全 文 ：第 !" 卷 第 ! 期
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林 业 科 学
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深圳梧桐山林地固碳释氧与减污净气
生态服务价值预测"
李佩武% 5 李贵才# 5 陈 5 莉% 5 李子鹤6 5 徐 5 凤%
（%4天津师范大学城市与环境科学学院 5 天津 6$$678；#4北京大学深圳研究生院 5 深圳 9%7$99；
64天津师范大学教育学院 5 天津 6$$678）
关键词：5 ’:;<=3>>? 模型；固碳释氧；减污净气；生态服务价值；深圳梧桐山
中图分类号：@%!；@A!75 5 5 文献标识码：,5 5 5 文章编号：%$$% B 8!77（#$%$）$! B $%66 B $8
收稿日期：#$$7 B %# B %$。
基金项目：国家自然科学基金重点项目（!$76$8!8）；国家自然科学基金项目（!$98%$9%）。
"李贵才为通讯作者。
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5 5 近年来，生态系统服务价值已成为环境生态学
和生态经济学的热点问题。植被生态服务功能越来
越受到城市规划及园林景观规划学者的关注（杨小
波等，#$$#；任志远等，#$$6）。林地是植被最主要
的组成形态，其功能与价值正在被深入挖掘。林地
显著的生态服务功能体现在保持水土、调节气候、净
化空气、固碳释氧、径流缓排、美化环境和防止噪音
等方面，其中削减径流、固碳释氧、减污净气的功能
尤为重要。目前，生态过程与经济过程之间的关系
难以准确建立，致使我国区域生态价值测评和环境
损失评价工作存在困难（陈仲新等，#$$$；闵庆文
等，#$$!）。基于原理分析、F(& 与遥感技术、模型计
算与软件应用的定量方法，对城市植被生态服务价
值进行计算、分析与评价逐渐成为主要研究方法。
目前城市绿色空间生态服务定量评价模型正不断地
完善与发展（ ,[QH3: ,- $.@，%AAA；X/0E?N ,- $.@，
%AAA），以高清晰分辨率的遥感影像和 F(& 为技术基
础的 ’:;<=3>>? 模型，已作为评价模型的代表在发达
国家的城市生态、土地利用与规划等方面得到广泛
应用，如美国林业署采用该模型对 %$ 个城市的植被
林 业 科 学 !" 卷 #
进行了详细的效益与生态分析。我国相关学者在沈
阳市区、杭州市区、南京主城区运用 $%&’()**+ 模型
分析城市绿地结构与生态服务价值（胡志斌等，
,--.；张侃等，,--"；彭立华等，,--/），但模型的引
进与城市植被生态效益的研究尚属初始阶段。
本研究以深圳梧桐山林地为例，利用 ,--0 年的
-1 . 2 分辨率航片及遴选出的 3 个林地样地数据，
以 4)5678 软件为平台，嵌入生态价值 $%&’()**+ 拓
展模块，采用局地分析方法计算、预测梧桐山林地样
地的树木生长与固碳释氧、减污净气生态效益（价
值），并基于样地数据推算、评价梧桐山林地的固碳
释氧、减污净气生态效益。为促进资源调查、探讨定
量预测评价方法、科学进行城市规划与建设生态宜
居城市提供参考依据。
!" 研究区概况
深圳梧桐山为莲花山余脉，地处深圳市东部，跨
罗湖和盐田两区，西临深圳水库，东至沙头角、盐田
港，南北临近特区，在深圳景观生态功能分区的生态
支持区中的生态脆弱型支持功能亚区内，包括东湖
公园、仙湖植物园和沙头角林场的部分区域，与香港
新界山脉相连。属亚热带海洋性季风型气候，全年
温暖湿润，光热充足，雨量充沛，干湿分明，年均气温
,,1 ! 9，年均降水量 : ;!3 22，为深圳河的发源地。
地势自西南向东北崛起，在主山脊线上，分布着海拔
";,，/-" 和 ;!.1 / 2（深圳最高点）的三大主峰。地
质以花岗岩和沙页岩为主，地貌由山地、丘陵、台阶
地组成，土壤有赤红壤、山地红壤和黄壤等类型，自
山体中下部至峰顶依次规则分布着南亚热带常绿阔
叶林、南亚热带山地常绿阔叶林、南亚热带山顶常绿
阔叶林和山顶矮林。深圳梧桐山有林地 . -;-1 "
<2,，有木本植物 "-- 种，天然植被有维管束植物
,.. 科 /"! 属 : ./" 种，其中包括刺桫椤（ !"#$%&’"(
#%’)*"$#(）、白桂木（ !+,$-(+%*# &.%(+/.+0*#）、土沉香
（!1*’"(+’( #’)0)#’# ）和粘木（ 23$)(),&0# -&’)0)#’#）等
珍稀、濒危物种（董仕勇等，,--0）。
#" 研究方法
,= :# 基础数据 # 植物状态数据（树名、树种株数、
树种类型、树冠形状与胸高断面积等）与属性数据
（林冠生长因子、最大胸径、最大树高、叶面积指数
等）均来自深圳梧桐山植被（林地）3 个 :- 2 > :- 2
样地（分别编号为 :，,，.，!，0，"，/ 和 3）的实测资
料（表 :）。表 : 中胸高断面积是 3 个样地中同种树
木的平均值，生长速率数值源于中国高等植物图鉴
（中国科学院北京植物研究所，:;/0）；研究区景观
与样地定位数据来自深圳市 ,--0 年 -1 . 2 分辨率
的航片、深圳市分辨率为 .- 2 的 ?@ 遥感影像与深
圳政府 ,--0 年关于植被状况的报告；研究区地形
数据来自深圳梧桐山数字高程模型（AB@）与地形
图；年最大日降水量数据来自深圳统计年鉴中深圳
水库站 :;/!—,--, 年共 ,; 年的实测资料。
,= ,# 数据处理 # 利用 8C88 统计分析软件包中的相
应程序与 BD5*E 制表软件，选择皮尔逊 F !型曲线
（! 分布），通过适线法（金光炎，,--"）计算研究区
频率 4 为 0-G（重现期 , 年）的设计暴雨雨量。基
于 4)5678 的地形分析模块，利用 AB@ 高程图确定
出梧桐山山地平均坡度等模型评价参数。
根据遥感影像，对深圳市 -1 . 2 航片（.;- 幅）
进行统一编号，确定坐标原点，将梧桐山的经纬度范
围及主要标志物与 6HH(E* *I)&< 进行比对，确定其所
在的 ! 幅航片。
根据野外实测样地的经纬度坐标，利用 BJK7
遥感图像软件，在经过几何纠正和拼接的航片上进
行定位，确定出林地样地的具体位置。通过 4)5678
软件平台，利用 $%&’()**+ 生态价值评估模型，添加
树木的基本信息到数据库中，进行数据匹配处理。
,= .# 模型及应用 # $%&’()**+ 模型是 :;;" 年美国林
业署研制开发的基于 4)5678 平台计算城市绿地生
态服务价值的扩展模块，至今已经经过多次版本升
级，每 次 升 级 都 集 成 了 L1 81 MH)*N& 8*)O%5* 和
PIQ)*+5* P%O*)2H)* PIRH)I&H)’ 在生态服务价值计算
上的最新研究成果，增强了对城市植被的生态和经
济效益分析功能。该模型有局地（小区域适用）与
区域（大区域适用）, 种分析尺度，本研究基于林地
样地数据，采用局地分析方法进行效益预测。选取
3 个林地样地，并以 ,--0 年为初始状态，以 :- 年为
周期，先对梧桐山 ,-:0 年至 ,-00 年林地样地中树
木进行生长预测与生态价值预测，再推算整个梧桐
山林地的生长与生态服务价值。实现途径为：通过
4)5678 软件平台，嵌入 $%&’()**+ 生态价值评估模
型，加载研究样地的源数据，利用生长预测模块，首
先进行树木增长预测，再加载对应矢量数据，输入研
究区水文土壤状况、降水类型、空气质量、坡度正切
值与频率 4 S 0-G 降水量等参数，运行 4+IE’N%N
TI&I 后，得到样地固碳释氧与减污净气的生态效益
预测值，再根据样地单位面积预测值与林地面积的
乘积，得出梧桐山林地的生态服务价值。
!.:
! 第 " 期 李佩武等：深圳梧桐山林地固碳释氧与减污净气生态服务价值预测
表 !" 林地植物概况
#$%& !" ’()*+, -. /--01$20 31$24
物种
#$%&’%(
株数
)*%% +,-.%*
树种类型
#$%&’%( /0$%
树冠形状
1*23+
42*-
胸高断面积
#/5+6 .5(57 5*%5 8
&-9
生长速率
:*23/; *5/%
鼠刺 !"#$ %&’(#()’) << 常绿小乔木 #-577 %=%*>*%%+ 5*.2* 椭圆形 ?77’$/’& @假苹婆 *"#+%,-’$ -$(%#.-$"$ < 常绿阔叶乔木 ?=%*>*%%+.*2567%5=%6 5*.2* 圆形 E2,+6 FA GC@ H 慢 #723
九节 /)0%&."+’$ +,1+$ I 常绿灌木 ?=%*>*%%+ (;*,. 圆柱状107’+6*’&57 FCA 9@9 C 中 D26%*5/%
鸭脚木 *%-#+$ .%".3&0--$ I 常绿乔木 ?=%*>*%%+ 5*.2* 椭圆形 ?77’$/’& G9A @密花树 4$3$(#$ (#+’’2.-’$ <9 常绿小乔木 #-577 %=%*>*%%+ 5*.2* 椭圆形 ?77’$/’& 9CA 9"I F 慢 #723
杜鹃 4&.5.5#(5+.( )’6)’’ C 落叶灌木 K%&’6,2,( (;*,. 圆形 E2,+6 润楠 7$%&’-,) 6’%+.%$+3$ F 常绿乔木 ?=%*>*%%+ 5*.2* 伞状 10-2(% 9HA BF9 " 快 J5(/
茶 8&#$ <" 常绿灌木 ?=%*>*%%+ (;*,. 圆形 9短序润楠 7$%&’-,) 1+#9’2-.+$ "< 常绿乔木 ?=%*>*%%+ 5*.2* 伞状 10-2(% B9GA I"I C 快 J5(/
薄叶润楠
7$%&’-,) -#3".3&0--$ 9 常绿乔木 ?=%*>*%&+ 5*.2* 伞状 10-2(% <<"A G藜蒴 :$)"$(.3)’) )2’))$ B 常绿乔木 ?=%*>*%%+ 5*.2* 圆形 E2,+6 IH9A BBG I 快 J5(/
罗浮柿 ;’.)30+.) 6.++’)’$($ B 落叶小乔木 #-5776%&’6,2,( 5*.2* 圆形 E2,+6 <<"A G貂皮樟 <’")#$ %.+#$($
=5*= )’(#()’) < 常绿小乔木 #-577 %=%*>*%%+ 5*.2* 圆形 E2,+6 IA ""I H 中 D26%*5/%
雀梅藤 *$>#+#"’$ "&#$ 9 藤状灌木 L’+% (;*,.
延展性散布
K,&/’7%
5+6 (/2*5.’&
9HA BF9 " 中 D26%*5/%
黄牛木
:+$".?0-.( -’>,)"+’(,6 B 小乔木 #-577 5*.2* 圆形 E2,+6 FCA BI9 < 慢 #723
八角枫 @-$(>’$%#$# %&’(#)# B 落叶小乔木 #-5776%&’6,2,( 5*.2* 圆形 E2,+6 9网脉山龙眼 A#-’%’$ +#"’%,-$"$ < 常绿乔木 ?=%*>*%%+ 5*.2* 圆形 E2,+6 99A GG@ I 中 D26%*5/%
假柿树 <’")#$ 6.(.3#"$-$ @ 常绿乔木 ?=%*>*%%+ 5*.2* 圆形 E2,+6 FHA CHF @ 快 J5(/
腺叶野樱 /+,(,) 3&$#.)"’%$ < 落叶小乔木 #-5776%&’6,2,( 5*.2* 椭圆形 ?77’$/’& C@A H亮叶冬青 !-#? 9’+’5’) *%%+ 5*.2* 椭圆形 ?77’$/’& BBIA H水同木 B’%,) 2’)",-.)$ 9 常绿小乔木 #-577 %=%*>*%%+ 5*.2* 椭圆形 ?77’$/’& B山油柑 @%+.(0%&’$ 3#5,(%,-$"$ B 常绿乔木 ?=%*>*%%+ 5*.2* 圆形 E2,+6 <9GA IF" 9 快 J5(/
油茶 :$6#--’$ .-#’2#+$ < 常绿小乔木 #-577 %=%*>*%%+ 5*.2* 圆形 E2,+6 B@A C土沉香 @C,’-$+’$ )’(#()’) < 常绿乔木 ?=%*>*%%+ 5*.2* 小 而 密 #-5775+6 >72-%*5/% B狗骨柴 8+’%$-0)’$ 5,1’$ C 小乔木 #-57 5*.2* 椭圆形 ?77’$/’& 9FA II9 H 慢 #723
银柴 @3.+,)$ 5’.’%$ 9 小乔木 #-577 5*.2* 椭圆形 ?77’$/’& 9CA F@B G 慢 #723
杨梅 70+’%$ +,1+$ << 常绿小乔木 #-577 %=%*>*%%+ 5*.2* 圆形 E2,+6 9B9A HC" @ 快 J5(/
南方皂荚 D-#5’")’$ $,)"+$-’) < 落叶乔木 K%&’6,2,( 5*.2* 圆形 E2,+6 CI华南山胡椒 <’(5#+$ >-$,%$ < 落叶小乔木 #-5776%&’6,2,( 5*.2* 圆形 E2,+6 IA ""I H 慢 #723
马尾松 /’(,) 6$)).(’$($ < 常绿针叶乔木 ?=%*>*%%+ +%%67%M7%5=%6 5*.2*
金字塔形
N0*5-’657 9C@A CC" @ 快 J5(/
天料木
A.6$-’,6 %.%&’(%&’(#()’) < 常绿乔木 ?=%*>*%%+ 5*.2* 圆形 E2,+6 CB<
林 业 科 学 !" 卷 #
# # $%&’()**+ 模型用生物量推算法计算植被固碳价
值。碳存储量计算公式为：
! , - " ) . # / . ! 0 ， （1）
式中：! , 为碳存储量（ &），" ) 为研究区域面积
（234），# / 为绿地覆盖率，! 0 为碳储存系数。年碳
固定率计算公式为：
! ) - " ) . # / . ! )0， （4）
式中：! ) 为年碳固定率，! )0为碳固定系数。
植被对空气的净化功能主要表现在分解、吸收、
过滤和固定大气中的有害物质。主要空气污染物质
有 56，754，854，9:1;和 $5。$%&’()**+ 模型根据净
化以上 < 种污染物所需的费用，计算出相应的生态
服务价值。年减污计算公式为：
! - $= . %> . & &， （6）
式中：! 为污染物去除量（ &），$= 为叶表面积（3
4），
%> 为沉积速率，& & 为暴露时间（?）。
模型环境评价参数反映研究区的气候与下垫面
状况，是 $%&’()**+ 模型计算的主要变量与参数，依据
梧桐山的具体状况，主要环境参数确定方法如下。1）
设计暴雨量（’）：’ 值为研究区重现期 4 年（频率为
<;@）的暴雨雨量。计算方法用年最大值法，基于深
圳 1AB!—4;;4 共 4A 年暴雨量，采用皮尔逊 C!型曲
线，通过适线法（皮尔逊D!型曲线与实测经验频率曲
线做最优拟合）得出深圳梧桐山重现期为 4 年的 4! ?
设计暴雨量为 1B;E !F 33。4）平均坡度（(）：根据深
圳市数字高程模型（GH:）数据，先利用 =)/IJ7 软件
进行重新分类，得出坡度图，然后利用坡度图和政区
图进行分区统计，再参考坡度计算公式（( - >) * >+，>)
为高程差的微分值；>+ 为距离的微分值）计算出的 6
个主峰坡度的平均值，得出梧桐山百分比平均坡度为
4全国各地区暴雨特征概化描述，分为"K#型。$型表
示暴雨历时短，强度大；#型表示暴雨历时长，强度
小；"型与!型的暴雨强度介于两者之间。我国各区
域尚未有与之相适应的暴雨时程曲线，故在综合分析
梧桐山多年的丰、平与枯水年的 4! ? 暴雨资料时，分
别绘制雨量时程曲线，根据曲线分布趋势与各型曲线
的比较，选出与之相近的暴雨时程类型。经分析比
较，梧桐山暴雨强度较适中，暴雨时程分配曲线分布
趋势与$型曲线最为接近，故选用$型曲线。!）水文
土壤类型：模型要求将水文土壤类型分为 =，L，$ 和
G ! 类，表征研究区土壤的渗水能力。从 = 到 G 表示
土壤的粘性逐渐增加，渗透能力逐渐降低。经对梧桐
山水文特征与土壤结构和类型的整体考虑，深圳梧桐
山光热充足，雨量充沛，主要分布有赤红壤、山地红壤
和山地黄壤，土壤渗透能力较强，可确定其水文土壤
类型为 L 型。
!" 结果与分析
6M 1# 样地固碳释氧生态服务价值 # 利用 $%&’()**+
生态价值模型与公式（1）和（4），预测出 4;1<，4;4<，
4;6<，4;!< 和 4;<< 年多样地的固碳释氧生态服务
价值（表 4）。表 4 表明：不同样地中树木生长状态
与生态价值有明显差异，样地 1 的固碳释氧生态效
益较小，4;;< 年为 66"E "4 元，<; 年后为 "16E 1! 元；
样地 F 的固碳释氧生态效益较大，4;;< 年为 F4AE 元，<; 年后为1 16;E 1;元；4;;< 年各样方固碳释氧
生态效益平均值为 <;6E !! 元，4;<< 年为 F4FE ;!
元。4;;<—4;<< 年 <; 年间不同年份林地各样地固
碳释氧生态服务价值增长率不均衡。
6M 4# 样地减污净气生态服务价值 # 利用 $%&’()**+
模型取得的减污净气数据与公式（6），预测出 4;;<，
4;1<，4;4<，4;6<，4;!< 和 4;<< 年各样地的生态效
益预测值（表 6）。表 6 也呈现出不同样地树木生长
状态与生态价值有明显差异，这种现象是由于各样
地的树木种类与大小、覆盖率、树冠与胸径状态、生
长速率与最大生长极限值不一样造成的。如减污能
力较强的样地 F，主要树种为八角枫（ "+,-./,01,1
0)/-121）和藜溯（ !,23,-452/2 26/22,），其增长速率较
快、树冠较大、胸径较粗，决定了该样地林木减污能
力较强，产生的经济价值较大。4;;< 年各样地减污
净气生态效益平均值为 1!E "4 元，4;<< 年为 4!E ;6
元，增长比率为 "!E 6"@，增长速率明显。
6M 6# 梧桐山林地固碳释氧与减污净气生态服务价值
用 F 个研究样地固碳释氧和减污净气的平均生态服
务价值（表 !）与梧桐山林地面积所包含的林地样地
数的乘积，预测整个深圳梧桐山林地的生态服务价值
（表 <）。从表 < 可知：4;;< 年梧桐山林地仅固碳释
氧与减污净气生态服务价值就达 1E ";1 1 亿元，<; 年
后为 4E "66 ! 亿元，增幅达 "!E !B@，可见梧桐山林地
的生态服务价值显著，增速较大。但不同年份林地树
木生长速率不同，生态效益年增长率之间存在差异，
这取决于不同树木的生长发育规律，因为不同树木的
寿命差异很大。树木个体和器官生长周期虽表现为
“缓慢 C旺盛 C缓慢”的“7”形曲线过程，但对于多种
树木构成的林地而言，各树种各自的生长曲线在时间
上不一致，加之影响林木生长的因子众多且因子间关
系复杂，预测时间又仅为 <; 年，故梧桐山林地生长与
生态碳释氧与减污净气生态服务价值增长难以出现
想象中的“7”形生长规律。
"61
! 第 " 期 李佩武等：深圳梧桐山林地固碳释氧与减污净气生态服务价值预测
表 !" 样地固碳释氧生态服务价值
#$%& !" ’()*+,-./(, .$01, )2 ($-%)3 2/4$5/)3 $36 )478,3 -,0,$+, )2 +$9:0, :0)5+
样地
#$%&’(
&’)*
年份
+($,
碳存储量
-$,.)/
0*),$1(
2$&$23*4 5
*
固碳生态价值
62)70(,832(
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释氧量
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林 业 科 学 !" 卷 #
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表 *+ , 个样地平均固碳释氧生态服务价值与平均减污净气生态服务价值
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E/8
! 第 " 期 李佩武等：深圳梧桐山林地固碳释氧与减污净气生态服务价值预测
表 !" 深圳梧桐山林地固碳释氧与减污净气生态服务价值
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=" 结论与讨论
本研究结果表明：梧桐山林地 /$$0，/$#0，
/$/0，/$10，/$"0 和 /$00 年的固碳释氧生态效益依
次为 #0 00?; 1/，#= <1"; ?1，#? =1?; 10，/# 0?=; ##，
/1 0$#; /1和 /0 0?#; "$ 万元；减污净气生态效益依
次为 "0#; <<，0#=; >$，0=/; ==，>/=; #/，>=?; 1# 和
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城市林地生态系统服务价值的研究对生态环境
建设与经济发展有重要影响。林地生态服务功能目
前已被人们所认知，但多停留在定性描述上，新的、
先进 的、有 效 的 定 量 评 估 方 法 却 相 对 较 少。
@5*%C.++( 模型建立在 E)F 平台上且利用高清晰分辨
率的遥感影像快速量化，故可高效率实现植被信息
的自动提取、更新和管理，以及生态服务价值计算与
预测，而基于样地数据与遥感数据相结合进行分析
预测，更增加了结果的准确性与方法上的创新性。
但 @5*%C.++( 模型与其他软件模型一样，未提供研究
结果的检验方法。
借鉴国外前沿的生态评估预测模型进行林地生
态服务价值的定量研究是很有意义的尝试。但引进
国外软件与模型毕竟受到地域环境的影响，因此建
立符合我国情况的生态评价模型与相关数据库，为
生态服务价值研究及城市发展的管理与规划提供平
台是今后的研究方向。此外，如何准确获取我国的
暴雨时程分配和水文、土壤类型等环境参数还需
探讨。
参 考 文 献
陈仲新，张新时 ; /$$$;中国生态系统效益的价值 ; 科学通报，"0（#）：
#= G //;
董仕勇，陈珍传，张宪春 ; /$$0;深圳梧桐山蕨类植物区系 ; 热带亚热
带植物学报，#1（"）：10< G 1>/;
胡志斌，何兴元，陈 ! 玮 ; /$$1; 基于 @5*%C.++( 模型的城市森林管理
信息系统的构建与应用 ;生态学杂志，#"（#/）：/#$< G /##/;
金光炎 ; /$$>; 频 率 分 析 中 特 大 洪 水 处 理 的 新 思 考 ; 水 文，/>
（1）：/= G 1/;
闵庆文，谢高地，胡 ! 聃，等 ; /$$"; 青海草地生态系统服务功能的价
值评估 ;资源科学，/>（1）：0> G >#;
彭立华，陈 ! 爽，刘云霞 ; /$$=; @5*%C.++( 模型在南京城市绿地固碳
与削减径流效益评估中的应用 ; 应用生态学 报，#<（ >）：
#/?1 G #/?<;
任志远，李 ! 晶 ; /$$1;陕南秦巴山区植被生态功能的价值测评 ;地理
学报，0<（"）：0$1 G 0##;
杨小波，吴庆书 ; /$$/;城市生态学 ;北京：科学出版社，#/? G #11;
张 ! 侃，张建英，陈英旭 ; /$$>; 基于 @5*%C.++( 模型土地利用变化的
杭州市绿地生态服务价值评价 ; 应用生态学报，#=（ #$）：
#?#< G #?//;
中国科学院北京植物研究所 ; #?=0; 中国高等植物图鉴 ; 北京：科学
出版社 ;
HIA’.5 J F，K3D+ L F，M’N’ J; #???; @N’.’8*+.5O5(C *N+ :’A.58 3: *N+
&.A’( +(P5.3(,+(*： ’ 8’D+ D*&7% 3: F’8.’,+(*3， @’45:3.(5’;
Q+.I+4+%：L’R.+(8+ L5P+.,3.+ L’A3.’*3.%，/1 G /=;
Q34&(7 2，FP+( J; #???; H(’4%D5D +83D%D*+, D+.P58+D 5( &.A’( ’.+’D;
S8343C58’4 S83(3,58D，/?：/?1 G 1$#;
（责任编辑 ! 于静娴）
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