全 文 ：第 1 卷 第 2 期
1 9 8 8 年 4 月
林 业 科 学研 究
FO R ES T R ESE A R CH
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1 9 8 8
田间供水与杨树生长关系的研究
1
. 供水处理对杨树生长、
树 体 结 构 和 叶 量 的 影 响*
刘奉觉 郑世楷 减道群
(中国林业科学研究院林业研究所 )
摘 要
在集约栽培的杨树人工林中作 了小 区灌溉试验 , 进行 了林木生长指标 、 水分生
理指标与供水量关系的研究。 结果表明 , 供水大大促进 了林木生长 , 其树高、 胸径
和材积的年增长量均随供水量的提 高而增加 。 1 9 8 3一 19 8 6年其树高、 胸径 、 材积分
别比时照增加 1 7 . 2一2 4 . 6 % 、 1 0 . 7一2 . 1 %和2 。 O一42 。 6 % 。 供水还影响到树体的
结构 , 有利于同化产物向枝条中运愉与积 累, 促进 了树干 、 枝 条、 叶数与叶面积的
增长 。
关健词 杨树人工林 ; 林木蒸腾作用 ; 蒸腾耗水量 ; 林木需水量 ; 材积增长量
在我国平原地 区杨树栽培历史上 , 七十年代兴起营造杨树速生丰产林 , 对发 展 林业 具
有很重要意义 。 它的经济效益 、 社会效益与生态效益 , 正在被人们所认识 。 灌水是杨树人工
林速生丰产的重要措施之一 , 如何有效地利用水分获得高产 , 这是当前人工林生产上急待解
决的问题 。 所谓合理灌水就是按照环境因子的变化和林木生长的需要 , 科学地确定林木不同
时期的需水量 , 按时 、 按量地向林木供应水分 , 尽量作到科学用水 , 以合理的灌水量换取更
多的木材 。
在林木生长过程中 , 根部吸收 的水分绝大多数用于蒸腾消耗 , 因此林木蒸腾耗水规律是
研究林木需水量的基础 。 林木材积产量对田间供水的反应则是估算需水量的依据 。 为了探讨
集约栽培杨树人工林的合理灌水量 , 我们从研究林木水分生理指标入手(叶含水率、 水 分 亏
缺 、 水势、 蒸腾速率、 组织液浓度等) , 聚焦到林木蒸腾作用上 [’J。 研究了估算树冠蒸 腾耗
水量的方法〔“卜 探讨了蒸腾耗水量与材积增产量之间的关系和材积产量对供水量的反应 。 据
此提出估算人工林需水量的方法和 工一69 杨人工林需水量表 , 作为林木灌溉用水的参考 。
本文于 1 95 7年 1 2月 2 5 日收到。
, 此项研究 为“杨树丰产栽培 中间试验 , (国家科委 合同项 目)的一部分 。 王世绩参预试验设计 , 窦忠福 、 刘雅荣 、 杨 炳
才 、 徐宏 远 、 王永江等先后 参加过造林及部 分测定工作 。 本文初稿承侯治溥研究员 、 王 世绩 副研究员以及美 国 加 州 大 学
Dr
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H s饭 。 提 出宝贵意见 。 试验 得到山东省临沂地区林业局 、 首县林业局和廿里 乡的支持, 于现 、 郭春等同志协
助溅定 , 谨 此一 并致谢 ,
1 5 4 林 业 科 学 研 究 1 卷
一 、 试验地区的自然概况
试验地设在山东省艺县廿里乡 。 地处东经1 1 8 ”5 0’ , 北纬35 0 35 ‘ , 东邻黄海较近 , 属海洋
性与大陆性的过渡型气候 , 年平均气温1 2 . 1℃ (一 20 . 。一3 9 . 4℃ ) , 无霜期 1 87 天左右 , 10 ℃ 以
上活动积温4 0 8 1 . 5℃ , 平均年降水量 8 50 m m , 平均全年日照 2 5 98 h , 年平均相对混度 71 % ,
试验地土壤为河流冲积沙壤土 , p H 7 . 。一 7 . 3 , 容重 1 . 43 一 1 . 47 9 /c m 3 , 有机质 含 量 0 . 3一
。. 4 % , 全 N 、 P 、 K 含量分别为0 . 03 % 、 。. 12 % 和3 . 36 % , 速效 N 、 P 、 K 含量分别为4 . 04 、
0
.
0 9 9和 3 . 0 9 m g八 0 0 9 土. 。 地下水位 Zm 左右 。
二 、 试验村料与方法
试验林为集约 栽培 的 x 一 6 9杨 (p o p o lu s J o lto id e s B a rtr . c v . “L u x ” e x · I 一 6 9 / 5 5 )
人工林 。 1 9 8 2年春季造林 , 因气候干旱定植后全部平茬 , 株行距 3 x 6m , 造林前植树行进行
条带深翻(带宽 Z m , 深 lm ), 每株施土杂肥 1 5 k g , 以后每年生长季节追施化 肥 2 一 3 次 。
1 9 8 2一1 9 8 4年实行农林间作 , 行间种植冬小麦和甘薯 (一年两季 )。 试验林长势旺盛 , 均匀整
齐 , 一9 5 3 年初树高 sm 左右 , 胸径 sc m 左右 ; 1 9 8一年末树 高 1 0一 1 2m , 胸 径 12一 1 4e m ;
1 9 8 6年末树高16 一 1 9 m , 胸径 17 一2 3c m 。 大多数林木已经达到当地小径商品材标准 。
从1 9 8 3年开始进行灌溉试验 , 划分为 7 个试验小区(小区面 积 0 。 4 5 h a ) , 1 9 8 3一 1 9 8 5 ‘1三
用滴灌管道供水 , 分小区用水表记录水量 。 1 9 8 6年改用畦灌 , 按进畦水流速 一与时间计算灌水
量 。 天然降水量从当地气象站抄录 。
试验设二级供水水平 , 一极和 二级供水设 2 次重复 , 对照设 3 次该复 :
¹ 对照 : 仅有天然降水 ,
º 一级供水 : 天然降水加人工计量灌水 ,
» 二级供水 : 天然降水加人工计量灌水 , 其人工灌水量约为一级洪水的 2 倍 。
除灌水以外的其它田间管理措施 , 各小区均保持一致 。
19 83一19 8 6年各试验区的天然降水量与人工供水量列入表 1 。 应当指出 , 由于各年气象
因素 (尤其是降水量 )的变化及多种因素的影响 , 实际的田间供水量有时难于与试验设计相一
致 。 19 83年气候较 二r旱 , 人工供水较 多 , 一级人工供水量相 当于天然降水量的46 . 4% , 二级
供水量相当于87 . 3% , 各试验区间供水差异是明显的。 而 19 8 4年降雨较多 , 一级 一与二级人工
供水量分别相当于天然降水的19 . 3%和31 . 9 % , 各试验区间供水量档次没有拉开 。 19 8 5年和
1 9 8 6年 , 人工供水量过少 , 时间安排有时也不适当 。 尽竹如此 , 各年不同供水的林木生长量
仍表现出明显的差别。
试验期间测定的指标有 :
1 . 林木蒸腾速率 用 K S 一o l0 A 快速天平称重法进行 。 在1 983 、 19 8 4 和 19 8 6 年的生长
季节 , 每月中旬选择 1一 2 个晴天作 为测定 日 , 从 日出到 日落每隔 2 小时测定 1次 , 取样部位
为树冠南面中层枝条上的功能叶。 19 8 4与19 86 年 , 用稳态气孔计进行对比测定。根据蒸腾速率
试验地土城 分析资料承刘冷坡先生提供 。
2 期 刘奉觉等 : 旧间供水与杨树生长关系的研究 1 5 5
表 1 试验处理的降水量与人工供水量 * (m m )
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3
人工供水t 用 “重复小区平 均供水最 士标准差 ”表示。
在时间和空间上的变异规律提出的树冠蒸腾耗水量估算出树冠蒸腾耗水量 tz1 。
2
. 林木生长量 各试验小区设立标准木30 株 , 生长季节每隔半月或 1 月测量 1 次胸径与
树高 , 以其平均值按下式计算材积固 :
V = 0
.
0 0 57 2 + o
.
6 6 6 6 7 d
2
h 一 0 . 6 3 8 6 2 d 3h + 0 。 6 6 0 5 6 d 2 + 0 。 3 9 4 5 0 d 2h lg d
3
. 材冠 叶面积 与叶鲜重 每月测定 1 一 2 次 。 1 9 8 3年用标准叶计数法 , 即先将待 测 树
(平均木 )的单叶按面积大小划分 5 个等级(标准叶 ) , 逐枝计算树冠各等级的叶数 , 叶数与相应
标准叶面积的乘积总和为树冠叶面积 。 1 9 8 4 和 1 9 8 6年改用标准枝法 , 每处理区按平均胸径选
择 5 株标准木 , 按其树冠自然状况分为三层 , 分层选取标准枝 , 截枝摘叶称鲜重 , 该鲜重与
该层枝数的乘积即为该层叶鲜重 。 树冠各层叶鲜重之和即为该株树冠的叶鲜重 。 用 5 株标准
木的平均值代表处理区的树冠叶鲜重 , 按同时测定的叶面积与叶鲜重比值 (20 次重复的平 均
值 )推算树冠叶面积 。
三 、 试验结果与分析
(一 ) 供水处理对树高、 脚径及材积的影晌
4 年试验结果 (表 2 )说明供水促进了树高和胸径的生长 。 生长量随供水量的 高 低 而 增
减 , 头两年的树高和胸径分别比对照增加了 1 7 . 2一 2 4 . 6 % 和1 0 . 7一2 . 1% 。 后两年有些数据
反常的原因与供水量过少及修枝不当有关 。
材积增长量对供水反应很有规律性 , 4 年结果一致 , 供水增加则材积产量增大 (表 2 、图
1 )
。 尽管后两年供水量不足 , 但材积生长仍能发挥优势(树体的高大与根系的发达 ) , 可见杨
树人工林初期加强灌水是很重要的。
图 2 说明树高 、 胸径与材积的生长速度随供水量提高而增加 。 图 2 还显示出 各处 理 区
1 5 6
表 2
林 业 科 学 研 究
不同供水处理的年生长通
l 卷
积顷材公补序长指标 }_ _ ~丝 株 材 积年
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图 1 不 同供水处理年材积产 t 的变化 (1 9 8 3一 1 9 8 6)
共有的林木生长节律性 : 树高生长速度年变化呈单峰曲线 , 高峰生长期在 6 月中旬至 8 月 多
胸径生长每年有两个峰值 , 一次在生长初期( 5 一 6 月 ) , 另一次在 7 一 8 月。 此节律与王明
2 期 刘奉觉等 : 田间供水与杨树生长关系的研究 1 5 7
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1 5 8 林 业 科 学 研 究 1 卷
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麻等在江苏泅阳的测定结果大休一致 [‘] 。
(二 ) 供水对树体结构的形晌
1
. 树干与枝条 1 9 8 6年 4 月 3 日 在 每
小区选 2 株标准木 , 调查树干枝条状 况 (表
3 )
, 结果表明树千重量 、 枝条长度与重量均
随供水标准的提高而增加 , 其增加幅度 : 树干
重量为5 5 . 8一 1 0 1 . 1 % , 枝长2 6 . 2一 3 1 . 5 % 。
枝重7 9 . 5一 1 3 8 . 5 % , 而枝条数增加较少 , 不
超过 10 % 。 值得注意的是供水处理提高了枝
条与树干的干重比值 17 . 9一 2 1 . 4 ;‘。 可以认
为是供水影响树体内光合产物的 分 配 与 累
积 , 从而促进了同化产物向枝条中积累 , 使
枝条长度与重量增 一民较多 。
2
。 考支条与叶 从 1 9 8 4年 7 、 8 月 枝 与
叶的干重 (表 4 )看出 , 与对照相比 , 供 水 促
进枝重增加 1 09 . 6一1 3 0 . 6 % , 叶重增加6 5 。 1
一87 . 6 % , 同样也增加了同化产物在枝中累
积的比值24 . 2一27 . 8 % , 这种影响有利于枝
条的加粗与延伸 。
上述不 同处理的树干 、枝条和叶的比较 ,
表明随着供水的增加 , 树冠各部位物质重量
也增加 , 它们所占的空间相应也扩大 , 枝条
增承与延伸效应尤为突出。
(三 ) 供水对林木叶教和叶面积 的 影 晌
1
. 叶 面积指数的 变化 叶面积指 数 是
林木捕获光能进行光合作用的面积指标 。 由
图 3 看出不同处理叶面积指数逐月逐年的变
化 。供水对叶面积影响很大 , 至生长季节各
月中 , 对照处理的叶面积指数最小 , 一级供
水居中 , 二级供水最大 , 仅有极少数例外 。
灌水对叶面积指数的效应以1 9 8 3年 7 月巧 日
的叶面积指数为例 , 一级供水比对照增加了
8 0
。
8 %
, 二级供水增加了2 3 7 。 O% 。 截 止 到
1 9 8 6年 8 月 , 对照的叶面积指数为4 . 5 8 , 一
级供水为5 。 1 4 , 二级供水为了. 65 。 生长季节
各月的叶面积指数呈单峰状变化 , 8 月叶面
积最大 。 另外 , 图 3 还显示出叶面积指数随
树龄而增加。
异
2 期 文J奉觉等 : 田间供水与杨树生长关系的研究 1 5 9
表 4 不同供水处理树冠枝重与叶重的变化(1 9 8 4)
枝 叶 枝 与 叶 的 干 重 比
占同期对照
(% )
占同期对照
(% )
比 值 ⋯平均比 值 %重)株了/g干(重)株z了g干‘
对 照 7
.
4
8
.
1 7
3 43 6
.
9
5 3 81
.
7
1 0 0
1 0 0
3 通6 3 . 7
5 7 0 5
.
6
10 0
10 0
0
.
99 2
0
.
94 3
心. 9 6 8 1 0 0
一级供水 了
.
4
8
.
1 了
了2 0 4 . 5
1 2 0 91
.
2
2 0 9
,
6
2 2 4 7
6 0 4 8
.
4
94 2 2
.
4
1 7 4
,
6
1 6 5
.
1
1
.
1 91
1
.
2 83
1
.
2 3 7 1 2 7
.
8
二级供水 7
. 或
8
.
1 7
7 50 3
.
8
1 2 4 1 0
.
9
2 1 8
。
3
23 0
.
6
6 4 9 7
.
3
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。
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1 8 7
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6
1 7 4
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1
1
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1 55
1
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图 3 不 回处理叶面积指数 的变化
l分拓 可年 月)
2
. 叶数和平叶面积 的变化 供水处理的叶面积指数的增大是叶数增多和单叶 面 积扩大
的结果 (表 5 ) 。
由上可见 , 供水促进了树冠叶数的增加和单叶面积的扩大 , 从而使叶面积 指 数 增 大 。
Is e br an ds 等也证明了集约栽培促进杨树叶数增加和单叶面积扩大 〔“」。 叶子是杨树进行光 合
作用制造同化产物的主要器官 , 叶面积的大小直接影响着光合产物累积的多少 , 3 年结果证
明叶面积的增大促进了林木的材积增产 (表 6 ) 。
表 5 单株树冠叶数与平均单叶面积的变化( 1 , 9 3)
树 冠 叶 数
(枚 /株 )
对 照
一级供水
二级供水
1 66 9
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10 0
1 9 9
。
2
30 5
.
8
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1 0 0
1 7 7
.
3
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5 3 6 9
1 00
1 94
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2
2 2 5
.
2
平均单叶面积
( c m 丫枚 )
对 照
一 级供水
二级供水
4 G
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5
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2
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.
7
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16 0 林 业 科 学 研 究 1 卷
裹 ‘
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处
不同供水的树冠叶面积与材积产且
生长季节平均单 株叶而积
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单 株 材 积 年 增 盆
占对服 (% )
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6
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.
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1 0 0
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5
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6
4 8
.
0
7 8
.
4
8 2
.
4
0
.
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0
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0
.
0 5 94 1
0
.
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1 0 0
10 9
.
2
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照水
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一对二
四 、 讨 论
(一 ) 通过供水对杨树生长影响的分析 , 可以认为 , 材积增产效应主要是通过供水 促 进
树冠叶数 、 单叶面积和叶面积指数的增加 , 扩大了受光面积 。 林木光合生产的“源” ( So ur ce )
的增 加 , 使 光 合产物较多地向枝条运输与累积 , 枝条的加粗使运输通道扩大 , “源一库 (材
积 ) ” ( So ur ce 一si n k) 关系进一步沟通 。林木水分状况的改善 , 又促进了叶面积的扩大 , 如此
形成一种良性反馈关系 。 因此 , 叶面积状况是林木栽培中很值得重视的问题 。
(二 ) 供水十分显著 地促进材积增产 , 经济效益得到提高 。 据计算 , 1 9 8 4一 1 9 8 6年 ,供水
处理的人工林产值扣除水费的纯收入在5 0 一 1 5 0 0元 /公顷之间 , 投资经济系数 在 5 . 3一1 4 . 6
之间 , 即每 1 元水费投入可得到利润 5 . 3一 1 4 . 6元 。 可见加强灌水是林木速生丰产 的重 要 措
施 。 至于如何合理灌水 , 供水量与材积产量的关系等问题 , 将在下文讨论 。
ST UD IES ON R E LAT !ONSHIP B ETW EE N W AT ER SUPPLY
AND G R OW TH IN A POPLAR PLANTAT ION
1
.
T HE E FFE CT OF W AT ER SUPPLY ON G R OW T H
AR CH IT E CTUR E AND LE AF QUANT IT Y O F T R E E
L iu F e n g ju e Z h e n g Sh ik a i Z a n g D a o q u n
( T 1 0 R e : 。。r e l‘ I 。 : t‘t u re 0 1 F o r o srr夕 C 咬F )
A b s t r a Ct
A x i ir r ig a t io n e x Pe r im e n t w a s
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2 期 刘奉觉等 : 田间供水与杨树生长关系的研究 1 6 1
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.
T h e r e s u lts r e v ea l t hat
a r tifie ia l w a te r s u Pp ly ca n g r e a t ly Pro m o te th e g ro w th o f tre
.
In e o m Pa r is io n
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in e re a sin g d ry w e ig ht o f s te m a n d bra n e h
,
lea f n u m b e r a n d Ica f
a r e a , fa v o u rin g th e a e e u m u la tio n o f a s s im ila tin n a n d it
’
5 t ra n sPo rt t o br a nc h
.
T h e e n la r罗m e n t o f le a f a re a o f e ro w n Pro m o te s th e in e r e a s e o f v o lu m e
in e rem e n t
.
K e y w o r d s : Po Pla r Pla n ta tio n : tr a n sPir a tio n o f tr e e ; tr a n sPira tio n w a te r
-
e o m su m Ptio n : w a te r r e q u ir e m e n t : v o lum e in e r e m ent
(to b e e o n tin u e d )
参 考 文 献
〔1〕刘奉觉 、 郑世错 、 减道群 , 1 0 86 , 杨树儿个水分关系的主 分量分析 , 植物生理学通讯 , (3 ) : 13 一拓 。
[2 〕刘奉觉 、 郑世楷 、 减道群 , 1 98 7 , 杨树人工 幼林的蒸腾变异与蒸腾耗水羞估算方法的研究 . 林业科学营林专 辑 .
23 : 3 5一4 4 0
[3 1 高丽春等, 1 9 8 4 , 黑杨派四个无性系立木材积表的编制 , 南京林学院学报, (1 ) : 131 一1 3 8 。
〔妇 王明麻等 , 1 9 7 9 , 黑杨派三个新无性系的性状分析, 林业科学 , 15( 1 ): 9 一 1或。
[ 5 ] ls e b r a n d s
,
J
.
G
.
& N e ls o n
,
N
.
D
. ,
1 9 5 2
,
C r o w n a r e h ite e tu r e o f s h o r t
一 r o ta t i o n , in te n s iv e ly
c u ltu r e d P o p u lu s 亚 . B r a n e h m o r Ph o lo g y a n d d is tr ibu t io n o f Ie a v e s w it h in t h e e r o w n o f
p o Pu l妞s “T r is t is ” a s r e la t e d to b io m a s s p r o d u e t io n , C a n
.
J
.
F o r
.
R e s
.
1 2 (4 )
:
5 53一 56 5 .
加速我院科技开发工作的进展
中国林业科学研究院于1 9 8了年12 月 4 一 7 日, 在大岗山实验局召开了第一次林业科学技
术开发工作会议 。
会议总结了1 9 8 4年以来我院科技开发工作的成绩。 从事科技开发立项的单位 , 由1 9 8 4年
前的 1 个增加到12 个 ; 成交合同1 01 1项 , 比 1 9 8 4年前增加了1 9 。 8倍, 成交金额 624 。 9 万元 ,
增加了 1 4 . 1倍 ; 单位收益金额 3 18 万元 , 增加了1 8 。 6倍。 科学技术开发所产生的社会经 济 效
益可以估价的金额达 256 亿元 。 林研所研制的 A B T生根粉 , 已在26 个省市 , 4 千多个单位进
行了推广 , 经济效益达80 。多万元 。 利用生根粉致富的万元户已有几百户 。小陇山的次生林改
造28 0万亩 , 经济效益达 1 。 26 亿元 。 竹荪素有 “真菌之花 ” 、 “蘑菇皇后 ”之称 , 亚林所人工培养
的竹荪菌种 , 五平方米可收干品 1 k g , 按国内价 计 算 可 获 利 10 。一14 0 元 , 在 5 个 单位
2 40 Om
艺的试种 , 产值可达1 12 万元 。 木材所签订的横向合同有624 项 , 合同金额达 175 万元 。
研制的马尾松改性制品 , 打开了国际市场的大门。 SD 一I湿粘性封边胶低带技术 , 救活 了一
个面临倒闭的城镇集体企业 , 创产值 80 万元 。 林化所科技开发的收入年均可达 50 万元 。
会议期间初步拟定了“七五 ”后三年科技开发项目70 项 , “八五”期间科技开发规划 (设想 )
项目6 。项 。 为了面向经济建设 , 加速我院科技开发工作的进展 , 会议要求的几点措施有 : ¹
提高科技开发工作的战略地位 ; º 搞好多层次的开发 , » 健全机构 , 充实人员 ; ¼随时总 结
经验教训 。
( 中国林科院 吕启光 )