红花木莲属木兰属常绿乔木,高达30米,胸径40-60厘米;树皮灰色,平滑;小枝灰褐色,有明显的托叶环状纹和皮孔,幼枝被锈色或黄褐色柔毛,后变无毛。叶革质,倒披针形或长圆状椭圆形,长10-26厘米,宽3-10厘米,先端渐尖或尾状渐尖,基部楔形,全缘,稍反卷,上面绿色,无毛,下面苍绿色,中脉具柔毛,侧脉12-24对;叶柄长2-5厘米;托叶痕为叶柄长的1/3至1/4。花清香,单生枝顶;花被片9-12,外轮3片倒卵状长圆形,长约7厘米,黄绿色,腹面带红色,中内轮淡红或黄白色,倒卵状匙形,长5-7厘米;雄蕊长1-1.8厘米,花丝与药隔近等长;雌蕊群圆柱形,子房无毛,花梗长1.5-2厘米。聚合果卵状长圆形,长5-10厘米,直径3-4厘米;蓇葖成熟时深紫红色,外面有瘤状凸起,顶端有短椽;种子有肉质红色外种皮,内种皮黑色,骨质,有光泽。
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