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摘 要:从不同郁闭度和不同立地类型2个层面调查分析了马尾松林下套种丝栗栲的生长状况。不同郁闭度包括马尾松上层林郁闭度0.5~0.6、0.6~0.7、0.7~0.8 3种郁闭度等级,立地类型选择较肥沃立地类型和中等肥沃类型2种。结果表明:23年生马尾松林经过间伐,郁闭度在0.4~0.7时,丝栗栲套种成活率均可达到90%以上;5年生丝栗栲平均树高3.32~3.62m、平均胸径3.28~3.65cm、单株立木材积0.0018~0.0020m3、单位面积立木材积2.5311~2.7321m3/hm2;不同郁闭度丝栗栲平均树高、平均胸径、单株立木材积、单位面积立木材积均未达到显著差異;不同立地类型马尾松林下套种的丝栗栲,无论平均树高、平均胸径、单株立木材积还是单位面积立木材积均存在显著或极显著差异。因此,在中等肥沃立地类型的马尾松林下套种丝栗栲树种时,可通过加强抚育、施肥等技术措施来提高丝栗栲生长量。
关键词:丝栗栲;马尾松;郁闭度;立地类型;生长状况
中图分类号 S725 文献标识码 A 文章编号 1007-7731(2021)15-0073-03
Analysis on the Growth of Castanopsis Fargesii Interplanting under Pinus Massoniana Forest
WANG Wei
(Administration of junjunfeng National Nature Reserve in Fujian Province, Mingxi 365200, China)
Abstract: This paper reports the growth of Castanopsis fargesii interplanting under Pinus massoniana forest. The experiment was investigated and analyzed from two aspects of different canopy density and different site types. There are three types of canopy density: 0.5~0.6, 0.6~0.7 and 0.7~0.8 for the upper layer of Pinus massoniana forest, and two types of site types are selected: more fertile site type and medium fertile site type. The results showed that the survival rate of Castanopsis fargesii interplanting could reach more than 90% when the canopy density of 23-year-old Pinus massoniana forest was between 0.4~0.7. The average height of 5-year-old trees is 3.32~3.62m, the average diameter at breast height is 3.28~3.65cm, the stand volume per tree is 0.0018~0.0020m3, and the stand volume per unit area is 2.5311~2.7321m3/hm2. There is no significant difference in the average height, average diameter at breast height, stand volume per tree and stand volume per unit area among different canopy densities. There were significant or extremely significant differences in average tree height, diameter at breast height, volume per tree and volume per unit area of Castanopsis fargesii intercropped under different site types of Pinus massoniana forest. It is suggested that when interplanting Castanopsis fargesii under Pinus massoniana forest with medium fertile site, the growth of Castanopsis fargesii can be improved by strengthening tending and fertilization.
Key words: Castanopsis fargesii; Pinus massoniana; Canopy density; Site type; Growth status
丝栗栲(Castunopsis fargesii)是中亚热带珍贵乡土阔叶树种。大量研究表明,以丝栗栲为优势树种的常绿阔叶林具有很强的涵养水源、固土培肥、防灾减灾等生态功能[1-6],而且丝栗栲木材与杉木(Cunninghamia lanceolata)、福建柏(Fokienia hodginsii)、马褂木(Liriodendron chinense)等一样,材积优良,均属于二类材。丝栗栲材质纹理清晰,木质坚硬,为硬质用材[7],适合作建筑、家具、装饰材、包装材和农具等[8],也是优质的菇木原料树种,尤其在幼苗、幼树时耐荫性较强,光补偿点低,可以较好利用林下较弱的光,保证其正常的生长发育[9]。这一生物学特性使得丝栗栲在马尾松林改造中是可选择的较好树种之一。 马尾松曾是福建省主要造林树种,面积大、分布广。在现有森林资源中,马尾松为优势树种的森林资源约占1/3[10],且大部分为纯林,树种单一,结构简单,树冠层单薄,林下枯枝落叶分解慢,积累量较大,容易诱发森林火灾,发生病虫害蔓延,总体生态功能较低下[11-15],特别是在松材线虫病肆虐的大背景下,需要逐步改造现有马尾松纯林。改造现有马尾松林已成为林业生产中亟待解决的重点问题。为此,自2016年开始,明溪县相继开展了马尾松林套种丝栗栲的生产实践。本试验在马尾松林下套种的丝栗栲林分中,按照不同郁闭度和不同立地条件分别建立系列标准地,调查测定林下丝栗栲的生長状况,探索马尾松林下套种丝栗栲的主要技术措施,为马尾松纯林预防性改建、培育马尾松丝栗栲复层过渡林分提供参考。
1 材料与方法
1.1 试验地概况 明溪县属于福建省三明市下辖县,地理位置116°47′~117°35′E、26°8′~26°39′N,是全国重点林业县,属亚热带大陆性兼海洋性季风区。年平均气温18.4℃,全年日照时数在1435.5~2067.1h,日气温≥10℃积温3526~5560℃,无霜期较长,实际霜日28~35d,偶有下雪,年平均降水量1887.5mm。整体气候温和,雨量充沛,光照充足,立地条件较好,为林木生长发育提供了良好基础,全县森林覆盖率达81.97%,以马尾松为优势树种的林分约有4.9万hm2。
1.2 调查方法 2020年12月在明溪县营建的马尾松林下套种丝栗栲林中,根据不同上层林郁闭度和不同立地类型分别建立A、B 2个系列标准地,标准地面积15m×20m或20m×20m,每个处理选择3块标准地。A系列包含3个郁闭度梯度:2020年12月时的郁闭度(下同)0.5~0.6(以Y5.5处理标记);郁闭度0.6~0.7(以Y6.5处理标记);郁闭度0.7~0.8(以Y7.5处理标记)。B系列以立地类型选择,设2个等级:较肥沃立地类型(以D2处理标记);中等肥沃立地类型(以D3处理标记)。样地选定后,记录标准地造林时间、上层林马尾松株数、郁闭度。采用LAI2000植物冠层分析仪,在标准地对角线交点(回避丝栗栲等林下植物)测定郁闭度。之后在各标准地内调查丝栗栲保存率,进行每木测定胸径、树高、枝下高、冠幅、冠长等主要生长性状。采用福建省阔叶树二元材积经验公式计算丝栗栲立木材积。
V锥=0.00005276D1.882161H1.009317
2 结果与分析
2.1 上层林郁闭度对丝栗栲生长的影响 不同郁闭度试验林是1996年采用1年生苗种植的马尾松纯林,2016年冬进行间伐,2017年春在马尾松林下采用1年生丝栗栲苗木按照株行距2.5m×2.5m套种丝栗栲。表1是2020年11月在不同郁闭度下种植的丝栗栲(5年生)生长测定结果。由表1可知,不同郁闭度下种植的丝栗栲造林保存率都比较高,均在90%以上,表明丝栗栲在马尾松林下造林保存率较高,这与前人认为丝栗栲幼苗、幼树比较耐荫的结论相吻合[9]。随着郁闭度的增加,造林保存率呈小幅上升。试验的郁闭度是2020年12月时的即时郁闭度。一般情况下,林分郁闭度呈动态变化,随着时间的推移,郁闭度逐渐增大。换言之,上层林间伐后的郁闭度应该更低,因此推测初始郁闭度在0.4~0.7,表明丝栗栲在马尾松林分郁闭度在0.4~0.7均可套种。
由表1可知,不同郁闭度下丝栗栲林木生长状况存在一定差异。从丝栗栲树高生长分析,从高到低依次为Y7.5>Y6.5>Y5.5,随着郁闭度增大,丝栗栲幼树树高生长增加;平均胸径从大到小依次为Y5.5>Y6.5>Y7.5,与树高生长规律相反,随着郁闭度增大,丝栗栲幼树胸径生长趋向降低;单株立木材积从大到小表现为Y5.5>Y6.5>Y7.5,单位面积立木材积与单株立木材积趋势相同,从高到低依次为Y5.5>Y6.5>Y7.5。经方差分析,无论是平均树高、平均胸径、单株立木材积还是单位面积立木材积,3种处理两两间均未达到显著差异水平,但存在一定程度差异。Y5.5与Y7.5比较,平均树高降低8.3%,平均胸径、单株立木材积、单位面积立木材积分别增加11.3%、11.1%、7.9%;Y5.5与Y6.5比较,平均树高降低6.2%,平均胸径、单株立木材积、单位面积立木材积分别增加2.0%、5.3%、0.78%;Y6.5与Y7.5比较,平均树高降低2.2%,平均胸径、单株立木材积、单位面积立木材积分别增加9.1%、5.6%、7.1%。由此可见,Y5.5和Y6.5整体表现较好,表明丝栗栲在马尾松林下套种要获得更高产量,加速林分演替进程,以Y5.5和Y6.5较为合适,即在23年生马尾松林下套种丝栗栲应以较大强度间伐较为适宜。
2.2 立地类型对丝栗栲生长的影响 不同立地类型生境、植被、土壤肥力都存在差异。表2是不同立地类型下,采用相似技术措施的丝栗栲生长状况调查与测定结果。由表2可知,不同立地类型中丝栗栲造林保存率以D2高于D3,增加3.6个百分点,但经方差分析,两者间造林成活率不存在显著差异,表明丝栗栲在中等肥沃立地类型的林地造林保存率仍然较高,具有较高的适应性。
由表2可知,不同立地类型丝栗栲生长量也存在一定差异。无论平均树高、平均胸径、单株立木材积还是单位面积立木材积均表现为D2>D3,前者比后者分别增加了8.1%、27.3%、81.8%、80.1%。经方差分析,平均树高两者间差异不显著,平均胸径两者间存在显著差异(P<0.05),单株立木材积和单位面积立木材积两者间存在极显著差异(P<0.01),表明D2处理生长量显著高于D3处理,说明丝栗栲喜湿润肥沃的生长环境,提高丝栗栲林木生长量宜选择较肥沃立地类型。马尾松树种耐干旱瘠薄,处于中等肥沃立地类型林地的马尾松林较多,若要在中等肥沃立地类型上套种丝栗栲树种,应加强除草、松土等抚育管理,适当追施营养物质,以提高丝栗栲生长量。 3 结论与讨论
马尾松林下套种阔叶树种是改造现有马尾松纯林的主要途径。根据丝栗栲的生物学特性,其在马尾松林下套种,生长状况良好。试验结果表明:23年生马尾松林经过间伐,郁闭度在0.4~0.7时,丝栗栲套种成活率均可达到90%以上,5年生丝栗栲平均树高3.32~3.62m、平均胸径3.28~3.65cm、单株立木材积0.0018~0.0020m3、单位面积立木材积2.5311~2.7321m3/hm2,不同郁闭度下丝栗栲平均树高、平均胸径、单株立木材积、单位面积立木材积均未达到显著差异。
不同立地类型的马尾松林下套种丝栗栲,丝栗栲平均树高差异不显著,平均胸径、单株立木材积和单位面积立木材积间均存在显著或极显著差异。建议在中等肥沃立地类型的马尾松林下套种丝栗栲树种时,可通过加强抚育、施肥等技术措施来提高丝栗栲生长量。
参考文献
[1]陈东立,余新晓,廖邦洪.中国森林生态系统水源涵养功能分析[J].世界林业研究,2005,18(1);40-54.
[2]谌小勇.亚热带常绿阔叶林涵养水源效能的研究[J].生态科学,1985(2);82-91.
[3]吴庆锥.福建明溪丝栗栲优势群落的结构稳定性[J].亚热带农业研究,2019,15(1):1-6.
[4]吴庆锥.福建明溪丝栗栲天然次生林物种多样性分析[J].亚热带农业研究,2019,15(4):217-222.
[5]吴庆锥.影响丝栗栲林分持水力的主要土壤因子分析[J].福建林业科技,2019,46(4):9-13.
[6]吴庆锥.福建明溪丝栗栲优势群落固土保水能力分析[J].林业勘察设计,2018(3):15-18.
[7]陈存及,陈伙法.阔叶树种栽培[M].北京:中国林业出版社,2000:214-216.
[8]端木炘.台湾壳斗科木材分类的研究[J].福建林业科技,1992,19(4):65-70.
[9]周莉,钟章成.四川缙云山常绿阔叶林幼龄栲树光合生理生态研究[J].西南师范大学学报(自然科学版),1994,19(2):187-193.
[10]陈萍.福建省森林资源现状及动态分析[J]福建林业科技,2005,32(3):198-201.
[11]何圣嘉,谢锦升,杨智杰,等.南方红壤丘陵区马尾松林下水土流失现状、成因及防治[J].中国水土保持科学,2011,9(6):65-67.
[12]马归燕.马尾松天然林病虫害调查[J].中国森林病虫,2001,20(2):40-41.
[13]陆元昌,张守政,雷相东,等.人工林近自然化改造的理论基础和实施技术[J].世界林业研究,2009,22(1):20-27.
[14]史东梅,吕刚,蒋光毅,等.马尾松林地土壤物理性质变化及抗蚀性研究[J].水土保持学报,2005,19(6):35-39.
[15]雷澤兴.马尾松檫树混交林生物量及水源涵养研究[J].江西农业大学学报,2003,25(3):379-382.
(责编:徐世红)
关键词:丝栗栲;马尾松;郁闭度;立地类型;生长状况
中图分类号 S725 文献标识码 A 文章编号 1007-7731(2021)15-0073-03
Analysis on the Growth of Castanopsis Fargesii Interplanting under Pinus Massoniana Forest
WANG Wei
(Administration of junjunfeng National Nature Reserve in Fujian Province, Mingxi 365200, China)
Abstract: This paper reports the growth of Castanopsis fargesii interplanting under Pinus massoniana forest. The experiment was investigated and analyzed from two aspects of different canopy density and different site types. There are three types of canopy density: 0.5~0.6, 0.6~0.7 and 0.7~0.8 for the upper layer of Pinus massoniana forest, and two types of site types are selected: more fertile site type and medium fertile site type. The results showed that the survival rate of Castanopsis fargesii interplanting could reach more than 90% when the canopy density of 23-year-old Pinus massoniana forest was between 0.4~0.7. The average height of 5-year-old trees is 3.32~3.62m, the average diameter at breast height is 3.28~3.65cm, the stand volume per tree is 0.0018~0.0020m3, and the stand volume per unit area is 2.5311~2.7321m3/hm2. There is no significant difference in the average height, average diameter at breast height, stand volume per tree and stand volume per unit area among different canopy densities. There were significant or extremely significant differences in average tree height, diameter at breast height, volume per tree and volume per unit area of Castanopsis fargesii intercropped under different site types of Pinus massoniana forest. It is suggested that when interplanting Castanopsis fargesii under Pinus massoniana forest with medium fertile site, the growth of Castanopsis fargesii can be improved by strengthening tending and fertilization.
Key words: Castanopsis fargesii; Pinus massoniana; Canopy density; Site type; Growth status
丝栗栲(Castunopsis fargesii)是中亚热带珍贵乡土阔叶树种。大量研究表明,以丝栗栲为优势树种的常绿阔叶林具有很强的涵养水源、固土培肥、防灾减灾等生态功能[1-6],而且丝栗栲木材与杉木(Cunninghamia lanceolata)、福建柏(Fokienia hodginsii)、马褂木(Liriodendron chinense)等一样,材积优良,均属于二类材。丝栗栲材质纹理清晰,木质坚硬,为硬质用材[7],适合作建筑、家具、装饰材、包装材和农具等[8],也是优质的菇木原料树种,尤其在幼苗、幼树时耐荫性较强,光补偿点低,可以较好利用林下较弱的光,保证其正常的生长发育[9]。这一生物学特性使得丝栗栲在马尾松林改造中是可选择的较好树种之一。 马尾松曾是福建省主要造林树种,面积大、分布广。在现有森林资源中,马尾松为优势树种的森林资源约占1/3[10],且大部分为纯林,树种单一,结构简单,树冠层单薄,林下枯枝落叶分解慢,积累量较大,容易诱发森林火灾,发生病虫害蔓延,总体生态功能较低下[11-15],特别是在松材线虫病肆虐的大背景下,需要逐步改造现有马尾松纯林。改造现有马尾松林已成为林业生产中亟待解决的重点问题。为此,自2016年开始,明溪县相继开展了马尾松林套种丝栗栲的生产实践。本试验在马尾松林下套种的丝栗栲林分中,按照不同郁闭度和不同立地条件分别建立系列标准地,调查测定林下丝栗栲的生長状况,探索马尾松林下套种丝栗栲的主要技术措施,为马尾松纯林预防性改建、培育马尾松丝栗栲复层过渡林分提供参考。
1 材料与方法
1.1 试验地概况 明溪县属于福建省三明市下辖县,地理位置116°47′~117°35′E、26°8′~26°39′N,是全国重点林业县,属亚热带大陆性兼海洋性季风区。年平均气温18.4℃,全年日照时数在1435.5~2067.1h,日气温≥10℃积温3526~5560℃,无霜期较长,实际霜日28~35d,偶有下雪,年平均降水量1887.5mm。整体气候温和,雨量充沛,光照充足,立地条件较好,为林木生长发育提供了良好基础,全县森林覆盖率达81.97%,以马尾松为优势树种的林分约有4.9万hm2。
1.2 调查方法 2020年12月在明溪县营建的马尾松林下套种丝栗栲林中,根据不同上层林郁闭度和不同立地类型分别建立A、B 2个系列标准地,标准地面积15m×20m或20m×20m,每个处理选择3块标准地。A系列包含3个郁闭度梯度:2020年12月时的郁闭度(下同)0.5~0.6(以Y5.5处理标记);郁闭度0.6~0.7(以Y6.5处理标记);郁闭度0.7~0.8(以Y7.5处理标记)。B系列以立地类型选择,设2个等级:较肥沃立地类型(以D2处理标记);中等肥沃立地类型(以D3处理标记)。样地选定后,记录标准地造林时间、上层林马尾松株数、郁闭度。采用LAI2000植物冠层分析仪,在标准地对角线交点(回避丝栗栲等林下植物)测定郁闭度。之后在各标准地内调查丝栗栲保存率,进行每木测定胸径、树高、枝下高、冠幅、冠长等主要生长性状。采用福建省阔叶树二元材积经验公式计算丝栗栲立木材积。
V锥=0.00005276D1.882161H1.009317
2 结果与分析
2.1 上层林郁闭度对丝栗栲生长的影响 不同郁闭度试验林是1996年采用1年生苗种植的马尾松纯林,2016年冬进行间伐,2017年春在马尾松林下采用1年生丝栗栲苗木按照株行距2.5m×2.5m套种丝栗栲。表1是2020年11月在不同郁闭度下种植的丝栗栲(5年生)生长测定结果。由表1可知,不同郁闭度下种植的丝栗栲造林保存率都比较高,均在90%以上,表明丝栗栲在马尾松林下造林保存率较高,这与前人认为丝栗栲幼苗、幼树比较耐荫的结论相吻合[9]。随着郁闭度的增加,造林保存率呈小幅上升。试验的郁闭度是2020年12月时的即时郁闭度。一般情况下,林分郁闭度呈动态变化,随着时间的推移,郁闭度逐渐增大。换言之,上层林间伐后的郁闭度应该更低,因此推测初始郁闭度在0.4~0.7,表明丝栗栲在马尾松林分郁闭度在0.4~0.7均可套种。
由表1可知,不同郁闭度下丝栗栲林木生长状况存在一定差异。从丝栗栲树高生长分析,从高到低依次为Y7.5>Y6.5>Y5.5,随着郁闭度增大,丝栗栲幼树树高生长增加;平均胸径从大到小依次为Y5.5>Y6.5>Y7.5,与树高生长规律相反,随着郁闭度增大,丝栗栲幼树胸径生长趋向降低;单株立木材积从大到小表现为Y5.5>Y6.5>Y7.5,单位面积立木材积与单株立木材积趋势相同,从高到低依次为Y5.5>Y6.5>Y7.5。经方差分析,无论是平均树高、平均胸径、单株立木材积还是单位面积立木材积,3种处理两两间均未达到显著差异水平,但存在一定程度差异。Y5.5与Y7.5比较,平均树高降低8.3%,平均胸径、单株立木材积、单位面积立木材积分别增加11.3%、11.1%、7.9%;Y5.5与Y6.5比较,平均树高降低6.2%,平均胸径、单株立木材积、单位面积立木材积分别增加2.0%、5.3%、0.78%;Y6.5与Y7.5比较,平均树高降低2.2%,平均胸径、单株立木材积、单位面积立木材积分别增加9.1%、5.6%、7.1%。由此可见,Y5.5和Y6.5整体表现较好,表明丝栗栲在马尾松林下套种要获得更高产量,加速林分演替进程,以Y5.5和Y6.5较为合适,即在23年生马尾松林下套种丝栗栲应以较大强度间伐较为适宜。
2.2 立地类型对丝栗栲生长的影响 不同立地类型生境、植被、土壤肥力都存在差异。表2是不同立地类型下,采用相似技术措施的丝栗栲生长状况调查与测定结果。由表2可知,不同立地类型中丝栗栲造林保存率以D2高于D3,增加3.6个百分点,但经方差分析,两者间造林成活率不存在显著差异,表明丝栗栲在中等肥沃立地类型的林地造林保存率仍然较高,具有较高的适应性。
由表2可知,不同立地类型丝栗栲生长量也存在一定差异。无论平均树高、平均胸径、单株立木材积还是单位面积立木材积均表现为D2>D3,前者比后者分别增加了8.1%、27.3%、81.8%、80.1%。经方差分析,平均树高两者间差异不显著,平均胸径两者间存在显著差异(P<0.05),单株立木材积和单位面积立木材积两者间存在极显著差异(P<0.01),表明D2处理生长量显著高于D3处理,说明丝栗栲喜湿润肥沃的生长环境,提高丝栗栲林木生长量宜选择较肥沃立地类型。马尾松树种耐干旱瘠薄,处于中等肥沃立地类型林地的马尾松林较多,若要在中等肥沃立地类型上套种丝栗栲树种,应加强除草、松土等抚育管理,适当追施营养物质,以提高丝栗栲生长量。 3 结论与讨论
马尾松林下套种阔叶树种是改造现有马尾松纯林的主要途径。根据丝栗栲的生物学特性,其在马尾松林下套种,生长状况良好。试验结果表明:23年生马尾松林经过间伐,郁闭度在0.4~0.7时,丝栗栲套种成活率均可达到90%以上,5年生丝栗栲平均树高3.32~3.62m、平均胸径3.28~3.65cm、单株立木材积0.0018~0.0020m3、单位面积立木材积2.5311~2.7321m3/hm2,不同郁闭度下丝栗栲平均树高、平均胸径、单株立木材积、单位面积立木材积均未达到显著差异。
不同立地类型的马尾松林下套种丝栗栲,丝栗栲平均树高差异不显著,平均胸径、单株立木材积和单位面积立木材积间均存在显著或极显著差异。建议在中等肥沃立地类型的马尾松林下套种丝栗栲树种时,可通过加强抚育、施肥等技术措施来提高丝栗栲生长量。
参考文献
[1]陈东立,余新晓,廖邦洪.中国森林生态系统水源涵养功能分析[J].世界林业研究,2005,18(1);40-54.
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[3]吴庆锥.福建明溪丝栗栲优势群落的结构稳定性[J].亚热带农业研究,2019,15(1):1-6.
[4]吴庆锥.福建明溪丝栗栲天然次生林物种多样性分析[J].亚热带农业研究,2019,15(4):217-222.
[5]吴庆锥.影响丝栗栲林分持水力的主要土壤因子分析[J].福建林业科技,2019,46(4):9-13.
[6]吴庆锥.福建明溪丝栗栲优势群落固土保水能力分析[J].林业勘察设计,2018(3):15-18.
[7]陈存及,陈伙法.阔叶树种栽培[M].北京:中国林业出版社,2000:214-216.
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[9]周莉,钟章成.四川缙云山常绿阔叶林幼龄栲树光合生理生态研究[J].西南师范大学学报(自然科学版),1994,19(2):187-193.
[10]陈萍.福建省森林资源现状及动态分析[J]福建林业科技,2005,32(3):198-201.
[11]何圣嘉,谢锦升,杨智杰,等.南方红壤丘陵区马尾松林下水土流失现状、成因及防治[J].中国水土保持科学,2011,9(6):65-67.
[12]马归燕.马尾松天然林病虫害调查[J].中国森林病虫,2001,20(2):40-41.
[13]陆元昌,张守政,雷相东,等.人工林近自然化改造的理论基础和实施技术[J].世界林业研究,2009,22(1):20-27.
[14]史东梅,吕刚,蒋光毅,等.马尾松林地土壤物理性质变化及抗蚀性研究[J].水土保持学报,2005,19(6):35-39.
[15]雷澤兴.马尾松檫树混交林生物量及水源涵养研究[J].江西农业大学学报,2003,25(3):379-382.
(责编:徐世红)