天山北坡荒漠藜科植物电子标本库的构建

2022-07-29骆阳阳张鲜花

产业与科技论坛 2022年13期

□陈博骆阳阳张鲜花

藜科(Chenopodiaceae)是被子植物的大科之一，分布广泛[1]。该科多数为一年生或多年生草本、稀灌木或小乔木，我国有38属185种，其中新疆有36属，约160余种，分布于新疆各草地类型草地，占我国藜科植物总属数的95%，总种数的86%[2]。新疆5725.88万hm2的天然草地中，以藜科植物为优势种的荒漠草地约2046.98万hm2，占荒漠草地总面积79.13%，如沙漠中分布的各种固沙植物约200种，其中藜科植物种类及分布数量为最多。因此，藜科植物在荒漠中具有独特的生长优势，同时其经济价值也尤为重要。且藜科植物中可用作家畜饲用的种类约28属149种，占藜科植物总数的97.3%，在新疆冬季放牧场上的饲用价值地位不容低估[3]。

藜科植物分布广泛，具有很高经济价值，但由于其叶缩小甚至消失，茎或枝常变为绿色，通常被水毛(呈粉粒状)，或器官变成肉质，无托叶。因此其不同种间形态学特征较为相似，在野外调查中难以分辨、鉴定。基于此，本研究以天山北坡荒漠草地藜科植物为研究对象，开展主要藜科植物电子信息采集工作，通过采集藜科植物实物标本以及拍摄藜科植物图片，构建天山北坡荒漠草地藜科植物电子标本库，实现荒漠藜科植物电子化数据的更新查询，为藜科植物的快速识别与查询检索提供有效的科学技术工具。同时，植物电子标本库可提供的丰富信息，不仅快速查找植物形态特征，还可以以多种方式对植物资源进行快速鉴别，为藜科植物实验教学及野外调查鉴定起到一定的推动作用[4]。

一、材料与方法

(一)研究区概况。研究区位于东经79°53′～96°06′，北纬42°50′～46°12′的天山北坡平原荒漠和低山荒漠草地带，东西绵延1,300km以上，宽度在30～300km，海拔范围200～1,200m，研究区属于典型的大陆性气候，年均降水量在10～250mm，年均温在-6.5°C～11°C。该地区受中纬度西风带的控制，来自大西洋和北冰洋的湿润气流从西方或者西北方向吹入，受天山阻挡，使不同海拔高度、坡面、坡位接受的水、热状况不同从而形成了比较完整的山地植被垂直带结构和比较典型的植被类型[5～6]。随海拔升高，自下而上依次形成了不同的草地类型，同时各草地类型以一定的幅度以及空间位置在相同海拔高度内又形成不同草地类型复合结构。其中草地类型主要为温性荒漠类草地、温性草原化荒漠类草地等，土壤基质为砾砂质、土质及沙质等[7～8]。

(二)采集方法。采用样带和样地调查相结合的方法，对研究区形成点、线、面的调查覆盖，开展区域内藜科植物的标本采集工作。在预先设定好的调查样带上，依据植被类型、可达性、地形和地势，按等间距进行样地设置并选择典型藜科植物分布区域为典型采集样点，对每个调查草地按照优势种、建群种、偶见种等进行采集，记录所采集藜科植物的科、属、种及生境信息。同时采用佳能5D4单反相机配合微距镜头(3,170万像素)，在植物的花期按照整体到局部的拍摄要求，对完整植株及其背景、植株构件包括花、果实、种子、叶片、茎干、根等器官多角度拍摄，并记录每种植物的生境信息，同时挖取健康、完整的单株，每个样地采集1～3株，进行实物标本的制作。

(三)电子标本库的建立。第一，在不同生境下拍摄的藜科植物典型标本图片，通过软件统一处理成标准规格，对不同图片进行文字描述包括科、属、种、形态特征、生物学特性、地理分布等相关信息的扩展与补充。第二，图片归档分为两级，第一级按照不同属图片进行分类，第二级，将对应属植物按照根、茎、叶、花、果实、种子依次进行归档，将制作好的图片存储为统一格式，放入电子标本库中。以梭梭为例，见图1。

图1 梭梭电子标本采集图

二、电子标本库的应用

通过建立微信公众号，将藜科植物电子标本库导入微信小程序中，同时嵌入形色识花等程序，详见图2，分别可实现往期文章浏览，植物在线识别等功能。

图2 藜科植物电子标本库的建立和应用

该系统模块包括往期回顾、植物识别和学习资源三大模块。其中往期回顾主要推送有关藜科植物各个植物种的介绍，让使用者可以随时随地根据自身需求寻找往期电子标本库已经录入的植物信息，在时间和空间上舒化了使用者的使用感受；植物识别模块是通过对植物进行拍照，由系统进行植物种类的识别，实现藜科植物电子信息快速查询与检索，使植物识别与植物信息查询之间的衔接更加连贯便捷；学习资源模块提供一些有关植物应用方面的知识链接，使人们获得与植物相关的其他应用知识。

三、结语

传统实物标本具有许多局限性：如植物的分布具有地域性，部分植物只在特定的地区生长，加之一些植物活性较低，导致许多实物标本很难获取，其次标本长时间保存会出现色彩失真、标本破损等问题，如盐爪爪其先端圆顿或呈乳头状突起[9]，但植物标本因枯败皱缩较难体现这些特征，而电子标本具有明显的上述特征(见图3)。同时，受标本室空间限制，许多植物只能陈列其典型代表，生长过程不能完整体现，这就导致了植物信息的片面短缺，使观察者无法得到良好全面的植物信息，而电子标本库能完全解决上述问题，同时提高了使用者的工作效率，实现了资源共享的学习平台，提供了一个跨越时间与空间的资源数据库。