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Study on the Structure of Culm Form of Bambusa wenchouensis

大木竹秆形结构的研究



全 文 :林 业斗·学研 究 以拓八 !∀ # ∃ % & ∋ 
户,( ) ∗‘+ 尺昭 ∗, )− .
文章编号 ∃ ∋!# ∀一 / %《以拓 #∋ 功 %拱
大木竹秆形结构的研究 0
苏文会‘ , 顾小平‘” , 岳晋军 ’ , 吴晓丽‘ , 朱如云  , 林开搜
!∀ 1 中国林业科学研究院亚热带林业研究所 , 浙江 富阳 2 / ∋ 3  1 浙江省平阳县林业局 , 浙江 平阳 2  4/ ∋ #
摘要 ∃ 调查 了浙江南部大木竹的秆形状况 , 包括秆高 、鲜秆质量 、尖削度 、竹壁厚和节间长等一系列指标 。 以毛竹为
参5∀竹种 , 对数据进行统计分析并拟合曲线 , 结果发现 ∃相同胸径下 , 大木竹的全高大于毛竹 3尖削度较毛竹略小 3 壁
厚随竹秆高度增大而减小的速率比毛竹快 3拟合大木竹鲜秆质量 一胸径的幂函数方程为 ∃ 6 7 ∋ 1 2 8! #9 ∀夕# ‘的 ” ,
与 「竹相比 , 同样胸径的大木竹鲜秆质量比毛竹大 3大木竹的节间长度随高度的变化趋势呈二次曲线 , 在胸径为 /
&   。·: 范围内 , 节位数 ∋ &  4 处的节间长度最大 , 可达 4∋ 一 ;4 < : 。
关键词 ∃ 大木竹 3秆形 3 尖削度 3 壁厚
中图分类号 ∃ 48 4 文献标识码 ∃ =
>+? ≅ Α ( Β +. ∗ > +) ? ∗ +? )∗ ( Χ < ?∀ : Δ( ) : ( Χ 9, : Ε? Φ , Γ ∗ Β ∗. ( ? ∗ Β ΦΗΦ
4 ‘ 价Β 一入Ι, Η、 , ‘打 ϑΗ , (夕Η鳍, , 玖店 ΚΗ Β尹 Β , , Γ 打 ϑ Η, ( 一, , Ι 万‘尺? 一卿 Β , , 刀义丫瓜 Η一Φ ( ? ,
! 1 Λ ∗ Φ ∗ , Β 5一 ΜΒ Φ +Η+? +∗ ( Χ > ? Ε+)( Ν Η− , ∀ Δ( ) ∗ Φ +侧 , <= Δ , Δ? Α,Β Ο 2 /的 , Ι .∗Π Η,Β Ο , < .ΗΒ , ∃
 1 肠)∗ Φ +叮 9 ? )∗ , ? ( Χ ΘΗΒ ΟΑ ,Β Ο <( ? Β +Α , Ρ.∗Π Η, Β Ο Θ: Σ ΗΒ ∗ ∗ , ΘΗΒ 盯,Β Ο 2  4/ !Τ# , Ρ.∗Π Η,Β Ο , <.ΗΒ ,
=Ε Φ+) , ∗蔺 Υ . ∗ Φ +)? ∗ +? )∗ ( Χ − ? ∀: Χ( ): ςΧ 9 , ∀ΒΕ ?Φ , Γ ∗ Β− . ( ?∗ 哪4 Γ , Φ Φ +? ≅ Η∗ ≅ , ΗΒ ∗ ∀? ≅ ΗΒ Ο ∗ ? ∀: .∗ ΗΟ.+ , ∗ ? ∀: Γ ∗ ΗΟ.+ , ∗ ? ∀: +, Ω
Θ∗ 一 , Γ , ∀∀ +.Η( Ξ Β ∗ ΦΦ , Β ≅ ΗΒ +∗ )Β ( ≅, ∀∀∗ Β Ο+ . ∗ +∗ 1 < ( : Ν , )∗ ≅ Γ Η+. : ( Φ ( Ε, : Ε( ( , +.∗ )∗ Φ∗ , )− . )∗ Φ ? ∀+Φ Φ . ( Γ ∗ ≅ +., + ΗΧ +. ∗ Η) Ε )∗ , Φ +
≅ Η, )Β ( +∗一 !∀〕# Γ ∗ )∗ ∗ Ψ ? , ∀ , 9 1 , ∗形. ( ?∗ 邢4 ., ≅ , .ΗΟ.∗ ) Φ +∗ : , Γ ∗ ΗΟ.+Η∗ ) ∗ ? ∀: , , ∀Η++∀∗ Φ : , ∀∀∗ ) +, Ν∗ ) , Β ≅ +.Η∗ Ξ ∗ ) Γ ,∀∀, , ∀Ω
+.( 一 5一 Η卜 Γ , ∀∀ +.Η∗ Ξ Β ∗ ΦΦ ≅ ∗ ∗ )∗ , Φ ∗ ≅ : ( )∗ Ψ ? Η∗ Ξ∀Α +., Β : ( Φ ( Ε , : Ε ( ( , Φ ∗ ? ∀: .∗ ΗΟ .+ ΗΒ ∗ )∗ , Φ ∗ Φ 1 Υ.∗ Ε ∗ Φ + Φ+)? ∗ +? ), ∀ : ( ≅ ∗ ∀ ( Χ
Χ)∗ 、5 ‘∃ ? ∀1 1 Γ ∗ ΗΟ. ∃ !6 # Γ , Φ 6 7 ∋ 1  2  8 !Ζ 9月 # ’ ’% ’ , , Β ≅ +.∗ )∗ ∀,+ Η( Β Ε ∗ 0Γ ∗ ∗ Β Η+Φ ΗΒ +∗ )Β ( ≅ ,∀ ∀∗ Β Ο+ . , Β ≅ ∗ ? ∀: . ∗ ΗΟ. +
。∋  , ∀≅ ∀,。 。∀ΗΦ +)Η ∀〕? +∗ ≅ Γ Η+. ∗ ( Β Η∗ 1 [ .∗ Β +.∗ Ε )∗ , Φ+ ≅ Η, : ∗ +∗ ) ), Β Ο ∗ Φ Χ)( : / +(  ∗ : , ΗΒ +∗ )Β ( ≅ , ∀ ∀∗ Β Ο+ . ∗ ( ? ∀≅ )∗ , ∗ . +.∗ : ,ϑ ΗΩ
)∀一? ΜΒ !# Χ万!# & ; 4 ∗ : , Φ 0. ∗ Β ( ≅ ∗ Γ , Φ ∋ & 4 1
∴ ∗ Α Γ ( , Β Φ ∃ 9 , 爪;琳, 切∗砒.(砚ΒΦ ΗΦ 3 ∗ ? ∀: Χ( ): 3 +,Ν ∗ ) 3 Γ , ∀∀ +.Η∗ Ξ Β ∗ Φ Φ
近‘5来 , 随着农村经济体制改革的深化和产品
市场的 5一放 ,竹产业发展迅速 ,尤其是竹板材加工和
竹浆造纸等竹材利用呈现出欣欣向荣的局 面 , 这一
发展势 仁迫切需要培育稳定 、高产的竹林作为原料
基地 、 纵观我国竹材的开发与利用 , 人们所关注的
仍仅局限于毛竹 !Θ. 了∀∀( Φ +,− .ΑΦ .∗ +∗ )( 卿∀, ς ∀ΗΣ · Σ , ) ·
尸? Ε∗Φ ∗ ∗川 !6, Ι ∗∀1 # ς.Γ Η1 #等少数竹种 , 许多材性优
良的高产丛生竹种因乏于利用而逐渐衰亡 。 就毛竹
而言 , 良好培育条件下 的丰产林 , 年产量 也 只有
∋ + · .: 一’左右 , 很难满足工业化加工的需求 。 大
木竹!9 , Β+Ε ( , Γ∗ 二.( ?∗ ΒΦ ΗΦ ![∗Β # ] 1 ⊥ 1 Ζ ,Η #又名
毛单竹 、王竹 、九层脑和赤竹 , 是浙闽地区 自然分布
收稀 _ 期 ∃  !刃4一一2
基金项目 ∃ 浙江省科技厅重点资助项 目!∋  ∋2 /# 的部分内容
作者简介 ∃ 苏文会 , ! 8 ;一 # , 女 , 河北石家庄人 , 硕士研究生 1
, 个研究中试样的采集由浙江省平阳县南湖乡林业站协助完成 , 特此致谢 _
, , ·亘讯作者
第  期 苏文会等 ∃大木竹秆形结构的研究
的丛生竹种 。 一般竹株胸径 % & )( − : , 竹壁厚 , 材
质坚韧 , 据报道 , 普通经营水平下的林分 , 年产秆材
;( + · .: 一 , , 高的可达 8( + · .: 一 ’仁‘, , 〕 , 是一优良的
高产竹种 。
在竹材加工业中 , 秆形向来是评价竹种材性
优劣的重要指标之一 。 早在上世纪 8 ∋ 年代 , 周
芳纯等 〔’二就对毛 竹的秆形作了深人研究 。 大木
竹分布区地处丛生竹北缘 , 又具高产 、壁厚等优
点 , 但由于各种原 因 , 至今人们对它的利用 和研
究还很少 ⎯ ’, ’, /一; 〕 , 对其秆形结构方面的分析 未见
报道 。 本文对大木竹的秆高 、鲜秆质量 、尖削度 、
竹壁厚和节间长等秆形指标进行了分析 , 并同毛
竹比较 , 旨在为大木竹的开 发利用和相关研究提
供参考数据 。
直线方程 ∃ Α 7 2 1 4 4 2 α  1 / ∋ %ϑ , 尸 7 ∋ 1 ∋!Τ# ς ,
Λ 7 ∋ 1 2 ;
幂函数方程 ∃ 少 7 2 1  ; 8 / ϑ 。” , ’ , 尸 7 ∋ 1 ∋ ∋ ∋ , 丑
7 ∋ 1 ;  。
周芳纯先生曾就毛竹的全高与胸径关系作了详
细调查 ,并分别对不 同产地 的毛竹拟合了模型 〔’Κ 。
本文取其中培育较好的大茅山毛竹作为参比对象 ,
将大木竹全高 一 胸径的幂函数曲线与毛竹的相应曲
线进行比较 , 结果如图  。
∀!#月矛气, , ,,且∀甩#,二
日、褪训
∃ 材料与方法
∃ # ∃ 测定材料
大木竹采自浙江平阳县南湖乡 , 该地 区属中亚
热带季风气候 , 年平均气温 ∃% & ∋( ℃ , 年降水量
∃ )( ∗ ∗ 以上 +竹林自然生长 , 无人为经营 , 立地条
件为缓坡地 , 微酸性红壤土 。 取胸径 , & ∃ −∗ 、生
长良好的 . 年生竹株 /) 株作为检测试样 。 部分指
标的参比竹种毛竹 ,取自浙江富阳 , 立地条件与大木
竹相似 。
∃ # ∋ 测定方法
将试验竹株齐地砍倒 , 测胸径 、全高 ,并参考 “毛
竹林的调查方法 ” 0’〕, 去枝叶后 , 取胸径的 ∋乃 为用
材竹小头直径 , 去掉小头 1 稍部 2 , 剩余部分长度为
秆高 1用材长 2 。 数节数 、测节间长 , 然后将秆 / 等
分 , 自基部开始编号为 ∃ 、∋ 、 . 、, 、 / , 称为相对高度 。
测量各段基部处 围径 、壁厚 , 并分别对各段称质量 。
参比竹种毛竹的测定方法同上 。
∃ # . 数据统计方法
所测数据输人计算机进行统计模拟 , 方法采用
莫惠栋£3 〕、汪锡孝工4」和 5 67 数据统计软件〔’例 。
. , / ) % 3 4 ∃ ( ∃ ∃
胸名认三∗
应 大木竹 # 毛竹
图 ∃ 大木竹 、毛竹全高随胸径的变化
∋ 结果与分析
∋ # ∃ 大木竹高度与胸径的关系
∋ # ∃ # ∃ 全高一胸径的关系 对大木竹全高 1 8 全 2 !
胸径 1 5 98 2 的关系用直线 、幂函数和多项式方程进
行拟合 ,发现 . 种曲线的拟合效果差异不大 , 均达显
著水平 。 为便于指导生产 , 本文选择直线和幂函数
曲线 , 拟合结果如下 1 :—8 全 , ;—5 98 2 。
图中 : 二 ∋ # % % /扩 ”, ’是周芳纯测定的大茅山毛
竹的全高 一 胸径幂函数拟合方程 。 可以看 出 , 相同
胸径 的大木竹全高比毛竹要大 , 在胸径为 , # ( &
< # ( = ∗ 的范围内 , 大木竹比毛竹大约可高出 ∃ # 3 &
∋ # > ∗ 。
∋ # ∃ # ∋ 秆高一胸径的关系 本文对大木竹秆高 1 8 2
一 胸径 1 5 98 2的关系用直线 、幂函数和多项式进行
了模拟 , 发现 . 种方法拟合效果均较好 。 为便于生
产运用 , 选择最为简单的直线模型 份—8 , ;—5 9 8 2 ?了 ≅ ∋ # ∃% 3 3 Α ∃ # ∃/ 3 %; , 6 ≅ ( # (田 ( , Β ≅ ( #
3 4 , , 。
∋ # ∋ 大木竹鲜秆质且与胸径的关系
为了估算产量 , 人们研究了秆质量 一 胸径的关
系 , 并建立了一元材积表 。 本文根据大木竹鲜秆质
量 1 Χ 2 一 胸径 1 5 98 2关系的散点图 , 用直线 、幂函
数 、多项式和 肠ΔΕ 7ΦΕ 。 方程进行拟合 ,根据拟合效果 ,
选择 幂 函 数 方 程 1 少—Χ , ?—5 98 2 ? : 二( # ∋ . ∋ % ; ∋ ∃ 34 4 , 尸 ≅ ( # 以刃 。, 刀 ≅ ( # 4 %/ ∃ 。
为了更好地说明大木竹的秆质量状况 , 仍以周
芳纯先生测定的大茅山毛竹〔’了为参比 , 大木竹鲜秆
质量 一 胸径的幂函数回归曲线与毛竹的相应方程如
图 ∋ 。
林 业 科 学 研 究 第 Π 卷
4 ∋
/ ∋
的相对高度 ϑ , ∃ 7 . β ⊥ ϑ Φ 十  , 然后将相对 高度 笼
代人直线或二次曲线方程得到相对直径 Α , 则任
意高度 . 处秆的直径为 了Ζ 。
 ∋ ∋ 1 卜 & 一一
∋%8;4
冰添侧友契
(<∀Γ,、,‘
备尽、二‘子卜
、#‘、Η乍
) % 3 4 ∃( ∃ ∃ ∃ ∋
胸斗劲粗
么 大木竹 一 毛竹
图 ∋ 人木钓 、 色竹鲜科质量随胸径的变化
Ι“川 , , ≅ ( # 巧 ) ) 、 ∋∃ %, , 是毛竹的鲜秆质量 一 胸
径的林函数方程 。 由图 ∋ 可以 直观看出 , 相同胸径
ϑ‘的 , 、 木竹鲜秆质量 比毛竹要大 , 且随着胸径 的增
气, 这于ϑ差 异变得愈加明显 。 如果测量出立竹胸径 ,
山此卜∃2 ∃力‘程可直接求得竹秆的鲜质量 。
∋ . 大木竹竹秆的尖削度
, 研究以地径为标准 , 将其它高度处的秆径 与
地径泛 比称为相对直径 , 相对直径随相对高度的变
化曲红 反映 Κ竹 子尖削度的大小 。 分别根据大木竹
和毛个相对直径1丁2 一 相对高度 1 ? 2 的散点图 , 用直
线 、助。, 、ΦΕ= 和二次曲线进行拟合 , 根据拟合效果及
, Ι沪 ∀ 性用方便的原则 , 最终选择直线和二次曲线
模型 , ·以合方程与检验结果如 卜。
咋戈ϑ可归方程
大 长布勺‘ ? , ≅ ∃ # ∃. ∋ ) 一 ( # ( 4 . . ; , 尸 ≅ ( # ( ( 4 ( , 衬
二 ( # 4〔∃ )
一毛 勺‘ ? , 产 ≅ ∃ # ∃. . , 一 ( # ∃( ∃ ) ; , Λ ≅ ( # ( ( ∋ / , 尺 二
( # 4 3∋ 、 +
ϑ欠曲线回归方程
一人水布勺‘ ? : ≅ ( # 4 % % / Α ( # 12. 4 ) ; 一 ( # ( ∋ ∋ ∋ 、∋ , 尸 二
1 2 , 1Μ2∋ 朱, 尺 二 ( # 4 4 3 3
毛竹 ?  ≅ ∃ # ( ∃4 , 一 ( # Ν . 4 ; 一 Ν # Ν ∀) ∋ 4 ; > , 尸 ≅
12 # (12 ( 《2 Β 二 ∃ # 1兀旧 (
分析结果表明 , 大木竹与毛竹的直线和二次 曲
线 , 个似合方程均达极显著水平 。 为了更直观地反
映出大 人竹与毛竹尖削度的差异 , 分别对以上两者
的 几次 芳项式拟合曲线作图1 图 . 2 。
由问归方’程 和 图 . 可得 到 ? 1 ∀2 大木 竹相 对
直径随 川对高度的变 化曲线较毛竹平缓 , 即大木
竹的尖肖度较 毛竹小 + 1 ∋ 2 如果知 道大木竹的地
径 ∀, 和汗高 厅 , 就 可以求 出任意高度 Ο 处秆 的直
径 其ϑ卜推廿方法如下 ? 首先计算任意高 度 Ο 处
.
相对高度
▲ 大木竹 # 毛竹
图 . 大木竹 、毛竹秆直径随高度的变化
∋ # , 大木竹壁厚随高度的变化
竹类植物秆的直径 自基部随高度增加而逐渐减
小 , 竹壁厚度同样也有这一趋势 。 仍以秆基部的壁
厚为标准 , 其它高度处壁厚跟其比值作为相对壁厚 ,
分别用直线 、双 曲线 、 ∀Ν ΔΕ 7ΦΕ = 方程和 多项式拟合大
木竹与毛竹的相对壁厚 1劝 一 相对高度 1;2 的关系 ,
发现双曲线的拟合效果最好 。 为便于生产操作 , 本
文选择直线和双曲线方程 , 结果如下 ?
直线方程
大木竹 ?少 ≅ ∃ # ( , . , 一 ( # ∃) 4 Π Θ , Β ≅ ( # 4 . . 3 , 6
≅ ( # ( ∋( .
毛竹 ?少二 ∃ # ( / % 4 一 ( # ∃ ∃ ∃ Δ ; , 双 ≅ ( # 4 % ( ) , 尸 ≅
( # ( ( ) (
双曲线方程
大木竹 ?少二 ( # ∃. , ∃ Α ( # 3 % 4 4 Ρ 二 , Β ≅ ( # 4 4 ) ) , 6
≅ ( # ( ( ( ∋
毛竹 ?少 ≅ ( # , % . / Α ( # / , , ) Ρ 、 , Β 二 ( # 4 ) 4 ∃ , 6 ≅
( # ( ) /
由分析结果看出 , 对于大木竹 , 双曲线的拟合效
果 比直线要好 , 但直线方程简单 , 计算方便 , Σ 检验
结果达显著水平 , 所以在生产 上可以参考使用 。。 两
竹种壁厚变化规律的双曲线方程见图 , 。
由图 , 和回归方程可得 ? 1 ∀2 大木竹秆相对壁厚
随相对高度的变化较毛竹快 , 拟合的直线方程斜率
大 , 即壁厚随竹秆高度增加而减小的速度快 , 但在实
际调查中发现 , 相同胸径的大木竹和毛竹 , 在等高度
处 , 大木竹的实际壁厚比毛竹要大 + 1∋ 2 如果测出大
木竹地径处的壁厚和杆高 , 就可求得任意高度处的
壁厚 ,具体计算方法同 ∋ # . 节中任意高度处竹秆直
径的求法 。
第  期 苏文会等 ∃大木竹秆形结构的研究
Βχς∋∋一1五
∋‘χ/睿睡翻友释
2
相对高度
今 大木竹 今 毛竹
图 / 大木竹 、毛竹壁厚随高度的变化
 1 4 大木竹的竹节变化规律
对竹材进行加工利用时 , 节间长短会影响到材
料加工的难易 、产品力学性能和美观程度 。
 1 4 1  大木竹节间长度的变化规律 从秆基开始 ,
将节编号为  、  、 21 · ·⋯称为节位数〔’ , 任一节间实
际长度跟胸高处节间长的 比值称为相对节间长 , 此
值随节位数的变化反映了竹种节间长 的变化状况 。
大木竹秆自基部至秆梢 , 节间长度的变化趋势如 图
4 所示 。 可以看出 , 大木竹在节位数 )( & 巧 处的节
间长度最大 。 在胸径为 / &  − : 的范围内 , 大木
竹最长节间的实际测定值达 4∋ 一 ;4 <: 。 相对节间
长度 Α 随节位数 ϑ 的变化趋势呈二次曲线 , 模拟 回
归方程 ∃ , 7 ; 4 1 4   / α 1 / 2 4 Φϑ 一 ∋ 1 2 /  / ϑ , , Λ 7
∋ 1 % 2 % , 尸 7 ∋ 1 以Τ# ∋ 。 在实际运用时 , 测量出立竹
胸高处的节间长 , 根据此回归方程 , 就可求算任一节
间的实际长度 。
/ ∋ )
模型指导生产的实用性 , 本文选择直线方程 !Α 一 δ ,
ϑ 一 Ζ 9⊥ # ∃
Α 7 / 1 %% 4  α  1 4 4 / Ο ϑ , Λ 7 ∋ 1   , Θ 二
∋ 1 《洲〕∋ ∋
由拟合方程可看出 , 大木竹秆的节数与胸径呈
正相关 3测出大木竹立竹的胸径 , 代人方程就可求出
秆的节数 3将大木竹的节数 一 胸径曲线与其它竹种
的相应曲线进行比较 , 就可以知道两竹种间节疏密
的差异 。
2 结论与建议
通过分析浙江南部大木竹的秆形结构 , 并与广
泛利用的材用竹毛竹作比较 , 发现 ∃ !∀# 在相同胸径
下 ,大木竹的全高 、鲜秆质量均大于毛竹 , 在 / 1 ∋ &
 1 ς − : 的胸径范围内 , 可比毛竹高  1 ς : 左右 , 鲜
秆质量大  一 巧 Ξ Ο 3 !# 竹秆尖削度较毛竹小 ,竹壁
厚随杆高增大而减小的速度较毛竹快 ,但同胸径下 ,
同高度处的绝对壁厚值 , 大木竹仍比毛竹要大 3 !2#
大木竹竹秆通直 , 节间较长 , 最长节间可达 4∋ & ;4
− : 。 所以 , 从秆形结构看 , 作为材用原料 , 大木竹不
亚于毛竹 , 甚至优于毛竹 。 另外 , 从生物量 的大小
讲 , 大木竹年产秆材可为毛竹等竹种的  & 2 倍 , 这
无论对竹农还是竹材加工企业都是极为有利的。
1 廿
 / ; %  ∋  / ;  %  ∋  
节位数
图 4 大木竹节间长随高度的变化
 1 4 1  节数与胸径的关系 一定胸径下 , 竹株的节
数反映了该竹节的疏密 , 求出节数 一 胸径回归方程
就可以了解某一竹种竹节的疏密状况 。 根据大木竹
秆部节数 一胸径的散点图 , 用直线 、多项式和幂函数
拟合节数随胸径的变化趋势 , 结果表明 , 节数 !δ # Ω
胸径 !Ζ 9⊥ #的各模型拟合程度均达显著水平 , 鉴于
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