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凹叶厚朴材药两用林栽培试验及经营管理技术



全 文 :福建林学院学报  2003, 23 ( 2): 145~ 149
Journal of Fujian Colleg e of Fo restr y
凹叶厚朴材药两用林栽培试验及经营管理技术
涂育合 1 , 叶功富 2 , 林照授 3 , 田有圳 3 , 黄金桃 3
( 1. 福建省泰宁国有林场 , 福建 泰宁 354400; 2. 福建省林业科学研究院 , 福建 福州 350012;
3. 福建省大田桃源国有林场 , 福建 大田 366101)
摘要: 针对凹叶厚朴材药两用的特点 , 开展凹叶厚朴立地条件选择、 密度控制、 混交造林、 生长
收获模型、 丛干数管理、 木材材性等系统研究 , 形成凹叶厚朴材药两用林优化培育模式 , 为今
后大面积营造凹叶厚朴材药两用林提供一整套较为系统的理论、 技术和方法 .
关键词: 凹叶厚朴 ; 材药两用林 ; 栽培试验 ; 优化培育模式
中图分类号: S795. 906    文献标识码 : A    文章编号: 1001-389X( 2003) 02-0145-05
The Cultivaling Experiment and Developed
Managing Technology of Timber and Medical Use
Magnolia of f icinalis var. biloba Rehd. et wils Plantation
TU Yu-he
1 , YE Gong-fu
2 , L IN Zhao-shou
3 , T IAN You-zhen
3 , HUANG Jin-tao
3
( 1. Forest Farm of Taining County, Taining 354400, China; 2. Fujian Acad emy of Fores t ry, Fu zhou 350012, Ch ina;
3. Taoyuan Fo res t Farm of Datian County, Datian 366101, China)
Abstract: Contrapo sing to the timber-medcine double-using cha racteristics o f Magnolia of f icinalis, the sy stemic studies such
as selection of site condition, density contro l, mixed planting , g rowing yield models, number of clump management, prope rty
o f th e timber of Magnolia of f icinalis were made, and the optimiza tional pat tern of the timber-medcine double-using
cultiv ation of Magnolia of ficinalis were fo rmed, which w ould prov ide a set o f mo re systemic theo ry , technique and m eth od
fo r ex tensiv ely a ffo r esting fo r Magnolia off icinalis in the future.
Key words: Magnolia of ficinalis var. biloba Rehd. et wils ; the timber-medcine double-using for est; cultiv ating experiment;
optimiza tional pattern o f cultiv ating
厚朴是中国特有药、 材两用经济树种 , 也是国家二级重点保护的野生药材 [ 1] , 主要有厚朴 (Magnol ia
of f icinalis Rehd. et wi ls)和凹叶厚朴 (Magnol ia of f icinalis var. biloba Rehd. et wi ls) 2个种 .福建省天然
分布和栽培的主要为凹叶厚朴 ,不仅有重要的药用价值 ,其木材也有良好的加工性能和开发利用前景 [2, 3 ] .
以福建大田桃源国有林场从 1971年开始先后营造的近 60 hm2的凹叶厚朴材、药两用林为对象 , 开展栽培
及经营管理技术的试验研究 , 总结提出提高凹叶厚朴用材林产量的综合配套技术 , 从而为高产、 优质凹
叶厚朴林的定向培育提供科学依据 .
1 研究地自然概况
试验地设于福建省大田桃源国有林场 ,地处戴云山西侧的闽中低山带 ,东经 117°29′15″~ 117°40′04″,
北纬 25°49′41″~ 25°52′01″, 为中亚热带季风气候 , 年均气温 15. 3~ 19. 6℃ ,无霜期 255~ 275 d, 年降水
量 1 491. 2~ 1 809. 6 mm. 土壤主要为红壤、 黄壤 . 森林植被植物种类多 , 以壳斗科 ( Fagaceae)为主 , 其
次为樟科 ( Lauraceae)、 山茶科 ( Theaceae)等 .
2 研究方法
2. 1 立地选择试验
分不同地形 (坡形、坡向、坡位、坡度 )、 海拔和土壤 , 营造凹叶厚朴材药两用林 , 栽植密度 2 000~
基金项目: 福建省三明市科学基金资助项目 ( 2001-L-40) .
第 1作者简介: 涂育合 ( 1965-) , 男 , 福建大田人 , 高级工程师 , 从事森林培育研究 .
收稿日期: 2002-09-19; 修回日期: 2002-12-03.
DOI : 10. 13324 /j . cnki . jfcf . 2003. 02. 012
3 600株 /hm2 ,以穴垦整地为主 ( 60 cm× 60 cm× 40 cm ) , 10 a后抚育间伐 1~ 2次 , 强度为 15%~ 45% .
2. 2 密度控制试验
1971年进行了 2组凹叶厚朴材药两用林不同密度控制方式的试验: 稀组是低密度造林 , 栽植密度为
2 505株 /hm2 , 第 12年进行下层间伐 , 伐去不符合目标树要求的林木 , 每公顷保留目标树 1 505株 ; 密
组是初植密度 2 940株 /hm2 , 分别于第 10、 15年进行下层间伐 , 每公顷分别保留目标树 1 800、 1 505和
1 200株 .
2. 3 混交造林试验
凹叶厚朴混交试验林主要有 2种类型: 一种是以 1973年营造在Ⅱ类地上以凹叶厚朴为主要树种 ,杉
木、 马尾松、 湿地松为伴生树种的混交类型 ; 另一种是以 1977年营造的以杉木、 马尾松为主要树种 , 以
凹叶厚朴为伴生树种的混交类型 . 混交方式有行带、行间、插花混交等 , 比例为 1∶ 1、 2∶ 1、 3∶ 1、 4∶ 1
等 , 10 a后根据树种间关系进行调节 , 抚育间伐方法 1~ 2次 , 强度为 15% ~ 30% .
2. 4 凹叶厚朴生长收获量表编制
结合林分皆伐 , 在林分内随机选择样木 264株 , 齐地伐倒后测定样木树高、 胸径 , 并采用 1 m区分
求积法计算单株材积 , 作为拟合及检验材积方程和编制材积表的原始材料 . 样木胸径 3. 3~ 22. 1 cm , 树
高 5. 1~ 18. 8 cm. 并从 264株样木中随机抽取 25株凹叶厚朴样木作为检验所拟合的材积方程的材料 ,剩
下的样木用以建立一元、 二元材积方程 . 采用遗传算法、 三次设计法、 改进单纯形法进行方程拟合 , 并
与对数线性化最小二乘法进行比较 , 具体的原理和方法见参考文献 [4~ 6].
2. 5 树皮生物量预测
结合林分皆伐 , 在林分内随机选择样木 61株 , 齐地伐倒后测定样木树高、 胸径 , 剥下树皮测其鲜重
产量 ,并根据树皮的含水率换算成干重 [7 ] . 采用线性、指数及幂函数模型筛选确定最适合该树种树皮产量
预测模型 .
2. 6 人工林丛干数控制
凹叶厚朴是树干容易分叉形成丛干的树种 , 在自然状态下丛干株数所占比例较大 , 丛干数过多会影
响其胸径的生长和干材的形成 . 通过选择有代表性的试验林 , 设立标准地详细调查 8~ 24年生人工林丛
干数、 林木生长量和产量 , 探讨影响凹叶厚朴树皮、 干材产量的相关因子 .
2. 7 凹叶厚朴用材林的材性
对凹叶厚朴不同密度控制方式的试验林 , 按照 GB1927-91的规定选取和采集样木 , 每种密度试验林
各选取 3组样木 , 每组各采集 3株 . 试样制作及试验方法根据 GB1929-91标准 .
3 研究结果
3. 1 凹叶厚朴材药两用林定向培育的立地选择试验
以 1973年营造的凹叶厚朴试验林为例 , 在造林密度相同、 保留密度相近的情况下 , 分析其人工林对
不同立地环境的生态适应性、 合理评价凹叶厚朴林在各种立地条件下的生长表现 . 以其优势木平均高作
为因变量 Y , 以定量化后的坡位、 坡向、 坡度及海拔高作为自变量 , 分别以 X 1、 X 2、 X 3和 X 4表示 . 采
用多元线性回归的方法 , 建立了凹叶厚朴生长与立地因子的回归方程
Y= 3. 250 8+ 0. 685 7X 1+ 1. 315 6X 2+ 2. 267 5 X 3+ 0. 037 4 X 4
经 F检验 ,相关系数达到显著水平 ,说明以上立地因子与凹叶厚朴生长之间具有密切的线性关系 ,回
归分析的精度较高 . 其中坡位的偏相关系数最大为 0. 867 4,表明坡位对凹叶厚朴生长的影响很大 ;坡向、
坡度的偏相关系数分别为 0. 712 5和 0. 598 0; 海拔高的偏相关系数最小为 0. 507 8, 表明海拔高度对其
生长的影响效应小于前 3个因子 .
山坡下部土壤疏松湿润 ,有利于凹叶厚朴人工林根系发育和干材生长 ,平均树高 16. 21~ 17. 65 m;山
坡上部土壤水湿、 肥力条件较差 , 凹叶厚朴人工林发育不良 , 平均树高 10. 68~ 12. 12 m. 在阳坡生长优
于阴坡 ,南坡平均胸径 13. 5~ 18. 7 m,北坡平均胸径 11. 9~ 17. 1 m ,而半阳、半阴坡的长势则比较接近 .
坡度越大、 海拔越高 , 则凹叶厚朴人工林的生长水平越低 , 反之则愈有利于其生长发育 . 因而 , 在立地
选择时应着重考虑坡位、 坡向 , 其最适宜林地为土层深厚、 结构疏松的中下坡和阳坡 .
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3. 2 凹叶厚朴材药两用林定向培育的密度控制试验
3. 2. 1 不同密度控制方式对凹叶厚朴生长的影响 稀组和密组在 30年生时凹叶厚朴树高生长差别不
大 , 但林分平均胸径、 冠幅和单株材积随林分密度的增加而下降 . 稀植的林分平均胸径较大 , 30年生时
可达 16. 5~ 18. 3 cm. 而早期密植的林分 , 即使在 15 a后间伐到和稀植林分一样的保存密度 , 同为
1 505株 /hm2的 30年生凹叶厚朴林平均胸径为 14. 6~ 18. 4 cm , 较稀植林分降低 4. 7%~ 7. 2% , 同时也
使单株材积生长量和林分蓄积量下降 . 林分单位面积蓄积量则以保留密度为 1 505株 /hm2的林分最高 ,
1 800株 /hm2的林分其次 , 间伐后保留 1 200株 /hm2的林分最低 .
3. 2. 2 不同密度凹叶厚朴人工林的生长进程分析 根据样地平均木的树干解析材料 ,对Ⅰ 类地造林密度
2 940株 /hm2的林分 , 按稀组 ( 1 200株 /hm2 )、 中组 ( 1 505株 /hm2 )、 密组 ( 1 800株 /hm2 )分析其生长过
程 . 稀、 中组树高、 胸径生长旺盛期持续 9 a, 而密组仅维持 5 a左右 .稀组树高平均生长量在 16~ 20 a
均超过 0. 87 m, 而密组树高平均生长量始终未超过 0. 85 m; 稀组胸径平均生长量在 18~ 20 a均超过
1 cm,而密组胸径平均生长量始终未超过 1 cm ,且平均生长量始终小于稀组 ;早期 3组胸径生长量差异较
小 , 如 10年生时密组胸径仅比稀组小 0. 73 cm , 到 30年生时相差 1. 65 cm , 说明经营密度过大不易培养
材药两用林 . 稀组、 中组的单株材积连年生长量和平均生长量始终大于密组 , 且随着林分生长发育的进
程这种差距越来越大 ; 稀、 中组凹叶厚朴连年生长量高峰比密组推迟 2 a, 平均生长量最大值到来的时间
也比密组延长了 2 a, 即稀、 中组凹叶厚朴材积生长的旺盛期持续较长 .
3. 2. 3 不同密度控制方式的凹叶厚朴林分径级结构  30年生即将进入主伐的林分 , 稀组在Ⅰ地位级大
径木比例为 34. 8% ,Ⅱ地位级大径木比例为 21. 9% ,而密组大径木比例分别为 3. 1%和 2. 6% . 同为中密
度组的凹叶厚朴林 , Ⅰ 地位级早期稀植的中径木所占比例较大 , 虽比密植的减少 2. 2% ,但大径木比例增
加了 11. 2% , 合计大中径木所占比例提高 9. 0% .
3. 2. 4 凹叶厚朴不同密度控制方式的出材量 规格材的出材量和出材率以中组为高 ,尤以早期稀植的林
分最大 , 密组居次 , 稀组为最低 ; 木材的总出材量仍以中组最高 , 其次为稀组、 密组 ; 总出材率则以稀
组最大 , 其次为中组、 密组 . 树皮产量也以中组为高 , 尤以早期稀植的林分最大 , 密组居次 , 稀组最低 .
培育凹叶厚朴材药两用林 , 目标树保留密度以 1 505株 /hm2左右较为适宜 .
3. 3 凹叶厚朴材药两用林定向培育的混交造林试验
3. 3. 1 凹叶厚朴混交造林的生长效果  24年生杉木凹叶厚朴混交林中凹叶厚朴树高、 胸径分别比对照
提高 8. 1%和 4. 4% , 马尾松凹叶厚朴混交林的凹叶厚朴树高、 胸径分别比对照增加 11. 7%和 9. 6% . 这
表明凹叶厚朴可作为伴生树种营造混交林 , 尤以插花式混交或行带状混交方式较适宜 . 以凹叶厚朴为主
要树种与杉木、 湿地松行间混交效果不理想 , 28年生混交林的生长量低于凹叶厚朴纯林 . 凹叶厚朴为伴
生树种与马尾松、 湿地松行带混交 , 该混交方式的营造效果较好 , 28年生凹叶厚朴马尾松混交林中的凹
叶厚朴树高、 胸径和冠幅依次比对照提高 10. 6% 、 9. 8%、 10. 5% .
3. 3. 2 凹叶厚朴混交造林的改土效果 以 28年生凹叶厚朴、 马尾松 2∶ 1行间混交林为例 ,混交林土壤
容重比马尾松纯林下降 3. 1% , 而土壤最大持水量、 毛管持水量、 田间持水量、 毛管孔隙、 非毛管孔隙及
通气度比马尾松纯林分别提高 14. 72% 、 14. 14%、 6. 95% 、 10. 64%、 17. 75%和 35. 28% . 由此可见 , 凹
叶厚朴马尾松混交林地土层 ( 0~ 40 cm )较为疏松 , 土壤通气性能明显改善且水分容蓄能力大 , 有利于降
水的渗透和马尾松根系的生长 . 混交林的枯枝落叶量多且成分复杂 , 其枯枝落叶量是马尾松纯林的 1. 46
倍 . 经测定 , 混交林地土壤有机质、 全氮、 水解氮、 有效磷及速效钾等养分含量比马尾松纯林分别提高
40. 83% 、 31. 03% 、 43. 94%、 117. 89%和 35. 57% . 表明凹叶厚朴马尾松混交能显著提高林地土壤肥力 .
3. 4 凹叶厚朴生长收获量表编制研究
3. 4. 1 凹叶厚朴一元材积方程的建立 经拟合 ,以遗传算法 [ 11 ]拟合的材积方程 V= 0. 000 540 536 7D1. 980 692
编制凹叶厚朴一元材积表效果最好 . 对公式进行 F值检验 , 结果表明此方程计算的理论材积和实际材积
的差异不显著 . 进一步利用随机抽取的 25株模外样木的胸径和材积实测值作为检验材积方程适用性 ,结
果表明模型预测精度较高 , 表明遗传算法拟合凹叶厚朴一元材积方程具有很高的精度 .
3. 4. 2 二元材积方程的建立 在遗传算法、三次设计法和改进单纯形法拟合的二元材积方程中 ,由于遗
传算法的残差平方和最小 , 遗传算法拟合的材积方程: V= 6. 286 996× 10- 5D1. 699 758 H1. 093 993 , 经 F检验 ,
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模型计算的理论材积值与实测值差异不显著 , 说明胸径、 树高二元材积表具有很高的精度 . 利用随机抽
取的 25株模外凹叶厚朴样木的胸径、 树高和材积实测值作为检验材积方程适用性 , 也显示精度较高 .
3. 5 凹叶厚朴树皮生物量预测
经过拟合 , 以 Y= 1. 022 038+ 0. 015 433 77 (D2H ) 0. 850 929 7的效果最好 , 采用改进单纯形法建立其回
归方程 , 结果表明凹叶厚朴树皮产量与胸径 (D )、树高 ( H )间的多项式回归关系达极显著水平 , 相关系数
最高 , 残差平方和最小 , 效果更优 , 精度最高 .
3. 6 凹叶厚朴人工林丛干数控制
根据 265组原始数据 , 采用多元线性回归方法 [3 ] , 经计算可得丛干数、树高、 胸径、冠幅与凹叶厚朴
全株皮重的回归方程
Y 1= - 1. 987 3+ 0. 456 7X 1- 0. 163 5X 2+ 0. 764 6X 3+ 0. 510 2X 4
Y 2= 4. 732- 0. 537 0X 1+ 0. 163 5X 2+ 0. 726 8X 3
式中: X 1为丛干数 ; X 2为树高 ; X 3为胸径 ; X 4为冠幅 ; Y 1为全株皮重 ; Y2为干材重 . 复相关系数分析 ,
回归达极显著水平 , 说明方程拟合良好 .
依据以上研究结果 , 丛干数对凹叶厚朴树皮和干材重均具有较为显著的影响 , 从经营凹叶厚朴材药
两用林的角度出发 , 在经营过程中宜控制丛干的形成和生长 , 以培养良好的干材为主 , 可留 30%左右的
丛干植株 , 但丛干数宜控制在 2个以内 , 以免影响树干的正常发育 .
3. 7 培育凹叶厚朴用材林的材性研究
3. 7. 1 凹叶厚朴不同密度管理的纤维特性和化学组成 凹叶厚朴木材纤维长度大于 1 mm , 长宽比大于
45, 属阔叶树长纤维材 , 可生产优质纸张和纤维板 . 随着保留密度的增加 , 木材纤维长度和宽度也增大 ,
纤维长宽比值随之提高 , 纤维素含量增加 , 而苯醇等抽取物则随密度的增大而减少 , 但这种影响并不显
著 .
3. 7. 2 凹叶厚朴不同密度管理的材性密度和干缩性 凹叶厚朴木材材性密度在 0. 513~ 0. 587 g /cm3 ,
属于中等密度级的阔叶树材 , 适于建筑材料使用 , 也可用于生产民用家具 . 从制浆造纸和胶合板材生产
角度考虑 , 以造林密度较低的木材较好 . 造林密度管理方式对凹叶厚朴的木材材性密度和干缩性能具有
一定和影响 , 凹叶厚朴的木材干缩和湿涨率均随林分保留密度增大而减小 , 但差异不显著 .
3. 7. 3 凹叶厚朴不同密度管理的木材力学性质 林分密度对凹叶厚朴木材力学性质是有较大影响 ,随着
保留密度增大 , 凹叶厚朴顺纹抗压强度、 抗弯强度、 抗弯弹性模量等指标均有提高的趋势 . 方差分析结
果表明 , 不同密度管理方式的木材力学性质中 , 仅顺纹抗拉强度差异未极显著 , 端面硬度等其余 4个指
标均有显著差异 . 3种密度管理方式试验林 , 仅以密组的木材力学性质最高 ,木材品质系数最大 . 根据木
材硬度的品质等级划分法 , 凹叶厚朴属于中等强度阔叶材 , 可用于生产胶合板等人造板 .
凹叶厚朴既适于作为制浆造纸及纤维板、 胶合板等工业用材 , 又能用于建筑结构材料和生产民用家
具 , 用途广泛 . 不同密度管理方式对凹叶厚朴木材纤维特性、 化学组成、 基本密度和干缩性等物理化学
性质的影响不显著 .根据凹叶厚朴试验林的材性测定比较 , 以密组的木材品质指数较高 . 从木材工艺性
能和材性利用的角度出发 ,造林密度和保留密度均不宜过高 ,在本试验条件下以中组 (保留 1 505株 /hm2 )
为宜 .
3. 8 凹叶厚朴材药两用林定向培育的优化模式
在掌握凹叶厚朴生长发育规律的基础上 , 明确凹叶厚朴材药两用林定向培育的主导因子 , 根据栽培
措施在不同立地的各种组合的生长效应和经济效果 , 利用生长收获模型进行营林措施评价和优化培育方
案的筛选 ,以经济效益最优为目标对营林方案进行综合选择 ,确定不同立地类型的配套栽培技术系列 . 依
据不同培育方式的生长收获和经济效益分析结果 , 在Ⅰ ~ Ⅱ立地级的林地条件下 , 以材药两用林为培育
目标 , 提出不同立地定向培育凹叶厚朴材药两用林的优化模式 , 每种模式包含造林密度、 造林材料、 间
伐保留密度及主伐年龄等关键技术措施的优化组合 , 同时列出培育过程的抚育管理、 混交模式及树皮环
剥时间 (表 1) . 从经济效果优化角度 ,每种立地类型可确定一种经济效益较佳的定向培育模式 , 供凹叶厚
朴生产中参考 .
148 福 建 林 学 院 学 报                 第 23卷
表 1 凹叶厚朴材药两用林定向培育的配套技术模式
Table 1  The o riented cultiv ating technique pat tern of the tim ber-m edcine double-using cul tivation of Magnolia of f icinal is
项   目    栽 培 模 式 的 技 术 指 标
培育目标 材药两用林 材药两用林
立地类型 Ⅰ 类地 Ⅱ类地
造林材料 良种 良种
苗木规格 Ⅰ 、 Ⅱ级苗 Ⅰ 、 Ⅱ级苗
整地方式 块状整地 带状
整地规格 50 cm× 50 cm× 40 cm 60 cm× 60 cm× 40 cm
造林密度 /株· hm- 2 2 200~ 2 505 2 400~ 2 600
抚育次数 2~ 1~ 1 2~ 2~ 1
首次间伐时间 /a 15 12
间伐强度 /% 25 30
保留密度 /株· hm- 2 1 505 1 505
混交模式
凹叶厚朴为伴生树种与杉木等混交 ,
行带混交方式 ,混交比例 ( 2~ 3)∶ 1,
及时调整种间关系        
凹叶厚朴为伴生树种与马尾松、 湿地松
等行带混交 ,混交比例 ( 3~ 4)∶ 1,及时 
调整种间关系           
剥皮利用时间 /a 20 22
主伐年龄 /a 28 30
4 小结与讨论
凹叶厚朴人工林在不同立地条件下的栽培试验结果表明 , 凹叶厚朴为喜温暖、 湿润和肥沃的阳性树
种 , 对土壤条件的要求比较高 , 坡位对凹叶厚朴生长的影响很大 , 在山坡下部、 阳坡生长较好 .
根据栽植密度对凹叶厚朴人工林生长、 干材和树皮生物量的影响规律 , 在Ⅰ 、 Ⅱ类地的造林密度以
2 500株 /hm2左右为宜 . 综合不同密度控制方式对凹叶厚朴林分生长、 成材过程、 径级结构、 出材量和
树皮产量的影响程度 , 认为定向培育凹叶厚朴材药两用林 , 12~ 15 a间伐 1~ 2次 , 保留密度以
1 505株 /hm2左右适宜 ,有利于改善林分结构 ,促进干材和树皮的合理发育 ,有效地提高凹叶厚朴人工林
的出材量和生产力 .
凹叶厚朴可以作为杉木、 马尾松等的伴生树种 , 采用行带混交或插花方式较好 . 凹叶厚朴作为主要
树种 , 采用行带混交或带状混交为宜 , 种间关系比较协调 , 与杉木、 湿地松行间混交效果不理想 , 掌握
视种间关系的变化规律适时进行调整 .
不同密度管理方式对凹叶厚朴木材纤维特性、 化学组成、 基本密度和干缩性等物理化学性质的影响
不显著 , 但对木材力学性质有显著影响 , 以密组的木材品质指数较高 .
通过综合性的系统试验 , 了解不同营林措施对杉木生长过程的影响及经济效果 , 确定了影响凹叶厚
朴生长的主导因子 , 建立其生长收获模型 , 以良种、 立地和密度为基点 , 以经济效益为目的 , 通过生长
模拟和效益评估 , 提出了不同立地定向培育凹叶厚朴材药两用林的优化方案 .Ⅰ 、 Ⅱ类立地初植密度
2 200~ 2 600株 /hm2 ,块状或带状整地 , 中等抚育强度 , 通过合理密度控制和合理轮伐期 , 可增加木材蓄
积量和树皮产量 .
参 考 文 献:
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(责任编校:江 英 )
149第 2期             涂育合等: 凹叶厚朴材药两用林栽培试验及经营管理技术