全 文 ： * ?中国科学院知识创新工程项目 ( KZCX 2-SW-415 , K ZCX 3- SW-426)和“十五”中国科学院重点项目 ( NK 十五 -D-04)资助
** ?通讯作者
收稿日期 : 2005-01-31 改回日期 : 2005-03-19
亚热带红壤丘陵茶区茶-杉复合系统生态经济效应探析 *
董成森 肖润林 ** 彭晚霞 彭佩钦
(湖南农业大学生态研究所 长沙 410128) (中国科学院亚热带农业生态研究所 长沙 410125)
摘 要 定位试验研究结果表明 , 亚热带红壤丘陵区茶-杉复合茶园比单一茶园光照强度降低 31.1%～50.1% ,且
园内气温、地表与土壤温度、茶树叶面温度及其高温危害产生的频率等均低于单一茶园 ,园内湿度和土壤含水量分
别高于单一茶园 , 茶树主要害虫天敌种群数量比单一茶园多 118. 75% ,而其害虫数量仅为单一茶园的 45.4% , 且
茶叶产量提高 , 其品质亦明显改善。
关键词 茶-杉复合系统 生态经济 效应
Ecological and economic effects of tea-Chinese fir complex plantation in hilly red soil of subtropical region . DONG Cheng-Sen
(Instituteof Ecology, HunanAgricultural University, Changsha410128, China) , XIAO Run-Lin, PENG Wan-Xia, PENG Pei-Qin
(Instituteof Subtropical Agriculture, ChineseAcademyof Sciences, Changsha410125,China) , CJEA ,2006,14(2) :198～202
Abstract Thecomparison of ecological effects of pure tea plantation and tea-Chinese fir complex plantation in hilly red
soil of subtropical regionof China had been made . Chinesefir was planted aroundand between theteaplantation, showing
that the intensity of illumination incomplex plantation decreases by 31. 1%～50.1% than that in pure teaplantation; the
air temperature, soil temperature, leaves temperature and the frequency of high temperature are also lowered, however ,
the humidity and moisturecontent increased . In addition, the number of pests in complex plantation decreases by 54. 6%
than that in pure tea plantation, and the number of natural enemies of pests increases by 118.75% .The tea yield is in-
creased and its quality is improved in the tea-Chinese fir complex plantation .
Key words Tea-Chinese fir complex plantation, Ecological and economic, Effects
(Received Jan . 31, 2005; revised March 19, 2005)
茶树 ( Camellia sinensis)原产于我国云贵高原及其边缘地区的原始森林中 , 具有需温、喜荫、耐湿和怕旱
特性 , 只有在山体高大、云雾弥漫、日照不强、土质肥沃等良好生态环境中才能生产出名优茶叶。但我国广
袤的亚热带红壤丘陵茶区茶园土壤贫瘠、生态组分简单、季节性干旱频繁、夏季持续高温低湿和强光直接照
射等生态问题相当突出[ 1 , 2] , 严重影响着茶叶的产量和品质。近年来我国就丘陵地区茶树生长环境与茶叶
产量、品质等相互间的关系展开了广泛研究 , 总结出了适宜广大丘陵地区推广应用的“茶-林间种”、“茶-果间
种”和“茶-药间种”等多种高效生态种茶模式[ 3～6] 。本研究以湖南省长沙县湘丰茶园为代表 , 系统分析了亚
热带红壤丘陵茶区茶-杉复合茶园的生态经济效应 ,为揭示茶-林复合生态系统的演变过程与规律 ,进一步建
立人工模拟茶树优质高产的环境调控技术体系提供科学依据。
1 研究区域概况与研究方法
研究地设在湖南省长沙县湘丰茶厂 (东经 107°81′、北纬 24°44′)茶园内 , 该地属中亚热带南缘季风气候 ,
年均气温 16.5～20.5℃ , 其中 1月份平均气温 11.9℃ , 7月份平均气温 27.9℃ ,极端最低气温 - 5.2℃ ,极端
最高气温 39. 1℃ , ≥10℃年有效积温 6539℃ , 年均降雨量 1389mm且 4～8 月份降雨量占全年降雨量的
76%。试验地为 2块边界相距 35m的山坡地 (东坡 , 坡度 3°～6°) , 土壤均为由花岗岩发育的红壤 ,土壤肥力
基本一致。供试茶树为 1990年种植的“福鼎太白茶”, 种植行为南北走向 , 行间距 2m。南面为单一茶园 , 面
积约 4. 2hm2 ;北面为复合茶园 , 园内带状间种杉树 , 杉树行距约 8m(即每隔 4 行茶树种植 1行杉树 ) , 株距
0. 5m,面积约 2.3hm2。
第 14 ?卷第 2期 中 国 生 态 农 业 学 报 Vol .14 No .2
2 0 0 6 ?年 4 月 Chinese Journal of Eco-Agriculture April, 2006
试验在每块茶园中央定位设置地表温度计、曲管地温计 ( 天津市第八玻璃厂生产 ) 和 DHM2型通风干湿
温度表 (天津气象海洋仪器厂生产 ) 若干。2004年 4月 10 日～8月 31日每天 7: 00～19: 00 每 2h 1次同时
观测 2 块园地 0cm、5cm、10cm、15cm、20cm处的土壤温度和园内离地 1. 3m处的温、湿度 , 并用思爱迪 (北
京 )生态仪器公司生产的 CB-0241红外测温仪测定茶树叶面温度。2004 年 4月 10日～8月 31 日期间每次
降雨 (就地设置雨量筒进行观测 ) 结束后的第 2d、第 4d和第 7d( 若以后连续晴天 , 则 3d 1次 , 用采样土钻多
点钻取 0～5cm、20～25cm和 40～45cm土层土样 , 同时采集 1芽 2叶的茶树叶片样品 ,用烘干法测定土壤和
茶树叶片含水量。7月 1日采摘 1芽 2叶的鲜嫩叶片若干 , 蒸青固样 ( 用带有蒸格的铝锅 , 待锅内水沸腾后
将鲜嫩叶摊放在蒸格上蒸 5min, 取出烘干放入干燥器 ) 后测定茶叶新梢内含物成分。用杯量法测定水浸出
物 ,用 GB 8312-87茶·氨基酸含量测定法测定氨基酸、用 GB 8313-87茶·茶多酚含量测定法测定茶多酚、用
GB 8312-87茶·咖啡碱含量测定法测定咖啡碱。
2 结果与分析
2 . 1 复合茶园日光照强度与土壤温度变化
复合茶园由于杉树的遮荫 , 高温干旱季节 ( 6～8月份 )茶园内距杉树 1m、2m、4m处的光照强度分别比
单 一 茶 园 降 低 50. 1%、38.3% 和
31.1% ;早上 8时遮光最多 , 遮光率分别
达 71. 1% ～86. 7% ; 中午 12 时遮光最
少 ,遮光率分别为 10. 0% ～23.3%。据
黄成林等 [ 7] 研究遮荫栽培措施减少了红
橙和红外光 , 而有效 ( PAR )、紫外、蓝绿
光则未减少 , 从而改善了植物生长环境
的光谱质量。
晴天茶园土壤温度观测结果表明
表 1 复合茶园日透光率变化 *
Tab.1 Thedailychangesof illuminationintensityin tea-Chinesefircomplexplantation
项 目
I tems
透光率/ % Intensity of illumination
8 B: 00 10 ?:00 12: 00 14 .: 00 16 v: 00 18: 00 日均值
Dayaverage
距离杉树 1 ?m 处 13 k. 3 33 .9 76. 7 70 C. 6 58. 5 46 . 3 49 ?. 9
距离杉树 2 ?m 处 20 k. 9 49 .9 87. 3 80 C. 8 73. 9 57 . 2 61 ?. 7
距离杉树 4 ?m 处 28 k. 9 65 .5 90. 0 84 C. 7 78. 5 63 . 8 68 ?. 5
* 表中数据为 4 个晴天 (06-20、07-02、07-17、08-08)观测到的平均值 , 测定高度均
为距离地面 0 .8m, 每次每处测定均重复 10 次。
(见图 1) ,茶园土壤温度振幅 ( 日较差 ) 随土层深度的增加而降低 , 单一茶园 0cm、5cm、10cm、15cm、20cm处
的土壤温度振幅分别为 35. 8℃、13. 3℃、9. 0℃、6.0℃和 5.3℃ , 复合茶园地表温度振幅比单一茶园减少
8. 3℃ , 5～20cm土层土壤温度振幅减少 1.7～4. 3℃。其原因是由于林带的遮荫作用使复合茶园的光照强
度大幅度减弱 ,特别是减少了红橙和红外光 [ 7] ,降低了复合茶园的地表温度 ,使复合茶园各土层土壤温度均
有所降低。5～8月份观测结果表明 , 复合茶园 0cm、5cm、10cm、15cm、20cm处的土壤温度分别比单一茶园低
1.9℃、2.2℃、1.5℃、1.3℃和 1.1℃。杉树林带的遮荫作用也使复合茶园的日均气温低于单一茶园 0.6℃。
图 1 复合与单一茶园日土壤温度变化曲线
Fig .1 Daily curveof soil temperature in tea-Chinese fir complex plantation and pure tea plantation
2 . 2 复合茶园月均温度、极端高温及其危害
表 2表明复合茶园的地表温度、土壤温度、茶树叶面温度和茶园气温均低于单一茶园。与单一茶园相
比 , 距杉树 1m处 (复合 1)的月均气温降低 0.6℃ ,月均叶温降低 1. 5℃ ,月均地表温度降低 1. 5℃ ,月均 20cm
处土壤温度降低 1. 1℃ ;距杉树 4m处 (复合 2)比距杉树 1m处的降温幅度低。随气温升高 ,杉树林带对复合
茶园温度的影响效应越大 , 7月份最热时降温幅度达最大值 ,距杉树 1m处气温降低 0.8℃ , 叶温降低 1.9℃ ,
地表温度降低 2. 4℃ , 20cm处土壤温度降低 1.7℃。
据报道茶树生长的最适宜温度为 20～30℃ , 叶片温度超过 35℃时茶树净光合作用急剧下降 , 超过 39℃
时即无净光合作用[ 8～9] 。 表 3表明夏季杉树林带的遮荫降低了园内气温和茶树叶温 , 复合茶园≥35℃的园
第 2 ?期 董成森等 :亚热带红壤丘陵茶区茶-杉复合系统生态经济效应探析 199
表 2 复合与单一茶园月平均温度变化 *
Tab .2 Month course of temperature in tea-Chinese fir complex plantation and pure tea plantation
项 目
I tems
处 理
Treatments
4 ?月
April
5 c月
M ay
6 ?月
J une
7 月
J uly
平均
Average
园 内 气 温 / ℃ 复 合 1 ?23 v. 8/ 0 ?. 5 24 /. 4/ 0 . 5 27 . 5/ 0 . 6 31 . 8/ 0 E.8 26 G. 9/ 0 . 6
复 合 2 ?24 v. 1/ 0 ?. 2 24 /. 6/ 0 . 3 27 . 7/ 0 . 4 32 . 1/ 0 E.5 27 G. 1/ 0 . 4
单一茶园 24 ?. 3 24 .9 28 :. 1 32. 6 27. 5
叶 面 温 度 / ℃ 复 合 1 ?24 v. 3/ 1 ?. 6 25 /. 1/ 1 . 1 27 . 2/ 1 . 4 31 . 0/ 1 E.9 26 G. 9/ 1 . 5
复 合 2 ?24 v. 5/ 1 ?. 4 25 /. 3/ 0 . 9 27 . 8/ 0 . 8 31 . 8/ 1 E.1 27 G. 4/ 1 . 0
单一茶园 25 ?. 9 26 .2 28 :. 6 32. 9 28. 4
地 表 温 度 / ℃ 复 合 1 ?24 v. 0/ 1 ?. 0 24 /. 8/ 1 . 3 27 . 5/ 1 . 6 32 . 3/ 2 E.4 27 G. 2/ 1 . 5
复 合 2 ?24 v. 4/ 0 ?. 6 25 /. 1/ 1 . 0 27 . 8/ 1 . 3 32 . 8/ 1 E.9 27 G. 5/ 1 . 2
单一茶园 25 ?. 0 26 .1 29 :. 1 34. 7 28. 7
2 0 ?cm土 层 温 度 / ℃ 复 合 1 18 v. 9/ 0. 6 20 /. 7/ 0 . 8 23 . 2/ 1 . 1 26 . 8/ 1 E.7 22 G. 4/ 1 . 1
复 合 2 ?19 v. 1/ 0 ?. 4 20 /. 9/ 0 . 6 23 . 5/ 0 . 8 27 . 2/ 1 E.3 22 G. 7/ 0 . 8
单一茶园 19 ?. 5 21 .5 24 :. 3 28. 5 23. 5
* 表中数值分子为观测温度月平均值 ,分母为复合茶园内气温与单一茶园的差值。
内气温以及叶面高温出现次数仅为单一茶园的 38.8%～57.3% , ≥39℃的叶面有害高温出现次数仅为单一
茶园的 20. 6%～32. 4%。茶树根系在土壤温度 20～26℃时生长最好 , 超过 29℃则生长缓慢 , 吸收功能减
退 , > 37℃根系则会坏死 [ 9] 。4月 10日～8月 31日期间单一茶园 5cm土层处≥29℃高温出现次数高达 43次 ,
而复合茶园距杉树 1m处未出现≥29℃高温 ,2m处也仅出现 11次。研究结果表明 (表 3)复合茶园 5cm土层处
≥29℃高温出现次数为单一茶园的 28.4%～37.4% ,≥35℃高温出现次数仅为单一茶园的 5.9%～23.5% , 观
测期间出现的极端高温比单一茶园低 4.0～5.7℃。可见杉树林带在夏季能有效降低茶园土壤有害高温出现的
频率和危害程度 ,减少有害高温对茶树叶、芽和根系的危害 ,有利于茶树生长发育和根系吸收养分及水分。
表 3 复合与单一茶园有害高温出现次数及其极端高温值 *
Tab .3 Times of dangerous high temperatureand the highest temperature
in tea-Chinese fir complex plantation and pure tea plantation
处 理
Treatments
观测次数
Times
园内气温/ ℃
Air temperature
≥35 ?
次数
Times
not lower
than 35℃
极端高温
Highest
temperature
茶树叶面温度/ ℃
Leaves temperature
≥35 X
次数
Times
not lower
than 35℃
≥39
次数
Times
not lower
than 39℃
极端高温
Highest
temperature
茶园地表温度/ ℃
Land temperature
≥40
次数
Times
not lower
than 40℃
极端高温
Highest
temperature
5 _cm处土壤温度/ ℃
Temperature in 5cm soil layer
≥29 Z
次数
T imes
not lower
than 29℃
≥35
次数
T imes
not lower
than 35℃
极端高温
Highest
temperature
复 合 1 ?567 u41 40 C. 0 40 /7 41 :. 9 51 47 E.0 60 12 35 ). 8
复 合 2 ?567 u43 40 C. 0 59 /11 43 :. 4 63 53 E.5 79 18 37 ). 5
单一茶园 567 u87 ?41 C. 3 103 /34 47 :. 5 84 61 E.2 211 134 41 ). 5
* 定点观测园内气温和地表温度 , 茶树叶面温度为每次用 CB-0241 红外测温仪测定 10 片叶的平均值。
2 . 3 复合茶园空气湿度与土壤含水量变化
由表4可知复合茶园的杉树林带可明显增加茶园表层土壤含水量和茶园空气湿度 , 4～7月份0～5cm
表 4 复合与单一茶园土壤含水量与茶园湿度变化
Tab .4 Soil moistureand humidity in tea-Chinese
fir complex plantation and pure tea plantation
项 目
I tems
土层/ cm
Soil layers
处 理
Treatments
4 v月
April
5 ?月
M ay
6 ?月
J une
7 N月
J uly
平均
M ean
土壤含水量/ % 0 a～5 复合茶园 17 ?. 4 17 .2 17 %. 2 16 m. 3 17. 0
单一茶园 13 ?. 8 14 .2 12 %. 8 10 m. 7 12. 9
20 a～25 复合茶园 19 ?. 4 18 .5 19 %. 5 18 m. 1 18. 8
单一茶园 18 ?. 4 18 .2 17 %. 2 15 m. 5 17. 3
40 a～45 复合茶园 18 ?. 8 18 .4 19 %. 6 18 m. 9 18. 9
单一茶园 19 ?. 2 19 .1 19 %. 0 18 m. 2 18. 9
茶 园湿 度/ % 复合茶园 85 ?. 4 84 .6 81 %. 3 76 m. 4 81. 9
单一茶园 72 ?. 6 71 .2 70 %. 9 67 m. 5 70. 6
土层土壤平均含水量分别比单一茶园
高 26.1%、21.1%、34. 4% 和 52.3% ,
茶园 空 气 湿 度 分 别 比 单 一 茶 园 高
17.6%、18. 8%、14.7% 和 13.2%。杉
树林带对土壤含水量的影响随土层加
深而减少 , 0～5cm土层平均土壤含水
量复合 茶 园比 单 一茶 园 高 31.8% ,
20～25cm土层高 8.7% , 而 40～45cm
土层则无差异。据报道茶树在空气湿
度 80% 时产量最高、品质最好 , 低于
60% 时则茶树呼吸作用强 , 光合作用
200 中 国 生 态 农 业 学 报 第 14 ?卷
弱 ,产量低且品质差[ 9～10] 。林带可减少阳光直射 ,降低茶园表面温度和风速 , 增加茶园湿度 , 4～7 月份 567
次观测中 ,单一茶园湿度≤60%出现 43次 ,而复合茶园仅出现 16次。
2 . 4 复合茶园主要害虫与天敌
复合茶园有杉树保护 , 夏秋
高温季节可降低光照和温度 , 提
高茶园湿度 , 增加生物多样性 , 创
造害虫天敌生存和繁衍的优良环
境条件[ 11] 。复合茶园蜘蛛、捕食
螨、食蚜蝇、草蛉、瓢虫、猎蝽和虎
甲等主要天敌种群数量比单一茶
园多 118. 75% ( 见表 5) 。天敌的
增加有效抑制了茶园主要害虫的
表 5 复合与单一茶园害虫天敌种群数量 *
Tab .5 The number of natural enemies of pests in tea-Chinese
fir complex plantation and pure tea plantation
项 目
I tems
蜘 蛛
Predacious
spiders
捕食螨
Predacious
mite
瓢 虫
Predacious
ladybeetles
草 蛉
Green
lacewing
猎 蝽
Predacious
bugs
虎 甲
T iger
beetles
螳 螂
Mantids

食蚜蝇
Syrphidae

复合茶园 34 ?18 7 3 ?3 ^2 2 1 6
单一茶园 16 ?11 3 0 ?1 ^0 1 0 6
* 表中数值为 3 次 ( 05-10、06-10、07-10)调查结果的总和 ;每次调查时先随机布置 10 个点 ,
每点选取 5 丛茶树及周边 1m2 的地面 ,每丛再随机抽取 4 根枝条进行调查 ; 表 6 同。
表 6 复合与单一茶园主要害虫数量
Tab .6 Thenumber of pests in tea-Chinesefir complexplantationandpureteaplantation
项 目
I tems
茶小绿叶蝉
Tea leaf-
hopper
黑刺粉虱
Spiny
blackly
茶蚜
Tea
aphid
茶蓑蛾
Tea
bagworm
茶刺蛾
T ea slug
moths
茶卷叶蛾
Tea bell
moths
茶毛虫
T ea cater -
pillar
茶尺蠖
Tea
loopier
茶螨
Tea
mite
复合茶园 102 #36 ?33 ?3 M2 8 3 12 &11 n
单一茶园 193 #67 ?99 ?17 M11 15 11 16 &34 n
发生和发展 , 茶小绿叶
蝉、黑刺粉虱、茶蚜、茶蓑
蛾、茶螨、茶毛虫、茶卷叶
蛾、茶尺蠖和茶刺蛾 9种
主要害虫数量仅为单一
茶园的 45. 4% ( 见表 6) 。
复合茶园建立了生物物
种多样化的生态系统 ,害虫天敌的种类和种群数量大量增加 , 结合农业综合防治技术 , 可做到基本不施化学
农药 ,减少了对土壤、水体和茶叶的农药污染。
2 . 5 复合茶园茶叶产量与品质
表7表明2003年复合茶园茶叶总产量比单一茶园高16. 4% , 2004年高16. 9% , 其中两者间春茶产量
差异较小 , 夏茶、秋
茶 产 量 差 异 显 著 ,
2003 年复合茶园夏
茶与秋茶产量分别
比 单 一 茶 园 高
22.6% 和 39. 5% ,
2004 年高 27.0% 和
34.7%。茶 树 芽 叶
数 也 呈 类 似 趋 势。
春、夏、秋 3季茶叶生
表 7 复合与单一茶园茶叶产量比较 *
Tab .7 Comparisonof teayieldbetween tea-Chinesefir complexplantationandpureteaplantation
年 份
Years
处 理
Treatments
春茶 Spring tea
产量/ g·m- 2 ?
Y ield
芽叶数/ 个·m- 2
Bud
夏茶 Summer tea
产量/ g·m- 2
Y ield
芽叶数/ 个·m- 2
Bud
秋茶 Autumn tea
产量/ g·m- 2
Yield
芽叶数/个·m- 2
Bud
总产量/ g·m- 2 ?
Total yield
2003 ?复合茶园 96 ].5 972 65 . 0 683 86 i. 5 917 248 ?. 0
单一茶园 98 ].0 985 53 ?. 0 557 62 i. 0 692 213 ?. 0
2004 ?复合茶园 100 ].4 1027 77 . 5 796 99 i. 0 1124 280 ?. 5
单一茶园 98 ].5 1150 61 ?. 0 633 73 i. 5 897 240 ?. 0
* 芽叶数为调查的芽头、1 芽 1 叶与 1 芽 2 叶的总数。
表 8 复合与单一茶园茶叶生物化学成分比较
Tab .8 Comparison of bio-chemical components of tea between tea-Chinese
fir complex plantation and pure tea plantation
项 目
I tems
春茶 Spring tea
复合茶园
Complex
单一茶园
Pure
夏茶 Summer tea
复合茶园
Complex
单一茶园
Pure
秋茶 Autumn tea
复合茶园
Complex
单一茶园
Pure
水 浸 出 物/ % 39 ?. 0 36 ?. 0 32 . 1 30 N. 5 35 . 1 33 . 5
叶 绿 素/ g·kg - 1 y43 ?. 3 35 ?. 4 38 . 6 29 N. 3 40 . 4 31 . 3
茶 多 酚/ g·kg - 1 y204 ?. 6 199 ?. 0 209 . 2 239 N. 7 214 . 6 232 . 3
咖 啡 碱/ g·kg - 1 y52 ?. 3 50 ?. 1 43 . 4 38 N. 9 46 . 8 40 . 5
儿茶素总量/ g·kg - 1 y103 ?. 8 92 ?. 2 113 . 4 138 N. 5 109 . 5 146 . 7
氨基酸总量/ g·kg - 1 y41 ?. 1 36 ?. 2 14 . 0 10 N. 2 15 . 6 11 . 5
化成分分析结果 ( 见表 8) 表明 , 复
合茶园茶叶中氨基酸、叶绿素、咖
啡碱和水浸出物等含量均不同程
度高于单一茶园 , 儿茶素和茶多
酚总量均低于单一茶园。特别是
复合茶园夏、秋茶氨基酸含量分
别 比 单 一 茶 园 高 37. 3% 和
35. 7% ,叶绿素含量分别比单一
茶园高 31. 7%和 29. 1%。且复合
茶园鲜叶制作的夏秋茶外形色泽
翠绿 , 汤色翠绿明亮 , 栗香持久 ,
叶底黄绿鲜活 , 整体感官评价明
显优于单一茶园。
第 2 ?期 董成森等 :亚热带红壤丘陵茶区茶-杉复合系统生态经济效应探析 201
3 小 结
茶-杉复合生态系统可大幅度减弱园地的强光直射 ,改善植物生长环境的光谱质量 , 降低园内气温 , 大幅
减少有害高温发生频率。同时乔木林带可增加茶园土壤含水量和空气湿度 , 改善茶园生态组分 ,提高鸟类、
蜘蛛等天敌种群数量及茶园生态环境质量。若再采用稻草覆盖 , 或在茶树行间和坡面种植豆科绿肥、护坡
植物等保护性耕作技术 ,可改善丘陵茶园土壤结构 , 提高茶园土壤肥力 , 有效延缓夏秋季节性干旱危害 , 使
丘陵区茶园生态环境接近或达到高山茶园水平。
参 考 文 献 h
1 肖润林 , 王久荣 ,陈正法等 . 亚热带丘陵山地茶园面临的生态问题与对策 .农业现代化研究 , 2004 , 25( 5) : 360～363
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202 中 国 生 态 农 业 学 报 第 14 ?卷