) 、
显脉冬青 ( I z e x e d i t i e o s t a t a ) 、 连蕊茶 ( c a -
呀沁磅刃l i a f r a t er n a ) 、 茶梨 ( A n n es 乙e a f r a g产a n s ) 、
拎木 ( E u r y a : p . ) 、 光叶石楠 ( p五。 : i n i a g乙a b -
r a )
、 闽粤石楠 ( F h o艺i n i a b e n t h a o i a n a ) 、 粗
柄含笑 (M i e h e不i a e r a s i p o s ) 、 银木荷 ( S eh i m a
a r g e n t色a ) 、 香粉叶 ( L i o d e r a s u b e a u d a t a ) 、 薄
叶山矾 ( s 夕琳 p不o c o s a ” o o a l a ) 。
(二 ) 测定方法 :
生物量的测定 : 选好平均木后 , 从根径处伐
倒 , 由下至上每 2米为一个区分段 , 求各段的
树皮 、 树干材 、 树枝 、 树叶和球果的鲜重和干
重 。
营养元素的分析 : 植物和土壤中的氮用凯
氏法测定 “ 〕 ; 磷用铝蓝比色法测定 ` “ , 钾用
火焰光度计法测定 “ 了 。 植物的粗灰分用 干 灰
化法测定 “ 〕 。 土壤中钙 、 镁的测定是根据 K .
K
.盖德洛依兹法用氯化钱浸提 , 用 E D T A 一钠盐
八01二n60Có,止八OJla0
.…O丹,翻八U“n`n自匕如八U`O00od月任气`口.…nUnù`n八拼l冈!l门八Un几七J性三,,In钊nó. .…门.闭`比冈」人 1A I BBB CC
二 、 研究的林分和浦走方法
(一 ) 研究的林分 : .为长苞铁杉和银杉混
交林 , 长苞铁杉生长旺盛 , 处于林分上层 , 银
杉生长在长苞铁杉林冠下 , 处于被压状态 。两处
共有银衫浇株 ,平均树高 8 . 6米 , 平均胸径 20 . 4
厘米 。若按树高 2米以上林木来计算 ,则有 46 株 ,
平均树高浇 . 3米 , 平均胸径 2 7 . 6厘米。 与银杉
混 生 的 主 要木本树种为 : 长 苞 铁杉 ( T s “ g 。
王o n g ib r a e t a e才a ) 、 白栋 (Q u o r e u s f a b r i ) 、 青
冈栋 ( Q u : r e u s s 王a u e a ) 、 甜 储 ( C a s oa n o p s i s
e夕r e i ) 、 南烛 ( L夕o n i a o , a乙f fo 乙i a ) 、 美 丽 马
表 2
. . . 目口. . . . . . . . . . . .
银杉地上部分生物且和分配
生 物 量 (公斤 /株 )
树 高
(米 )
脚 径
(厘米 )
材 积
(立方米 /株 ) 树干 材 树皮
树 枝
活 } 死 球 果 { 地上部分
1 3

0 5 2 6

8 { 0

3 7 4 4 2 0 2

44
6 7
.
1%

9 6 1 5 4

7 3
2 % }
15
.
2%
竺一 } 树 ,…
1
{;嚣…;{;; .05 00 。 2% 3 0 1 。 SC1 0 0%
滴定 ” ; 植物中的钙 、镁测定是将恒重的粗灰
分经盐嘛解后用 E D T A 一钠盐滴定 5 , 。
三 、 银杉的生物一及分配
表 2为银衫地上部分生物量 , 从表 2 看出
树干材生物量最大 , 达 20 2 . 4 公斤 , 占地上部
分生物量的 6 7 . 1% , 其次是树 枝 、 树 皮 和 树
叶 、 球果最小 , 仅为 0 . 5’ 公斤 , 占地上部分生
物量的 0 . 2% 。
图 1 和表 3为银杉各器官生物量的垂直分
布图和百分比 , 从图 1 和表 3 中明显看出 : 树
干材生物量随树高增加而 减 少 , 树 高 8 米 以
下 , 树干材 生 物 量 占整 株 树 干 材 生 物 量
p记、 、乙游日

.果
斤口公 叶. - . . - 曰` . . ~ ~ . . .一 . . .曰〕 1 0 2 0 3昭
团树皮 口树干材 圈活枝 省死枝
1t[ 1 银杉尘物量的垂直分布
一 妙 一
90
.
4 9%
, 而 8米以上仅为 9 . 51 % ; 死枝分布在
2 一 8米处 , 活枝则从 4米开始 , 最大活枝分
布在 6一 8 米处 , 其次是 8 一 10 米处 ; 叶的分
布与活枝分布基本相似 ; 而球果正相反 , 多分
布在树冠中上部和上部。
上面就银杉各器官的生物量和分配加以比
较 , 但尚不能反映各器官在单位时间内有机物
质增加的速度 , 现根据藤森等 「 ’ “ 1测定净生产
量的公式 , 分别计算银 杉 各器 官 净 生 产 量
(表 4 ) , 不难看出 , 树干材增加 的 速 度 最
快 。
表 3 报衫生物 t 的垂直分 布百分 比
… ! { 树 枝 { {
层次 (米 ) 一树皮 { 树干材 ,一一— 一一 } 树 叶 球果」 { ! 活 } 死 }
。 一 : …3 1 . 7 5…3 1 . 73 } } . … {
: 一 4
}
2 3巴几巨11旦i _ …_ _ _ _ _ 」里 ,一…_一 }一4一 6 {2 1 .。` { 2 1 . 0 4 {1 7 . 4。 {6 0 . 8。 { 1 8 . 3 2 }一下了 }1 3 . 7` …1流一 }诬百.孟一 }石厂4ha {一。 一 1。
!
。 . 1 5
{
。 . 1 5 …2 8 .` 2 1 13。· 2。 {1。 · 。。
1。一 , 2 …2 . 12 …2 . 14 …。 . 7 5 … …7 . ` 5 1: 。 . 。。
量仅为杉木的 59 . 2% , 这与它所处的疥薄土壤
的立地条件有关 。
通过上述比较可以设想银杉作为我国亚热
带地区耐痔薄的用材树种还是有前途的 。
四 、 银杉曹养元素含 t 的分布
氮 、磷 、 钾 、钙 、镁是林木不可缺少的营养元
素 , 它的含量因器官和树种不同而异 ` 。” “ l 。
表 6 为 银 杉 各 器 官 营 养 元素含量的百分比
浓度。 由表 6 看出 , 在 各器 官 中氮的含量依
次为树叶 > 球果 > 树枝> 树皮 > 树干材 , 磷的
含量为球果 > 树叶 > 树枝 > 树干材 > 树皮 , 钾
的含量为球果 > 树叶 > 树枝和树皮 > 树干材 ,
钙和镁的含量略与上述不同 , 钙的含量为树枝
> 树皮 > 树叶 > 树干材 > 球果 ; 镁的含量为树
枝 > 球果 > 树皮 > 树叶 > 树干材 。 上述结果看
出 , 氮 、 磷 、 钾以球果和树叶中的含量最高 ,
而钙则以树枝和树皮中含量最高 , 镁以树枝和
球果的含量为高。 这一结果充分说明了不同器
官具有不同生理功能 , 因此 , 在不同器官中积
聚和存留着不同的营养元素。
j Z一 1 3。 0 5 ,
·
, 2 卜“ , … { , · 0 , 1` 。 · ” 。 裹 6 银衫各器官曹养元紊含 t 的百分比浓度 (% )
合 计 1 0 0 } 1 0 0 } 1心0 } 1 00
裹 4 银衫平均净生产 t 公斤 /株 .年
器 官
{
树 千 材 …, 皮 …树 枝 …树 叶
重 量 … ` · ” , …。· 1 3 1 。 · 2。 …
若与其它树种加以比较 (表 5 ) , 银杉的
净生产量仅比川加铁杉 ( T s o s a 孔e才e r o p孔夕“ a )
低 0 . 6 6公斤 /株 , 却比欧州松 〔 `了〕 ( P i , u : : y 7-
姗 tS r l’s ) 高 0 . 42 公斤 /株 , 若与湖南省会同 地
区人工栽培的速生用材树种杉木 ( c “ 。川 n g h。 -
川 f a 王a ” e e o不a , a ) 相忱 , 银 杉的年平均净生产
器官 灰分 N P 2 0 5 K 2 0 e 二 o …M ` o
树 皮 0。 9 4
)
。 . 2“ 0 。 0 5 0 。 0 8 1 · 0 6 ! 0· 3 4
树干材一0。 2 5 0 。 0 9 0 。 0 7 0 。 0 6 0 。 30 0。 15
树 枝 1 。 7 3 0 。 4 5 0 。 1 2 0 。 0 8 l 。 0 8 0。 3 9
树 叶 2 。 7 3 0。 9 9 0。 1 9 0。 1 0 0 。 5 2 0 。 3 1
球 果…l · 5 5 0。 97 。 · 2` …“ . “ 10 . 1 7 1 0 · 37
裹 5 不同树种平均净生产 t 的比较 (公斤 /株 · 年 )
年 龄 密度 起源 兽屯卡平均
(株 /公 顷 ) 伊 日E户重
1 1 0 夭然林 1 。 5 7
8 5 天 然林 2 。 2 3
3 9 0 天然林 1 。 1 5
2 7 5 0 人工林 2 。 6 5
从单株来看 , 各器官营养元素含量和总含
量与上述结果极不相同 , 从图 2 中明显看出 ,
不论是氮 、 磷 、 钾 、 钙 、 镁的含量还是总量均
是以树干材中的含量为最高 , 总量达 1 . 36 公斤 ,
树枝 、 树皮 、 树叶和球果的营养元素含量分别
为树干材总量的 85 % 、 3 % 、 23 %和 0 . 7% 。
就氮 、 磷 、 钾 、 钙 、 镁在银杉中的积累来
*
K
r u m il k
,
G
.
J
.
e t al
. 两块原始林生态系统的生
物量和营养元素分布状态 , 东北林学 院科技译丛 ( 2 ) ,
13 0一 13 8 , 1 9 78 。
球果
灰 7 .7 5
N 4
.
4 9
P l一 2 0
K 05 5
C a 0
.
5 8
M g 1
.
5 8
2) (X 0
10 0 0
5 0 0 16 0 0
树死活树球干 技枝叶果材
活枝
灰 943 . 6 0
N 2 4 4
.
0 4
p
,
6 5
.
0 8
K 4 3
.
3 8
C a 5 8 5
.
6 8
吨 2 1 1 . 5 0
树叶
举 1 2 0 0

灰 3 9 9 . 4 0
N 14 4
.
8 4
p
.
2 7
.
8 0
K 1 4
.
6 3
C a 7 6
.
0 8
M g 4 5
.
3 5
N 尸 K Ca Mg 灰
图 3 银杉中营养元素的分布
死枝 树皮 树干材服丫剔
图 2 银衫各器官营养元素含量的分布 (单位 : 克 )
看 ( 图 3 ) ,其积累量 的 次序 为钙 > 氮> 镁 >
磷 > 钾 。
不同树种所含的营养元素不同 。 表 7为银
表 7 银杉与山地铁杉和银衫与
杉木各舒官曹养元滚含一的百分浓度差
}银杉 与山 { ; n 。 -
l b ` ,州` 去 心 I U 一 U 口 !
一南 卜月匕袱花夕 1 }代 刀之 !函 .获 舀 J石 { {— 一一 I-l侧又门夕 `刁 门夕 } n 八 , 一l es二电 { V . V I 一l刁、 l {
N P 2 0 s K 2 0 e : o …M ` o
0

0 9 一 0 。 0 1 一 0 。 0 3 0 . 7 6 ! 0
.
3 2
地铁杉
杉与山地 铁 杉 ( T s o g a m e r t e n s f a n a ) 和 杉 木
各器官营养元素含量的百分浓度的比较 。 由表
7 看出 : 银杉除钾的含量浓度低 于 山 地 铁杉
外 , 其余的营养元素浓度高于山地铁杉 。 与杉
木相比 , 其营养元素含量则普遍低于杉木。
就不同树种单株年积累营养物质的数量来
看 (表 8 ) , 以杉木积累的量最大 , 一年平均
积累氮 、 磷 、 钾 、 钙和镁共 2 9 . 5 9克 ,而银杉和
山地铁杉仅为 17 . 72 克和 1 9 . 5 7克 。 三树种中氮
的积累量以银杉积累得最少 , 仅为杉木和山地
铁杉的 70 。 1% 和 6 0 . 9% 。 上述结果表明银杉较
之杉木和山地铁杉耐瘩薄 。
衰 8 银杉 、 山地铁衫 、 杉木年
平均积果营养元素的比较 (克 /株 ·年 )
一 0 · 1 1 } o J 一 0
·
0 7 {
一 o
·
2 0
~ 1银杉与山 } 。 。 , } 。 。 二 ! 。 。 , l稠 {地铁杉 } ” ·四 { “ · “ { 一 ” · 以 }干 }石不百 . 舀万死 {— {一— }一— 一 {J 4 1丫民 , 2 ` 切 ,夕 一 八 八 。 } 八 八 ` 八 l叨 l十 I v 。 v ` 一 一 U . v 沃 一 U I护门 、 { t 尹 I J
树 种 P 2 0 、 { K : 0 I C 七 0
0

2 3 { 0
.
13
一 O 。 0 6 1一 0 . 04
1黔二器…一器翼周斋瑞…
0

9 1 0

36
银 杉
山地铁杉
杉 木
3

5 1
5
.
7 6
5

0 1
1
.
0 7
4
.
2 2
2
_
6 4
8
.
3 2
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.
9 5
1 3

7 8
M g o
3
.
4 9
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.1360
树枝
0

2 2
一 0 。 5 0
0

2 3 五 、 结 果
树叶
0 2 1
一 ” · “ 7 1 . 生长在海拔为95 0一 1 , 。50 米岩石裸露
10
的山脊上的天然银杉 (约 10 9年生 ), 树高 1 3 . 05
米 , 胸径 2 6 . 8厘米 , 其树皮 、 树干材 、 树枝 、
树叶 、 球果的生物量分别 为 24 . 96 、 2 02 . 4 、
5 4
.
7 3 (死枝 4 . 2 4) 、 1 4 . 6 3和 0 . 5 公斤 , 地 上
部分生物量为 30 1 . 5 公斤 , 树干材生物量占地
上部分生物量的 67 . 1% 。 平均净生产量为 1 . 57
公斤 /株 ·年 , 比川加铁杉低 0 . 6 公斤 /株 ·年 ,
比欧州松高 0 . 42 公斤 /株 ·年。
2
. 银杉各器官营养元素的含量百分比浓
度极不相同 , 氮 、 磷 、 钾以球果和树叶含量最
高 , 钙以树枝和树皮中含量最高 , 镁以树枝和
球果的含量为高 。
3
. 各器官氮 、 磷 、 钾 、 钙 、 镁的总含量
以树干材最高 , 为 1 . 36 公斤 , 树枝 、 树皮 、 树
叶 、 球果中的营养元素含量分别为树干材总含
量的 8 5% 、 3 3 , 0 % 、 2 3%和 0 . 7% 。
4
。 银杉单株年平 均 积 累 氮 、 磷 、 钾 、
钙 、镁为 17 . 72 克 , 为杉木单株年平均积累量的
59
.
9%
。 其中氮的积累量为杉木和山地铁杉的
70
.
1%和 6 0 、 9% 。 由此说明银杉是一个耐膺薄
的树种 , 在我国亚热带中山海拔 1 , 0 0 米左右
的痔薄土壤上作为造林树种是有前途的 。
5
. 湖南发现的银杉和银杉混交林是当今
世界上罕见的重要科学研究材料 , 因此对这小
片残遗的植物群落必须严加保护 , 并进一步研
究它的生物学和生态学特性及其利用价值 , 同
时还要积极开展人工繁殖方法的研究 。
参 考 文 献
〔 1 〕 陈焕铺 、 匡可任 , 植物学报 , 10 ( 3 ) , 2吐5一 2攻6 ,
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〔2 1〕 L : g e B r ; n g m o r k ; S 该落v a F c 玲摊 i c a , V o l .
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〔1 2〕 F u j苏m o r ; , T . K ; , 、 红压 b e e t ` 1. ; J . J a P . F o r .
S o
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.
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N o
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10 , 3 6 0一 3 7 3 , 1 9 7 6 .
新版 《 生态地理学 》简介
《生物地理学— 生态和进化的途径 》 第三版 ( B io ge 。 -g r 己 P h y一 a n o e o l呢 i e a l a n l 。 丫 o l u t io n a r y 么 P p r o 及 e h ,
T h i r d
e d i t i o n ) 由 英 国 B l a e k可 e l l 弓e ie 红 t i f ie P “ b l i e a -
it o n s 子10 8 0年出版 。 该书初版于 19了3 年 , 再版于 1 9 76年 , 复
于 197 7年和 1 9 78年两次重印 , 说明它写得颇为成 功。
新版 由原作者中的两位 B . C 0 x 与 P . M 。 。 er 重新 写成 。 正
文九章 , 外有一 、 三两版序言及索引 , 共 23通页 。
第一章生命型式 , 介绍基本概念 , 概述生物地理学 的 领
域 , 述及生境和徽生境 、 分布限制及克服阻限 、 生命 型 式 、
遍生型和孑遗 、 土 著生物 、 分布和食物 、 土壤和 植 物 、 人类
的影响等方面 。
第二 、 三章论述生态的途径 , 即 生物如何在今 日之 所 在
一起生活 。 前章生命的 自然制限讲述环境梯度、 因子相 互 作
用 、 气候型和气候带 、 生物区 和 生 活 型 、 昼长和 纬 度、 土
壤 。 后章营生介绍生态系统 , 述及能量 、 物 质 、 营 养 、 初级
生产物 、 效率和营养层次、 竞争 、 捕食和 牺 牲 、 生态完、 生
态演替 、 多样性梯度 、 等价种等 问题 。
下接 两章主要是关于进化途径的 , 论述生物在 何 处 , 以
何种多样性生活和如何 散布 。 第四 章新颖之 来舔述及 自 然 选
择 、 生物 外部和内部的隔离力量 、 配育障碍 、 多倍 体 , 摘 要
小结后转向传播问题 , 涉及年代和面积 、 生存适应 、 环 境 的
挑战 、 倾差 、 生存竞争等。 第五 章岛屿上的生死 存 亡 , 专述
岛屿生物地理学 , 讲述进路与隔离、 生物平衡 、 适应辐 射 等
方面 , 着重介绍了数学方法 。
第六章远古 , 介绍现代板块构造和 海 底 扩 张 学 说。 第
七 章今日 世界的成形 , 叙述地球上各大生物地理区的分 布 概
况和历史 , 专述了喃乳动物和有花植物尤其 被 子 植 物 的 分
布 。 第八 章冰期和变化 , 讲述冰河时期 , 分述了冰川和 间 冰
期 、 小 间冰期和现在的间冰期、 冰川的成因 、 海洋沉积 和 历
史纪录 , 专节介绍了更新世的生物变化。 这三章是关于 历 史
生物地理学的 , 讨论生物如何来到它们今 日之所在生 活 的 。
最后 , 第九章人类的印记 , 阐述人类和其它生物间 的 关
系和对生物地理的影响 , 述及 人类的适应 , 人类早 期 、 新 石
器时代和农业时代的生态完 , 讨论了更新世 生 物 绝 灭 的 原
因 。 犷统而观之 , 新版作者力图精练他综合生 物 地 理 学 生 态
的 、 分析的和历史的三条途径 。 许多例子引自新近的生 态 学
研究成果 , 且以一些全球性的例 证取代了先版局限于北 欧 一
隅的。 着重讲述学科原理和方法是本书的特点 。 对于各 科 动
植物 的分布型式的介绍不免较为简略 。 无疑 , 本书新版 会 是
我 国高等学校生物学和地质地理学专业师生的 良好参 考 书 ,
对于生物分类区系和生态学研究的科学工作者也颇有 助 益 。
(中国科学 院西北 高原生物研究所 赵铁桥
1 9 52年 7 月 10日收稿 )
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