鄭雨超

(汝城縣益將國有林場， 湖南 汝城 424100)

湘南典型殘次闊葉林人工促進更新技術(shù)研究

鄭雨超

(汝城縣益將國有林場， 湖南 汝城 424100)

于2003年在湖南省汝城縣益將國有林場天然殘次闊葉林內(nèi)設置試驗樣地和對照樣地各3個，采用林地清理、補植、補播等手段促進天然更新，并分別于2006年和2011年進行2次人工促進干預；同時，在6個樣地內(nèi)各設置3個樣方，共計18個樣方，分別于2003、2008、2013年冬，對幼樹、幼苗、萌條的數(shù)量及地徑進行統(tǒng)計，并對樣方內(nèi)胸徑≥5 cm的立木進行每木調(diào)查。結(jié)果表明：種子補播保存率43%，幼苗補植保存率20%，平均保存率32%。樹高≤30 cm且地徑<0.5 cm、31 cm≤樹高≤50 cm且0.5 cm<地徑<0.7 cm幼樹的數(shù)量下降率分別是對照樣地的17.5%、21.59%，樹高≥51 cm且地徑>0.7 cm幼樹的數(shù)量下降率是對照樣地的121.66%。2008年單位面積蓄積量是對照樣地的2.28倍，2013年達到3.80倍；經(jīng)過10年更新，單位面積蓄積量是試驗前的11.57倍，對照樣地單位面積蓄積量僅是試驗前的2.55倍；單位面積蓄積量是對照樣地的4.54倍。人工促進天然更新所需的人工成本為1 860元/hm2，僅為同期人工營造杉木幼林所需人工成本5 310元/hm2的35%。

天然殘次闊葉林； 人工措施; 促進更新

森林作為陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體，具有多種服務功能，給多種生物提供棲息家園的同時，也給人類提供寶貴的自然財富[1-2]。但是由于人類長期無度的索取，大量的天然闊葉林遭受砍伐，后期新造或補植的樹種又傾向于杉木等針葉樹種或者能帶來經(jīng)濟效益的經(jīng)濟林樹種，使得天然闊葉林面積大幅度銳減，加上樹種結(jié)構(gòu)不合理，林分質(zhì)量低下，水土流失等問題，森林的可持續(xù)性利用受到了嚴重制約[3-4]。湖南省郴州市汝城縣益將國有林場在20世紀60年代初至90年代末，以大力營造杉木人工林為主，對天然闊葉林缺乏科學的經(jīng)營管理和嚴格的管護措施，導致這部分天然闊葉林遭到周邊老百姓盜砍枕木或坑木、放香菇、燒木炭、砍雜木棍等多種人為破壞，現(xiàn)均已成為殘次天然闊葉林，其涵養(yǎng)水源和保持水土等功能嚴重退化，山體滑坡泥石流頻發(fā)等問題導致生態(tài)效益、社會效益和經(jīng)濟效益大大下降[5]。因此，如何營造高產(chǎn)低耗、優(yōu)質(zhì)高效的闊葉林是林場生產(chǎn)所面臨的重要問題[6-7]。

1 研究區(qū)概況

湖南省汝城縣益將國有林場位于113°45′50″—113°59′18″E、25°27′40″—25°43′47″N。該區(qū)氣候?qū)儆诘湫偷膩啛釒Ъ撅L濕潤氣候，年平均氣溫16.6 ℃，1月平均氣溫為4.4 ℃，7月平均氣溫為26.2 ℃；年相對濕度在80%以上，年平均降雨量1 545.7 mm，光照充足，雨量充沛，無霜期長。林場土壤以板頁巖、花崗巖風化而來的山地黃壤、山地黃棕壤為主，大部分土層厚度50～80 cm，地貌為中低山丘陵。益將林場總經(jīng)營面積約5 700 hm2，其中天然殘次闊葉林面積約2 000 hm2，并且相對較為集中連片，大多分布在人煙稀少、交通條件落后、立地條件相對較差的邊遠山區(qū)。

2 研究方法

2.1樣地設置

2003年在益將林場天然殘次闊葉林內(nèi)選擇3個不同地段共設置3個樣地組，每個樣地組中均設置2個樣地，其中1個為試驗樣地，1個為對照樣地。每個樣地面積均為2 hm2。同一個樣地組內(nèi)試驗樣地和對照樣地的立地條件、林地內(nèi)闊葉樹種的幼苗、幼樹及萌芽條數(shù)量基本相同。試驗樣地采取人工措施促進更新，對照樣地不實施任何措施。樣地概況見表1。

表1 樣地概況Tab1 Thebasicinformationofplots樣地號林分密度(株/hm2)海拔(m)坡向坡度(°)喬木(林冠層、下木層)灌木層草本層地被層試驗15937650～690東北35絲栗栲40%、楨楠20%、南酸棗20%、青崗10%、其它10%茅栗、烏飯子、檵木、柃木及喬木幼苗的平均高13m，覆蓋度25%蕨類、喬木幼苗等的平均高05m，蓋度25%少量苔蘚、地衣、菌類對照15986660～690東北35絲栗栲40%、楨楠20%、南酸棗20%、青崗10%、其它10%茅栗、烏飯子、檵木及喬木幼苗的平均高13m，覆蓋度25%蕨類、喬木幼苗等的平均高05m，覆蓋度25%少量苔蘚、地衣、菌類試驗26762540～570西南26楓香30%、木荷30%、絲栗栲20%、水青崗10%、其它10%山雞椒、檵木、石斑木及喬木幼苗的平均高15m，覆蓋度30%蕨類、絲茅草及喬木幼苗的平均高06m，覆蓋度30%少量苔蘚、地衣、菌類對照26812550～580西南26楓香30%、木荷30%、絲栗栲20%、水青崗10%、其它10%山雞椒、檵木、石斑木及喬木幼苗的平均高15m，覆蓋度30%蕨類、絲茅草及喬木幼苗的平均高06m，覆蓋度30%少量苔蘚、地衣、菌類試驗37524480～520東南21木荷40%、絲栗栲30%、楨楠10%、、擬赤楊10%、其它10%鹽膚木、柃木、杜鵑、山雞椒及喬木幼苗的平均高16m，覆蓋度40%蕨類、芒草及喬木幼苗的平均高08m，覆蓋度35%少量苔蘚、地衣、菌類對照37608470～500東南21木荷40%、絲栗栲20%、楨楠20%、擬赤楊10%、其它10%鹽膚木、柃木、杜鵑、山雞椒及喬木幼苗的平均高16m，覆蓋度40%蕨類、芒草及喬木幼苗的平均高08m，覆蓋度35%少量苔蘚、地衣、菌類

2.2人工促進更新方法

2003年冬，人工清理林地，砍除樣地內(nèi)的高樁、舊樁、枯枝、藤蔓、地被物，并沿山坡水平放置，均勻鋪放在林地內(nèi)，任其自然腐爛。這樣既能減少林地受雨水沖刷的侵害和土壤養(yǎng)分的流失，又能提高林地質(zhì)量[8-9]。

2004年春季，對樣地內(nèi)面積大于60 m×22 m以上的空地，按株行距2 m×3 m的密度，30 cm×20 cm×20 cm的規(guī)格進行打穴，穴內(nèi)表土回填，選擇本地強陽性鄉(xiāng)土樹種楓香(Liquidambarformosana)和木荷(Schimasuperba)進行補播、補植[10]。其中補植的是在樣地內(nèi)或樣地附近找小苗，就地取材，挖取1～2年生小苗進行移植；若樣地內(nèi)或樣地附近沒有小苗，則從苗圃地取苗進行補植，選擇1年生苗高30～50 cm、地徑0.4～1 cm的苗木或2年生苗高50～80 cm、地徑1～3 cm苗木，每穴栽植1～2株。補播的每穴播楓香種子2～3?；蚰竞煞N子10～20粒。

2004—2005年，對樣地內(nèi)大穴補播、補植區(qū)域每年進行1次鋤草、扶苗、培土、擴穴等撫育，確保每穴有1株成活幼苗。撫育時間選擇在每年的夏季進行。因為這時天氣濕熱，雜草灌木幼嫩，易于腐爛[11]。

2006年秋季(樣地內(nèi)幼樹最少已是3～4年生)，對整個樣地進行1次刀撫，同時，結(jié)合樹種多樣性原則，進行1次林分密度與結(jié)構(gòu)調(diào)整，堅持寧密勿稀、分布均勻的原則，控制林分密度為3000～4 500株/hm2。

2011年，樣地林分郁閉度達到1.0，結(jié)合森林結(jié)構(gòu)、物種多樣性、分布均勻、砍密留稀，砍小留大，砍劣留優(yōu)的“三砍三留”及確保森林質(zhì)量的原則，進行1次撫育間伐，控制林分密度為2 500～3 000株/hm2。

2.3數(shù)據(jù)調(diào)查

于2003、2008、2013年冬，分別在3個試驗樣地和3個對照樣地對幼樹、幼苗、萌條的數(shù)量進行統(tǒng)計，2003年統(tǒng)計時，萌條按叢記數(shù)(保證除萌后保留1條長勢最好的萌條)，2008年冬統(tǒng)計時，在已進行補植、補播的試驗樣地內(nèi)，每穴有成活苗1株或1株以上的按保存1株記數(shù)(每穴最后只保留1株)。同時在6個樣地內(nèi)各設置3個20 m×25 m(水平距離)長方形樣方，共計18個樣方，對樣方內(nèi)胸徑≥5 cm的立木進行每木調(diào)查，測量樹高和胸徑。計算樣方內(nèi)蓄積量。

3 結(jié)果與分析

3.1林地補播、補植保存率

補播、補植苗木保存率見表2。由表2可知，幼苗補植保存率僅20%左右，種子補播保存率43%左右，平均保存率32%，保存率均低于50%。在殘次闊葉林中進行人工促進更新，應盡量避免進行補播、補植，如果有大面積空地，可以采用封山育林3～5年后，再對其開展人工促進更新。

表2 補播、補植苗木保存率Tab2 Thesurvivalrateofsowingandplantingseedlings樣地號樹種補播補植保存苗木情況數(shù)量(穴)保存(穴)數(shù)量(株)保存(株)平均樹高(m)平均胸徑(cm)保存率(%)試驗樣地1木荷1205012025324131楓香1365211220343029試驗樣地2木荷1205611021344334楓香1285812326353333試驗樣地3木荷1185212527374533楓香1426310421373637

3.2林下幼樹數(shù)量與生長量

2003年、2008年及2013年冬6個樣地的幼樹、幼苗、萌條數(shù)量統(tǒng)計結(jié)果見圖1。由圖1可知：到2013年，試驗樣地中樹高≤30 cm、31 cm≤樹高≤50 cm、樹高≥51 cm的數(shù)量分別減少了1 493株、1 238株、42株；對照樣地中樹高≤30 cm、31 cm≤樹高≤50 cm分別減少了1 810株、1 579株，樹高≥51 cm的數(shù)量增加了277株；試驗樣地中樹高≤30 cm、31 cm≤樹高≤50 cm的數(shù)量下降率分別是對照樣地的17.5%、21.59%，樹高≥51 cm的數(shù)量下降率是對照樣地的121.66%。

圖1 樣地內(nèi)不同樹高幼苗、幼樹、萌條數(shù)量Fig.1 The number of sapling，seeding，stump plant in different height

由圖2可知：試驗樣地中，地徑<0.5 cm、0.5 cm<地徑<0.7 cm、地徑>0.7 cm的幼苗分別減少了1 493株、1 238株、42株；對照樣地中，地徑<0.5 cm、0.5 cm<地徑<0.7 cm的幼苗分別減少了1 810株、1 579株，而地徑>0.7 cm則增加了277株；試驗樣地中地徑<0.5 cm、0.5 cm<地徑<0.7 cm的數(shù)量下降率分別是對照樣地的17.5%、21.59%，地徑>0.7 cm的數(shù)量下降率是對照林分的121.66%。

由此可見，采取人工促進更新措施后，樹高≤50 cm、地徑<0.7 cm幼樹減少低于對照，而對照樣地的樹高≥51 cm、地徑>0.7 cm幼樹數(shù)量均增加。說明人工促進更新后不同樹高林木的數(shù)量維持在一個較為合理的范圍內(nèi)，有利于林分的生長和自然更新；而對照樣地中由于樹高≥51 cm、地徑>0.7 cm幼樹數(shù)量的增加會減少林下光照，不利于下層植株發(fā)育，而且數(shù)量增加，意味著林分密度的增加，養(yǎng)分爭奪會加劇，從而制約大徑材生長。

由表3可以看出：通過林地清理以及調(diào)整林地樹種結(jié)構(gòu)和密度，改善了林地的透光度、土壤肥力，林木生長迅速。2008年試驗樣地單位面積蓄積量是對照樣地的2.28倍，2013年達到3.80倍。經(jīng)過10年更新，試驗樣地單位面積蓄積量是試驗前的11.57倍，對照樣地單位面積蓄積量僅是試驗前的2.55倍，對照樣地的4.54倍。同時，3個試驗樣地的郁閉度基本都達到了1.0，林內(nèi)樹種種類更加豐富，并形成了層次分明的復層結(jié)構(gòu)；3個對照樣地的郁閉度僅在0.5～0.6之間，林內(nèi)樹種種類和試驗前基本相似，林分結(jié)構(gòu)改變也不大，沒有明顯的變化，林木層次結(jié)構(gòu)不明顯。

圖2 樣地內(nèi)不同地徑幼苗、幼樹、萌條數(shù)量Fig.2 The number of sapling，seeding，stump plant in different basal diameter

表3 樣地內(nèi)胸徑5cm以上立木生長情況Tab3 TheinvestigationonstandtreeofwhichDBHislargerthan5cm樣地調(diào)查時間(年度)平均株數(shù)(株/hm2)平均胸徑(cm)平均樹高(m)蓄積量(m3/hm2)試驗樣地20032235946349425200829401371122340152013300018914257195對照樣地200325809464591 20083000106781028420133165120851506

3.3森林結(jié)構(gòu)

對殘次天然闊葉林進行人工促進天然更新后，林冠層、下木層、灌木層、草本層和地被層均已顯現(xiàn)，森林群落完整結(jié)構(gòu)基本形成，高大喜光的樹木占據(jù)林冠層，矮及耐蔭的樹木占據(jù)下木層，形成天然闊葉林特有的復層結(jié)構(gòu)。調(diào)查結(jié)果顯示：試驗樣地的林冠層樹高≥12 m，樹木種類有17種，比對照樣地多8種；下木層樹高<12 m，樹木種類有20種，比對照樣地多12種；試驗樣地中灌木層由喬木幼苗和灌木植物組成，有23種，其中喬木幼樹14種，灌木植物9種；杜鵑(Rhododendronsimsii)、烏飯子(Vacciniumbracteatum)、山雞椒(Litseacubeba)、茅栗(Castaneaseguinii)、鹽膚木(Rhuschinensis)、檵木(Loropetalumchinensis)等較為多見，比對照樣地多13種；試驗樣地草本層由草本植物、喬木幼苗和蕨類組成，地被層由苔蘚、地衣組成，且零星分布；對照樣地的草本層由草本植物、喬木幼苗和蕨類組成，草本植物大多分布在林分的邊緣及空地內(nèi)，且較為密集；喬木幼苗和蕨類分布在林木較為密集的林下，地被層由苔蘚、地衣組成，僅零星出現(xiàn)在林木較為密集的林下。詳見表4。

表4 群落垂直結(jié)構(gòu)情況Tab4 Theverticalstructureofcommunity樣地林冠層下木層灌木層草本層地被層試驗樣地1絲栗栲、楨楠、擬赤楊、甜櫧絲栗栲、楨楠、擬赤楊、木荷、楊梅、青岡、喜樹等樹種的幼樹茅栗、烏飯子、檵木、漆樹、柃木，及絲栗栲、楨楠、擬赤楊、木荷、楊梅等幼苗蕨類、絲茅草及喬木幼苗苔蘚、地衣、菌類2楓香、木荷、絲栗栲、水青崗楓香、木荷、絲栗栲、水青崗、楨楠、擬赤楊、喜樹、甜櫧等樹種的幼樹山雞椒、檵木、石斑木、漆樹及楓香、木荷、絲栗栲、水青崗、楨楠、擬赤楊等樹種的幼苗蕨類、絲茅草及喬木幼苗苔蘚、地衣、菌類3木荷、絲栗栲、楨楠、擬赤楊、南酸棗木荷、絲栗栲、楨楠、擬赤楊、南酸棗、水青岡、泡桐、楊梅、喜樹、苦櫧等樹種的幼樹鹽膚木、柃木、杜鵑、山雞椒，及絲栗栲、楨楠、擬赤楊、南酸棗、水青岡、楊梅等樹種的幼苗蕨類、絲茅草及喬木幼苗苔蘚、地衣、菌類對照樣地1絲栗栲、楨楠、青崗絲栗栲、楨楠、青崗等樹種的幼樹茅栗、烏飯子、漆樹、檵木等及絲栗栲、楨楠青崗等樹種的幼苗蕨類、絲茅草、芒草及喬木幼苗苔蘚2楓香、絲栗栲、水青崗楓香、絲栗栲、水青崗、喜樹等樹種的幼樹山雞椒、檵木、石斑木、漆樹及楓香、絲栗栲、水青崗等樹種的幼苗蕨類、絲茅草、芒草及喬木幼苗苔蘚3木荷、絲栗栲、楨楠、擬赤楊木荷、絲栗栲、楨楠、擬赤楊、青岡等樹種的幼樹鹽膚木、柃木、杜鵑、山雞椒，山蒼子及木荷、絲栗栲、楨楠、擬赤楊等樹種的幼樹蕨類、絲茅草、芒草及喬木幼苗苔蘚、地衣

試驗樣地經(jīng)過人工促進天然更新后，調(diào)整了林木的年齡組成，縮短了林齡差距，為林分的快速成林提供了有利條件。而對照樣地林木的林齡差距大，靠天然林的自我更新能力自然分化，導致林分成林緩慢，林分質(zhì)量差。

3.4成本估算

人工促進天然林更新技術(shù)措施中，林地清理、空地補播、補植和連續(xù)3年的空地幼林撫育所需的人工費估算，2003—2006年按30元/個計算，2011年按100元/個計算。所需的人工成本詳見表5。

益將林場2003年杉木采伐跡地人工營造杉木林人工成本估算，如表6所示。

由表5、表6可知，人工促進天然更新所需的人工成本為1 860元/hm2，僅為人工營造杉木幼林所需人工成本5 310元/hm2的35%。而且，根據(jù)2003年樣地調(diào)查結(jié)果，闊葉林中有大面積空地需要進行補播、補植的林分面積僅占林分總面積的8%左右，可以忽略，不進行補播、補植，那么人工促進天然林更新實際僅為人工營造杉木幼林人工成本的32%。

表5 人工促進天然更新人工成本估算Tab5 Thebudgetoflaborcostsinartificialnatureregeneration樣地號項目實施時間(年度)用工量(個/hm2)用工總量(個/hm2)金額(元/hm2)金額合計(元/hm2)試驗樣地1林地清理2003 8補播、補植2004 1幼林撫育2004—2005 2刀撫2006 4撫育間伐2011 924 240 30 60 120 9001350試驗樣地2林地清理200310補播、補植2004 2幼林撫育2004—2005 4刀撫2006 6撫育間伐20111234 300 60 120 18012001860試驗樣地3林地清理200312補播、補植2004 3幼林撫育2004—2005 6刀撫2006 8撫育間伐20111544 360 90 180 24015002370平均數(shù)341860

表6 杉木采伐跡地人工營造杉木林人工成本估算Tab6 ThebudgetoflaborcostsinplantationofCunning?hamialanceolata項目實施時間(年度)用工量(個/hm2)金額(元/hm2)砍山煉山打穴整地2003 451350種植2003 18 540補植2004 6 180刀撫2004—2006 481440撫育間伐2011 18 180合計1235310

4 結(jié)論與討論

(1) 殘次天然闊葉林補播、補植、人工撫育5年后，種子補播保存率43%，幼苗補植保存率20%，平均保存率32%。因此，建議一般情況下通過封山育林3～5年后，再對其開展人工促進更新，避免進行補播、補植。

(2) 殘次天然闊葉林經(jīng)補播、補植，并于3年和8年后分別進行人工促進干預，林分中樹高≤30 cm且地徑<0.5 cm、31 cm≤樹高≤50 cm且0.5 cm<地徑<0.7 cm幼樹的數(shù)量下降率分別是對照樣地的17.5%、21.59%，樹高≥51 cm且地徑<0.7 cm幼樹的數(shù)量下降率是對照樣地的121.66%，說明人工促進更新后不同樹高林木的數(shù)量維持在一個較為合理的范圍內(nèi)，更有利于林分的生長和自然更新。對照樣地中由于樹高≥51 cm且地徑>0.7 cm幼樹數(shù)量的增加會減少林下光照，不利于下層植株發(fā)育，而且數(shù)量增加，意味著林分密度的增加，養(yǎng)分爭奪會加劇，從而制約大徑材生長。

(3) 通過10年人工促進更新已明顯改善林地生產(chǎn)力，單位面積蓄積量是試驗前的11.57倍，對照樣地單位面積蓄積量僅是試驗前的2.55倍，蓄積量增長速度是對照樣地的4.54倍。同時，郁閉度達0.9～1.0之間，林內(nèi)樹種種類更加豐富，樹高≥12 m的林冠層，樹木種類有17種，比對照樣地多8種；樹高<12 m的下木層，樹木種類有20種，比對照樣地多12種；灌木層樹種有23種，其中喬木幼樹14種，灌木植物有9種，比對照樣地多13種，并形成了層次分明的復層結(jié)構(gòu)；對照樣地的郁閉度僅在0.5～0.6之間，林內(nèi)樹種種類和試驗前基本相似，林分結(jié)構(gòu)改變也不大，沒有明顯的變化，林木層次結(jié)構(gòu)不明顯。

(4) 人工促進天然更新所需的人工成本為1 860元/hm2，僅為同期人工營造杉木幼林所需人工成本5 310元/hm2的35%。人工促進更新從經(jīng)濟角度來看，明顯優(yōu)于人工造林。

(5) 殘次天然闊葉林人工促進更新不需要煉山整地，通過少量的補植、補播，避免了水土流失，煙塵污染，可快速改變林分的林齡結(jié)構(gòu)和樹種結(jié)構(gòu)，提高林內(nèi)動、植物和微生物的多樣性，是一種投資小，實施簡單，更新效果好的經(jīng)營措施[12-13]，極大地提高了殘次闊葉林天然更新的速度，使得闊葉林的生態(tài)效益、經(jīng)濟效益和社會效益都得到明顯的提高，不僅有利于快速恢復殘次天然闊葉林的生態(tài)系統(tǒng)和森林的可持續(xù)利用，還能改善林地質(zhì)量；同時，人工促進天然更新還可以使殘次天然闊葉林快速成林，生長量加大，是減少空氣中二氧化碳，提高森林“碳匯”功能，應對氣候變化的最有效的手段[14-15]。

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Thetechniqueofartificialpromotethetypicaldefectivebroad-leafforestnaturalregeneration

ZHENG Yuchao

(Yijiang State-owned Forest Farm，Rucheng 424116, China)

Three experimental plots and three control plots were set in Yijiang State-owned Forest Farm of Rucheng County in Hunan in 2003. Artificial promotion intervention were taken by the soil preparation, reseeding replanting and other measures to promote natural regeneration in 2006 and 2011 restpectively. Three quadrats were set in each plot to investigate the sapling and total 18 quadrats, the seeding, stump plant and basal diameter were investigated in 2003, 2008 and 2013, and investigate the each plant which over 5cm DBH . The result showed that, the seed survival rate was 43%, seedling planting survival rate was 20% and the average survival rates was 32%. Under artificial promotion, the decrease rates of seedling number were significantly lower than that of the control plots, it were around 17.5% (H≤30 cm,D<0.5 cm) , 21.59%(31 cm0.7 cm) respectively. The volume per unit area in experimental plots was 2.28 times to the control plots in 2008, and 3.80 times in 2013. The volume per area in experimental plots was 11.57 times to that of 10 years before, and the volume per area in experimental plots that was 2.55 times to the control plots after 10years. The volume per area in experimental plots was 4.54 times to control plots of 10 years before,There is RMB 1 860 per hectare were expensed for artificial promoting measures, and the cost were only 35% ofCunninghamialanceolataplanting.

natural broad-leaved forests; artificially promotion methods; regeneration

2016-01-18

國家林業(yè)科學數(shù)據(jù)平臺(2015DKA32200)。

鄭雨超(1971-)，男，本科，主要從事生態(tài)公益林研究與森林調(diào)查工作。

S 725

A

1003 — 5710(2016)04 — 0074 — 07

10.3969/j. issn. 1003 — 5710.2016.04.015

(文字編校：唐效蓉)