高校新型植物標本館的建立與發展

劉艷艷 史志遠 李家美

摘 要：? 高校標本館作為重要的科普和教學實踐基地，是連接大學與社會的橋梁，在提升高校社會影響力和加快高校發展中起著重要作用。目前，高校標本館普遍存在經費少和缺乏管理等問題。如何立足高?，F狀，有效解決標本采集和標本數字化過程中耗時耗力的難題，建設具有地方特色的新型植物標本館，是高校標本館建設關注的焦點之一。該文以河南農業大學植物標本館新館建設為例，介紹了河南農業大學標本館成立以來，充分發揮高校的人力資源優勢，讓學生通過實驗課或野外實習積極參與新型植物標本館的建設，基本實現了標本采集、制作、鑒定和數字化的同步進行。在這一過程中，既有效鍛煉了學生能力，加深了學生對植物形態的認識，發揮了植物標本館在教學、科學研究及科學普及中的積極作用，又極大地豐富了標本館館藏量，有效地促進了高校新型植物標本館的發展。

關鍵詞： 植物標本， 資源， 教學， 科研， 科普， 標本館

中圖分類號：? Q94

文獻標識碼：? A

文章編號：? 1000-3142（2022）增刊1-0110-06

收稿日期：? 2021-10-09

基金項目：? 國家自然科學基金（31270236）； 河南省高等學校重點科研項目（19B180004）。

第一作者： 劉艷艷（1990-），博士，講師，研究方向為植物系統與進化，（E-mail）liuyanyan@henau.edu.cn。

通信作者：? 李家美，博士，教授，博士研究生導師，研究方向為植物分類，（E-mail）jiamei_li@126.com。

Foundation and development of new herbariums

in colleges and universities： A case of Henan

Agricultural University Herbarium

LIU Yanyan1， SHI Zhiyuan2， LI Jiamei2*

（? 1. College of Plant Protection， Henan Agricultural University， Zhengzhou 450002， China; 2. College of

Life Sciences， Henan Agricultural University，? Zhengzhou 450002， China ）

Abstract：? As the important base for science popularization and teaching practice， the herbarium serves as a bridge between the university and the society， and plays an important role in enlarging social influence and accelerating the development of colleges and universities. At present， there are many common problems in the development of herbarium， such as lack of funds and poor management. How to effectively resolve these problems is the focus during the foundation of new herbarium. Taking Henan Agricultural University Herbarium （HEAC） as an example， we introduce the pattern of the construction of new herbarium in colleges and universities， in which students are encouraged to take part in the collection， mounting， annotation， labeling and digitization of specimens through experimental or practice course. Taking the advantage of human resources in colleges and universities， the synchronization of specimen making and digitization has been realized. Additionally， the participation in the specimen making not only deepened students understanding of plant morphology， but also greatly enriched the collection of herbarium specimens.

Key words： plant specimens， resources， teaching， scientific research， science popularization， herbarium

植物標本作為收集植物資源信息的一種手段，承載著植物的性狀和生境信息，既是研究植物類群現狀和系統演化的重要資料，也是記錄生物多樣性檔案和調查資源研究活動的百科全書（覃海寧和楊志榮，2011；賀鵬等，2021）。植物標本館作為植物標本長久妥善保存的收藏地，既儲存了寶貴的生物學教研材料，也為相關學科科普工作的開展提供了重要場所。文軍博士曾在第十九屆國際植物學大會閉幕式報告上提出，下一個十年將是種級系統學發展的黃金時期，而標本館將是未來的主戰場，基于標本開展系統學研究需要得到強化與重視。傳統標本館建立和管理成本高、使用不便以及標本保存困難等（林春蕊等，2008；陳賢興，2013；劉慧圓等，2017），已經遠遠不能滿足人們對植物標本的更高需求。自20世紀70年代以來，在高科技和信息數字化的影響下，國外主要標本館開始著手標本信息貯存和收藏的數字化以及資源共享等數字化建設工作（覃海寧和楊志榮， 2011；肖翠等，2017）。自21世紀以來，標本數字化在全球得到了極大推動。我國從 2003 年開始推進植物標本數字化工作，并由中國科學院植物研究所標本館（PE）牽頭，聯合國內主要標本館成立了國家植物標本資源庫（https：//www.cvh.ac.cn/）（覃海寧和楊志榮，2011；肖翠等，2017）。截至2021年5月，全球4 285個標本館已加入標本數字化進程（http：//sweetgum.nybg.org/science/）。目前，世界各地成立了多個網絡平臺且提供標本數據查詢和共享服務，如我國的國家標本資源共享平臺（NSII， http：//www.nsii.org.cn/2017/home.php）、美國國家標本數字化平臺（iDigBio， https：//www.idigbio.org/）、澳大利亞生物多樣性信息系統（http：//www.ala.org.au/）以及整合了多地多家單位的全球標本數據最大的共享平臺——生物多樣性信息網絡（Global Biodiversity Information Facility， GBIF）（https：//www.gbif.org/）等。

近年來，越來越多的地方高校相繼建立了數字植物標本館，并積極參與到國家植物標本資源庫的建設中來（陳賢興，2013；許彩娟，2015）。高校標本館作為重要的科普和教學實踐基地，是連接大學與社會的橋梁，是社會認識大學的窗口，在提升高校社會影響力方面扮演著重要角色。但是，與中國科學院系統大型標本館相比，高校標本館普遍存在經費少、缺乏管理等問題。如何立足高校現狀，有效解決標本采集和數字化過程中耗時耗力的難題，建設具有地方特色、兼具傳統標本館和數字標本館功能的新型植物標本館，讓高校標本館在服務教學、科研和社會大眾中發揮其最大的作用，這是高校標本館建設關注的焦點之一。

1 河南農業大學新型植物標本館的建立

河南農業大學是百年老校，現有20多個學院。2005年，河南農業大學將農學院和林學院等幾個學院的教學標本匯集在一起，成立了河南農業大學植物標本館（HEAC）。2014年在國家標本資源共享平臺（NSII）資助下，河南農業大學植物標本館開始進行標本數字化，建立了數字植物標本館，這標志著河南農業大學新型植物標本館的成立。目前，新型植物標本館的主要工作包括標本的采集、整理、鑒定及數字化，以及依托館藏標本，服務植物學相關學科的教學和科學研究，以及面向大眾的科學普及等。

2 河南農業大學標本館的發展與

利用

2.1 標本采集和制作

河南農業大學植物標本館的館藏標本主要來源于本科生教學實習、校內教師和研究生科學研究及與國內外高校及研究所的交流，其中本科教學實習中采集的標本是最主要來源。本科實習基地主要設置在大別山區（雞公山）、伏牛山區（內鄉寶天曼）和太行山區（黃楝樹林場和輝縣萬仙山）等地，實習生來自生物科學、農學和中藥學等十幾個專業，每年達上千人。由于任務和行程安排強度較大，每天都會采集到大量植物標本，及時整理才能保證標本的質量。野外實習期間，老師白天在野外傳授植物識別知識，夜晚和學生們一起查閱科、屬和種植物檢索表，確保鑒定準確性，詳細記錄其采集信息，并對標本進行簡單壓制和干燥。實習結束之后，在《植物資源學》和《植物分類學》等課堂上，組織學生對實習期間采集到的大量植物標本進行固定（圖1）。這樣，既便于學生及時鞏固野外獲得的感性認識，又解決了制作標本需要大量的人力問題。采集的標本不僅作為標本館的補充，而且在制作標本過程中，學生們的動手實踐能力得到了提高，從而激發了學生們濃厚的學習興趣。

2.2 標本數字化

標本數字化是將標本的各種形態特征轉化成數字化信息且存儲起來，使用者可以借助互聯網方便快捷地查閱館內實體標本完整的信息資料。標本數字化一般包含標本的修復和規范化整理、采集信息完善、分類鑒定、條形碼粘貼、圖像獲取及處理、信息錄入、平臺建設等多個環節。

一份合格且信息完整的植物標本是進行標本數字化的前提，但標本在保存和流通過程中容易造成標本信息的缺失。一方面，臘葉標本屬于易損藏品，隨著保存時間的增加，不可避免地出現不同程度的變色和信息缺失。另一方面，由于條件所限，因此目前大多數傳統標本館，尤其是高等學校標本館常常面臨以下兩大問題：（1）大多數高校標本館都不具備防蟲蛀的管理能力，隨著保存年限的增加，會出現越來越多的蟲蛀標本；（2）教學展示和頻繁查閱使用，會導致植物標本出現不同程度的損壞。這不僅嚴重影響了植物標本的觀察識別，也給標本數字化帶來了困難和挑戰。縮短實體標本采集、制作與數字化的時間間隔，能夠盡量還原標本的最真實狀態，提高標本數字化的質量和速度。河南農業大學植物標本館新館建立過程中，利用實驗課及課程實習環節，發揮研究生和本科生的主觀能動性，在標本制作完成之后，當年基本完成標本的數字化，減少了標本數字化之前標本的損耗，大大提高了數字化標本的質量。

3 新館建立后成效顯著

自2005年成立以來，河南農業大學標本館新館新增館藏實體標本3萬余份，其中2.6萬余份標本已完成數字化，包含模式標本60號。植物標本館已成為本校師生學習、了解植物學相關知識的重要基地，為教學和科研提供了開放的場所，成為生物、農、林等專業輔助教學的重要手段，在直觀教學和形象教學中發揮著獨特、不可替代的作用。同時，在向社會開放、進行科普宣傳中發揮了重要的作用。

3.1 教學

高校標本館憑借豐富的館藏標本可以為本科生和研究生提供植物分類以及其他相關課程的學習和培訓，是現場教學、實習實訓的基地、外部形態觀察的重要場所，使教學與標本室工作、植物園工作與野外工作結合在一起，達到最佳學習效果。在河南農業大學人才培養方案中，“植物學”“植物資源學”“木材學”和“中藥學”等20多門課程與實踐結合密切，在這些課程的學習中植物辨別占有重要地位。以往對于這些知識的學習多依賴于教師的課堂講解，學生在學習過程中往往“只聽其名，未見其物”，經常感到枯燥乏味。針對這種情況，我們不僅將植物標本的采集制作、整理和植物標本圖像信息的采集等列為課堂教學的一部分，還將參觀植物標本館列為課程實習的一個重要環節。學生在參觀學習的過程中既提高了自身能力，又增強了對植物的感官認識。

除了現場教學以外，利用虛擬標本館傳授知識，也是高校實踐教學中直觀教學的一種主要方式。新型植物標本館建立后，在野外實習前或實習后， 我們指導學生利用河南農業大學生物學國家級實驗教學示范中心網絡平臺（圖2），熟悉植物的形態，既有效提高了實踐教學效果，又減少了對實體標本的損耗。在教學過程中，我們利用信息化和數字化技術，建立植物資源“數據庫”和“查詢系統”，并利用多媒體技術再現生動畫面，通過五彩斑斕的色彩和動靜結合的館內外互動，幫助師生有效完成教學目標。此外，我們還將數字標本館與虛擬仿真教學軟件有效結合，進一步結合植物學專業資源庫和云課堂，組建遠程虛擬仿真實驗室，大大提高了實踐教學的伸縮性和適應性，克服了實驗場地、實驗器材、課時數等對學生實踐能力培養的限制。

3.2 科研

在河南農業大學標本館新館建立過程中，我們立足于本標本館，在?？茖傺芯?、新類群和新記錄研究以及經濟植物資源調查等方面開展了大量工作，進一步豐富了我國植物區系的資料，為查明、研究、開發和利用河南植物資源奠定了基礎，這些工作對河南省植物多樣性的保護具有重要意義。一批植物分類學專業的研究生，發表了一系列河南省植物資源?？茖賹W位論文（李紀紅，2006；谷志云，2008；劉兆云，2009；董利萍，2009；秦小艷，2011）。此外，從2005年開始，我們發現河南省新分布屬5個、新分布種（包括種下類群）約40個（未發表）。在河南省內調查入侵物種異檐花（Triodanis perfoliata subsp. biflora）時，我們發現帶土移栽是其入侵的可能途徑，為生物安全和外來物種監控敲響了警鐘（劉瑤等，2017）。

3.3 科普

高校植物標本館館藏大量種類繁多的植物標本，對植物科學知識的普及具有得天獨厚的優勢。自河南農業大學標本館新館成立以來，每年在植物分類學、生態學和林學等專業研究生中，招聘標本館講解員；定期安排專業教師或者標本館管理人員講解植物學相關知識，增進公眾對植物資源和生物多樣性的認識和了解。此外，我們還開展了一系列陳列展覽和科普教育活動，向公眾普及相關自然科學知識，喚醒公眾的生態環保意識，促進人與自然和諧共生。我們服務的對象包括教師、研究生、本科生、中小學生、學齡前兒童、市民、農業科技人員、林業科技人員、進出口貿易工作人員、自然資源管理人員、藥物開發人員、保護生物學家、生態學家、國外友好人士、專家學者等。自2014年以來，先后接待各類人士共計5 000人次。參觀者可現場學習如何采集和制作植物標本，并在解剖鏡下觀察特殊資源植物的顯微特征，親身體驗自然科學研究的樂趣。

4 討論與結論

新型植物標本館的建立，既需要大量臘葉標本的充實，又需要高質量圖像信息采集和完善的平臺建設，這一過程涉及大量的人力和物力。自2005年以來，河南農業大學1萬余名學生積極參與標本制作和數字化過程，實現新增實體標本3萬余份，完成數字化的植物標本2.6萬余份，極大豐富了標本館的館藏量。在這一過程中，既有效鍛煉了學生能力，加深了學生對植物形態的認識，又發揮了高校的人才資源和技術優勢，基本實現了標本采集、制作、鑒定和數字化的同步進行，有效推動了新型植物標本館的建設。

當然，高校新型植物標本館的建設也存在一些問題，如標本的來源有限，絕大部分來源于省內有限的幾個實習基地，并且采集時間相對集中（每年的教學實習時間相對固定，集中于春季學期末），這對于了解本省植物資源來說是遠遠不夠的。此外，植物分類學被排擠、分類學專業人才后繼無人、缺少經費、缺乏管理等嚴重制約了地方高校新型植物標本館的可持續發展。目前，河南農業大學標本館的建設和日常維護主要依托于國家標本平臺專項資金以及部分校級項目（植物標本數字化建設項目，河南農業大學標本館的數字化與共享項目）的支持。為節省開支，我們主要依靠部分植物分類學專業相關的專任教師和研究生兼職負責指導學生采集制作標本以及標本數字化。如何立足本校、本省現狀，加強與其他高校、研究所尤其是中國科學院幾家大型植物標本館之間的合作交流，把分散的標本資源有機整合起來，同時發揮高校標本館的人力資源優勢和科學院幾家大型標本館的資金優勢和相對先進的管理模式優勢，促進我國高校及國家植物標本館的可持續發展，是亟待解決的一個問題。

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（責任編輯 蔣巧媛 鄧斯麗）