标本扫描技术指引-中国数字植物标本馆
自然博物馆植物标本数字化平台的构建与思考
“ 数 字化 ” 从 英 文 D i g i t i z e翻译 过 来 ,是 “ 使 数字 化 ” 的 意 思 。我 国学 者 陈宏 京 在 其 论 著 中对
美 国加利 福尼 亚 州大学 B e r k e l e y 分 校牵 头 的美 国西 部 地 区 加 利 福 尼 亚 植 物 标 本 馆 标 本 管 理 系 统
摘
要 :根 据 馆 藏 植 物 标 本 的 特 点 , 制 定 出 一 套 适 合 的 数 字 化 工 作 流 程 ,包 括 完 善 采 集 信 息 、分 类 鉴 定 、
粘 贴 息 等 。数 字 化 工 作 面 临 工 作 量 巨 大 、难 度 高 、专 业 技 术 人 才 不 足 等
收稿 1 3期 :2 0 1 5 - 0 7 . 1 2
家 的标本 数据 库也 具有 相 当规模 。荷 兰 国家植 物标
本 馆 在组 建后 不久 ,在 实体标 本 馆 的基础 之上 又建
立起 荷兰 虚 拟植 物 博 物 馆 ( N HN) , 目前 N HN 中
进入 2 1 世 纪 ,全 球 植 物 标 本 数字 化 工作 空前
发展 。据粗 略估计 ,保 藏 在世界 各 大标 本馆 和研究
本 作 为保 藏植 物 资源 和 植 物 信 息 的 一种 基 本 手 段 ,
为植 物资 源管 理 和利用 提供 了重 要 的科学 依据 ,是 其他 各 种单 纯 的 文字 记 录所 不 能 取代 的 。 目前 , 国内针 对植 物标 本数 字 化 的研 究 主要集 中在高 校及
1 植 物 标本 数 字 化
植 物标 本数 字 化 工 作 的 起始 可 以追 溯 到 2 0干 H .
纪 ,澳 大利 亚走 在前 列 ,2 0世 纪 7 0年 代 中期 开 始 了标 本 馆标 本 的 数 字 化 工 作 。2 0世 纪 八 九 十 年 代 ,数 字技术 和 网络信 息 技术 兴起 并在 短 时间 内飞 速发 展 ,一批 植 物标 本数 字化平 台在构 建 。 由美 国 阿拉 巴马大 学牵 头 的美 国东南 部地 区各 小 型标本 馆 的植 物 标本信 息 系统 S E R F I S起 始 于 8 0年代 末 ;由
数字化标本库的建设与应用
数字化标本库的建设与应用随着科技的不断发展与进步,数字化标本库逐渐成为了生物科学研究中不可或缺的一部分。
数字化标本库是指采用数字化技术对自然界中的各类标本进行数字化处理,存储、管理和共享的一种科研资源。
随着数字化标本库的建设与应用,科研人员能够更方便地进行标本的观察、研究和比较,从而推动生物科学领域的发展。
一、数字化标本库的建设1.数字化技术的应用数字化标本库的建设离不开数字化技术的应用。
通过数字化技术,科研人员可以将各类标本进行数字化扫描或拍摄,将其转化为数字化文件,包括图片、视频、声音等。
这些数字化文件可以将标本的形态、结构等信息直观地呈现出来,方便科研人员进行观察和分析。
2.信息化管理系统的构建数字化标本库的建设还需要一个完善的信息化管理系统。
这个管理系统需要能够对各类标本的数字化文件进行存储、管理和检索,使得科研人员可以方便地找到所需的标本信息。
管理系统还需要有权限控制机制,确保标本信息的安全性和隐私性。
3.多学科合作与共享数字化标本库的建设需要多学科的合作与共享。
不同领域的科研人员可以共同参与标本库的建设,提供各自领域的专业知识和技术支持。
数字化标本库也需要开放共享,让更多的科研人员可以使用标本库中的资源开展研究工作。
2.生物多样性保护与研究数字化标本库也可以对生物多样性的保护和研究起到重要的作用。
通过数字化标本库,科研人员可以收集、记录和分析各类生物的标本信息,对生物多样性进行监测和研究。
数字化标本库也可以帮助保护濒危物种,通过数字化保存标本信息,及时记录和保护濒危物种的信息。
3.文化遗产的保护与展示数字化标本库也可以对文化遗产的保护和展示起到重要的作用。
包括自然界中的植物、动物标本,以及人类文化的遗产等,都可以通过数字化处理和存储,进行长期的保护和展示。
这样,不但可以传承和弘扬文化遗产,也能够让更多人了解和研究文化遗产的信息。
1.前景随着数字化技术的不断进步和生物科学研究的不断深入,数字化标本库的前景也将越来越广阔。
浅谈植物标本数字化技术及其应用
浅谈植物标本数字化技术及其应用1. 引言1.1 浅谈植物标本数字化技术及其应用植物标本数字化技术是指利用现代科技手段将植物标本的形态、结构等信息进行数字化处理,以实现对植物资源进行全面记录和管理的技术。
随着科技的不断发展,数字化技术在植物标本领域得到了越来越广泛的应用。
这种技术不仅可以提高植物研究的效率和准确性,还能够促进植物多样性的保护和推动植物分类学的发展。
通过数字化技术,可以将植物标本的图像、形态特征、地理信息等数据进行高效地存储和检索,为科学研究提供了便利。
数字化技术还可以对植物标本进行三维重建,从而更好地展示植物的形态特征,为植物分类和鉴定提供更多的参考依据。
数字化技术的应用不仅有助于提高植物研究的质量和效率,还可以促进植物多样性的保护。
通过数字化技术,可以对植物资源进行全面监测和管理,及时发现植物种群的变化和生态环境的变化,为保护植物多样性提供科学依据。
植物标本数字化技术的应用前景广阔,将对植物学研究、保护和推广起到重要的推动作用。
在未来的发展中,数字化技术将继续发挥着重要的作用,为人们更全面地了解和利用植物资源提供更强有力的支持。
2. 正文2.1 数字化技术在植物标本中的应用数字化技术在植物标本中的应用主要包括数字化标本的制作、管理与共享。
传统的植物标本保存在标本馆中,通常需要人工操作和维护,而数字化技术的应用可以将标本的影像、数据和信息进行数字化处理,实现对植物标本的全面记录和管理。
数字化技术可以利用高分辨率的数字相机对植物标本进行影像拍摄,不仅可以保留标本的形态特征,还可以记录标本的颜色、纹理等细节信息。
这样可以大大提高标本的保存质量和可视化效果,方便研究者观察和研究植物的形态特征。
数字化技术还可以将标本的数据和信息进行数字化录入,建立标本的电子数据库。
这样可以实现对标本信息的快速检索和管理,同时也可以通过网络平台与其他标本馆进行信息共享和交流,促进植物资源的共享和利用。
数字化技术还可以利用三维扫描技术对植物标本进行全息式数字化处理,实现对植物的三维重建和虚拟展示,为植物研究、教育和展示提供更多可能性。
中国数字植物标本馆CVH
中国数字植物标本馆(CVH)大数据分析刘慧圆赵莉娜包伯坚中国科学院植物研究所2018-08-01内容•CVH标本总体情况•CVH标本采集信息分析•标本采集空缺分析情况•科研支撑•总量–693万份标本(2018年8月)•年增量–38万(近4年)•数据来源–86家标本馆•范围–覆盖34个省市自治区33354838.52014201520162017近4年CVH 标本增量标本量(万)非空数据比率 有效数据 比率 比率差值国家 6304396 96.70% 5589589 85.73% 10.96%中国 6015711 95.42% 国外 288685 4.58% 省名 5942517 91.15% 4720350 72.40% 18.746% 县名 4023931 61.72% 3879000 59.50% 2.223% 地名 4601443 70.58% 4601302 70.57% 0.002% 科名 5672864 87.01% 5140121 78.84% 8.171% 属名 5398532 82.80% 5398489 82.80% 0.001% 种名 5133637 78.74% 5120068 78.53% 0.208% 模式类型 4798494 73.60% 4793274 73.52% 0.080% 采集人 5418902 83.11% 5141128 78.85% 4.260% 鉴定人 4349295 66.71% 4332824 66.46% 0.253% 海拔 5314668 81.52% 3698359 56.73% 24.791% 经纬度 1869085 28.67% 1550553 23.78% 4.886% 采集日期533695081.86% 524266680.41% 1.446%CVH 全部标本主要字段的非空和有效数据统计本次分析•总记录数651万 •截至2017年12月 •未包含2018年1月的43万份数据•数据质量•有效数据比例平均达70%省不规范化的情况(“云南省”案例)•各字段普遍存在问题–无效字符–录错–格式不统一省级字段分组统计得到2944组30%10%7%6% 5% 4%3%3% 3%2%2% 2% 2%2% 1% 1% 1% 1%1% 1% 1% 1% 1% 1% 1%1% 1% 1% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% PEIBSC KUN WUK NAS IBKQTPMBCVH 各馆标本数量比例CVH 标本总体情况•植物标本采集在时间上的特点10631279 34895910 19042 403291697587362911823191709187540954 585307720236259816 25286914817200000400000600000800000100000012000001400000160000018000001860187018801890190019101920193019401950196019701980199020002010•植物标本采集在空间上的特点1030576 0500010000150002000025000020000040000060000080000010000001200000四川省 云南省 广西壮族… 广东省 江西省 贵州省 陕西省 湖南省 西藏自治区 湖北省 浙江省 新疆维吾… 甘肃省 青海省 海南省 福建省 河北省 山西省 江苏省 内蒙古自… 河南省 重庆市 黑龙江省 辽宁省 安徽省 吉林省 山东省 北京市 台湾省 上海市 宁夏回族… 香港特别… 天津市 澳门特别…物种数量标本数量各省标本数量和物种数量对比图标本数据物种数量CVH标本分析•CVH标本类群初步统计CVH标本分析CVH标本各级别覆盖比率注:Col-China为中国生物物种名录2018年光盘版CVH 标本分析361327332203255298 236107157866 135001 131199 117165 103147 103018标本数量在10万以上的科标本数量 •CVH 平均每种标本量为209份•标本采集量超过10万份的科共10个科CVH标本分析•所有物种均有标本收录的科----103科所有物种均有标本收录的前10科Family 科名该科总物种数有标本的物种数有标本的物种比例(%)Combretaceae 使君子科31 31 100 Rhizophoraceae 红树科19 19 100 Linaceae 亚麻科18 18 100 Altingiaceae 阿丁枫科16 16 100 Balanophoraceae 蛇菰科15 15 100 Burseraceae 橄榄科15 15 100 Connaraceae 牛栓藤科15 15 100 Verbenaceae 马鞭草科13 13 100Opiliaceae 山柚子科11 11 100Gnetaceae 买麻藤科11 11 100标本采集人分析95%4%1%0%0%采集人的标本采集量统计 100以下 100-10001001-50005000-10000105472, 10% 66000, 7%65340, 6% 59254, 6% 5% 5%5%4%4% 3%3%3%3%2%2% 2%2%2%1%1% 1% 1% 1% 1%1%1% 1%1% 1% 1% 1% 1% 1% 1% 1% 1% 1% 1% 1%0% 0% 0% 0%0% 0% 0% 0%0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 重要采集人(377位)标本量 王启无俞德浚 刘慎谔 蔡希陶 冯国楣 陈少卿 王作宾 秦仁昌 傅坤俊 蒋英重要采集人的统计情况标本采集量中文名主要采集年代标本馆藏主要采集省105472王启无1936;1935PE;KUN;IBSC云南70182俞德浚1935-36;1937-38PE;KUN云南;四川61744刘慎谔1945;1929-32;1938-41;1955-56PE;IFP;IBSC;WUK;KUN云南59682蔡希陶1932-34KUN;PE;IBSC;LBG;SZ云南55249冯国楣1939-40;1959;1947;1962KUN;PE;IBSC云南49700王作宾1933-39WUK;PE四川;陕西41366秦仁昌1956PE;KUN安徽;浙江40877傅坤俊1937-39UK;PE;KUN陕西;甘肃36749李洪钧1956-58IBSC;WUK;PE;HIB湖北;湖南36583张志英1958-1959;1963;LBG;WUK陕西;甘肃32956贺贤育1957-58;1934-35WUK;IBSC;HHBG;NAS;PE浙江;四川31257戴天伦1958-59NAS;IBK;SZ;PE;IBSC;KUN;WUK;CDBI;QTPMB四川;重庆30516蒋英1929-30;1932-33IBSC;NAS;PE广东标本份数在3万份以上的采集人主要采集情况鉴定人鉴定数量陈少卿104502吴征镒105196王文采72246陈艺林49675陈焕镛44441关克俭42190李安仁42165杨金祥37057李锡文35278Miyoshi Furuse32918E.D.Merrill31460秦仁昌29970傅书遐28900方文培27999李冀云27945郎楷永27330姚淦26672陈彦生24965邓懋彬22932李恒22749鉴定标本量位于前20的鉴定人标本采集队分析•采集人数在2人以上的为采集队•采集量在300份以上的采集队共479支57097, 33%11%11%9%7% 6% 6% 6%6% 5%主要采集队标本量(TOP10)青藏队 黄河调查队 四川省植被调查队 中苏联合云南考察队 黄土队 鄂神农架植考队高原生物研究所西藏队 大瑶山综考队 独龙江考察队CVH 模式标本科属种合计 模式标本数量2391497109732763565%14%14% 4% 2%1%0%CVH 模式标本各馆比例 PENAS IBK GXMI1658 16191332965930764760713638601500100015002000前十科模式标本数量CVH 模式标本数量CVH 模式标本500100015001979198019821981198319651978197419841966发表物种最多的年份(Top 10)263518831399 1333 1222 1213978675666619标本采集最多的采集人(Top10)标本数量标本采集空缺分析•采集薄弱省份3391210323.95101520253001000200030004000新疆维吾… 台湾省 西藏自治区 云南省 重庆市 北京市 香港特别… 青海省 天津市 内蒙古自… 四川省 甘肃省 河北省 山西省 宁夏回族… 澳门特别… 山东省 辽宁省 黑龙江省 贵州省 安徽省 广西壮族… 海南省 河南省 陕西省 浙江省 吉林省 湖南省 广东省 湖北省 福建省 江苏省 江西省 上海市无标本物种比例无标本物种数量各省中无标本的物种情况无标本的物种数无标本的物种比例•采集薄弱类群–无标本物种数为7671,297科种标本缺乏率最多的前10科Fam 科名种数种(无标本)属(无标本)种(标本缺乏率)Gesneriaceae 苦苣苔科689 415 27 60.2 Musaceae 芭蕉科37 21 3 56.8 Magnoliaceae 木兰科142 64 8 45.1 Begoniaceae 秋海棠科223 94 1 42.2 Orchidaceae 兰科1534 637 131 41.5Araceae 天南星科236 91 18 38.6Poaceae 禾本科2292 834 132 36.4 Juglandaceae 胡桃科30 10 3 33.3 Fabaceae 豆科2349 763 88 32.5 Asparagaceae 天门冬科339 110 15 32.4•每种标本份数在1-4份的物种共5558种,15%Fam 科种数种(有标本)种数(1-4份物种)种数(1-4份物种)占本科有标本物种比例种数(1-4份物种)占本科物种比例Musaceae 芭蕉科37 16 7 43.8 18.9 Hydrocharitaceae 水鳖科46 36 15 41.7 32.6 Thymelaeaceae 瑞香科132 102 34 33.3 25.8 Begoniaceae 秋海棠科223 129 43 33.3 19.3 Orchidaceae 兰科1534 897 277 30.9 18.1 Eriocaulaceae 谷精草科38 26 8 30.8 21.1 Zingiberaceae 姜科271 187 57 30.5 21 Acanthaceae 爵床科328 240 73 30.4 22.3 Urticaceae 荨麻科630 432 131 30.3 20.8 Papaveraceae 罂粟科516 352 106 30.1 20.5标本量低于4份的前十科Fam科 种数 无标本种(all )无标本种(特有) 无标本的特有种比例PHRYMACEAE 透骨草科 44 7 7 100 ACTINIDIACEAE 猕猴桃科 93 7 7 100 HYDRANGEACEAE 绣球花科 162 10 10 100 CLUSIACEAE 藤黄科 22 1 1 100ARISTOLOCHIACEAE马兜铃科 100 21 21 100 SAPOTACEAE 山榄科 28 1 1 100 BERBERIDACEAE 小檗科 356 67 63 94.03 THEACEAE 山茶科 206 28 26 92.86 GESNERIACEAE 苦苣苔科 689 415 376 90.6 PENTAPHYLACACEAE五列木科 153 10 9 90 THYMELAEACEAE瑞香科132302790•无标本特有种数为6139种,占全部特有种数的30% 无标本特有种数量前十科科 种数 种(有标本)种数(1-4份物种)种数(1-4份特有种)种数(1-4份特有种)占本科有标本特有物种比例 种数(1-4份物种)占本科物种比例猕猴桃科 93 86 9 9 10010.5 绣球花科 162 152 21 20 95.2 13.2 小檗科 356 289 63 59 93.7 20.4 冬青科270217454293.319.4马兜铃科 100 79 20 18 90 22.8 瑞香科 132 102 34 30 88.2 29.4 凤仙花科 283 206 49 43 87.8 20.9 天门冬科 339 229 48 42 87.5 18.3 苦苣苔科 689 274 79 69 87.3 25.2 灯心草科12892151386.714.1•每种标本为1-4份的特有种为3548,占全部特有种的18%特有物种标本份数低于4份的前十科•珍稀濒危物种(CR,EN,VU,NT)无标本共688种,占全部受威胁物种的18.3%。
中国高等植物数字化标本分析
㊀Guihaia㊀Oct.2022ꎬ42(增刊1):29-45http://www.guihaia-journal.comDOI:10.11931/guihaia.gxzw202209066刘慧圆ꎬ覃海宁ꎬ包伯坚ꎬ等ꎬ2022.中国高等植物数字化标本分析[J].广西植物ꎬ42(增刊1):29-45.LIUHYꎬQINHNꎬBAOBJꎬetal.ꎬ2022.AnalysisofdigitizedspecimensofhigherplantsinChina[J].Guihaiaꎬ42(Suppl.1):29-45.中国高等植物数字化标本分析刘慧圆1ꎬ2ꎬ覃海宁2ꎬ包伯坚2ꎬ陈天翔2ꎬ韩国霞2ꎬ刘全儒1∗(1.北京师范大学生命科学学院ꎬ北京100875ꎻ2.中国科学院植物研究所系统与进化植物学国家重点实验室ꎬ北京100093)摘㊀要:传统上馆藏标本ꎬ主要用于植物分类学㊁植物资源学的研究ꎮ数字标本的出现将标本的使用拓展到从研究生物多样性时间空间分布到生态学和进化学理论㊁生物多样性保护㊁农业和人类健康等广泛领域ꎮ截至目前ꎬ从互联网上获取的采自中国的植物标本数量已有1200多万份ꎮ该文通过整理和分析这些数据以了解中国植物标本的数字化精度㊁采集时间和采集地区规律以及采集空缺等状况ꎮ结果表明:中国标本采集形成了4个高峰ꎬ即20世纪30年代㊁60年代㊁80年代和21世纪初ꎬ中国植物标本采集和研究工作主要在20世纪50年代后由中国学者完成ꎮ标本采集地区覆盖度在省级较好ꎬ县级标本采集则很不平衡ꎻ标本采集类群在科属层面覆盖率高ꎬ但近五分之一的物种采集不足ꎻ标本的采集量既与植物分布幅度相关ꎬ也与采集地区的知名度㊁所获科研项目及采集者偏好有关ꎮ未来中国植物标本数字化方向应该在继续挖掘馆藏标本的同时ꎬ一方面开展对现有数字化标本信息再审核及补充ꎬ并加强与欧美大馆的信息共享以获取早期历史标本信息ꎻ另一方面应用数字化标本信息分析结果ꎬ指导境内标本的精准采集ꎬ包括采集薄弱/空白地区㊁采集薄弱/空白属种的采集ꎬ以进一步增强实体标本馆能力ꎬ提高数字化标本质量ꎬ为进一步完善植物标本数字化和精准化采集提供依据ꎬ更好地服务科学和社会的发展ꎮ关键词:植物标本ꎬ标本数字化ꎬ采集空缺ꎬ精准采集ꎬ高等植物中图分类号:Q94㊀㊀文献标识码:A㊀㊀文章编号:1000 ̄3142(2022)增刊1 ̄0029 ̄17AnalysisofdigitizedspecimensofhigherplantsinChinaLIUHuiyuan1ꎬ2ꎬQINHaining2ꎬBAOBojian2ꎬCHENTianxiang2ꎬHANGuoxia2ꎬLIUQuanru1∗(1.CollegeofLifeSciencesꎬBeijingNormalUniversityꎬBeijing100875ꎬChinaꎻ2.StateKeyLaboratoryofSystematicandEvolutionaryBotanyꎬInstituteofBotanyꎬChineseAcademyofSciencesꎬBeijing100093ꎬChina)Abstract:Traditionallyꎬherbariumspecimensaremainlyusedforplanttaxonomyandresourcescienceresearch.Theemergenceofdigitizedspecimenshasexpandedtheuseofspecimenstoawiderrangeoffieldsꎬfromthestudyoftemporalandspatialdistributionofbiodiversitytotheoreticalecologyandevolutionaryꎬbiodiversityconservationꎬ收稿日期:2022-09-06基金项目:国家自然科学基金(31770213)ꎻ国家植物标本资源库(E0117G1001)ꎮ第一作者:刘慧圆(1982-)ꎬ博士ꎬ工程师ꎬ主要从事植物地理㊁生物多样性保护和科学数据研究ꎬ(E ̄mail)liuhy@ibcas.ac.cnꎮ∗通信作者:刘全儒ꎬ教授ꎬ主要从事植物分类学和植物地理学研究ꎬ(E ̄mail)liuquanru@bnu.edu.cnꎮagricultureandhumanhealth.Uptonowꎬinformationofmorethan12millionplantspecimensheetscollectedfromChinahasbeenavailableontheinternet.ThispapercompilesandanalyzesthesedatatoevaluatethedigitizationaccuracyꎬthetemporalandspatialpatternofherbariumcollectionꎬandthecollectionvacancyofChineseplantspecimensꎬsoastoprovideabasisforfurtherimprovingthedigitizationandaccuratecollectionofplantspecimens.Theresultsareasfollows:ThecollectionofspecimensinChinaformedfourpeaksꎬnamelyꎬthe1930sꎬthe1960sꎬthe1980sandtheearly21stcenturyꎬandthecollectionandresearchofChineseplantspecimenshavebeenmainlycompletedbyChinesescholarssincethe1950s.Thecoverageofspecimencollectionisratherhighonprovincelevelwhilegreatlyunbalancedoncountylevel.Thecoverageofspecimencollectionbyplantgroupsishighonfamilyandgenuslevelꎬbutnearlyonefifthofthespecieshavenotbeencollectedsufficiently.Thenumberofcollectedspecimensisrelatedtothedistributionrangeofplantsꎬaswellasthepopularityofthecollectionareaꎬthescientificresearchprojectsꎬandthepreferencesofthecollectors.TobetterdigitizeChineseplantspecimensinthefutureꎬweshouldcontinuetoexploretheundigitizedherbariumspecimensꎬreviewandsupplementtheexistingdigitizedspecimeninformationꎬandstrengthentheinformationsharingwithEuropeanandAmericanherbariatoobtaintheinformationofearlyhistoricalspecimens.TheresultsfromouranalysiscanbeappliedasaguidanceforaccuratecollectionofspecimensinChinaꎬshowingtheweakorblankareasandgenera/speciesꎬwhichcanfurtherenhancethecapacityoftheherbariaandimprovethequalityofdigitizedspecimenstobetterservescienceandthesociety.Keywords:plantspecimensꎬspecimendigitizationꎬcollectionvacancyꎬaccuratecollectionꎬhigherplants㊀㊀各类标本馆和博物馆中保藏的生物标本包括植物标本ꎬ是物种在地球上存在的历史凭证ꎬ西方文献常常称其为自然历史标本(naturalhistorycollections)ꎮ传统上ꎬ馆藏标本主要用途是作为分类学㊁系统学及相关学科如植物资源学等的研究素材(Lane1996ꎻ王利松等2010ꎻ杨永2012)ꎮ但是ꎬ随着大量数字化标本的出现和全球范围内生物多样性保护的需求ꎬ生物标本数据广泛应用于系统学㊁生物地理学㊁生态学㊁物候学和基因组学等众多学科领域ꎬ在农业发展㊁人类健康㊁生物多样性保护政策制定等社会应用领域中发挥着重要作用(Lane1996ꎻPonderetal.ꎬ2001ꎻO Connelletal.ꎬ2004ꎻJohnsonetal.ꎬ2011ꎻRobbirtetal.ꎬ2011ꎻWen2015ꎻPageetal.ꎬ2015)ꎮ标本数字化工作始于20世纪70年代末80年代初欧美ꎬ至90年代奠定了基础ꎮ直到20世纪初ꎬ全球性的生物多样性保护热潮让人们认识到各国各类博物馆㊁标本馆中保藏的标本是生物多样性监测及保护策略制定所参考的重要且易于获取的材料(Ponderetal.ꎬ2001ꎻSuarez&Tsutsui2004ꎻPyke&Ehrlich2010ꎻPageetal.ꎬ2015ꎻNualartetal.ꎬ2017ꎻJamesetal.ꎬ2018ꎻHedrickꎬ2020)ꎮ此后ꎬ借助蓬勃发展的计算机技术及网络通信技术ꎬ欧美发达国家及南非(https://www.sanbi.ac.za/)㊁巴西(http://reflora.jbrj.gov.br/reflora/herbarioVirtual/ConsultaPublicoHVUC/ConsultaPublicoHVUC.do)等许多国家纷纷加速推进本国标本数字化进程ꎬ并支持建立GBIF(http://www.gbif.org/)和JSTOR(http://plants.jstor.org/)等全球性标本信息共享网站ꎮ依据«国际植物标本馆索引»(IndexHerbariorum)ꎬ全球共有176个国家3522个标本馆ꎬ馆藏标本总量达3.9亿份ꎬ其中馆藏量前五位的国家为美国(7846万)㊁法国(2404万)㊁英国(2365万)㊁德国(2212万)和中国(2037万) (Thiersꎬ2021)ꎮ中国是唯一馆藏量主要来自本国的国家ꎮ早在20世纪80年代初期ꎬ我国科技部㊁中国科学院等部门及生物科学工作者就已了解到国际生物标本馆研究领域的数字化趋势ꎬ着手开展与国际最新动向同步的生物物种和标本信息数字化的研究ꎮ其中ꎬ实施力度最大㊁影响最远的是科技部国家科技基础条件平台项目 原国家标本资源共享平台ꎮ国家标本资源共享平台(缩写为NSIIꎬhttp://www.nsii.org.cn)ꎬ由中国科学院植物研究所牵头组建ꎬ自2004年启动以来ꎬ通过旗下植物子平台(共享网站为 中国数字植物标本馆 ꎬ缩写为CVHꎬhttp://www.cvh.ac.cn)等相关子平台ꎬ共完成全国100多家植物标本馆共1000万份标本的规范化整理及数字化表达ꎬ并全部实现网络共享(马克平等2010ꎻ许哲平等2010)ꎮ该项工作(网站)成为国内外用户查询中03广㊀西㊀植㊀物42卷国植物标本及相关植物学信息的重要门户网站ꎬ在世界同行中享有广泛的影响ꎮ至今ꎬ已有多篇论文分析中国数字化植物标本所覆盖的植物类群㊁时空情况等ꎮ阳文静(2013)对900万条(包括650万份标本记录和250万条文献记录)物种分布数据进行了去重ꎬ得到431万条县级植物分布记录ꎬ并借此对中国植物采集的地理格局和成因进行了详细分析ꎮ姜承勇等(2018)对216万份标本记录进行了采集时间进程和省份采集情况分析ꎬ并根据当前采集信息ꎬ预测新疆㊁西藏地区植物标本采集空间较大ꎮ桂略宁等(2018)对1053万份标本记录进行了省份采集情况分析ꎬ认为不同地区的采集密度呈现非均质性ꎮ尹朝露等(2018)和王凯莉等(2018)则分别分析兰科和蔷薇科数字标本信息ꎬ揭示相关科的标本采集分布特点ꎮ张玉雪等(2018)利用14.9万份杜鹃花科标本信息分析了中国杜鹃花科植物物种丰富度的分布格局及影响其分布的气候因子之间的关系ꎬ结果显示杜鹃花科植物标本采集较为完整的县级行政区集中分布于长江以南地区以及西南地区ꎬ东北㊁西北及东部地区相对较少ꎮQian等(2018)对从GBIF和NSII获取的共1100万份中国标本信息与物种编目的完整性进行比较ꎬ认为标本数据库的完整程度对物种编目的完整性影响非常大ꎮ这些工作从多个层面分析和揭示了中国植物数字化标本所蕴藏的信息和规律ꎬ但仍然缺乏从标本数据的层面对标本采集的时空和类群进行全面深入分析与研究ꎮ本文基于国内外共享平台获取的中国植物数字标本的海量信息ꎬ对这些标本信息在时间㊁空间㊁类群等方面积累程度进行分析ꎬ以了解中国植物标本在采集时间㊁空间㊁类群等方面的特点及采集空缺ꎬ为未来数字化方向及开展标本精准化采集提供方向性建议及策略ꎮ1㊀数字标本来源与分析方法1.1数字标本来源数字标本数据来源于CVH㊁NSII两个标本共享平台ꎬ其中NSII只选取了教学子平台和保护区子平台的数据ꎮ同时补充了JSTOR和GBIF标本数据网络共享平台上采自中国的标本ꎬ共提取了12464469条采自中国境内的高等植物标本信息(表1)ꎮ所收集标本采集时间跨度为1700 2020年ꎮ表1㊀中国数字化植物标本数据来源Table1㊀SourcesofdigitizedChineseplantspecimendata数据来源Source网址Website记录数Numberofrecords标准化记录数NumberofstandardizedrecordsCVHhttp://www.cvh.ac.cn77014646166124NSIIhttp://www.nsii.org.cn24496941976144GBIF&JSTORhttp://plants.jstor.orgꎬhttp://www.gbif.org2313311744843总计Total1246446999061211.2数据的核准及清理由于数据来源不一ꎬ故在进行分析之前ꎬ首先对标本数据进行了核准和整理工作:(1)删除标本重复记录ꎻ(2)规范各个字段内容格式ꎻ(3)通过TNRS网站(https://tnrs.biendata.org/)ꎬ更正与核查提取的拉丁学名等ꎮ1.3标本数据库植物名称及县级采集地名处理使用«中国生物物种名录(光盘版2017)»(中国科学院生物多样性委员会ꎬ2017)(简称«生物物种名录»)作为标准库对标本数据的植物拉丁学名㊁属名及科名进行比对ꎬ包括接受名和异名的匹配转化和标准化ꎮ«生物物种名录»中各类群使用的分类系统如下:被子植物为APGIII分类系统(Chase&Revealꎬ2009)㊁裸子植物为克氏系统(Christenhuszetal.ꎬ2011)㊁蕨类植物根据FloraofChina(Wuetal.ꎬ2013a)的系统及类群处理意见㊁苔藓植物根据Frey(2009)主编的SyllabusofPlantFamilies(Part3BryophytesandseedlessVascularPlants)ꎮ匹配处理得到的物种名称包括462科3929属32815种ꎬ以及种下等级5048种ꎮ对于未符合目前行政区划的旧县级名称ꎬ通过搜集获得原中国科学院中国植物编委会编辑的各省区地名参考资料(油印本)ꎬ«中国地名录»(国家测绘局地名研究所ꎬ1983)ꎬ«云南植物采集史略»(包士英等ꎬ1995)ꎬ«中国行政区划沿革手册»(陈潮ꎬ2007)等公开或未公开发表文献ꎬ并参考了中华人民共和国民政部(http://www.mca.gov.cn/article/sj/xzqh/)的各年行政区划沿革信息来进行甄别ꎬ并对采集地名地标到现用县级单位ꎮ13增刊1刘慧圆等:中国高等植物数字化标本分析共标准化和校正9.8万条县名ꎬ涉及省名5.1万笔ꎬ植物名称21.76万笔ꎮ其中学名归属:属名1.1万笔ꎬ科名0.15万笔ꎮ最终得到有效标本9906121份(占收集标本量84.3%)ꎬ成为本研究使用的中国植物标本数据库(简称标本数据库)ꎮ标本数据库内容包括常规字段ꎬ如标本采集人㊁采集时间㊁采集号㊁省份㊁市县㊁鉴定名称㊁接受名㊁属㊁科㊁生境㊁海拔㊁经纬度等信息ꎮ标本数据库覆盖中国包括港澳台在内的34个省(区㊁市)以及2217个县ꎬ占全国行政区划2377个县的93%(国家基础地理信息系统http://nfgis.nsdi.gov.cn/nfgis/chinese/c_xz.htm)ꎮ1.4物种采集强度为薄弱的界定本文把标本量少于5份(标本份数ɤ4)的物种定义为采集薄弱物种ꎮ1.5县级物种采集完整程度分析利用物种累积曲线(speciesaccumulationcurveꎬSAC)的弯曲程度来表示不同地理单元的物种采集完整程度ꎬ(Gotelli&Colwellꎬ2001ꎻ阳文静ꎬ2013)ꎮ其计算方法为对每个地理单元中的样本进行重复抽样ꎬ抽取N个个体ꎬ计算这N个个体所包含的平均物种数量ꎮ通过计算ꎬ抽取标本量达到90%物种的标本比例开始计算随标本数增加的物种累计曲线的平均斜率ꎬ即每增加一份标本ꎬ平均增加的物种数ꎬ来表示该地理单元的取样完整程度ꎮ斜率接近0时ꎬ表明该地理单元的取样趋于完整ꎻ斜率接近1时ꎬ表明该地理单元取样很不完整ꎮ根据Yang等(2014)ꎬ对斜率定义阈值为0.05ꎬ当平均斜率值大于0.05ꎬ认为该地理单元的采集程度较为完整ꎬ反之则采集程度不完整ꎮ所有统计分析都在OriginPro9.0软件中完成ꎬ地图制图在ArcGIS10.4.1软件中完成ꎮ2㊀结果与分析2.1采集时间分析中国植物标本最早采集始于18世纪(王印政等ꎬ2004)ꎬ据标本数据库在19世纪末出现第一个采集高峰ꎬ其中1885年的采集数量最多ꎬ达4510份ꎮ19世纪末20世纪初在中国采集的植物标本主要由欧美俄等国牧师和外交官进行ꎬ标本主要存放于中国境外ꎮ20世纪以后采集的标本主要形成4个高峰ꎬ分别是20世纪30年代㊁60年代㊁80年代和21世纪初(图1)ꎮ第一个采集高峰在20世纪30年代ꎬ其中1935年采集量最高ꎬ标本量达123267份ꎬ这一采集高峰代表近代中国植物学研究的兴起ꎬ是中国植物分类学众多开拓者们艰苦卓绝的标本采集活动的成果ꎬ同时还有不少外国采集者的参与和贡献ꎻ第二个采集高峰在1958年前后ꎬ其中1958年采集量最高ꎬ标本量达523807份ꎻ第三个采集高峰在20世纪80年代ꎬ其中1983年采集量最高ꎬ标本量达181122份ꎻ在2013年前后形成了第四个采集小高峰ꎬ其中2013年采集量最高ꎬ标本量达87127份ꎮA.20世纪之前的标本采集数量ꎻB.20世纪之后的标本采集数量ꎮA.Numberofspecimenscollectedbefore20thcenturyꎻB.Numberofspecimenscollectedafter20thcentury.图1㊀不同采集年份所采集标本数量情况Fig.1㊀Numberofspecimenscollectedindifferentcollectionyears23广㊀西㊀植㊀物42卷㊀㊀新中国成立后ꎬ国家为调查国内自然资源本底ꎬ组织开展了多次大型综合及单项科考活动ꎬ采集大量标本ꎬ形成50至90年代的第二个和第三个采集高峰ꎮ例如ꎬ黄河中游水土保持考察队(1954 1957)采集标本3万余号ꎬ全国野生经济植物资源普查(1959 1960)在全国共采集标本约20万号ꎬ青藏综合考察队(1973 1976)共采集标本1.5万余号ꎬ横断山地区综合科学考察队(1981 1983)共采集标本约4万号等(王印政等ꎬ2004)ꎮ进入21世纪后ꎬ国家中医药管理局从2011年起组织实施了第四次全国中药资源普查ꎬ启动10个省205个县的中药资源普查试点(黄璐琦等ꎬ2012)ꎬ再次迎来了这个时期标本采集的小高峰ꎬ从而形成了第四个采集高峰ꎮ中国目前有活力的220余家标本馆共计馆藏2100余万份标本(高等植物㊁藻类及菌物标本)(覃海宁等ꎬ2019)ꎬ其中大部分为中国学者在20世纪50年代后独立搜集ꎮ戴迈凡等(2018)对«中国植物志»学名发表年代统计结果表明ꎬ中国植物描述发表出现两个高峰ꎬ20世纪初至40年代和80㊁90年代ꎻ后一高峰延续时间短而描述新物种数量多ꎮ这说明大部分中国植物分类研究是在20世纪50年代之后由中国学者完成的ꎮ2.2采集地分析2.2.1省级和县级采集情况分析㊀对标本数据库统计的结果显示ꎬ标本采集覆盖了中国包括港澳台在内的34个省(区㊁市)(图2)ꎮ其中ꎬ采集量达100万份的只有云南和四川两省ꎬ分别为111万和147万(图2ꎬ表2)ꎮ云南和四川地处中国西南地区ꎬ是国内公认的植物物种最为丰富的省份ꎬ也是历来吸引最多植物采集人(队)前往调查研究的省份ꎮ据最新统计结果ꎬ2000 2019年间ꎬ云南㊁广西和四川位列发表新物种和新记录物种数量最多的3个省(区)ꎬ仅云南就发表了1164个植图2㊀中国省级标本采集强度和物种数Fig.2㊀SpecimencollectiontensityandnumberofspeciescollectedonChina sprovince ̄level33增刊1刘慧圆等:中国高等植物数字化标本分析表2 中国各省(区㊁市)标本采集强度和采集物种数物新物种和230个新记录物种ꎬ分别占到同期全国总量的四分之一和三分之一(Duetal.ꎬ2020)ꎮ标本采集量在10万份以下的省份中ꎬ面积较大的省份有山东㊁黑龙江㊁吉林和辽宁ꎮ王印政等(2004)研究发现ꎬ新中国成立后山东省的标本采集主要存放于山东师范大学生命科学学院植物标本室(SDNU)及山东大学生命科学学院植物标本室(JSPC)ꎮ然而ꎬSDNU尚未开展植物标本数字化ꎬJSPC馆藏量为1.3万份(覃海宁等ꎬ2019)ꎬ已数字化了三分之一ꎮ标本数据库中东三省数字化标本共有25.6万份ꎬ包括来自中国科学院沈阳应用生态研究所东北生物标本馆(IFP)的18万份ꎮ覃海宁等(2019)研究发现ꎬIFP馆藏标本达60万份ꎮ显然ꎬ由于东三省植物标本数字化率偏低的缘故ꎬ因此本库中数据与实际馆藏量存在一定差距ꎮ建议东三省标本馆成为今后开展数字化工作的重点地区之一ꎮ通过对标本数据库的2164个县的统计ꎬ得到平均每个县的标本量为2678份ꎬ物种数为482种ꎮ标本采集量前20县共来自7个省(区㊁市)ꎬ其中9个县位于云南ꎬ5个县位于四川(表3)ꎮ标本采集量最多的前三个县(市㊁区)分别是四川省的峨眉山市㊁重庆市的南川区和四川省的康定市ꎬ标本量分别为17.8万份㊁16.6万份和6.3万份ꎻ含物种数最高的前三个县是重庆市的南川区㊁四川省的峨眉山市和云南省的贡山独龙族怒族自治县ꎬ含物种数分别为5022种㊁4460种和3993种(表3)ꎮ标本库中有9%(n=216)的县没有标本记录ꎬ如山东的高青县㊁夏津县等ꎻ有22%(n=527)的县标本量不到100份ꎬ有31%(n=731)的县物种数不到100种ꎬ如吉林图们市的标本量为63份31种㊁江苏泰州市的标本量为25份23种(图3)ꎮ由进一步分析可知ꎬ这些采集量位列前茅的县ꎬ大多为著名的生物多样性高的地区ꎬ同时是宗教圣地㊁旅游名胜所在地ꎬ或大专院校长期定点实习采集点ꎬ或某采集人/队长期采集地ꎮ如横断山地区综合科学考察队(1981 1983)对云南四川境内的几个县采集了相当数量的标本ꎬ此后这些县还分别开展了综考ꎬ采集了大量标本ꎻ针对佛教圣地峨眉山和金佛山的采集主43广㊀西㊀植㊀物42卷表3㊀标本采集强度前20位的县名单Table3㊀Top20countiesforspecimencollection省(区㊁市)Province(regionꎬmunicipality)县(市㊁区)County(cityꎬregion)标本数量Numberofspecimens采集物种数量Numberofspecieswithspecimens四川Sichuan峨眉山市EmeishanCity1780224460重庆Chongqing南川区NanchuanDistrict1664495022四川Sichuan康定市KangdingCity637203421湖北Hubei神农架林区ShennongjiaForest593113129四川Sichuan天全县TianquanCounty473942891浙江Zhejiang杭州市HangzhouCity470293097云南Yunnan贡山独龙族怒族自治县GongshanDerungzuNuzuAutonomousCounty439073993云南Yunnan昆明市KunmingCity432033557四川Sichuan木里藏族自治县MuliZangzuAutonomousCounty416453323四川Sichuan雷波县LeiboCounty371862883云南Yunnan香格里拉市Shangri ̄LaCity360513654云南Yunnan德钦县DeqenCounty316463075云南Yunnan屏边苗族自治县PingbianMiaozuAutonomousCounty299773383云南Yunnan景洪市JinghongCity275013339云南Yunnan勐腊县MenglaCounty272973842西藏Xizang墨脱县MeetogCounty252222854云南Yunnan丽江市LijiangCity222052954云南Yunnan景东彝族自治县JingdongYizuAutonomousCounty210883095广西Guangxi兴安县Xing anCounty190052902广西Guangxi那坡县NapoCounty181553151要由四川大学完成ꎬ如1951 1957年间ꎬ在方文培教授(其个人在峨眉山采集标本超过1万份)的主持下派出的金佛山植物资源考察队(1986)以及在康定㊁二郎山等地采集的川西队(1963)等采集活动ꎮ根据标本数据库信息统计ꎬ标本采集在500份以上的采集人或采集队ꎬ在峨眉山地区采集的有38人(队)ꎬ金佛山地区有17人(队)ꎮ我们将各个省(区㊁市)和县级的物种数量和标本数量进行了Pearson相关分析ꎬ相关系数分别为0.95和0.75(P<0.001)ꎬ说明物种的数量和标本的采集量成正相关ꎮ2.2.2县级物种采集完整性评估㊀对2217个县(占全国2377个县的93%)的物种采集完整性进行评估ꎬSlope平均值为0.225ꎮ其中ꎬSlope小于0.05的县仅有4%(n=93)ꎬ表明这些县的物种采集较为全面ꎬ如四川省的峨眉山市(Slope=0.007)㊁重庆市的南川区(Slope=0.01)等(图4)ꎮSlope小于0.05的县与阳文静(2013)的相比少了100多个ꎬ推测是其根据文献补充植物分布记录后带来的结果差别ꎬ在一定程度上补充了数字化标本的数据未覆盖的信息ꎮ96%的县Slope大于0.05ꎬ即96%的县属于采集不完整ꎻ斜率较大的县主要集中在河北㊁山东㊁安徽北部ꎻ有160个县(7%ꎬ分布在21个省份)没有标本记录ꎮ将采集完整性指数在县级地图上进行可视化(图4)ꎬ可以明显看出ꎬ在县级水平上ꎬ各地区的物种采集完整程度极度不平衡ꎮ2.3采集类群分析2.3.1类群覆盖程度㊀标本数据库中科㊁属和种的标本覆盖情况见表4ꎮ被子植物物种数量是高等植物各类群中的 大户 ꎬ其标本数量也是最大的ꎬ并且类群覆盖度上ꎬ其科㊁属和种的覆盖度均在90%以上ꎮ裸子植物是4个类群中覆盖率最高的类群ꎬ科㊁属和种的覆盖率均在96%以上ꎻ蕨类植物的科㊁属和种的覆盖率均在90%以上ꎻ苔藓植物的科和属覆盖率在90%以上ꎬ但种仅覆盖了81%ꎮ2.3.2不同分类水平标本采集情况㊀对高等植物4个类群的科㊁属和种的标本量前10名进行统计(表5)ꎮ在科级水平上ꎬ平均标本量为21365份ꎮ标本数据库中标本数量超过21365份的科有98个ꎬ占53增刊1刘慧圆等:中国高等植物数字化标本分析表4 标本库与中国生物物种名录在类群水平的匹配情况Table4㊀MatchingofthespecimendatabaseandtheCol ̄Chinaattaxalevel项目Item类群Group被子植物Angiosperm裸子植物Gymnosperm蕨类植物Pteridophyte苔藓植物Bryophyte合计Total科Family2641040151465中国生物物种名录Col ̄China属Genus3185451785954003种Species307242632217304536249标本库Specimendatabase科Family属genus种species263(8867625)10(158092)40(641407)149(203600)462(9870724)3151(8441225)45(154207)176(611823)557(192354)3929(9399609)28112(7156453)252(137015)1988(526497)2463(114101)32815(7934066)㊀注:括号内数字表示标本数量ꎮ㊀Note:Numbersinbracketsindicatethenumberofspecimens.总科数的21%ꎬ标本总量达8805603份ꎬ占标本数据库总量的89%ꎮ标本量在10万份以上的科有24个ꎬ标本总量达5142754份ꎬ占标本库总量的52%ꎬ除蕨类植物的水龙骨科(Polypodiaceae)和鳞毛蕨科(Dryopteridaceae)外ꎬ其余22科均为被子植物(表5)ꎮ被子植物中科的标本数量排名前三的分别是蔷薇科(Rosaceae)㊁菊科(Asteraceae)和禾本科(Poaceae)ꎬ标本量均在50万份以上ꎻ裸子植物中科的标本数量排名前三的分别是松科(Pinaceae)㊁柏科(Cupressaceae)和红豆杉科(Taxaceae)ꎬ标本量均在2万份以上ꎻ苔藓植物中科的标本数量排名前三的分别是丛藓科(Pottiaceae)㊁羽藓科(Thuidiaceae)和青藓科(Brachytheciaceae)ꎬ标本量均在1万份以上ꎮ采集量排名靠前的科同时也是各大类群中的物种数量大的科ꎬ如裸子植物的松科和柏科ꎬ被子植物的菊科㊁禾本科㊁蔷薇科和唇形科(Lamiaceae)ꎮ在属级水平上ꎬ平均标本量为2392份ꎮ标本数据库中标本数量超过2392份的属有840个ꎬ标本总量达7944795份ꎬ占标本库总量的80%ꎮ标本采集量在1万份以上的属有211个ꎬ占总属数5%ꎬ标本总量达5114353份ꎬ占标本库总量的51%ꎬ其中被子植物有190个属ꎬ蕨类植物18个属ꎬ裸子植物3个属ꎮ含5万份标本以上的属有21个ꎬ全部为被子植物ꎬ多为大属或含较多广布种的属ꎬ其中双子叶植物18个属ꎬ蔷薇科4属为最多ꎬ单子叶植物仅有薹草属(Carex)和菝葜属(Smilax)两个属ꎮ排名前五的属分别是杜鹃花科的杜鹃花属(Rhododendron)㊁蓼科的蓼属(Polygonum)㊁五福花科的荚蒾属(Viburnum)㊁蔷薇科的悬钩子属(Rubus)和李属(Prunus)ꎬ标本采集量均在8万份以上ꎮ裸子植物排名前五的属分别是松科松属(Pinus)㊁柏科刺柏属(Juniperus)㊁松科云杉属(Picea)㊁红豆杉科三尖杉属(Cephalotaxus)和红豆杉属(Taxus)ꎬ标本采集量均在8000份以上ꎮ采集量排名靠前的属同样多为物种数量多的大属(如杜鹃花属)和常见属(如蓼属和松属)ꎬ以及观赏花卉(如荚蒾属)ꎮ在种级水平上ꎬ平均标本数量为241份ꎮ标本数大于241份的有7129种ꎬ占总种数的22%ꎬ隶属于254科ꎬ占总科数的55%ꎬ这些物种所涉及的标本份数共为6468959份ꎬ占整个标本库的84%ꎮ种的标本采集量排前10名见表5ꎬ其中前三分别是蔷薇科的梅(Prunusmumeꎬ26422份)㊁禾本科的稻(Oryzasativaꎬ20506份)㊁豆科的大豆(Glycinemaxꎬ15985份)ꎮ标本采集量较多的物种多为观赏植物㊁栽培植物或同时为广布植物ꎮ2.3.3类群采集薄弱分析(1)缺乏标本记录的植物类群标本采集在科级的覆盖度较好ꎬ仅有3个科缺乏标本记录ꎬ占全部科的0.6%ꎬ包含疑似灭绝植物白玉簪(Corsiopsischinensis)所在的白玉簪科(Corsiaceae)(覃海宁等ꎬ2017)ꎮ在属级水平上ꎬ无标本采集的属为74个属(表4)ꎬ占全部属的63广㊀西㊀植㊀物42卷表5㊀各类群标本采集量排名前10的科属种73增刊1刘慧圆等:中国高等植物数字化标本分析续表5㊀注:NOC.标本数量ꎻNOS.Col中物种数量ꎮ㊀Note:NOC.NumberofspecimensꎻNOS.NumberofspeciesinCol.1.8%ꎮ其中被子植物有34个属无标本采集ꎬ无标本属最多的科是兰科ꎬ有7个属缺乏标本记录ꎬ大都为近些年发表的新属ꎬ如Singchia(Liu&Chenꎬ2009)㊁Shizhenia和Gennaria(金伟涛等ꎬ2015)ꎻ十字花科有6个属ꎬ有的该属为单种属较难采集ꎬ如Atelantheraꎻ菊科有4个属ꎬ即Schischkinia㊁Pseudohandelia㊁Microcephala和Froloviaꎬ据«中国植物志»(1987)记载ꎬ大都分布在新疆ꎬ并且植株矮小ꎬ较难采集ꎮ无标本的属大多集中在采集量在10万份以上的物种数量大的科ꎬ说明这些大科仍旧需要在分类学上开展更多的研究ꎬ同时各馆仍需加强模式标本的数字化工作ꎮ在种级水平上ꎬ无标本采集的种为3250种ꎬ占全部物种的9%ꎬ其中被子植物2445种㊁裸子植物11种㊁蕨类植物212种㊁苔藓植物582种ꎮ有623个无标本物种是在2007年之后发表的ꎮ无标本物种数较多的科ꎬ仍集中在物种数量和标本数量较大的科ꎬ如禾本科㊁兰科㊁豆科和菊科(表6)ꎬ其中禾本科无标本物种数最多ꎬ有225种ꎬ涉及66个属ꎮ无标本的物种所在的科或者是野外分类较难的类群ꎬ如禾本科和莎草科ꎻ或者是近些年发表的新种等狭域分布物种ꎬ如PhyllostachyspurpureociliataG.H.Lai(2013)㊁SeneciochangiiC.Ren&Q.E.Yang(2016)等ꎮ依据 中国高等植物受威胁物种名录 (覃海宁等ꎬ2017)ꎬ无标本物种中有16种为疑似灭绝植物ꎻ331种为受威胁物种ꎬ占全部受威胁物种及无标本物种的10%ꎬ其中有197个物种属于狭域分布物种ꎬ仅分布在1~3个县范围内ꎮ当用FloraofChina(Wuetal.ꎬ2013b)认可的197个特有属(含200余种)的物种名录与标本数据库物种名称进行匹配时发现ꎬ有一半以上物种缺乏标本ꎬ除学名归并及拼写错误之外ꎬ缺乏标本记录的比例仍然不低ꎮ(2)标本数小于5份的植物类群根据标本数据库ꎬ有4698个物种标本数量过少ꎬ标本份数在5份以下(标本份数ɤ4)ꎬ涉及275科1325属ꎬ约十分之一(12.9%)的物种是采集薄弱的ꎬ其中有404个物种的标本仅为模式标本ꎮ包括被子植物3835种㊁裸子植物7种㊁蕨类植物194种㊁苔藓植物662种ꎮ仅有1份标本的物种数为1507个ꎬ涉及195科690属ꎬ占标本库物种数的4.1%ꎬ其中被子植物1202种㊁裸子植物3种㊁蕨类植物59种㊁苔藓植物243种ꎮ23个科的物种中一半以上标本份数在5份以83广㊀西㊀植㊀物42卷图3㊀中国县级标本采集强度(a)和物种数(b)Fig.3㊀Specimencollectionintensity(a)andnumberofspecies(b)collectedonChina scounty ̄level93增刊1刘慧圆等:中国高等植物数字化标本分析。
怎样拍好植物标本图片【精品推荐-doc】
怎样拍好植物标本图片萧山区大同小学俞华忠首先要说明的是,这里说的植物标本,指的是活体标本、生态标本,而不是实验室里经过脱水处理的死标本。
标本图的用途,不是为了审美欣赏(虽然拍得漂亮也可以用来欣赏),而是为了认识植物,研究植物。
在现代数码技术飞速发展的今天,数码照片所记录的植物标本图,可以用于课堂教学,或用于建立数据索引供科研使用。
图片能部分代替实物标本的作用,大大减少实物标本的采集,有利于植物资源的保护。
一、植物标本图片有何特殊拍摄要求?1、尽量使花(果)、叶、茎完整,充分表现植物典型特征;2、显示其生长环境,说明拍摄时间、地点;3、在真实再现植物特征及其生长环境的前提下兼顾艺术审美。
其他拍摄要求,比如对焦准确、曝光合适、构图简洁等,与一般摄影差不多,同样也是植物摄影最基本的要求。
如果你对焦都没对准,拍得糊里糊涂,雾里看花一般,这样的照片,自己没什么保存价值,别人也很难根据这样的照片帮你鉴定。
网上这类摄影教程很多,容易搜索到,有心者可以自己去找来看看,我就不多说了。
摄影原理虽然都差不多,具体操作,却是每种相机各不相同。
所以,要拍出好照片,对你自己手中的武器一定要熟悉,起码得把自己相机的《使用手册》好好读熟,这样才能充分发挥手中武器的效能。
有少数人,除了在默认的Auto模式下按快门,别的啥也不会,光圈快门怎么调节都不懂,相机提供的现成功能都不去用,照片拍不好,却一味怪相机不够高档,这实在是本末倒置,太对不起购置相机所花的银子了。
扔手榴弹你不拉弦,却怪它是哑弹,这有道理吗?另有一类情况,摄影者是高手,对光圈、快门、ISO等技术参数了然于心,光影、线条、构图运用也熟练得很,拍出来的植物照片美则美矣,可是作为标本图,依然不合格。
因为他们只是讲究拍得漂亮,但植物的鉴别特征,也就是A为什么是A而不是B,其依据没有在照片中体现出来,照片所含的物种信息太少,使得无法确认。
正如认人一样,和你朝夕相处的亲人,你闻其声便知其人;而对绝大多数不太熟悉的人来说,你必须见到他们的面容,看见他们的高矮胖瘦,才能知道这是张三,那是李四。
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中国植物图像库,2008年3月在国家科技平台项目资助下,中国科学院植物研究所植物标本馆设立的专职植 物图片管理机构。系统收集、整理并长效保存植物照片、数码图片源文件、植物图版及其他植物学科相关影像的 原始文件及拷贝,为科研、科普及图书出版提供影像支持。已收录图片324科,3325属,种,幅。成为公众获取 中国植物图片信息的重要平台。
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植物标本的采集与制作
植物标本的采集与制作植物标本包含着一个物种的大量信息,诸如形态特征、地理分布、生态环境和物候期等,是植物分类和植物区系研究必不可少的科学依据,也是植物资源调查、开发利用和保护的重要资料。
在自然界,植物的生长、发育,有它的季节性以及分布地区的局限性。
为了不受季节或地区的限制,有效地进行学习交流和教学活动,也有必要采集和保存植物标本。
一、国内外主要植物标本馆简介据不完全统计,目前世界上约有大小植物标本馆(室)2639个,共收藏标本近3亿份。
这些标本的76%保存在15个国家内,其中美国占22.1%,法国占7.4%,原苏联占6.6%,英国占5.7%,德国占5.6%,中国占3.7%。
世界上馆藏100万份以上的标本馆有55个,其中500万份以上的标本馆有7个。
这55个标本馆分布在22个国家,其中美国最多有12个,其次是英国、瑞典、德国和原苏联各4个,再次是法国、瑞士、日本各3个。
上述数据表明植物标本收藏数量与国家的发达程度成正相关,不仅发达国家标本搜集起步早、搜集范围广,而且近年来增长速度也是最快的。
如瑞典自然博物馆以每年16万份的速度增长;美国不仅大标本馆最多、占世界标本总数的比例最高,标本增加速度也最快,5年增加490万,占同期世界增长量的27.7%。
(一)世界最大的10个标本馆单位名称及国际代号标本数建立年代备注1.法国巴黎自然历史博物馆(P)700万1635世界最大。
有许多中国标本2.英国邱植物园标本馆(K) 600万 1853 有Cunningham采的中国标本3.俄罗斯科马洛夫植物研究所(LE) 577万 1823 有我国北部标本4.纽约植物园标本馆(NY) 530万 1891 有Henry采的中国标本5.伦敦大英博物馆(BM) 520万 1753 收藏珍贵的林奈的一套标本6.瑞士日内瓦植物园标本馆(G) 500万 18177.美国哈佛大学植物标本馆(A) 486万 1872 有Wilson采的中国标本8.美国国家标本馆(US) 436万 18689.法国蒙波利埃植物研究所(MPU) 400万10.澳地利维也纳自然历史博物馆(W) 380万 1807 有Handel-Mazzetti的标本(二)亚洲最大的5个植物标本馆中国科学院植物研究所标本馆(PE) 180万1950印尼茂名植物园(BO) 160万日本东京大学植物园标本馆(TI) 145万印度加尔各达国家中心标本馆(CAL) 130万日本东京自然历史博物馆(TNS) 116万(三)中国最大的6个植物标本馆中国科学院植物研究所标本馆(PE) 180万中国科学院昆明植物研究所(KUN) 79万 1932中国科学院华南植物研究所(IBSC) 70万 1928中国科学院江苏植物研究所(NAS) 60万中国科学院西北植物研究所(WUK) 52万 1936四川大学植物标本馆(SZ) 45万 1933二、腊叶标本的制作方法植物标本因保存方式的不同可分许多种,有腊叶标本、液浸标本、浇制标本、玻片标本、果实和种子标本等。
浅谈植物标本数字化技术及其应用
浅谈植物标本数字化技术及其应用随着数字技术的发展,越来越多的植物标本得到了数字化。
这项技术是将标本中的物种信息、形态特征、生态环境等信息转化为数字形式进行存储和管理的一项技术。
数字化的植物标本对于科学研究和保护植物资源具有重要意义。
数字化技术的优势1. 保护珍贵标本。
数字化技术可以通过对标本的数字化,避免标本遗失、损毁等情况,保护珍贵标本。
2. 方便科学研究。
数字化植物标本可以方便调取和使用,比传统的植物标本更加方便快捷、准确度更高。
在科学研究中,数字化标本可以用于物种鉴定、系统发育分析、生态研究、地理分布等方面。
3. 方便教育和展示。
数字化植物标本可以方便地用于教育和展示,使学生和公众更容易了解植物的特征和分布。
1.科学研究方面2.保护植物资源数字化植物标本可以记录植物分布、植物环境信息等,进而对植物分布和数量变化的掌握更为准确,以便制定更好的保护措施。
3.教育和展示方面数字化标本为教育和展示提供了新形式。
通过数字化标本,在教室和博物馆等场所中我们可以呈现更多的植物信息和特征。
1.标本拍摄、处理难度大标本拍摄、处理是数字化技术中最大的挑战之一。
庞大的数据量、复杂的图像处理技术、标本范围广泛等问题是数字化技术的挑战。
2.数字化标本使用量不高虽然数字化标本在科研、教育、保护等方面具有广泛的应用前景,但实际上使用结果并不理想,这也是当前数字化标本应用面临的问题。
总结:植物标本数字化技术具有许多优势,为科学研究、植物资源保护和教育等方面提供了更好的数据支持。
但是,数字化标本所面临的挑战也应该受到重视。
未来需要开发更为智能化和高效的标本数字化技术,以应对多种需要和挑战。
中国植物标本馆数字化发展的缩影——江苏省中国科学院植物研究所标本馆(NAS)
㊀Guihaia㊀Oct.2022ꎬ42(增刊1):71-86http://www.guihaia-journal.comDOI:10.11931/guihaia.gxzw202209065刘启新ꎬ褚晓芳ꎬ董晓宇ꎬ等ꎬ2022.中国植物标本馆数字化发展的缩影 江苏省中国科学院植物研究所标本馆(NAS)[J].广西植物ꎬ42(增刊1):71-86.LIUQXꎬCHUXFꎬDONGXYꎬetal.ꎬ2022.DevelopmentepitomeofdigitizationofplantspecimensofherbariainChina:HerbariumofInstituteofBotanyꎬJiangsuProvinceandChineseAcademyofSciences(NAS)[J].Guihaiaꎬ42(Suppl.1):71-86.中国植物标本馆数字化发展的缩影江苏省中国科学院植物研究所标本馆(NAS)刘启新ꎬ褚晓芳ꎬ董晓宇ꎬ惠㊀红ꎬ周义峰∗(江苏省中国科学院植物研究所(南京中山植物园)标本馆ꎬ南京210014)摘㊀要:江苏省中国科学院植物研究所标本馆(NAS)是中国最早的植物标本馆之一ꎬ也是国内最早开展植物标本数字化的标本馆ꎬ其标本数字化发展经历了4个阶段:20世纪80年代后期尝试的标本文字信息数字化的起步阶段ꎻ20世纪90年代末的标本图像数字化和文字信息数字化规范阶段ꎻ2004年以后的标本批量数字化与信息网络共享快速发展阶段ꎻ2018年后的标本数字化信息维护与优化阶段ꎮ这一过程集中代表和反映了中国植物标本数字化的发展历程ꎮ此外ꎬ近年来开始了发掘和利用江苏植物标本的数字化信息工作ꎬ包括建设江苏省级数字植物标本馆㊁开发江苏省维管植物标本时空分布可视化系统㊁开展标本采集-入库过程数字化等ꎮ今后ꎬ将不断深化标本数字化的工作ꎬ以期形成有NAS特色的数字化植物标本馆ꎮ关键词:江苏省ꎬ植物标本ꎬ标本图像ꎬ标本信息ꎬ数字化ꎬ数据库中图分类号:Q94㊀㊀文献标识码:A㊀㊀文章编号:1000 ̄3142(2022)增刊1 ̄0071 ̄16DevelopmentepitomeofdigitizationofplantspecimensofherbariainChina:HerbariumofInstituteofBotanyꎬJiangsuProvinceandChineseAcademyofSciences(NAS)LIUQixinꎬCHUXiaofangꎬDONGXiaoyuꎬHUIHongꎬZHOUYifeng∗(HerbariumofInstituteofBotanyꎬJiangsuProvinceandChineseAcademyofSciences(NanjingBotanicalGardenMem.SunYat ̄Sen)ꎬNanjing210014ꎬChina)Abstract:TheHerbariumofInstituteofBotanyꎬJiangsuProvinceandChineseAcademyofSciences(NAS)isoneoftheearliestherbariuminChinaꎬanditisalsotheearliestherbariumtocarryoutthedigitizationofplantspecimensin收稿日期:2022-08-12基金项目:国家标本资源共享平台项目(2005DKA21400)ꎻ国家科技资源共享服务平台项目(E2117G1001)ꎻ江苏省省属公益类科研院所植株科研课题(JSPKL202058)ꎮ第一作者:刘启新(1958-)ꎬ硕士ꎬ研究员ꎬ主要研究方向为植物分类学ꎬ(E ̄mail)naslqx@qq.comꎮ∗通信作者:周义峰ꎬ硕士ꎬ副研究员ꎬ研究方向为植物资源学ꎬ(E ̄mail)njgzhou@163.comꎮChina.Thedigitizationdevelopmentprocesshasgonethroughfourstages:theinitialstageoftryingtodigitizethetextinformationofspecimensinthelate1980sꎬthestandardizationstageofdigitizationofspecimenimageandtextinformationinthelate1990sꎬthestageofbatchdigitizationofspecimensandsharingspecimensinformationonnetworkafter2004ꎬandthestageofmaintenanceandoptimizationtodigitizationinformationofspecimenafter2018.ThisprocessconcentratedlyrepresentsandreflectsthedevelopmentofdigitizationofspecimensinChina sherbaria.InadditionꎬinrecentyearsꎬdigitalinformationofplantspecimensfromJiangsuProvincehasbeenexcavatedandutilizedꎬincludingtheconstructionofJiangsuVirtualHerbariumꎬdevelopmentofavisualizationsystemforthetemporalandspatialdistributionofvascularplantspecimensinJiangsuProvinceꎬanddigitalmanagementinthewholeprocessfromspecimencollectiontospecimenwarehousing.InthefutureꎬtheworkofspecimendigitizationwillcontinuetodeepenꎬwithaviewtoformingadigitalherbariumwithNAS scharacteristicsꎮKeywords:JiangsuProvinceꎬplantspecimensꎬimageofspecimensꎬinformationofspecimensꎬdigitizationꎬdatabase㊀㊀植物标本是开展植物学研究的一类重要实物材料ꎬ不仅承载了植物的形态特征和遗传物质信息ꎬ而且记录或携带着植物的产地㊁采集和资源信息ꎬ甚或载有植物种类的鉴定信息㊁标本研究信息以及鉴定与研究的历史信息ꎬ在植物学研究领域ꎬ诸如植物分类㊁植物地理㊁植物区系等学科的研究中备受关注ꎬ特别是模式标本ꎬ是植物种类及其名称的唯一实物凭证ꎬ具有不可替代性ꎬ其地位尤其特殊和重要ꎮ因此ꎬ业界极为重视对于植物标本的收集㊁保藏㊁研究与应用ꎮ标本馆的重要任务之一ꎬ就是长期妥善保藏植物标本ꎬ并为学术研究和社会利用提供支撑和服务ꎮ但是ꎬ植物标本(尤其是腊叶标本)具有随着时间的延长而逐渐老化或极易破损的局限性ꎬ加之保存条件的不适或过多翻阅易造成标本实体损坏ꎬ甚或天灾及人为失误可造成标本损毁或丢失ꎬ因此在实际工作中标本的保护与利用往往产生矛盾ꎬ特别是对于保存时间久且已 老化 的标本ꎬ矛盾愈显突出ꎮ这一现象在很长一段时间内困扰着标本馆管理人员ꎬ也是标本馆工作的难点和必须解决的问题ꎮ20世纪中后期ꎬ随着计算机的普及与应用ꎬ利用计算机技术将标本信息数字化ꎬ为标本馆解决管理和应用方面的矛盾和困难提供了十分有效的方法和途径ꎮ数字化的植物标本信息以数据库的数字形式与标本实体分离ꎬ不仅在一定程度上减少直接查阅植物标本实物才能获取相关信息的依赖性或局限性ꎬ而且可以减少人为活动造成标本损失ꎬ实现多人同时㊁多次㊁异地获得完全相同的标本信息ꎮ这是传统方式管理植物标本所不能及的ꎬ更能有效地延续实体标本寿命ꎮ无疑ꎬ标本的数字化为标本的管理㊁检索㊁利用和保护提供了崭新的途径ꎮ正因如此ꎬ计算机一经引入标本馆管理ꎬ国内外的主要标本馆都陆续启用并迅速推进馆藏标本的数字化工作(王利松等ꎬ2010ꎻSobeeonꎬ1999ꎻ李鸣光等ꎬ1995ꎻ马波等ꎬ2001)ꎮ江苏省中国科学院植物研究所标本馆(NASꎬ原名为中国科学院南京中山植物园标本馆ꎻ以下简称 本馆 )源于1923年的我国第一个生物研究机构 中国科学社生物研究所和建立于1934年的原动植物研究所的标本室ꎮ与国内其他植物标本馆相比ꎬ本馆应是我国最早的植物标本馆ꎬ至今已近百年ꎬ是国内四大植物标本馆之一ꎬ也是华东地区最大的植物标本馆ꎬ保存有被子植物㊁裸子植物㊁蕨类植物及苔藓植物的腊叶标本80余万份ꎬ模式标本5000余份ꎮ本馆最大的保存特色和优势是有众多模式标本㊁大批20世纪20年代至40年代我国早期植物学家采集的标本以及来自世界其他标本馆早年的标本ꎮ中国植物学研究最早发起于南京和上海ꎬ我国早期植物学家在开展植物学研究过程中采集有许多植物标本ꎬ如秦仁昌㊁方文培㊁耿以礼㊁蒋英㊁王启无㊁蔡希陶㊁陈焕镛㊁贺贤育等在我国植物分类学发展中做出杰出贡献的专家和学者ꎬ他们在西南(滇川贵)㊁华东㊁华南等地采集的大量标本ꎬ多数保存于本馆ꎮ此外ꎬ还有一些外国植物学家(如P.J.M.Delavay㊁C.C.27广㊀西㊀植㊀物42卷Courtois㊁H.Migo㊁J.F.Rock㊁Y.Yabe等人)在中国各地采集的许多标本和震旦博物院(MuseeHeude)的馆藏标本等ꎮ这些都是新中国成立中国科学院时收藏的主要植物标本ꎬ本所作为中国科学院专设的高等植物分类研究所将这部分标本予以全盘接收并存于本馆中ꎮ这些植物标本经历了抗日战争期间从南京西迁至重庆㊁战后又迁回的颠沛ꎬ以及 文革 时期的易地搬迁ꎬ保存至今ꎬ非常不易(薛攀皋ꎬ1992)ꎮ上述标本ꎬ许多仅保存于本馆ꎬ在我国近代植物学研究中发挥了重要作用ꎬ具有特殊的地位和极高的价值ꎬ十分珍贵ꎮ如何妥善保存这些标本是本馆工作的重中之重ꎬ也成为本馆积极开展标本数字化工作最直接㊁最迫切的原动力之一ꎮ除此之外ꎬ随着学科的发展和信息化的深入ꎬ植物科学工作者ꎬ尤其是植物分类学家ꎬ除了到馆实地查看植物标本细节ꎬ更希望通过网络平台获取或关注标本的相关信息ꎬ加之为了更好地全面保护馆藏标本ꎬ也为了让人们更方便㊁有效地利用这些标本的信息资源ꎬ在较大的范围内做到信息共享ꎬ本馆不仅充分认识到植物标本数字化的重要性ꎬ而且及早开展标本数字化工作ꎬ并在1984年就率先在国内开始建设植物标本数据库ꎬ从此拉开了我国植物标本馆开展标本信息化建设的序幕ꎮ1㊀本馆标本数字化的经历与发展阶段纵观中国植物标本馆将计算机技术应用于植物标本的管理并进行标本信息数字化的过程ꎬ本馆最有代表性 开始于20世纪80年代ꎬ率先在国内建立了植物标本数据库ꎬ历经了各个发展阶段ꎬ成为我国植物标本数字化平台的重要参与单位ꎬ是国内开展标本数字化最早㊁历程最长的标本馆ꎮ回顾本馆植物标本数字化过程以及开展的工作ꎬ即可管窥我国植物标本馆数字化的历程ꎬ概为缩影ꎮ就本馆开展的标本数字化的工作与经历ꎬ大体可以分为4个阶段ꎮ1.1第一阶段:率先在国内尝试将计算机应用于标本管理 建立植物模式标本管理系统(MSBS)20世纪60年代开始ꎬ国外就将计算机技术应用于植物标本的管理ꎬ主要用于简单的植物类群检索系统和列表ꎻ20世纪70年代中期ꎬ一些有代表性的植物研究单位的标本馆根据各自的特点和优势独立研发ꎬ扩大标本信息的贮存和检索功能ꎬ如密苏里植物园的植物标本数据库(1970s)㊁爱丁堡皇家植物园植物标本馆的PANDORA项目(1986)㊁史密森研究院的植物标本数据库(1970s) (Shetlerꎬ1973ꎻPankhurstꎬ1993ꎻ李鸣光ꎬ2000)ꎮ在此国际发展大趋势的背景下ꎬ伴随着密苏里植物园与我国签署编写FloraofChina的合作协议的逐步实施ꎬ本标本馆于1984年至1986年与南京工学院(现东南大学)生物医学工程系联合研发了植物标本计算机管理系统ꎬ并利用该系统对125科290属约2000份模式标本进行了信息数字化(凌萍萍和汤儆杉ꎬ1988)ꎮ这是我国标本馆第一次尝试开发的植物标本信息系统ꎬ并开始标本数字化管理ꎮ该系统实现了植物标本信息的存贮㊁排序㊁查询㊁检索㊁增加和删除等功能ꎬ显著提高了植物标本(特别是模式标本)的管理水平ꎮ一方面避免了人工查阅标本造成的磨损ꎬ能更有效地保护标本ꎬ有利于标本的长期保存ꎻ另一方面又可准确㊁多次显示植物标本的信息ꎬ避免因人工观察和记录造成所获信息的误差ꎬ尤其是在进行大量标本查阅和涉及的分类群较多时ꎬ人工查询往往会产生各种差错ꎬ而且工作量大ꎮ此外ꎬ实现了标本信息的异地查阅ꎬ可以大幅度节省研究费用ꎬ缩短查阅时长ꎮ由于技术的限制ꎬ当年所有标本信息首先采用人工登记(图1)ꎬ再通过人工将这些信息录入计算机(微机)系统中ꎮ整个标本管理系统软件是在IBM ̄PC/XT计算机和Lotus1-2-3集成软件基础上开发的(图2)ꎬ资料数据的输入工作以Lotus1-2-3的编辑方式进行ꎬ输入区㊁输出区和标准查询区的范围用资料命令功能块进行制作ꎬ而应用程序则用宏汇编进行编制ꎮ用户可以通过显示屏窗口查看数据库的内容ꎬ包括标本信息和操作程37增刊1刘启新等:中国植物标本馆数字化发展的缩影 江苏省中国科学院植物研究所标本馆(NAS)图1㊀20世纪80年代NAS馆藏植物标本的微机信息登记卡Fig.1㊀MicrocomputerinformationrecordcardofplantspecimenscollectedbyNASin1980s序ꎬ使得植物标本管理实现了计算机化ꎮ本馆标本数字化最早使用的是美国国际商用机器公司(IBM)于1983年发布的个人电脑产品IBMPC/XT台式计算机ꎬ这是当时比较先进的硬件设备ꎬ采取XT设计ꎬ使用了Intel的8088芯片ꎬ引入了标准的16位ISA总线以及采用了当时最新的英特尔80286处理器ꎬ硬盘为10MBꎬ预装了DOS2.0系统ꎬ支持 文件 的概念ꎬ并以 目录树 形式存储文件ꎮ这是硬盘第一次成为PC的标准配置ꎮ标本数据贮存器是5.25in的软磁盘(1.2M)ꎬ后期改用了3.5in软磁盘(图3)ꎮ该系统将所有标本分别存放于11个信息库中ꎬ每份标本信息包括(标本馆)标本流水号ꎬ标本植物隶属的科号㊁科名㊁属名和种名ꎬ种名的异名或俗名ꎬ种名发表的原始文献ꎬ标本采集的采集人㊁采集号㊁采集日期㊁产地㊁生境和海拔ꎬ植物的习性㊁叶㊁花㊁果㊁雄蕊㊁雌蕊㊁用途㊁分布ꎬ标本的模式类型等等ꎬ共30项信息ꎮ用户可以调用任何一个库中的标本信息ꎬ也可以随时增加㊁删除和修改这些信息ꎬ还可以根据需要对存放的标本信息进行检索ꎬ不仅能对每份标本进行检索ꎬ而且能从10个角度或方面查询标本ꎮ例如:①植物种名发表的原始文献ꎻ②植物标本隶属的科㊁属㊁种的名称ꎻ③标本的采集人ꎻ④标本的产地ꎻ⑤标本的生境ꎻ⑥标本采集地的海拔高度ꎻ⑦植物的性状ꎻ⑧花色ꎻ⑨模式类型ꎻ⑩植物用47广㊀西㊀植㊀物42卷图2㊀20世纪80年代NAS植物标本管理系统程序设计图[引自凌萍萍和汤儆杉(1988)]Fig.2㊀ProgrammingflowchartofmanagementsystemofplantspecimenscollectedbyNASin1980s途ꎮ也可以采取多种或复合条件进行查询ꎬ如查询某人在某地㊁某生境下采集的某科草本植物标本ꎬ还可以对植物标本的科㊁属㊁种的数目和标本份数进行统计ꎮ系统操作以 菜单 的选择方式进行ꎮ先显示出文件索引(调档)㊁统计㊁检索㊁排序㊁打印㊁贮存㊁编辑等主菜单ꎻ选择了主菜单的某菜单项后ꎬ可点击它ꎬ以显示出下级的子菜单ꎻ再根据需要ꎬ在子菜单中进行选项操作ꎻ如此逐层往复ꎬ直至完成一次检索ꎬ系统会返回到主菜单ꎮ系统易于掌握ꎬ使用方便ꎮ根据标本管理的要求ꎬ将植物标本管理软件系统划分为资料数据库㊁表格图形区和应用程序区3个主要部分:(1)资料数据库可分为输入㊁标准查询和输出3个区ꎬ其中输入区供用户手工输入每份标本的30项信息ꎻ标准查询区供用户建立栏位的查询标准ꎬ以满足用户不同的查询要求ꎻ输出区供用户显示各种检索结果ꎬ可在显示器上视阅ꎬ也可打印输出ꎮ(2)表格图形区可将输出的任意植物标本中每一项信息填入表格中ꎬ得到标本信息的表格形式ꎬ或者可将输出的某些数据加以统计ꎬ获得直观的图形显示ꎬ这些表格或图形也可打印输出ꎮ(3)应用程序区供存放应用程序ꎬ应用程序将资料数据库与表格图形区联系在一起ꎬ组成层状叠套的 菜单 工作方式ꎬ使系统能按一定方式自动进行(图2)ꎮ但是ꎬ限于当时的技术水平ꎬ该系统也有不足之处ꎮ一是系统使用的是英文ꎻ二是系统采用的Lotus集成软件具有一定局限性ꎬ植物标本信息需分别存放于若干个库中ꎬ使用前要根据所查询标本所在的科或属进行调库ꎬ操作基本上按库进行ꎻ三是打印信息只能按已编好的格式进行ꎬ而且用户自行进行组织打印格式比较复杂ꎻ四是受限于当时的计算机容量等硬件条件ꎬ该系统只有标本57增刊1刘启新等:中国植物标本馆数字化发展的缩影 江苏省中国科学院植物研究所标本馆(NAS)的文字信息ꎬ缺乏标本的图像信息ꎬ不能直观地看到标本图像ꎮ考虑到电子产品的性能具有一定不稳定性和标本数据库软件系统的安全性ꎬ本馆在进行标本数字化时首先将标本信息进行文字纸质记录ꎬ以作为数字化信息的一种传统备份形式ꎮ本馆首次开展的标本数字化仅涉及模式标本ꎮ之所以如此ꎬ一是模式标本是一类比普通标本更加重要和特殊的标本ꎬ二是本馆的模式标本是单库另存ꎬ便于试点和操作ꎮ但是ꎬ如同所有标本馆一样ꎬ本馆保存最多的标本是普通标本ꎬ对标本馆的管理和标本查询而言ꎬ更需要对普通植物标本信息进行数字化ꎮ然而ꎬ本馆这一时期开发的标本数据库未涉及普通标本ꎮ同时ꎬ此数据库仅有标本的文本信息ꎬ而且数据库开发尚未采用Internet技术 可使世界各地的用户通过网络直接查询数据库信息ꎬ能在更大范围㊁更有效地实现标本信息资源共享ꎮ尽管如此ꎬ这项工作在我国具有开先河性ꎬ为本馆以及我国植物标本馆开展植物标本数字化建设奠定了基础ꎬ而且本馆植物模式标本数据库(名为MSBS)也被美国IOPI网站收载ꎮ这是当时我国唯一一个被国外知名网站收载的植物标本信息管理系统ꎬ说明该项工作跟上了国外标本馆现代化管理的发展潮流ꎮ此后ꎬ我国其他部分植物标本馆闻息或来访交流后ꎬ逐渐开始了植物标本数字化软件的开发工作ꎮ可见本馆在我国馆藏标本数字化启动阶段中起到了示范或促进作用ꎮ1.2第二阶段:开始普通标本图像数字化和标本数字化规范建设1.2.1参与国家科技部首次启动的植物标本数字化项目 馆藏植物标本图文信息系统建设㊀20世纪90年代ꎬ伴随着数码相机和扫描仪的兴起ꎬ标本图像数字化成为标本数字化的重要内容ꎮ此时ꎬ国外标本馆愈加重视标本的数字化ꎬ不仅有了标本图像信息ꎬ而且标本数字化的规模也越来越大ꎮ如阿拉巴马大学于20世纪80年代末牵头建设了美国东南部地区各小型标本馆的植物标本信息系统SERFISꎻ1991年宾夕法尼亚州Carnegie博物馆开始建设植物标本数据库ꎻ20世纪90年代初加利福尼亚大学Berkeley分校牵头的美国西部地区加利福尼亚植物标本管理系统SMASCH等ꎮ在此期间ꎬ本馆在原有数据库基础上ꎬ开始普通标本的数字化工作ꎬ同期国内其他植物标本馆也纷纷开始建立自己的标本数字化软件系统ꎬ如1994年中山大学植物标本馆与美国阿拉巴马大学合作研制植物标本数据库ꎬ1995年中国科学院华南植物研究所标本馆开始尝试建立植物标本馆数据库ꎬ1997年在国家自然科学基金的资助下ꎬ中山大学标本馆与广西植物研究所标本馆联合研制共享标本数据库ꎮ与此同时ꎬ中国科学院植物研究所标本馆也开始研发植物标本管理系统ꎮ20世纪90年代末ꎬ科技部首次启动标本数字化建设项目ꎮ1999年科技部基础司同时资助了与植物标本馆的标本数据库有关的4个基础性工作项目(由华东地区的江苏省中国科学院植物研究所㊁华南地区的中山大学㊁西南地区的四川大学和东北地区的东北师范大学等单位承担)ꎬ并加以合并ꎬ形成由4个单位共同参与建设的 植物标本信息系统 项目ꎬ本馆为参与单位之一ꎮ同年12月ꎬ科技部在中山大学主持召开了由广东省科委㊁4个参建单位以及特邀的中国科学院植物研究所和华南植物研究所等单位的领导和科研人员(共36人)参加的专题讨论会ꎬ以期统一数据库的规范ꎬ为今后数据共享打下基础ꎬ建成的信息系统可以在全国通用ꎮ会上同时演示了中山大学基于Access系统软件和中国科学院植物研究所基于Foxfro系统软件各自开发的植物标本信息系统数据库ꎬ2个软件平台各有利弊ꎬ但都能适应或满足当时的发展需求ꎬ会议最后确定各单位可以根据自身需要任选其中之一ꎮ这次会议标志着植物标本数字化以及建立信息系统平台引起了国家的重视ꎬ并有意向标准化㊁共享和普及推进ꎬ成为后来国家科技部启动植物标本标准化整理㊁整合及共享平台项目的基础ꎮ随后ꎬ项目组以中山大学生命科学学院标本馆为主ꎬ联合研制了植物标本信息共享数据库ꎬ并拟定了植物标本信息录入内容的试行标准ꎬ以及可选项及其录入内容ꎮ在该项目支持下ꎬ本馆以此系统为基础开展67广㊀西㊀植㊀物42卷图3㊀20世纪80年代用于NAS植物标本管理系统的IBMPC/XT计算机以及2种规格的存储介质(软磁盘)Fig.3㊀IBMPC/XTcomputerandtwosizestoragemedia(softdisk)usedformanagementsystemofplantspecimenscollectedbyNASin1980s了馆内普通植物标本的数字化 标本文本和图像数字化ꎬ其中植物标本数据库的录入系统采用的是 植物标本信息系统4.4 (李鸣光ꎬ2000)ꎬ共完成了4万份普通标本信息的录入ꎬ包括标本的文字信息和图像信息ꎬ并采用光盘和硬盘保存ꎮ为了保证数据的安全ꎬ所有数据分别采用了系统㊁光盘和硬盘的双备份(图4)与之前本馆开发的植物模式标本数据库相比ꎬ本数据库具有如下的特点和改进:(1)为了适应我国各标本馆仍以个人电脑为主的现状ꎬ该数据库基于个人电脑ꎬ并以微软公司的Access软件为平台开发ꎮ(2)除了进行标本文字信息数字化ꎬ还对标本图像进行数字化(数码图像)ꎬ但受限于当时数码相机的成像技术ꎬ图片像素只有300万ꎮ(3)标本信息中增加了标本鉴定的历史记录ꎬ即将标本上不同时期的所有鉴定标签信息(包括学名㊁鉴定人和鉴定时间)均全部录入数据库ꎮ(4)数据库服务器软硬件配置有了明显的提升ꎮ此时已有了Microsoftwindows2000serverversion网络服务器操作系统㊁MicrosoftSQLServer数据库管理系统㊁双硬盘的服务器等ꎬ同时数据保存条件也有了极大改进ꎬ存贮性能和容量有明显提高(如光盘和移动硬盘)ꎮ(5)新开发的标本数据库是教学和科研两大系统的多个单位合作形成的ꎬ兼顾多方需求和特点ꎬ适应性强ꎬ便于推广使用ꎮ1.2.2参与中国科学院的生物标本信息系统建设项目 江苏省中国科学院植物研究所植物标本数据库建设㊀2000年ꎬ中国科学院生物局开展了生物标本馆网络建设项目ꎮ本馆作为参与建设单位承担了本所标本馆网络信息系统建设任务ꎬ其中植物标本数据库建设作为独立的部分ꎬ重点是进行标本数字化ꎮ由于该项目恰巧与科技部的 标本馆基础设施维修改造及信息网络建设 项目相衔接或相近ꎬ因此实际上这2个项目有部分套合ꎬ但又有所改进ꎮ在该项目的录入工作中ꎬ标本文字信息或数据项共有20个:标本馆代码㊁标本流水号(台纸号)㊁拉丁科名㊁拉丁属名㊁拉丁种名㊁种下等级拉丁名㊁定名人㊁模式标本类型㊁采集人㊁采集号㊁采集时间㊁采集地[包括国家㊁省㊁县㊁具体采集地(如乡镇㊁水系㊁山体㊁景区等)]㊁生境㊁海拔㊁经度㊁纬度㊁鉴定人㊁鉴定日期㊁标本照片㊁备注等ꎮ此外ꎬ数据库中的标本信息还包括图像信息ꎬ其中普通标本每个物种(包括种下等级)须包括1张标本整体实物照片ꎬ模式标本原则上须附1张标本整体实物照片ꎮ在该项目的支持下ꎬ本馆共完成了8万份标本的数字化ꎬ包括馆藏模式标本㊁蕨类植物和裸子植物两大类群的全部标本以及被子植物部分科的部分标本ꎮ每份标本附图片1张ꎬ并且每份标本附77增刊1刘启新等:中国植物标本馆数字化发展的缩影 江苏省中国科学院植物研究所标本馆(NAS)图4㊀ 植物标本信息系统4.4 的安装程序㊁标本数据界面和数据存储介质Fig.4㊀Installationprogramof Plantspecimeninformationsystem4.4 ꎬspecimendatainterfaceanddatastoragemedium有唯一的条形码ꎬ而标本图片与文字数据通过标本条形码一一对应ꎮ通过该项目ꎬ本馆初步建设了具有一定规模的植物标本信息数据库ꎬ并且该数据库可通过网络进行标本信息查询ꎮ此次开展的标本数字化项目ꎬ与前述的两次数据库建设相比ꎬ在如下几方面有不同或改进ꎮ(1)在标本信息内容上有别于其他标本馆:①将馆代码编入标本条形码中ꎬ即馆代码+8位数字编码ꎬ如NAS00003450ꎬ以便与其他标本馆的标本区别或进行网络平台检索时能区分出本馆的标本ꎻ②增加了本馆的标本流水号(即台纸编号)ꎬ因为本馆的标本台纸流水号在馆内是唯一的ꎬ而且流水号的先后次序表明每一份标本装订时的先后时间和次序ꎬ可以从一个侧面反映标本入馆的时期和馆藏的历史阶段ꎻ③增加了备注ꎬ用以记录标本上采集信息和鉴定信息以外的其他文字说明ꎬ以及录入标本信息时需要对标本进行必要的补充说明ꎮ(2)标本信息全部提供给中国科学院的标本信息网络平台ꎬ供网络查询ꎮ(3)标本实物采用数码相机进行拍摄记录ꎬ图片的像素达到500万ꎮ但根据网络平台要求ꎬ限于平台的容量ꎬ真正上网的图片经过压缩ꎬ仅有200Kꎮ(4)第一次采取了馆内与馆外㊁在职与非在职人员相结合的方式共同开展和完成相关工作ꎮ(5)本馆标本的保存采用的是具轨集装箱式密集柜方式ꎬ并且标本库内空间有限ꎬ标本数字化不宜在库内随取随录ꎬ需在库外进行ꎮ因此ꎬ为了最大限度地保护标本ꎬ减少标本移动次数ꎬ在标本的鉴定基础上ꎬ采取标本整理与标本图像拍摄合一㊁标本文字信息直接录自标本图片㊁文字信息校对直接参照标本图像信息的做法ꎮ只有当录入信息有误时ꎬ才按条形码回库查找标本ꎮ(6)结合标本数字化ꎬ对馆内标本加强了精细化管理ꎮ在此次标本数字化的过程中ꎬ除了对尚87广㊀西㊀植㊀物42卷。
浅谈植物标本数字化技术及其应用
浅谈植物标本数字化技术及其应用植物标本数字化技术的兴起和发展,得益于数字技术及其应用的不断深入和进展。
随着计算机、数字相机等数字设备的普及,以及数字化技术的应用和发展,植物标本数字化技术也逐渐成为了植物学研究的重要手段,具有广泛的应用空间与市场前景。
目前,植物标本数字化技术主要分为两类,一类是基于高分辨率数字相机的拍摄技术,将标本进行数字拍摄记录,并通过后期图像处理技术对标本信息进行处理和分析;另一类是通过三维激光扫描技术实现标本的三维数字化,并通过虚拟现实技术进行标本展示或模拟实验。
无论是哪一种数字化技术,都可以实现植物标本的数字化记录,并为植物学研究提供更全面、更精确且更便捷的数据。
数字化的植物标本技术在应用上,其主要作用可以整理、分类、比对标本、保护环境。
首先,数字化的植物标本可以大规模地收集、整理、存储、分类和研究植物资源,对于植物资源的整理和保护具有重要意义。
其次,数字化技术可以方便地进行标本的查阅、检索和比对,进一步挖掘标本中的数据信息,丰富植物学研究的数据来源。
最后,数字化技术可以避免标本在传输、审核和保管等方面可能出现的损失或误差,对于植物样品的保护和保管具有重要的保障作用。
未来,数字化的植物标本技术将在植物学研究和生态环境保护领域得到广泛的应用。
例如,数字化的植物标本可以与地图、遥感等实时建立数据库,用于生态系统的建立和管理,对于生态环境保护起到重要的作用。
数字化的植物标本还可以与生物信息学等技术结合,开展植物基因功能的系统生物学研究,推动基础植物学研究和应用创新,促进农业、生态环境保护等领域的发展。
综上所述,植物标本数字化技术在植物学研究和生态环境保护领域具有广泛的应用前景。
通过数字化技术将标本记录下来,可以方便地对数据进行自由地查阅、检索和比对,从而更好地挖掘标本中的数据信息,进一步推动植物学研究的发展。
同时,数字化技术也可以更好地加强对植物资源的保护和管理,为生态环境保护做出贡献。
浅谈植物标本数字化技术及其应用
浅谈植物标本数字化技术及其应用植物标本是植物学家研究植物分类、植物形态、植物地理分布等方面不可或缺的重要数据源。
植物标本的数字化技术已经成为植物学研究的一个热门话题。
数字化技术能够将植物标本中的大量信息数字化,包括形态数据、分子数据和地理分布数据等。
其应用极其广泛,包括物种分类、生态学和生物地理学等领域。
1. 数字化技术的概述传统的植物标本通常是以纸质形式存在的。
这些标本需要由植物学家亲自到野外进行采集,并且需要进行筛选、质量检查和保存。
一旦这些标本被采集、制备和存储,它们就成为了珍贵的研究资料。
然而,由于标本数量庞大,许多标本又保存了多年,因此它们的有效利用面临一定的困难。
数字化技术能够将这些标本的信息转化为数字格式,并且可以储存在计算机中,以便植物学家随时使用。
数字化技术的速度和灵活性能够使研究人员更快地处理标本数据,并同时进行多项有关植物的研究。
2. 数字植物图书馆数字植物图书馆是数字化技术的最佳应用之一。
数字化技术可以使大量的植物标本图像、形态数据和地理分布数据储存于计算机中。
数字植物图书馆为研究者提供了大量的标本查询工具,使科学家们能够快速、简单地对植物进行分类、地理分布和形态分析。
数字植物图书馆也被广泛用于教育目的。
学术界和社会组织能够从数字植物图书馆中轻松、便捷地获取植物信息。
数字植物图书馆也是保护稀有植物和野生种群的重要信息来源。
这些数据可帮助药品和植物品种等产品的开发,同时也有助于实施保护措施来确保植物生态系统的稳定性和可持续性。
数字化技术的应用可以有效地提高植物数据的产量和利用效率,并为理解植物物种的生态与适应性机制提供重要数据。
但数字化技术也存在一些挑战。
例如,数据收集和整理的成本较高,不同地区和学术组织的数据格式和技术标准不同,这使得汇总和共享数据变得困难。
此外,应用数字化技术提供数据还需要解决基础设施方面的问题,如云计算、大数据分析和网络数据安全等。
总之,数字化技术的成功应用极大地促进了植物学的研究和创新。
动植物标本采集及制作办法修订版
动植物标本采集及制作办法修订版为了保护野生动植物资源,合理利用自然资源,提升生态环境保护意识,经过多次讨论和总结,我们对动植物标本采集及制作办法进行修订如下。
一、采集前准备1.查找相关资料:在采集动植物标本之前,应先了解所需采集物种的基本信息,如外貌特征,栖息地等。
2.确定合适的采集地点:选择适当的采集地点是非常重要的,应保证环境多样性、物种多样性,并遵守保护区等特定地区的采集限制。
二、采集操作步骤1.选择合适的个体:采集时应选择健康、完整的个体。
对于采集昆虫,应避免选择死亡、受损的个体。
2.记录采集信息:在采集过程中,记录采集物种的基本信息,如地点、时间、温度等。
同时,为标本贴上编号,将该编号和采集信息对应保存。
3.迅速杀灭:为了保持标本的完整性,应在采集后尽快将其杀灭。
对于动物标本,常使用氯仿进行麻醉后再用酒精彻底杀灭。
对于植物标本,可以直接放入高浓度的酒精中。
4.准备标本:采集后,摆放动物标本时应保持其自然状态,如打开翅膀、摆放姿势等。
植物标本则应将其展开呈现良好的外观。
5.进行标本处理:对于一些大型动植物,需要进行标本处理,如将大型鱼类,用特制的鱼标本剥皮器去掉外部的鳞片和肉,然后用活性炭和硅酸钙填充置于标本箱中,以达到更好的保存效果。
三、标本制作2.标本安放:将采集好的标本放置在标本盒中,尽量保持自然的形态。
使用木棍固定标本的姿势,以防止其变形。
3.干燥处理:为防止标本潮湿,可以在标本盒中放入适量的硅胶干燥剂,吸湿并保持相对干燥的环境。
5.标本保存:制作完成后的标本应存放在专门的标本室内,保持适当的温度和湿度,避免阳光直射。
四、标本使用及管理1.教学与研究:标本可用于生物学教学和科学研究等方面,方便学生观察和了解动植物的形态结构,提高生物学知识的掌握程度。
2.定期检查:应定期检查标本的状况,如标本是否变形、损坏等,及时进行修复和更换。
3.安全存放:保证标本的安全存放,防止受潮、日晒等损坏,禁止烟火等易导致火灾的物品进入标本室。
植物标本副模式
植物标本副模式
植物标本副模式是指植物标本的副本,通常由植物标本原模式制作。
植物标本是植物学研究中的重要工具,用于保存、研究和展览植物的特征、形态、结构等信息。
标本副本的制作可以通过不同的方式进行,常见的方法有:
1. 复制法:使用特殊的复制材料(如橡胶、蜡等)对标本进行复制,制作出与原标本相似的副本。
这种方法适用于保存外部形态较为完整的标本。
2. 数码扫描法:使用数码扫描仪对标本进行扫描,获取三维图像或二维图像,并通过打印或投影等方式展示。
这种方法适用于保存不易保存或易损坏的标本。
3. 数字摄影法:使用数码相机对标本进行拍摄,然后用计算机软件对图像进行处理和编辑,最终生成数字化的标本图像。
这种方法适用于保存外部形态较为完整且较小的标本。
标本副本的制作可以帮助更多的人了解和学习植物的特征和形态,也可作为植物展览、教学、研究等方面的重要手段。
新技术在动物标本制作中的运用
新技术在动物标本制作中的运用
近年来,新技术在动物标本制作中的应用越来越广泛,主要包括
数字化技术和三维打印技术。
数字化技术采用高清相机、扫描仪等数字设备,将动物标本的形态、结构等数据进行数字化处理,生成三维模型。
这种方式能够快速、精准地保留动物标本的形态特征,并为后续研究提供便利。
同时,数
字技术还可以促进标本共享、网络博物馆建设等方面的发展。
三维打印技术则先利用数字化技术生成三维模型,再通过特定的
打印机打印出真实物体。
该技术可以实现多材料、多颜色的打印,同
时也可以制作出高精度、真实逼真的标本。
此外,三维打印技术还可
用于制作动物标本的支架、展示架等,提升了展示效果、节省了空间。
综上所述,新技术在动物标本制作中的应用为标本研究提供了新
的技术手段,为科学研究和教学工作提供了便利。
二维码标签在植物病害教学标本制作及识别中的应用
ISSN1672-1438 CN11-4994/T
2021年4月 总第359期
植物病害标本,将二维码应用于植物病害标本的数字 化处理,不仅拓展了二维码的应用范围,而且为标本 的可视性提供了重要的理论基础。目前,山东农业大 学植物保护学院植物病理标本室所保存的盒装标本、 浸渍标本和玻片标本等标本,作为教学、科研的直观 材料,通过资源整合,统一制作含有二维码的标本标 签,在数字化时代,植物病害标本可为植物病害的数 字化提供物质基础[5]。
4.2 完善实验教学标本库 拓展标本的可视性
实验教学作为理论教学和田间实践教学的重要 一环,所使用的盒装标本、浸渍标本和玻片标本能够 展现作物田间发病的基本症状及致病病原菌的一般形 态,但随着时间的推移,有些盒装标本和浸渍标本额 症状特征会出现不同程度的失真、变色现象,玻片标 本由于浮载剂的蒸发,出现了大量的气泡,严重影响 学生对于植物病害的症状及病原菌形态的观察和识 别,而二维码标签则具有保真性高、保存时间长等特 性,可以较好地解决这个问题,即使标签有所损污, 也可以读取标本的完整信息,保证了标签的安全性、 使用性和持久性,极大地增加了学生对病害标本的观 察识别效果,拓展了标本的可视性。植物病害标本室 增加了添加二维码标签的各种标本,完善了实验教学 的标本库,为本科生的实验教学提供重要的保障。
4 植物病害二维码标签应用的优势
随着二维码技术在植物病害实验标本中的应用, 大量有关标本的内容通过二维码的形式引入盒装标 本、浸渍标本及玻片标本,学生可以通过扫描二维码 学习相关实验内容。
4.1 植物病害二维码标签存储功能强大
植物病理实验所用的标本,无论是盒装标本、浸 渍标本和玻片标本,由于标本的面积有限,以往的 标本标签只能填写简单的标本信息,如植物病害的 中文名、俗名、病原菌拉丁名、寄主植物、采集时 间和地点等的简略信息;而二维码标签中,不仅有 详尽的植物病害的基本信息,还增加了详尽的植物 病害的典型症状、病原菌的形态特征、病害的发病 特点及防治方法等[7]。
植物病害数字化标本库的构建
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图像的整理和建库 获得的图像资料通过筛选, 编辑成一张张可用
的图像保存备用。建库时根据目的不同进行分类, 每一类建立一个子库, 各子库又可视需要划分下一 级子库。一般习惯按寄主种类建库, 如果树病害为 一个子库, 在此之下可分柑桔、 苹果、 梨等下一级子 库; 也可按病害类别、 危害部位等划分下一级子库。 $"$
片颜色和夏孢子堆褪色明显, 再加上夏孢子堆失水 萎缩, 因此原有症状大打折扣。有时, 很奇怪果树 专业的学生竟然不能识别梨树叶片, 后来有学生说 那梨叶褐变后与树林里的许多枯叶没什么区别。 大多数教师早已意识到这类标本存在的不足, 因此 为了弥补这一缺陷, 每一个实验都尽可能从田间采 集新鲜的材料供学生用, 为了加深学生的印象, 甚 至让学生参加这一环节的准备, 或者让学生也带一 些新鲜材料来参加实验。这样虽然作了一定的补 偿, 但准备每一个实验要花费大量的时间, 更主要 的是开设实验的时间受田间季节和地域限制, 因此 多数时候仍然只有就汤下药, 大大地影响了教学效 果。 图像是一种重要的工具, 自从照相技术发明以 来, 图像就一直被用来传送信息, 尤其是那些难以 用语言表达的信息, 今天图像已经能数字化, 并在
[!] 数秒钟内传送到世界各地 。新鲜实物标本转化
为数字化图像并建立一个完备的数字化标本库, 再 结合传统的标本就能完全弥补上述不足, 现就有关 建库的问题加以讨论。 ! !"! 建库所需的主要设备及程序 设备及预算 用于图像编辑、 传送和接收。 ! 一台联网计算机: 可连接摄像机、 数码相机 " 一部组合显微镜: 和计算机, 主要用于处理病原形态。
关于我国自然博物馆生物标本数字化的方法研究的开题报告
关于我国自然博物馆生物标本数字化的方法研究的开题报告一、项目背景自然博物馆是收藏、展示、保护和研究自然界中各种生命形式的重要场所。
生物标本是博物馆中最重要的资源之一,它们代表了各种植物、动物和微生物的多样性和分布情况。
随着科技的不断发展,数字化已成为生物博物馆展示和研究的重要方式。
然而,我国自然博物馆中大量的生物标本尚未数字化,这给展示和研究工作带来了不少困难。
因此,本项目旨在研究我国自然博物馆生物标本的数字化方法,提高生物标本的利用效率和科学价值。
二、研究目的本项目以我国自然博物馆生物标本数字化为研究对象,旨在探究如何利用现代科技将大量的生物标本数字化,达到以下目的:1. 提高生物标本的利用效率。
数字化生物标本可以方便地存储、共享和检索,减少了人为因素对标本的损坏和浪费。
2. 增强生物标本的科学价值。
数字化生物标本可提供更多的形态和分子信息,为物种分类、演化、分布和保护等领域的研究提供更为丰富的数据支撑。
3. 推动自然博物馆数字化建设。
本项目的研究成果将为我国自然博物馆数字化建设提供借鉴和指导,促进自然博物馆数字化建设的进一步发展。
三、研究内容本项目将从以下两个方面展开研究:1. 生物标本的数字化方法。
主要研究数字化设备的选用、数字化技术的应用、数字图像的处理和存储管理等技术细节。
2. 生物标本数字化后的应用。
主要研究数字化生物标本与人工标本的配合使用,数字生物标本在科学研究和教育教学中的应用,以及数字化生物标本的共享和交流等问题。
四、计划进度1. 第一年:文献综述、调研和数字化设备采购。
探究已有的关于生物标本数字化的研究、了解我国自然博物馆生物标本数字化的现状和存在的问题,采购数字化设备。
2. 第二年:生物标本数字化方法研究。
研究数字化方法的技术细节,验证数字化效果,制定标准化的数字化流程。
3. 第三年:生物标本数字化应用研究。
以数字化生物标本为基础,研究它们的应用方式和优势,探索数字化生物标本与传统标本的有机结合方式。
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附件1:标本扫描技术指南
(以精益扫描仪为例)
1硬件设备和软件清单
1)A3扫描仪
腊叶标本一般为扁平状,大小为12x17英寸,约为A3尺寸,我们推荐使用A3尺寸平板扫描仪。
需要注意的是,为保护标本,不能将标本倒扣过来扫描,因此扫描仪需要支持倒置安放使用(倒置的时候需要将上面的盖子卸掉)。
推荐型号:
(普通型)精益OpticPro A380扫描仪,价格约1万元(图1)。
(高端型)EPSON爱普生XL10000扫描仪,价格约2.7万元;
图1精益OpticPro A380扫描仪
2)标本扫描支架
为保护标本,不能以任何形式翻转腊叶标本,故设计专门的标本扫描仪支架(图2)。
扫描仪倒置式支架
图2:2006年第一代摇臂式样(李敏设计)
3)电脑
笔记本和台式机都可以,常用办公室电脑即可。
当然电脑配置越高,扫描速度也会更快,这里建议用台式机。
4)黑绒布
扫描时将标本平放于黑绒布上进行扫描。
目的在于将载物台的多余的部分做成黑背景,以便于扫描仪自动裁边。
黑绒布在淘宝网店十分容易购买,价格约在20-30元/米左右。
5)具有弹力的泡沫海绵
由于标本经过多年的存放,好多已经变形,在扫描过程中,为了使这些变形的标本变得扁平,需要一个可以伸缩的载物台。
经过实践,在扫描仪倒置支架的载物台上加上几层具有弹力的泡沫海绵,能有效的解决标本变形的问题。
2设备安装
第一步,将电脑安装准备好;第二步,把扫描仪上面的保护盖拆下来,倒扣放在定制好的扫描仪倒置支架上;第三步,将海绵(厚度根据实际情况确定)固定在扫描仪倒置支架的载物台上,然后,把黑绒布套在一张能够覆盖整个扫描仪屏幕的硬纸板上,并且将硬纸板固定在海绵上面,最后利用数据线把扫描仪和电脑连接。
最终结果如图3所示。
图3 联动倒置扫描仪(右)的台式电脑
3扫描参数设置
在电脑上安装好扫描软件之后,就可以对扫描参数进行设置了。
以精益OpticPro A380扫描仪为例说明如下:
1)设置快捷按键(图4)
图4
2)保持设置(图5)
选取一个路径,作为保存扫描所得文件位置。
文件名设置时,选择自定义,前缀为馆代码,编码起始为当前开始扫描的最小条码,位数为条码数字位数,推荐为7位。
如图5所示,前缀为:PE,如果标本编号太长,前缀可将标本编号前几位也写上,如图上的PE00
图5
3)文件格式设定(图6、7)
文件保存格式选择为彩色JPEG,在设置中选择JEPG压缩参数95时,图像品质最佳。
注意选择“自动剪裁”和“自动框正”,分辨率选择400dpi。
图6
图7
4扫描(图8)
将标本平放于扫描仪倒置支架的载物台上,打开支架升降开关,然后按扫描仪上的扫描键,扫描仪开始工作,如图8所示。
根据以上设置,扫描所的文件大小应在5-10M之间。
图8
结果展示:
5注意事项
1)在正式扫描前进行调试,对照片的大小、亮度进行调试,直到达到最佳效果
为止(建议刚开始扫描时将样品发给项目组检查是否合格)。
2)扫描前检查是否已放标尺和色卡,是否摆放整齐,不覆盖标本,不遮挡信息,
检查标本的采集号牌是否正面朝上。
3)黑绒布要保持清洁,如果有太多的灰尘和标本残渣,会影响扫描仪进行自动
剪裁,严重者可能导致死机。
4)摆放标本时,要注意以扫描仪扫描屏幕的左上角(或右上角)为准摆放,保
证每次扫描时标本位置固定,端正不偏斜,以确保扫描的标本画面完整,无缺失。
5)对于某些具有硫酸纸或其他纸覆盖的标本,扫描时应将覆盖物打开,但不要
将其破坏。