天山北坡荒漠藜科植物電子標本庫的構建

□陳 博 駱陽陽 張鮮花

藜科(Chenopodiaceae)是被子植物的大科之一，分布廣泛[1]。該科多數為一年生或多年生草本、稀灌木或小喬木，我國有38屬185種，其中新疆有36屬，約160余種，分布于新疆各草地類型草地，占我國藜科植物總屬數的95%，總種數的86%[2]。新疆5725.88萬hm2的天然草地中，以藜科植物為優勢種的荒漠草地約2046.98萬hm2，占荒漠草地總面積79.13%，如沙漠中分布的各種固沙植物約200種，其中藜科植物種類及分布數量為最多。因此，藜科植物在荒漠中具有獨特的生長優勢，同時其經濟價值也尤為重要。且藜科植物中可用作家畜飼用的種類約28屬149種，占藜科植物總數的97.3%，在新疆冬季放牧場上的飼用價值地位不容低估[3]。

藜科植物分布廣泛，具有很高經濟價值，但由于其葉縮小甚至消失，莖或枝常變為綠色，通常被水毛(呈粉粒狀)，或器官變成肉質，無托葉。因此其不同種間形態學特征較為相似，在野外調查中難以分辨、鑒定。基于此，本研究以天山北坡荒漠草地藜科植物為研究對象，開展主要藜科植物電子信息采集工作，通過采集藜科植物實物標本以及拍攝藜科植物圖片，構建天山北坡荒漠草地藜科植物電子標本庫，實現荒漠藜科植物電子化數據的更新查詢，為藜科植物的快速識別與查詢檢索提供有效的科學技術工具。同時，植物電子標本庫可提供的豐富信息，不僅快速查找植物形態特征，還可以以多種方式對植物資源進行快速鑒別，為藜科植物實驗教學及野外調查鑒定起到一定的推動作用[4]。

一、材料與方法

(一)研究區概況。研究區位于東經79°53′～96°06′，北緯42°50′～46°12′的天山北坡平原荒漠和低山荒漠草地帶，東西綿延1,300km以上，寬度在30～300km，海拔范圍200～1,200m，研究區屬于典型的大陸性氣候，年均降水量在10～250mm，年均溫在-6.5°C～11°C。該地區受中緯度西風帶的控制，來自大西洋和北冰洋的濕潤氣流從西方或者西北方向吹入，受天山阻擋，使不同海拔高度、坡面、坡位接受的水、熱狀況不同從而形成了比較完整的山地植被垂直帶結構和比較典型的植被類型[5～6]。隨海拔升高，自下而上依次形成了不同的草地類型，同時各草地類型以一定的幅度以及空間位置在相同海拔高度內又形成不同草地類型復合結構。其中草地類型主要為溫性荒漠類草地、溫性草原化荒漠類草地等，土壤基質為礫砂質、土質及沙質等[7～8]。

(二)采集方法。采用樣帶和樣地調查相結合的方法，對研究區形成點、線、面的調查覆蓋，開展區域內藜科植物的標本采集工作。在預先設定好的調查樣帶上，依據植被類型、可達性、地形和地勢，按等間距進行樣地設置并選擇典型藜科植物分布區域為典型采集樣點，對每個調查草地按照優勢種、建群種、偶見種等進行采集，記錄所采集藜科植物的科、屬、種及生境信息。同時采用佳能5D4單反相機配合微距鏡頭(3,170萬像素)，在植物的花期按照整體到局部的拍攝要求，對完整植株及其背景、植株構件包括花、果實、種子、葉片、莖干、根等器官多角度拍攝，并記錄每種植物的生境信息，同時挖取健康、完整的單株，每個樣地采集1～3株，進行實物標本的制作。

(三)電子標本庫的建立。第一，在不同生境下拍攝的藜科植物典型標本圖片，通過軟件統一處理成標準規格，對不同圖片進行文字描述包括科、屬、種、形態特征、生物學特性、地理分布等相關信息的擴展與補充。第二，圖片歸檔分為兩級，第一級按照不同屬圖片進行分類，第二級，將對應屬植物按照根、莖、葉、花、果實、種子依次進行歸檔，將制作好的圖片存儲為統一格式，放入電子標本庫中。以梭梭為例，見圖1。

圖1 梭梭電子標本采集圖

二、電子標本庫的應用

通過建立微信公眾號，將藜科植物電子標本庫導入微信小程序中，同時嵌入形色識花等程序，詳見圖2，分別可實現往期文章瀏覽，植物在線識別等功能。

圖2 藜科植物電子標本庫的建立和應用

該系統模塊包括往期回顧、植物識別和學習資源三大模塊。其中往期回顧主要推送有關藜科植物各個植物種的介紹，讓使用者可以隨時隨地根據自身需求尋找往期電子標本庫已經錄入的植物信息，在時間和空間上舒化了使用者的使用感受；植物識別模塊是通過對植物進行拍照，由系統進行植物種類的識別，實現藜科植物電子信息快速查詢與檢索，使植物識別與植物信息查詢之間的銜接更加連貫便捷；學習資源模塊提供一些有關植物應用方面的知識鏈接，使人們獲得與植物相關的其他應用知識。

三、結語

傳統實物標本具有許多局限性：如植物的分布具有地域性，部分植物只在特定的地區生長，加之一些植物活性較低，導致許多實物標本很難獲取，其次標本長時間保存會出現色彩失真、標本破損等問題，如鹽爪爪其先端圓頓或呈乳頭狀突起[9]，但植物標本因枯敗皺縮較難體現這些特征，而電子標本具有明顯的上述特征(見圖3)。同時，受標本室空間限制，許多植物只能陳列其典型代表，生長過程不能完整體現，這就導致了植物信息的片面短缺，使觀察者無法得到良好全面的植物信息，而電子標本庫能完全解決上述問題，同時提高了使用者的工作效率，實現了資源共享的學習平臺，提供了一個跨越時間與空間的資源數據庫。

圖3 鹽爪爪電子標本及實物標本

電子標本庫可以非常直觀地看到藜科植物的每一個生長階段，將藜科植物的信息更加生動形象地展現出來，相對實物標本，電子標本庫內容更加系統、全面，查找圖片方便快捷，同時可以通過對圖片的放大縮小對較為細微的局部進行對比，并且還可以不斷更新、充實。

藜科植物電子標本庫的建立在時間和空間上大大擴展了人們了解和認識藜科植物的范圍，使人們可以利用計算機或其他電子設備本地或遠程進行隨時隨地的查閱和了解，從而提高了對藜科植物的認識和學習興趣，并且電子標本庫可以持續收集資料完善內容，不斷擴大適用。