植物園植物檔案科學(xué)記錄與管理探討

趙文媛，徐秀源，岳國(guó)忠

(1.唐山植物園，河北 唐山 063000；2.河北科技師范學(xué)院，河北 秦皇島 066004)

1 引言

植物園是通過(guò)人工模擬區(qū)域自然環(huán)境和群落結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)物種多樣性高度富集并進(jìn)行相關(guān)科學(xué)研究的機(jī)構(gòu)，是生命科學(xué)創(chuàng)新性研究的重要支撐平臺(tái)，也是生物多樣性保育、科普教育、資源儲(chǔ)存和開(kāi)發(fā)利用的基地[1]。國(guó)際植物園保護(hù)聯(lián)盟(BGCI)對(duì)植物園的定義是：擁有活植物收集區(qū)，并對(duì)收集區(qū)內(nèi)的植物進(jìn)行記錄管理，使之可用于科學(xué)研究、保護(hù)、展示和教育的機(jī)構(gòu)被稱之為植物園[2]。規(guī)范、完整的植物檔案記錄是保持植物園本質(zhì)的關(guān)鍵，是植物園科學(xué)意義的底線，也是植物園區(qū)別于一般公園的重要特征。

2 植物檔案記錄的重要性

植物園的植物收集和引種馴化是植物園的重要職能，植物記錄檔案是這項(xiàng)職能的關(guān)鍵，如果沒(méi)有植物檔案記錄，植物園的植物就降低甚至喪失了其科學(xué)價(jià)值。植物園里定植的植物均是需要懸掛標(biāo)識(shí)牌，標(biāo)識(shí)牌是體現(xiàn)植物園科學(xué)性的基本體現(xiàn)，與標(biāo)識(shí)牌相對(duì)應(yīng)，每一種植物有一份科學(xué)記錄，這些記錄跟蹤記錄著植物的全部信息包括：植物的名稱、種源、來(lái)源、類型以及在園中定植的位置、植物歷年物候觀測(cè)記錄、植物歷年生長(zhǎng)量觀測(cè)記錄、植物歷年病蟲(chóng)害觀測(cè)記錄以及移栽、死亡記錄等，這一系列信息記錄組成植物園的植物檔案，為植物利用、欣賞、教育、保護(hù)、科研等提供的科學(xué)記錄信息，是工作人員管理植物及各植物園間交流合作的重要信息源。如果沒(méi)有科學(xué)管理的、完整的植物記錄檔案數(shù)據(jù)，將無(wú)法對(duì)植物進(jìn)行科學(xué)管理和應(yīng)用研究[3]。

3 植物檔案記錄的特點(diǎn)

3.1 植物種類多，分類系統(tǒng)不統(tǒng)一

中國(guó)是世界上植物資源最為豐富的國(guó)家之一，約有植物3萬(wàn)余種。要對(duì)數(shù)目如此眾多，彼此又千差萬(wàn)別的植物科學(xué)地做好檔案記錄，首先必須根據(jù)它們的自然性質(zhì)，由粗到細(xì)、由大到小地進(jìn)行分門別類，并選擇一個(gè)最適宜的分類系統(tǒng)，目前運(yùn)用較多的分類系統(tǒng)有恩格勒系統(tǒng)(Engler)、哈欽松系統(tǒng)(Hutchinson)、克朗奎斯特系統(tǒng)(Cronqust)、塔赫他間系統(tǒng)(Takhtajan)、APG系統(tǒng)(Angiosperm Phylogeny Group)等[4]。

3.2 植物的名稱繁雜

古人命名植物時(shí)沒(méi)有現(xiàn)代意義上的物種概念，幾千年來(lái)自發(fā)形成的中文植物命名相當(dāng)復(fù)雜, 同名異物和一物多名的現(xiàn)象普遍存在，這對(duì)于科學(xué)普及與經(jīng)驗(yàn)交流極為不利，也給相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域帶來(lái)很多不便[5]。為了使植物的命名得到統(tǒng)一，《國(guó)際植物命名法規(guī)》(International Code of Botanical Nomenclature, ICBN)規(guī)定以雙名法(Binomial Nomenclature)作為植物學(xué)名命名法，任何植物只能有一個(gè)拉丁學(xué)名，拉丁名作為國(guó)際植物學(xué)界進(jìn)行交流的標(biāo)準(zhǔn)用名，在一個(gè)確定植物分類系統(tǒng)中，保證了一種植物只有一個(gè)正確名稱，做到了“一物一名”[6]。

3.3 植物形態(tài)多樣，鑒定難度大

植物形態(tài)千差萬(wàn)別，每種植物都有自己的形態(tài)特征。同一種植物受遺傳和環(huán)境兩方面的影響，其形態(tài)也會(huì)有不同幅度的變化，同一種植物可能形態(tài)各有不同，即便是同一株植物上的器官(如葉、莖)，處于不同的部位時(shí)也有較大的差異。因此，鑒別一種植物往往需要綜合枝、葉、花、果各時(shí)期的特征綜合進(jìn)行，甚至需要采用分子生物學(xué)手段鑒定[7]。

3.4 檔案記錄的長(zhǎng)期性

植物是唯一具有生命的城市建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施，從種子、發(fā)芽、展葉、開(kāi)花、結(jié)實(shí)、病蟲(chóng)害、衰老到死亡，檔案記錄要貫穿植物的一生，是一個(gè)長(zhǎng)期的動(dòng)態(tài)記錄過(guò)程，需要具有長(zhǎng)效的檔案記錄、管理、保存機(jī)制。

4 植物檔案記錄的內(nèi)容

植物檔案是全面了解植物園的主要資料，內(nèi)容包括引種、栽培和管理中形成的全部記錄表格、圖片等。

4.1 植物信息

包括名稱、科屬種、植物類型、形態(tài)特征、來(lái)源、地理分布、產(chǎn)地生態(tài)環(huán)境、植物圖片等。

4.2 引種信息

包括引種號(hào)、植物名稱、引種時(shí)間、引種地、來(lái)源(野外采集、購(gòu)買、交換等)、引種地環(huán)境、引種人、引種植物類型(種子、枝條、植株等)等，引種的植物需要做到標(biāo)簽跟隨植物體，標(biāo)簽上記錄引種號(hào)、名稱、引種地等簡(jiǎn)要信息。

4.3 繁育信息

包括引種植物種子萌發(fā)數(shù)據(jù)、無(wú)性繁殖數(shù)據(jù)、繁育過(guò)程記錄、出圃記錄等。

4.4 定植信息

包括定植植物懸掛標(biāo)簽和定植地點(diǎn)、栽植情況、立地條件記錄等。

4.5 生長(zhǎng)狀況信息

此項(xiàng)內(nèi)容通過(guò)引種號(hào)對(duì)植物跟蹤，進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，定時(shí)記錄，包括生長(zhǎng)及適應(yīng)性記錄、物候信息、生長(zhǎng)量、自然災(zāi)害、病蟲(chóng)害及植物的死亡、移栽、離園等跟蹤信息。

5 植物檔案記錄的發(fā)展及趨勢(shì)

植物園植物檔案記錄的發(fā)展與植物園發(fā)展的歷史密切相關(guān)，主要分為以下幾個(gè)階段。

5.1 手寫(xiě)賬簿

最早出現(xiàn)的手寫(xiě)賬簿植物檔案可追溯到1793年，初期的植物檔案一般只記錄植物名稱、來(lái)源和用途，植物名稱也不統(tǒng)一的地方名稱或土名，這是植物園植物檔案的最早階段[8]。

5.2 卡片索引系統(tǒng)

隨著林奈的“植物分類雙名法”的出現(xiàn)，植物檔案步入到一個(gè)新的階段，用卡片記錄植物引種、繁殖、定植和觀察結(jié)果的制度在西方植物園里逐漸完善，這就是傳統(tǒng)的、手工操作的，但是十分科學(xué)和實(shí)用的卡片植物記錄系統(tǒng)。英國(guó)邱園200多年來(lái)一直保持完整的傳統(tǒng)記錄系統(tǒng)，這個(gè)傳統(tǒng)手工記錄系統(tǒng)不僅具有歷史意義，而且也是以后計(jì)算機(jī)化系統(tǒng)的基礎(chǔ)，沒(méi)有這些系統(tǒng)的手工記錄，根本談不上計(jì)算機(jī)化，這個(gè)階段一直延續(xù)到20世紀(jì)80年代[8]。

5.3 計(jì)算機(jī)記錄系統(tǒng)

以前，所有的記錄都是靠手工來(lái)操作，由于傳統(tǒng)的手工管理植物系統(tǒng)存在著很多缺陷和局限性，探索用計(jì)算機(jī)管理植物檔案系統(tǒng)就成了不少植物園工作者為之奮斗的目標(biāo)，從20世紀(jì)60年代起，田納西州大學(xué)樹(shù)木園、泰勒樹(shù)木園以及廊屋植物園便開(kāi)始植物記錄檔案計(jì)算機(jī)管理，60年代末美國(guó)園藝學(xué)會(huì)開(kāi)始實(shí)施植物檔案科學(xué)數(shù)據(jù)中心計(jì)劃，英國(guó)邱園1969年開(kāi)始了計(jì)算機(jī)檔案管理，目前，邱園不僅在繼續(xù)完善自己的活植物管理系統(tǒng)，而且建立了專業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)植物園聯(lián)網(wǎng)。中國(guó)植物園的活植物檔案計(jì)算機(jī)化起步比較晚，1988年南京中山植物園建立了我國(guó)第一個(gè)植物園活植物記錄計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)，隨后沈陽(yáng)園林科研所、北京(科)植物園相繼進(jìn)行此方面的研究并推出了自己的系統(tǒng)[8]。

5.4 大數(shù)據(jù)和移動(dòng)應(yīng)用

隨著大數(shù)據(jù)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，利用網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)和移動(dòng)APP進(jìn)行數(shù)據(jù)信息管理，尤其是在需要多部門多人配合完成的植物動(dòng)態(tài)信息管理方面如：活植物登錄、定位采集、定植移栽、物候生長(zhǎng)量監(jiān)測(cè)等方面具有很大優(yōu)勢(shì)。目前，中國(guó)植物園聯(lián)盟的中國(guó)植物園植物管理平臺(tái)與BioSurveyor APP、上海辰山植物園活植物管理系統(tǒng)與APP等已經(jīng)開(kāi)發(fā)完成，開(kāi)始了這方面的應(yīng)用，大大提高了檔案動(dòng)態(tài)記錄時(shí)效性、查詢速度和管理水平[9]。

6 植物園植物檔案科學(xué)記錄與管理存在的問(wèn)題及對(duì)策建議

6.1 原始記錄檔案完善問(wèn)題

根據(jù)中國(guó)植物園聯(lián)盟(CUBG)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)植物園總數(shù)191個(gè)，這些植物園分屬于中科院、教育系統(tǒng)、建設(shè)系統(tǒng)、林業(yè)系統(tǒng)等多個(gè)部門(表1)，管理要求各不相同，很多植物園對(duì)園內(nèi)栽植植物的基礎(chǔ)信息缺乏科學(xué)、有效的記錄和管理；從“中國(guó)植物園植物檔案記錄情況統(tǒng)計(jì)表”(表2)可以看出全國(guó)現(xiàn)有各類植物園僅有約21.5%植物園具有植物檔案與信息管理系統(tǒng)，有很多植物園甚至沒(méi)有引種記錄本和引種栽培名錄等基礎(chǔ)植物檔案，嚴(yán)重制約了植物園植物檔案科學(xué)記錄的進(jìn)一步發(fā)展。

表1 中國(guó)植物園隸屬關(guān)系統(tǒng)計(jì)

表2 中國(guó)植物園植物檔案記錄情況統(tǒng)計(jì)

6.2 植物分類和植物命名問(wèn)題

為了植物檔案的完整有序，需要把植物分門別類進(jìn)行記載，需要選擇適合的植物分類系統(tǒng)，據(jù)調(diào)查：《中國(guó)植物志》《中國(guó)高等植物圖鑒》等大多數(shù)植物志、教科書(shū)以及大量標(biāo)本館都采用恩格勒系統(tǒng)排列，《中國(guó)樹(shù)木志》《云南植物志》《廣東植物志》等林業(yè)相關(guān)著作，部分標(biāo)本館使用哈欽松系統(tǒng)，上海植物園、濟(jì)南植物園、唐山植物園等采用克郎奎斯特分類系統(tǒng)，陜西植物園植物采用哈欽松分類系統(tǒng)。20世紀(jì)后期APG分類系統(tǒng)成為了第一個(gè)基于分子數(shù)據(jù)建立分類系統(tǒng)的大類群，該系統(tǒng)對(duì)被子植物系統(tǒng)學(xué)和分類學(xué)研究產(chǎn)生了重大影響，大大改變了兩百多年來(lái)植物學(xué)家們以形態(tài)學(xué)(廣義)性狀為根據(jù)提出的分類系統(tǒng)[10]，成為植物分類學(xué)的新范式，在國(guó)外各植物園和標(biāo)本館得到廣泛認(rèn)可和應(yīng)用，如邱園、日內(nèi)瓦植物園、密蘇里植物園等已經(jīng)使用APG系統(tǒng)，我國(guó)的上海辰山植物標(biāo)本館在全國(guó)率先將館藏系統(tǒng)成功切換為APG系統(tǒng)[11]。鑒于恩格勒分類系統(tǒng)使用的廣泛性和APG系統(tǒng)的先進(jìn)性，現(xiàn)階段建議植物園植物名錄可采用恩格勒-APG系統(tǒng)雙軌制，并對(duì)兩個(gè)系統(tǒng)改動(dòng)分歧部分進(jìn)行標(biāo)注。

由于植物中文名稱至今沒(méi)有建立可操作的具體規(guī)范和中文學(xué)名體系[4]，為保證植物檔案的科學(xué)性，植物名稱應(yīng)以采用“國(guó)際植物命名法規(guī)”(International Code of Nomenclature)命名的拉丁學(xué)名為主進(jìn)行記錄，為保證中文名稱盡量統(tǒng)一，建議參考《中國(guó)植物志》進(jìn)行命名。

6.3 植物檔案記錄長(zhǎng)效機(jī)制問(wèn)題

植物檔案記錄貫穿于整個(gè)植物一生，涉及管理工作的全過(guò)程，需要各部門按照規(guī)范即時(shí)采集記錄各流程信息，需要完善的制度規(guī)范，包括物種收集與保育管理規(guī)范、植物信息采集標(biāo)準(zhǔn)、資料定期提交和驗(yàn)收、各環(huán)節(jié)記錄質(zhì)量控制、植物定期清查制度、園區(qū)植物信息檢查制度等，需要各級(jí)把關(guān)，統(tǒng)一驗(yàn)收、分類整理，建宗歸檔，才能形成一套科學(xué)完善的植物檔案[12]。

6.4 檔案記錄統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和管理系統(tǒng)兼容問(wèn)題

目前植物園的植物檔案記錄均以各植物園內(nèi)部科研與日常管理為主，存在著各自為政、信息孤島的狀況，如：南京中山植物園植物信息管理系統(tǒng)[13]、深圳市仙湖植物園數(shù)字平臺(tái)[14]、浙江農(nóng)林大學(xué)植物園數(shù)字平臺(tái)[15]、上海辰山活植物管理系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)沒(méi)有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式不利于植物園間數(shù)據(jù)信息交流，本能發(fā)揮信息共享的功能。因此制定開(kāi)放統(tǒng)一數(shù)據(jù)交換格式，建立統(tǒng)一的植物園植物檔案管理系統(tǒng)和交流平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)植物檔案數(shù)據(jù)共享，促進(jìn)植物科研交流成為植物園界的當(dāng)務(wù)之急。

7 結(jié)語(yǔ)

隨著時(shí)代的發(fā)展和新興的科學(xué)技術(shù)的涌現(xiàn)，以及大數(shù)據(jù)云計(jì)算技術(shù)和移動(dòng)應(yīng)用的發(fā)展，植物園作為生物多樣性保護(hù)和資源可持續(xù)利用的主力軍必然要跨入數(shù)字化的行列，進(jìn)入全面數(shù)字化和智能化的高速發(fā)展階段，各植物園植物檔案管理將更加科學(xué)高效，數(shù)據(jù)記錄實(shí)現(xiàn)良好的共享和連接，為植物園工作人員提供更為科學(xué)、功能更為強(qiáng)大的信息服務(wù)平臺(tái)和工具，以促進(jìn)植物園之間的合作交流，形成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、資源互共享的新局面，提高植物園科研及管理水平，為生物多樣性保護(hù)、生態(tài)安全和生態(tài)文明建設(shè)發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)[16]。