城市森林的近自然林經(jīng)營(yíng)技術(shù)方案

祝 寧

(東北林業(yè)大學(xué),哈爾濱,150040)

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)進(jìn)步,城市化過程為人們提供大量享受和發(fā)展的同時(shí),人口擁擠、環(huán)境污染和資源缺乏也向人們提出了各種挑戰(zhàn)。為了改善城市環(huán)境,給人們建造舒適、優(yōu)美的環(huán)境,良好的休閑、娛樂場(chǎng)所,各類城市營(yíng)建了大量的城市森林,其發(fā)展速度之快,投入財(cái)力之大,空前未有。這種趨勢(shì)方興未艾、前途無(wú)量。已經(jīng)建成和正在不斷營(yíng)建的城市森林是人民大眾的生態(tài)文化產(chǎn)業(yè),若使它們?cè)介L(zhǎng)越好,效益越來(lái)越大,并持續(xù)穩(wěn)定發(fā)揮作用,滿足當(dāng)代和以后各代的需要,必須改變那種“我們不能等待大自然的恩賜,而要向大自然索取”的思想,遵循城市森林自身發(fā)展的規(guī)律經(jīng)營(yíng)管理它們。這是對(duì)城市森林工作者的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)和不可推卻的任務(wù)。本技術(shù)方案,以引進(jìn)國(guó)際先進(jìn)的近自然林經(jīng)營(yíng)理論、技術(shù)為基礎(chǔ),結(jié)合我國(guó)城市森林建設(shè)的實(shí)際進(jìn)行研究,以期為我國(guó)城市森林的經(jīng)營(yíng)提供一條可行途徑。

1 概念和定義

城市森林(urban forest)——城市森林是城市生態(tài)系統(tǒng)中的主要生物組成部分。它是由城市市區(qū)及其周邊地區(qū)中,以木本植物為主的所有綠色植被組成,它對(duì)改善城市生態(tài)環(huán)境,提高人們健康和文化生活水平有極為重要的作用[1]。

人工林(artifical stand,man made forest)——通過直播或栽植,由人工營(yíng)造的林木或林分[2]。

天然林(自然林)(Natural forest)——天然林是一種自然地理現(xiàn)象,它是在一定的區(qū)域或生境上天然發(fā)生演替形成的森林。當(dāng)它們發(fā)展到可以自我更新、自我維持的穩(wěn)定狀態(tài)時(shí),則是某地區(qū)生境上的頂級(jí)森林群落。它最適合該地區(qū)或生境的氣候自然條件,是生物多樣性高、結(jié)構(gòu)合理、生物產(chǎn)量高、生態(tài)功能大、抗逆性強(qiáng)的森林。

近自然林(Close to natural forest)——近自然林是以原生的地帶性森林為參照而培育和經(jīng)營(yíng)的,主要由地帶性鄉(xiāng)土樹種組成的多種樹種混交,并逐步向多層次、異齡結(jié)構(gòu)發(fā)展的森林。

森林經(jīng)營(yíng)(forest management)——森林經(jīng)營(yíng)的含義很廣,它包括森林培育、森林管護(hù)和利用,甚至涉及經(jīng)濟(jì)、法律和社會(huì)[7]。

近自然林經(jīng)營(yíng)(Close to natural management)——近自然林經(jīng)營(yíng)是以近自然林為參照,營(yíng)建和將現(xiàn)有人工林逐步引導(dǎo)為近自然林的一種經(jīng)營(yíng)。按其原意“近自然森林經(jīng)營(yíng)是以生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、生物多樣性和系統(tǒng)多功能及緩沖能力分析為基礎(chǔ),以整個(gè)森林的生命周期為時(shí)間設(shè)計(jì)單元,以目標(biāo)樹的標(biāo)記和擇伐及天然更新為主要技術(shù)特征,以永久性林分覆蓋、多功能經(jīng)營(yíng)和多品質(zhì)產(chǎn)品生產(chǎn)為目標(biāo)的森林經(jīng)營(yíng)體系?！边@種經(jīng)營(yíng)遵循“森林生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的自然生長(zhǎng)發(fā)育和演替規(guī)律,以森林自然更新到穩(wěn)定的頂極群落這樣一個(gè)完整的森林生命過程的時(shí)間跨度來(lái)設(shè)計(jì)各項(xiàng)經(jīng)營(yíng)活動(dòng),優(yōu)化森林結(jié)構(gòu)和功能,永續(xù)充分利用與森林有關(guān)的各種自然力,不斷優(yōu)化森林經(jīng)營(yíng)過程,從而使生態(tài)與經(jīng)濟(jì)的需要能最佳結(jié)合的一種近自然森林的經(jīng)營(yíng)模式[3]”。

2 城市森林近自然林經(jīng)營(yíng)的指導(dǎo)理論

城市森林的近自然林經(jīng)營(yíng)必需有許多相關(guān)的理論從其經(jīng)營(yíng)理念、經(jīng)營(yíng)技術(shù)和經(jīng)營(yíng)方法上得到相應(yīng)的支撐。

2.1 可持續(xù)發(fā)展的理論

可持續(xù)發(fā)展的理論是城市森林近自然林經(jīng)營(yíng)的理念基礎(chǔ)。人們建設(shè)城市森林的目的就是要求城市森林世世代代為居民提供良好、優(yōu)美的居住環(huán)境,舒適生動(dòng)的游憩休閑場(chǎng)所,高雅清馨的文化氛圍。而以木本植物為主體的城市森林以具壽命長(zhǎng)久、可世代更新,可能承擔(dān)這一個(gè)長(zhǎng)久而艱巨的任務(wù)。

城市森林的近自然林經(jīng)營(yíng)正是合乎可持續(xù)發(fā)展理論中“在滿足當(dāng)代人需求的同時(shí),不損害后代人滿足其身需的能力”的理論,并且強(qiáng)調(diào)城市森林布局的合理性、公平性;城市森林經(jīng)營(yíng)中不能超越環(huán)境承載能力和盡量利用森林的自然潛力,盡可能地減少能源和其它自然資源的消耗。

2.2 森林的生長(zhǎng)發(fā)育理論

森林的生長(zhǎng)發(fā)育過程是森林提供一切功能效益的生物學(xué)基礎(chǔ)。森林是由林木個(gè)體及由它組成的群體。與任何生物體一樣,森林從個(gè)體到群體都有其生長(zhǎng)發(fā)育過程,在這個(gè)過程的各種不同的階段,林木和群體對(duì)環(huán)境有不同的要求和適應(yīng),同時(shí)將提供不同的生態(tài)和景觀效能。

林木的生長(zhǎng)曲線呈斜向的“S”形,這種“S”形生長(zhǎng)曲線表現(xiàn)了林木生長(zhǎng)是“慢—快—慢”的過程。這也表現(xiàn)為對(duì)空間和資源的要求是“弱—強(qiáng)—弱”的過程。由林木組成的森林群體,隨著年齡的增長(zhǎng)可以區(qū)分為幼齡林、中齡林、壯齡林、成熟林和過熟林階段。森林的各個(gè)階段,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)、對(duì)外界環(huán)境的要求以及所產(chǎn)生的生態(tài)和景觀功能效應(yīng)也不同。近自然經(jīng)營(yíng)就是通過經(jīng)營(yíng)活動(dòng)使其在不同階段的生態(tài)景觀功能達(dá)到最大,并且提早進(jìn)入成熟期,盡量推遲過熟期,從整體上獲得最大的效益。

2.3 群落學(xué)的理論

城市的興起和發(fā)展是在摧毀當(dāng)?shù)卦鷳B(tài)系統(tǒng)而建立起來(lái)的人工生態(tài)系統(tǒng)。當(dāng)?shù)卦匀恢脖粠缀跗茐谋M殆。新建的和保留的絕大部分是人工的或天然次生群落,它們中絕大部分是按照人的意志,在“師法自然”的指導(dǎo)下營(yíng)建的,但是一旦營(yíng)建,群落自身就開始按群落自身發(fā)生發(fā)展的規(guī)律進(jìn)行自我調(diào)節(jié),并按當(dāng)?shù)刂脖豁敇O(天然林)發(fā)生演替變化,不斷調(diào)節(jié)自身的結(jié)構(gòu),不同時(shí)間的植被以其結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ),產(chǎn)生不同的功能。

城市森林的近自然林經(jīng)營(yíng)就是以當(dāng)?shù)靥烊涣譃閰⒄?通過經(jīng)營(yíng)措施,使大部分人工營(yíng)建的、天然留存林地中的林木在較短的時(shí)間里達(dá)到或接近天然林的組成、結(jié)構(gòu)和功能。因此,群落學(xué)中的組成、結(jié)構(gòu)、動(dòng)態(tài)、演替和功能的相關(guān)理論是必須遵循的。所謂“師法自然”就是按自然規(guī)律辦事,不是僅在外形上的模仿,而在本質(zhì)上的背離。只有這樣,城市森林才能在較短的時(shí)間里達(dá)到結(jié)構(gòu)合理、功能優(yōu)化,逐步趨向于當(dāng)?shù)氐奶烊涣帧?/p>

3 近自然林經(jīng)營(yíng)的目標(biāo)和原則

3.1 近自然林經(jīng)營(yíng)的目標(biāo)

城市森林經(jīng)營(yíng)不是以木材的產(chǎn)量和質(zhì)量為經(jīng)營(yíng)目標(biāo),而是以改善城市的生態(tài)環(huán)境和提供居民休閑和游憩場(chǎng)所為目的。因此,從長(zhǎng)遠(yuǎn)和全面來(lái)說(shuō),它的經(jīng)營(yíng)是多元的、靈活的、復(fù)雜的和持久的,幾乎沒有止境。因此,這里追求的不是一個(gè)目標(biāo),而是一個(gè)過程。在這個(gè)不斷延續(xù)的過程中,一代一代地使城市森林不斷發(fā)揮它們的生態(tài)和景觀效益,滿足人類的需求。

3.2 近自然林經(jīng)營(yíng)的原則

①在城市森林的營(yíng)建和調(diào)整中應(yīng)以鄉(xiāng)土樹種和適應(yīng)該地區(qū)的樹種為主。營(yíng)建和誘導(dǎo)與當(dāng)?shù)靥烊涣值纳滞饷蚕嘟频纳秩郝?以呈現(xiàn)地方特色。

②城市森林的結(jié)構(gòu)應(yīng)逐步誘導(dǎo)為多層次、異齡、高生物多樣性的穩(wěn)定生物群落。

③森林的更新以天然更新與人工促進(jìn)更新相結(jié)合,必要時(shí)輔以人工更新。

④在經(jīng)營(yíng)過程中充分利用自然潛力,減少人工干預(yù),致使人力、財(cái)力和物力的低投入[4-5]。

⑤城市森林的近自然林經(jīng)營(yíng),從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)講是持久的,追求的是一個(gè)過程,但對(duì)具體的森林來(lái)說(shuō),則以它的森林的生命周期為時(shí)間設(shè)計(jì)單元,根據(jù)具體森林所處的生長(zhǎng)發(fā)育和演替的階段,制定具體的目標(biāo),這個(gè)目標(biāo)必須服務(wù)總目標(biāo),并為完成總目標(biāo)服務(wù)。

4 城市森林近自然林經(jīng)營(yíng)技術(shù)

在城市森林建設(shè)中,不是種了樹,栽了花草就“回歸”自然了,這種“自然”是人們以為的自然,而真正地回歸自然是類似自然群落的自然。當(dāng)然,近自然林經(jīng)營(yíng)不是自由自在地聽之任之,而是充分利用自然潛力,以自然林為參照,按森林生長(zhǎng)發(fā)育和演替的規(guī)律,在不同的階段,采用不同經(jīng)營(yíng)措施,減少能源和資源的投入,使城市森林的生態(tài)和景觀效益達(dá)到最大化。

城市森林的近自然林經(jīng)營(yíng)應(yīng)從兩級(jí)水平上進(jìn)行：一是系統(tǒng)水平,二是森林群落水平。

4.1 系統(tǒng)水平

系統(tǒng)水平上確定城市森林的規(guī)模、布局、特色。

城市森林是城市生態(tài)系統(tǒng)中重要的組成部分,它在城市生態(tài)系統(tǒng)中應(yīng)有相當(dāng)?shù)匚?、作用。因?它的規(guī)模必須合乎城市性質(zhì)、模型、環(huán)境容量、人口等一系列相關(guān)因素,絕對(duì)不是越大越好,只有這樣才能與城市的其他因素一起構(gòu)建和諧的生態(tài)文明城市。一般應(yīng)是城市面積的 40%左右。

城市森林總面積確定后,要它們從整體上發(fā)揮生態(tài)和服務(wù)功能,最重要的是它的結(jié)構(gòu)是否合理。城市森林的結(jié)構(gòu)應(yīng)包括各種森林綠地面積、性質(zhì)、數(shù)量以及它們的分布格局,一個(gè)城市森林總面積達(dá)標(biāo),但其結(jié)構(gòu)不合理,其整體服務(wù)功能是不會(huì)理想的。這是從系統(tǒng)水平上評(píng)價(jià)某個(gè)城市的城市森林主要指標(biāo)之一。因此,城市森林對(duì)某個(gè)城市來(lái)說(shuō)不僅總的數(shù)量、綠地率、綠化覆蓋率要達(dá)標(biāo),而且,它們的空間分布格局更要達(dá)標(biāo),只有這樣,城市森林的生態(tài)及其他各種服務(wù)功能才能達(dá)到最佳。

城市森林的地方文化特色則表現(xiàn)在城市森林的樹木組成應(yīng)以鄉(xiāng)土樹種為主,而其群落外貌應(yīng)與當(dāng)?shù)刈匀涣指鞣N不同階段的外貌相似,并處于不同自然度的水平上。

4.2 群落水平

群落水平上則按城市森林發(fā)生、發(fā)展不同的階段采用不同的經(jīng)營(yíng)措施。

4.2.1 營(yíng)建

范圍：城區(qū)或郊區(qū)的荒地、荒山、建筑物周圍、工礦業(yè)廢棄地等。

目的：成活、成型。

生境分析：指具體栽植地點(diǎn)的氣候(光、溫度、水)及土壤條件的分析。對(duì)于坡度、坡向與建筑物之間關(guān)系影響的光照、溫度、濕度等生態(tài)條件所形成的各種不同的小氣候特點(diǎn),在營(yíng)建時(shí)應(yīng)充分利用其有利因素,避免不利因素。除自然土壤特性的調(diào)查分析外,應(yīng)特別注意土壤使用歷史、現(xiàn)狀、地下水位等生態(tài)因子。

樹種選擇：應(yīng)選擇鄉(xiāng)土樹種和歸化樹種中適應(yīng)具體生境、生態(tài)效益高、景觀功能合適的樹種,絕對(duì)不栽植未經(jīng)認(rèn)證適合本地環(huán)境的外來(lái)樹木。

苗木規(guī)格：栽植的最大苗木直徑不能大于 8～10cm,非特殊需要,禁用大樹移植。苗木非特殊情況應(yīng)不截頭,保持樹木的完整。

栽植密度：根據(jù)營(yíng)建的城市森林要求和所栽植樹種的生長(zhǎng)特性設(shè)計(jì)栽植密度,特別要防止為某些政績(jī)需要而“高度密植”。

混交方式：根據(jù)營(yíng)建的城市森林要求、樹種特性及其相互關(guān)系,進(jìn)行株間混交、行間混交、帶狀混交和塊狀混交。

已在上海實(shí)施的“生態(tài)型綠化法”也可參考試用[6]。

4.2.2 森林培育

4.2.2.1 撫育間伐

范圍：片林,環(huán)城林帶,防護(hù)林中已郁閉的和中壯林齡的林分。

目的：縮短培育期,增加保留木的生長(zhǎng)空間,調(diào)節(jié)環(huán)境容量,調(diào)節(jié)組成,增加生物量(綠量)。

撫育間伐時(shí)期的確定：林分郁閉度超過 0.7以上,胸徑連年生長(zhǎng)量持續(xù)下降。

采伐強(qiáng)度：根據(jù)林分的林齡階段,中幼林強(qiáng)度約為 20%,中近熟林可達(dá) 30%～35%。一般將郁閉度下降到 0.5～0.4。

采伐方式：下層撫育。

采伐木確定：可以參照克拉夫特林木分級(jí)法。

Ⅰ級(jí)木——優(yōu)勢(shì)木,樹高和直徑最大,樹冠也最大,一般高于林冠層;

Ⅱ級(jí)木——亞優(yōu)勢(shì)木,樹高略次于優(yōu)勢(shì)木,直徑和樹高也略小于優(yōu)勢(shì)木,組成林冠層;

Ⅲ級(jí)木——中等木,生長(zhǎng)尚好,樹高和直徑較前兩級(jí)差,樹冠較窄,與Ⅱ級(jí)一起組成林冠層;

Ⅳ級(jí)木——被壓木,樹高和直徑小,樹冠受擠壓;

Ⅴ級(jí)木——瀕死木和枯立木。

采伐時(shí)根據(jù)采伐強(qiáng)度,先伐Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級(jí)木,或根據(jù)林木位置采伐個(gè)別的Ⅱ級(jí)木。對(duì)枯立木并不一定要全部伐除[7],視情況保留,作為鳥、小型哺乳動(dòng)物的巢穴。

采伐的間隔期：指兩次撫育間伐所相隔的年數(shù)。采伐間隔期的長(zhǎng)短視樹種、生境、上次采伐強(qiáng)度而不同,一般應(yīng)以林冠郁閉度的恢復(fù)狀況和直徑連年生長(zhǎng)量再次下降而定。

4.2.2.2 近自然林誘導(dǎo)

范圍：近自然林誘導(dǎo)一般在以下兩種林分中進(jìn)行。其一是在壯齡林、近成熟的純林中進(jìn)行,其二是在保存率低的人工林、有一定的天然更新的林分中進(jìn)行。

目標(biāo)：將現(xiàn)有林分通過組成調(diào)節(jié)逐步誘導(dǎo)為多樹種(以鄉(xiāng)土樹為主)的混交、異齡、多層的近自然林。

方法：在人工純林中,首先要除開林冠,為天然更新、天然促進(jìn)更新或人工更新的幼樹提供生存發(fā)展的空間。而更新的方式則可依據(jù)種源及其距離而定。當(dāng)林下更新獲得成功后,則根據(jù)幼樹生長(zhǎng)的情況進(jìn)行相應(yīng)的透光撫育。在確定更新方式和樹種以前,更新調(diào)查十分必要,通過更新調(diào)查分析林地更新現(xiàn)狀、更新的可行性,明確可利用的優(yōu)勢(shì)因素和必須克服的不利因素,充分利用自然潛力達(dá)到低投入高效益。

4.2.3 管護(hù)

由于城市森林的近自然林經(jīng)營(yíng)是一個(gè)過程,因此,一旦森林營(yíng)建后,管護(hù)工作就隨之貫徹始終。管護(hù)涉及多種學(xué)科和多種技術(shù),如防火、病蟲害防治、資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、凋落物及土壤管理,防止外來(lái)物種入侵,鳥獸的引入等。

①防火、病蟲害、防止外來(lái)種入侵等已有相應(yīng)的技術(shù)方案和規(guī)程,在城市森林近自然林經(jīng)營(yíng)中可以結(jié)合城市森林的地域、森林狀況參照?qǐng)?zhí)行。

②城市森林的生態(tài)和景觀效益是以森林的生物量為基礎(chǔ),因此,對(duì)城市森林的資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)是城市森林近自然林經(jīng)營(yíng)的重要依據(jù)。運(yùn)用“3S”技術(shù)和地理信息系統(tǒng)的手段建立起城市森林資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)體系是十分必要、也是完全可能的。

③凋落物與土壤管理。在城市森林中凋落物一般是收集集中后焚燒或運(yùn)出。在近自然林的經(jīng)營(yíng)中,凋落物應(yīng)保留在林中分解歸還林地,也可以收集集中后粉碎、腐化再歸還到林地中,以促進(jìn)林地的生物地球化學(xué)循環(huán),使之保持“自肥”,滿足林木和地被植物生長(zhǎng)的需要。

④在城市森林中踐踏常是對(duì)林地危害的重要因素之一,因此,在土壤管理中防止踐踏主要靠宣傳教育、設(shè)置標(biāo)語(yǔ)牌,提醒人們不要踐踏。在一些因?yàn)樵O(shè)計(jì)上應(yīng)開辟步道而沒有設(shè)置的地方,應(yīng)調(diào)查后重新設(shè)計(jì)修筑道路,以便于人們步行,又保護(hù)周邊的林地免遭踐踏。

⑤鳥獸的引入。城市森林中引入鳥類和小型哺乳類動(dòng)物,不僅可以增加林地的生物多樣性,還有益于保護(hù)林木的健康。在一定面積的城市森林中懸掛鳥巢木箱、保護(hù)樹洞,并在一定位置設(shè)立供水器,以招引鳥類和小型動(dòng)物,有條件的地方可以組織民眾在城市森林“放生”鳥類和小型動(dòng)物。當(dāng)城市中野生動(dòng)物因保護(hù)而發(fā)展起來(lái)后,則應(yīng)根據(jù)城市野生動(dòng)物管理要求,限制物種的種群密度,調(diào)節(jié)種間關(guān)系,保證居民的環(huán)境清潔、安靜和安全。

⑥枯枝、枯立木及倒木的處理。一般,近自然林中的枯枝、枯立木和倒木可不予處理,任其腐爛歸還自然,但是在人們活動(dòng)頻繁的地方,為了安全,應(yīng)對(duì)枯枝、枯立木進(jìn)行處理,使之處于不危及人們安全的狀態(tài)。

⑦自然地被的管理和誘導(dǎo)。目前,在相當(dāng)一部分城市森林的林地中鋪設(shè)了草坪,但這些草坪景觀效果很難維持,生態(tài)效益不明顯,而且必須投入大量人力、物力和財(cái)力進(jìn)行維護(hù)。在近自然經(jīng)營(yíng)中可充分發(fā)揮自然潛力,先將草坪誘導(dǎo)為人工和自然地被混生,再誘導(dǎo)為自然植被,它們不僅有地方鄉(xiāng)土氣息,充滿野趣,增加生物多樣性,還有較強(qiáng)的抗逆性,可以節(jié)省相當(dāng)數(shù)量的人力和資金。管理的辦法主要為：根據(jù)景觀的需要,定期用割草機(jī)或剪草機(jī)對(duì)草坪進(jìn)行修剪、選擇性修剪或完全不修剪。

4.2.4 利用

城市森林近自然林的經(jīng)營(yíng)中,對(duì)其利用包括：直接經(jīng)濟(jì)利用、生態(tài)效益的表達(dá)、森林文化的詮釋等諸方面。

①直接經(jīng)濟(jì)利用。主要在撫育間伐或近自然林誘導(dǎo)采伐中獲得小徑材、可供綠化建設(shè)的固撐木,大徑材可直接運(yùn)出加工利用。在有的近自然林中可能獲得菌菇和漿果等產(chǎn)品和采摘等旅游項(xiàng)目。

②生態(tài)效益的展示。城市森林的近自然林經(jīng)營(yíng)過程中,可以不斷產(chǎn)生各種生態(tài)效益,從而調(diào)節(jié)改善環(huán)境,有益于民眾的健康?，F(xiàn)在已有各種測(cè)試手段獲得各種數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)不僅可供城市森林近自然林經(jīng)營(yíng)的研究之用,還可以通過各種手段向民眾公示,讓民眾獲得科學(xué)信息,從而積極地參與各種經(jīng)營(yíng)活動(dòng)。

③森林文化的詮釋。城市森林是最貼近民眾的自然環(huán)境,在污染、擁擠、噪雜的環(huán)境中,城市森林為民眾提供了清潔、寧?kù)o、舒展生活的平臺(tái),從而逐漸形成新的生活習(xí)慣,培養(yǎng)新的理念,新的生活追求和新的生活方式,這就是在新時(shí)期環(huán)境下開始的新文化。

[1] 祝寧,柴一新,李敏.試論城市森林生態(tài)研究框架[G]//何光元,寧祝華.城市森林生態(tài)研究進(jìn)展[M].北京：中國(guó)林業(yè)出版社,2002.

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[3] 陸元昌.近自然森林經(jīng)營(yíng)的理論與實(shí)踐[M].北京：科學(xué)出版社,2006.

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