新疆特色林業有害生物標本數字化的初步建設＊

新疆農業大學林學與風景園林學院 馬榮 李婉婷 王安然 辛蓓 孫洪濤 向瑋

新疆特色林業有害生物標本是新疆林果業病蟲害防治技術及森林保護專業的主要研究對象，不同類型的標本對森林保護學科的實踐教學起著重要的作用，但傳統實物標本有著信息不全面、病狀不清等諸多局限性，本研究擬采用數字信息化平臺共建共享的方法，將二維碼圖像識別技術運用到標本展示過程中，實現標本資源的數字化、廣泛運用，為森林保護專業的學習及研究工作起到積極的作用。

隨著新疆林木病蟲害的大量發生，森林病蟲害的診斷和防控工作顯得尤為重要，為了進一步加強對林業外來有害生物的防范和提高林業有害生物檢疫鑒定和風險評估工作能力，健全林業有害生物遠程診斷系統，充分發揮學校智力資源優勢，2009年3月“新疆維吾爾自治區林業有害生物檢疫鑒定和風險評估中心”在新疆農業大學林學與園藝學院正式成立。林業有害生物檢疫鑒定和風險評估中心不僅承擔地、州級林業主管部門無法確認和鑒定的，懷疑為危險性有害生物的種類鑒定及風險評估；還定期組織有關專家對可能入侵或已經入侵的危險性林業有害生物進行風險分析，評定風險等級，提出預防措施與控制技術；不斷加強林業有害生物標本交換，促進科學研究和交流；并開展林業外來有害生物的控制與檢測技術研究，提供防控技術和決策咨詢服務。為了更好的服務林業有害生物檢疫鑒定和風險評估中心的工作開展，建立完善森林保護專業本科生及研究生教學活動，支撐教師的科學研究，搭建林業有害生物知識科普平臺，2017年林學與園藝學院成立林業有害生物標本陳列室，共收集了全疆林業有害生物標本一萬余份，從中挑選了能夠體現我區特色的主要的林木昆蟲、林木病害及新疆特有的重大檢疫性有害生物標本進行展出。

隨著計算機網絡技術的發展，信息化教學成為教育發展的新趨勢，而數字化資源共建共享平臺是實現信息化教學的基礎。數字化教學資源共享平臺是指在教育領域全面深入地運用現代信息技術來促進教育改革和教育發展，實現教育資源共建、共享，促使教學資源的統一管理，最終實現信息化教學的一個綜合信息管理系統，具有數字化、網絡化、智能化和多媒體化的特點[1]。

鑒于陳列室內的標本上僅能展示有害生物的名稱和采集時間、地點等基本信息，參觀者無法獲取更多知識，而由于新冠疫情的影響也發現傳統實物標本根本無法滿足線上實踐教學需求，且對陳列室的情況僅森林保護學科的部分教師比較熟悉，每次進行參觀學習時必須要有專人講解，不利于陳列室功能最大化這一現狀，本研究擬采用數字信息化平臺共建共享的方法，利用媒體信息文庫的構建、集約林果有害生物標本資源，組建林學與園藝學院林業有害生物標本陳列室內主要有害生物的共享平臺，將二維碼圖像識別技術運用到標本展示過程中，實現陳列室內標本資源的數字化、廣泛共享。

1 標本的前期收集

1.1 標本的收集整理

通過本科生及研究生實驗課程及專業實習，新疆各地、州級林業主管部門送檢的林業有害生物標本以及專業教師科研采集整理[2]，共收集南北疆各地州（師）35縣（團）的林業有害生物標本60余份，包括新疆分布的與林業有關害蟲、觀賞昆蟲、資源昆蟲、植物病原菌和林木病害狀等標本。

1.2 標本文字的收集整理

對原標本文字基礎信息進行收集，再根據森林保護相關專業課程實踐教學知識點并參考相關文獻，充分運用互聯網收集、整理擴充標本學術屆最新研究進展，病害標本信息收集方面包括其病害簡介、分類地位、危害癥狀、危害部位、分布情況、病原菌形態特征與培養性狀、發生規律[3]。蟲害標本信息收集方面包括害蟲簡介、形態特征、危害癥狀、發生規律等。將各標本進行大致分類，設計文字模板，對收集好的文字信息進行再處理，匯總整合為文檔。

2 新疆特色林業有害生物標本的數字化處理

2.1 標本的圖片處理

用數碼設備（如照相機、掃描儀、攝像機等）對新疆特色林業32份病害，28份蟲害標本進行圖片采集，主要包括器官形態、個體形態、解剖結構顯微照片等，選取具有代表性的部分拍攝記錄。后期采用Photoshop軟件編輯照片，在圖片上注明特征結構，對圖片亮度、清晰度等參數做適當調整，保證標本的真實性。

2.2 陳列館宣傳視頻的制作

用攝相機拍攝陳列館各分區標本展示情況，通過格式工廠對音視頻進行轉化，運用VCDCutter截取所需視頻，再通過萬興喵影錄制講解音頻并對視頻進行剪輯加工，全方位展示陳列室全貌，為本科生和研究生的學習、教學及創新實驗提供材料，讓廣大師生及愛好者通過視頻講解即可閱覽了解陳列室館藏。

2.3 標本二維碼的制作

基于上述準備材料，利用草料二維碼在線生成器將標本的圖片信息與文字文檔進行整合，在線生成各標本二維碼[4]，將標本二維碼打印粘貼在林業有害生物標本陳列室原標本盒、“森林保護專業課程”教學、實驗等課件( PPT) 上[5]，標本二維碼制作流程如圖1所示。

圖1 二維碼制作流程Fig.1 The production process of two-dimensional code

2.4 初步建設內容

對林木蟲害及林木病害標本進行信息采集，其中共對林木病害32份標本進行影像采集，涵蓋林木枝干類病害、果實類病害、葉片類病害三類，林木蟲害方面共對28份標本進行影像采集，包括地下害蟲、蛀干害蟲、食葉害蟲、蛀果害蟲、刺吸式害蟲五類。對上述影像采集的標本依據其標本形態、顏色、完整程度等條件，最終選取棗果黑斑病、蘋果腐爛病、葡萄白粉病、核桃腐爛病、胡楊銹病、蘋果黑斑病、杏樹穿孔病、杏樹流膠病、云杉銹病、棗瘋病、楊樹腐爛病、柳樹腐爛病等共25份新疆特色病害標本對其病害簡介、危害癥狀、分類地位進行數字化處理并制作相關二維碼。對白蠟窄吉丁、楊夢尼夜蛾、光肩星天牛、白星花金龜、棗實蠅、蘋果小吉丁、楊十斑吉丁、蘋果棉蚜、蘋果蠹蛾、春尺蠖等共25份新疆特色、危害嚴重害蟲標本通過對有害昆蟲簡介、形態特征、危害癥狀、發生規律，進行數字化處理并制作相關二維碼。以棗果黑斑病為例，二維碼中首先展示了棗果黑斑病田間發病癥狀及病原菌形態特征與培養性狀圖片；緊接著第一部分為病害簡介，闡釋了棗果黑斑病2010年開始在新疆和田地區的發生情況，并就新疆阿克蘇地區、巴音郭楞蒙古自治州、喀什地區、哈密等地區棗果所造成的損失情況進行說明；第二部分為危害癥狀描述，介紹了棗果黑斑病在田間初期及后期的典型癥狀、果品變化；第三部分為分類地位簡介，棗果黑斑病病原菌屬于子囊菌門（Ascomycota），座囊菌綱（Dothideomycetes），格孢腔菌目（Pleosporales），格孢菌科（Pleosporaceae），鏈格孢屬（Alternaria）；第四部分為分布情況，棗果黑斑病在新疆主要紅棗產區多有分布，例如新疆巴音郭楞蒙古自治州、阿克蘇、和田等地區；第五部分為危害部位概述，棗果黑斑病主要危害棗果腰部或酮部；第六部分介紹了病原菌形態特征與培養性狀，棗果黑斑病在PDA培養基上25℃培養7d后菌落呈毛氈狀，邊緣整齊，具有明顯的淺灰色與墨綠色同心輪紋；分生孢子梗多單生，分生孢子常鏈生，淡褐色至褐色；二維碼最后一部分為發生規律介紹，新疆棗果黑斑病病原菌整年存在于主干樹皮上，病原菌主要以菌絲和分生孢子體的形式在棗樹主干樹皮和落葉內越冬，5月中旬最先侵染棗花。如圖2所示為部分新疆特色林業有害病害、蟲害標本二維碼。

圖2 部分新疆林業病害和蟲害標本Fig.2 Some forest diseases and pest specimens in Xinjiang

3 存在的問題及展望

3.1 標本種類不全面

陳列室內許多標本年代久遠，有一定褪色、發霉及磨損；也有部分標本因保存管理不當不能很好的進行數字化采集；標本種類有限，加之每年都有被發現的新種，標本種類不全面，需要不斷補充并收集整理[6]。

3.2 電子標本信息有待完善

部分標本分類地位隨著學術方面的深入研究有所改變，需要及時更正相關信息。也有標本為新種，參考資料缺少，在進行標本文字信息采集時沒有辦法覆蓋其基本分類特征，要不斷跟進學術界有關動態進行補充說明。

3.3 電子標本圖片不完整

部分標本因使用時破壞、保存不當等原因造成損壞，在電子標本信息采集圖片中缺少部分重要組織或器官；或由于數碼設備像素不夠，拍攝時光線、角度不合理，造成圖像過暗或過曝[7]；部分植物標本原本體色對比度不高，拍攝及后期處理沒有調整，標本輪廓不清楚，沒有質感。

林木病蟲害標本的數字化處理是一個長期、不斷更正、系統的過程，與二維碼技術的運用還有很多地方需要完善，標本的數字化處理也仍處在探索階段，我們還要尋求不同的技術手段與森林保護專業標本結合，實現資源共享，優勢互補。