建設(shè)當代植物標本館體系的探索

葛斌杰 陳彬 鐘鑫 陳建平 李曉晨

摘 要：? 21世紀已進入第三個十年，世界范圍內(nèi)的維管植物系統(tǒng)發(fā)育研究工作的大框架已基本完成，屬級、種級和群體的系統(tǒng)發(fā)育學(xué)研究正在深入。但是，自地球進入人類世以來，大片原生森林遭到破壞，地表植被發(fā)生了深刻變化，多個植物種群萎縮甚至瀕于滅絕，這使得野外第一手材料的采集變得越來越困難。此外，國內(nèi)外對于植物資源的保護意識在不斷加強，這雖有利于植物保育，但也給正常的科研交流造成了一定程度的障礙。經(jīng)過4個多世紀的發(fā)展與積累，全球標本館館藏標本已達3.97億份，在分子生物學(xué)技術(shù)不斷迭代和完善的背景下，這些系統(tǒng)性收集與科學(xué)館藏的標本正在成為開展屬級、種級和群體系統(tǒng)發(fā)育研究的重要科研材料。因此，當下探討當代植物標本館體系建設(shè)如何適應(yīng)學(xué)科發(fā)展的需求恰逢其時。該文通過回顧世界與中國植物標本館概況，結(jié)合上海辰山植物標本館（CSH）建設(shè)的經(jīng)驗，提出6個方面的思考：（1）革新標本管理者的理念，轉(zhuǎn)變“等人來”的被動式服務(wù)習(xí)慣，通過各種渠道吸引業(yè)內(nèi)外人士來訪，提升標本館的人氣。（2）規(guī)范合理規(guī)劃標本館功能區(qū)域，為標本提供安全的館藏環(huán)境，為來訪者營造舒適的研究氛圍。（3）秉承開放共享的理念不斷提升館藏物數(shù)字化覆蓋率，注重數(shù)據(jù)標準化，保證數(shù)據(jù)的科學(xué)有效性。（4）合理利用信息技術(shù)替代重復(fù)性工作崗位，讓標本館工作更富成效和吸引力。（5）按照國家級平臺要求不斷提升館藏物收藏多樣性和館藏環(huán)境，時刻為能在國家級或國際平臺展示館藏資源做好準備。（6）積極響應(yīng)社會發(fā)展需求，讓標本館成為集信息咨詢、資源服務(wù)、培訓(xùn)教育于一體的多元化機構(gòu)，成為國家或地方的植物資源科技服務(wù)平臺。

關(guān)鍵詞： 植物標本館， 館藏資源， 數(shù)字化， 信息技術(shù)， 流程管理， 標準化

中圖分類號：? Q94-34

文獻標識碼：? A

文章編號：? 1000-3142（2022）增刊1-0116-11

收稿日期：? 2021-08-07

基金項目：? 上海市綠化和市容管理局科學(xué)技術(shù)項目（G212416）； 國家重要野生植物種質(zhì)資源庫（ZWGX2202）。

第一作者： 葛斌杰（1983-），碩士研究生，高級工程師，研究方向為植物標本館管理與植物分類學(xué)，（E-mail）gebinjie123@163.com。

通信作者

Exploration of growing a contemporary herbarium

system — Shanghai Chenshan Herbarium

GE Binjie*， CHEN Bin， ZHONG Xin， CHEN Jianping， LI Xiaochen

（ Eastern China Conservation Center for Wild Endangered Plant Resources， Shanghai Chenshan Botanical Garden， Shanghai 201602， China ）

Abstract：? As the 21st century has entered its 3rd decade， the broad framework of phylogenetic studies on vascular plants worldwide has been largely completed， and phylogenetic studies at the genera level， species level and population level are in progress. However， since the Earth entered the Anthropocene， large areas of native forests have been destroyed， vegetation has undergone profound changes， and several plant populations have shrunk or even become endangered， which makes the collection of first-hand materials in the field increasingly difficult. In addition， the awareness of plant resources conservation at home and abroad is increasing， which is beneficial to plant conservation， but also creates a certain degree of obstacle to normal scientific exchange. After more than four centuries of development and accumulation， the global herbarium collection has reached 397 million specimens. In the context of continuous iteration and improvement of molecular biology techniques， these systematically collected and scientifically curated specimens are becoming important scientific materials for genera-level， species-level， and population-level phylogenetic studies， and it is therefore timely to discuss how the construction of contemporary herbarium systems can adapt to the needs of disciplinary development. This paper reviews the herbarium situation in the world and China， and proposes six considerations in the light of the experience of the construction of the Shanghai Chenshan Herbarium： （1） Innovate the concept of herbarium managers， to change the passive service habit of “waiting for people to come”， to attract people from inside and outside the professional through various channels， and to enhance the popularity of the herbarium. （2） Standardize and reasonably plan the functional areas of the herbarium to provide a safe collection environment for specimens and a comfortable research atmosphere for visitors. （3） Continuously improve the digital coverage of the collection with a highly open and shared mind， pay attention to data standardization， and ensure the scientific validity of data. （4） Make reasonable use of information technology to replace repetitive jobs and make the work of the herbarium more effective and attractive. （5） Constantly improve the storage conditions and diversity of the collection in accordance with the requirements of the national platform， and always be ready to display the collection resources in the national or international platform. （6） Respond positively to the needs of the society， so that the herbarium can become a diversified institution integrating information consultation， resource services， training and education， and become a national or local platform for plant resources science and technology services.

Key words： herbarium， collection resources， digitization， information technology， workflow management， standardization

自世界上第一個植物標本館成立至今已過去4個多世紀，其形式也由最初貴族階層的個人收藏室轉(zhuǎn)變成常規(guī)植物科研機構(gòu)（葛斌杰，2016）。據(jù)國際植物分類學(xué)會（IAPT）數(shù)據(jù)庫《世界植物標本館索引》（Index Herbariorum）記載，截至到2021年12月31日，全球共有標本館3 522家，累計總館藏3.97億份（Thiers， 2021）。這是一個非常驚人的數(shù)字，里面記錄著過去400多年來植物物候的變化、物種分布的格局、植物采集家的活動軌跡，是全人類寶貴的財富。文軍博士曾在第19屆國際植物學(xué)大會閉幕式報告上提出，下一個十年將是種級系統(tǒng)學(xué)發(fā)展的黃金時期，而標本館將是未來的主戰(zhàn)場，基于系統(tǒng)性的收藏物開展系統(tǒng)學(xué)研究需要得到強化與重視，這些收藏物不僅能提供直觀的形態(tài)學(xué)數(shù)據(jù)，還能提供第一手的科研材料（Zeng et al.， 2018; Su et al.， 2020）。

從Index Herbariorum數(shù)據(jù)庫可以檢索到中國目前共有標本館386家，累計館藏量21 888 262份，相比于1993年《中國植物標本館索引》（傅立國，1993）的記載，在過去27年間增加了36.8%，這是一個驚人的數(shù)字。但中國的標本館在信息更新和完整性上，相比于國際上的大標本館還有很大的差距。2004年以來，中國僅有不到1/4的標本館在Index Herbariorum數(shù)據(jù)庫中進行了信息更新，而館藏在200萬份以上的大標本館平均2年更新一次。更遺憾的是超過60%的中國標本館沒有聯(lián)系人、郵箱或網(wǎng)站，這在倡導(dǎo)信息互聯(lián)互通、全球合作共贏的當代，必定會失去諸多機遇，令人惋惜。不過，還是存在諸如中國數(shù)字植物標本館（CVH）、國家標本平臺（NSII）等具有當代特色的基礎(chǔ)項目，讓中國主要標本館在較大程度上實現(xiàn)了館藏標本的在線查詢與數(shù)據(jù)共享，為挖掘館藏資源的價值做出了貢獻（葛斌杰等，2020）。在此背景下，新標本館的建設(shè)與發(fā)展和既有標本館的變革與創(chuàng)新，一直是繞不開的話題，我們在當代植物標本館體系的建設(shè)中，進行了一些思考與嘗試，將其中認為較有推廣和借鑒意義的舉措在此分享，其或?qū)吮攫^工作者、管理者略有裨益。

1 革新理念，加強主動服務(wù)

植物標本館的基本功能是作為一個植物的博物館而存在，長期積累保存著各種植物收藏物（圖1）。這些收藏物是植物資源調(diào)查辨識、引種保育、研究利用的材料和憑證，經(jīng)過一系列標準流程的處理，按照一定的系統(tǒng)歸檔，便于不同學(xué)科領(lǐng)域的科研人員進行檢索與查閱。收藏物的類型需隨著科技進步而不斷發(fā)展，從原來的臘葉標本（圖2）、浸制標本等傳統(tǒng)材料，擴展到具活力種子（圖3）、DNA分子材料（圖4）以及數(shù)字化調(diào)查觀測數(shù)據(jù)。關(guān)于為何要收集標本、建設(shè)標本館，F(xiàn)unk博士分別在2002和2003年撰文討論（Funk， 2002， 2003），包括基本保障與研究、其他相關(guān)生物學(xué)研究、教育與培訓(xùn)，甚至盈利與創(chuàng)收等在內(nèi)不下100條，大大拓寬了標本館工作者與管理者的思路。其中很重要的一點，我們需要轉(zhuǎn)變管理理念，將標本館的被動服務(wù)方式轉(zhuǎn)變成主動服務(wù)，通過提高館藏物的數(shù)字化覆蓋率，依托信息技術(shù)不斷提升館藏資源的曝光率，真正讓館藏資源活起來，而不再是一個令人望而卻步的hortus mortus （拉丁語，即死亡花園）（圖5）。

2 合理規(guī)劃，完善保藏體系

上海辰山植物標本館（Shanghai Chenshan Herbarium）的前身是成立于2005年6月的上海植物園辰山項目部標本室（葛斌杰，2016），于2010年8月完成國際登錄，館代碼為CSH（http：//sweetgum.nybg.org/ih/herbarium.php？irn=163946）。根據(jù)工作流程，CSH共設(shè)置烘干間、標本制作間、數(shù)字工作間、冷凍間（含種子庫）、緩沖間、正號標本廳（3間）、副號標本廳、模式標本間、標本鑒定間、形態(tài)學(xué)實驗室、DNA庫、耗材工具間（圖6）、館員辦公室、會議資料區(qū)等18個功能區(qū)域，全館配備了獨立的通排風(fēng)系統(tǒng)和溫濕度控制設(shè)備。館內(nèi)共有站立式標本柜457套（圖7），承重貨架135組，最高設(shè)計館藏100萬份。

標本館功能區(qū)的劃分和布局充分考慮了日常館務(wù)流程，以標本為核心，覆蓋從入館至入柜的全流程，減少重復(fù)進入同一區(qū)域的情況，嚴格區(qū)分標本安全區(qū)和常規(guī)工作區(qū)（圖8），盡可能將標本安全區(qū)的溫濕度控制在25℃和50%以下，為標本的長期保藏提供安全保障。

3 數(shù)字化信息處理，提供標準化服務(wù)

當下談標本數(shù)字化已不再局限于標本翻拍、信息錄入、圖文上網(wǎng)這樣的“三步走”，特別是針對新采集的標本，需要引入更多的數(shù)字化手段，從野外到室內(nèi)全覆蓋。CSH作為一個新館，歷史積累標本較少，從2012年開始就引入數(shù)字化手段輔助標本采集、信息整理、館藏管理。目前在植物野外調(diào)查技術(shù)方面，手機APP以中國科學(xué)院昆明植物研究所開發(fā)的Biotracks為主。在電腦端，則以中國科學(xué)院植物研究所和上海辰山植物園共同建設(shè)并運行的中國自然標本館（Chinese Field Herbarium，CFH）為主。從實際使用情況來看，Biotracks更適合?？茖俚木毣{(diào)查，而CFH網(wǎng)站在支撐區(qū)域物種多樣性調(diào)查方面更具優(yōu)勢。應(yīng)該說兩者各有所長，配合使用基本能夠勝任各類野外調(diào)查任務(wù)。采用數(shù)字化記錄方式的優(yōu)勢明顯，可以很好地實現(xiàn)野外數(shù)據(jù)無紙化獲取、保存和后臺批量化處理與導(dǎo)出，保質(zhì)保量加快標本館工作的進度。

著名的開源數(shù)據(jù)網(wǎng)站GBIF （https：//www.gbif.org），目前共有1 527家機構(gòu)累計發(fā)布物種觀察記錄多達13億次，研究人員通過下載分析這些數(shù)據(jù)已發(fā)表文章近4 000篇，這是開放合作的典型案例。目前，NSII網(wǎng)站已經(jīng)積累了千萬級植物標本數(shù)據(jù)，各數(shù)據(jù)字段已基本趨于穩(wěn)定，今后，如各館有程序開發(fā)或網(wǎng)站建設(shè)的需求時，務(wù)必考慮數(shù)據(jù)兼容和標準的問題，管理者們要開放理念，只有被研究過的標本才有價值，只有被引用過的數(shù)據(jù)才有意義，只有被訪問過的網(wǎng)站才有貢獻。

4 與時俱進，采用最新信息技術(shù)

在信息時代，以5G為代表的多項中國自主研發(fā)的信息化技術(shù)走在了國際前列，這充分說明國內(nèi)信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)正在蓬勃發(fā)展，土層深厚。在這個快速變革和創(chuàng)新的時代， 標本館的建設(shè)、 管理與發(fā)展要與時俱進。2014年由CSH自主設(shè)計的標本館信息管理系統(tǒng)初步建成（葛斌杰等，2014），該系統(tǒng)由標本數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、網(wǎng)上查詢系統(tǒng)和數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)3部分組成，其中標本數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)下設(shè)8個功能模塊（圖9），從實際使用情況來看，標本批次登記、標本信息的管理和使用這3個模塊最為實用，現(xiàn)已將后2個功能模塊合并，開發(fā)為小程序，可滿足大量數(shù)據(jù)導(dǎo)入和批量打印各式信息標簽，但因為是離線單機版，所以不具備數(shù)據(jù)儲存功能（圖10）。

對于一個標本館，標本入柜和排列是一項長期工作。特別對于新館，如何做好前期規(guī)劃至關(guān)重要。CSH根據(jù)自身定位，在充分研究華東植物區(qū)系的基礎(chǔ)上（田旗等，2014），綜合考慮了物種數(shù)量多寡、在研重點類群和專題項目、物種特性（如標本厚度）等情況，為每個科和屬的標本“量身定制”了可滿足未來20～30年的館藏存儲空間，并通過構(gòu)建標本館藏位置查詢系統(tǒng)（圖11），大大提高了標本入柜和查詢效率。

5 參照高標準，控制館藏資源質(zhì)量

大到整個分類系統(tǒng)，小到一個學(xué)名的修訂，隨著認識的深入和證據(jù)的完善，植物分類學(xué)研究一定是往復(fù)式前進，這也決定了標本館的館務(wù)工作是動態(tài)的。2016年，上海辰山植物標本館對館藏10萬余份被子植物臘葉標本完成了從恩格勒系統(tǒng)向APG IV系統(tǒng)的切換，這其中不只是整個科的位置互換，還涉及到科下分類單元的重新劃分和歸類，這項工作CSH僅用了4個月（https：//mp.weixin.qq.com/s/Kr6DMq4B5QyAxlYITU2P-Q）。

標本館想要長期保持活力和受關(guān)注度，除自身加壓不斷產(chǎn)出成果外，更重要的是抓住一切機會讓館藏物能夠在更高的平臺得以呈現(xiàn)，這必將對館藏物的數(shù)量和質(zhì)量提出高要求，這是一個相互促進的良性過程。截至2020年12月，CSH館藏維管植物臘葉標本10萬號18萬份，其中：石松類和蕨類植物臘葉標本參照Flora of China第2卷至第3卷的編排方式排列；裸子植物臘葉標本按克里斯滕許斯裸子植物系統(tǒng)排列（Christenhusz et al.， 2011）；被子植物臘葉標本采用APG IV系統(tǒng)排列（APG， 2016）。現(xiàn)有特色館藏包括較豐富的國產(chǎn)鼠尾草屬、衛(wèi)矛屬、潤楠屬、蕨類與石松類、殼斗科、秋海棠科植物標本；1.3萬份中國外來入侵植物標本；3.5萬份上海市植物標本；2萬份華東沿海島嶼植物標本；1.5萬份浙江仙霞嶺植物標本。全館80%的標本完成圖像掃描和拍攝，其中7萬號館藏數(shù)字化標本已驗收合格加入到國家標本資源共享服務(wù)平臺中，網(wǎng)絡(luò)訪問量位列全國標本館前15位。此外，CSH還保存有DNA分子材料7萬余份，種子庫種子2 000份，并于2018年加入到國家重要野生植物種質(zhì)資源庫，與中國西南野生生物種質(zhì)資源庫達成華東地區(qū)種子備存協(xié)議，逐漸形成自己的工作節(jié)奏（圖12）。至此，CSH的主要館藏物均在國家級科研平臺得以呈現(xiàn)，今后的收集水平與保藏質(zhì)量也必將按照國家級標準去執(zhí)行。

6 構(gòu)建植物資源科技服務(wù)平臺的

設(shè)想

正如文軍博士呼吁：標本館將在未來十年成為系統(tǒng)學(xué)研究重要的材料獲取場所，如何讓科研材料的分享變得像當下的網(wǎng)購那樣簡單與便捷，這是個有趣的話題。因此，以標本館為基地，構(gòu)建植物資源科技服務(wù)平臺或許值得嘗試。我們認為圍繞這樣的平臺可以開展以下三方面工作。

第一方面，推動區(qū)域植物資源調(diào)查和共享。CSH正在積極布局，將集中力量開展華東植物資源全覆蓋計劃，在未來10～15年，開展包括活植物、種質(zhì)資源、臘葉標本、DNA分子材料、植物生態(tài)照片、植物精細解剖圖片的覆蓋采集，形成不斷增長和日趨完善的華東植物資源庫，通過網(wǎng)絡(luò)平臺共享。一家標本館輻射一個區(qū)域、填補一塊空白、增加一塊拼圖，通過區(qū)域特色服務(wù)于整體學(xué)科需求，使得區(qū)域型植物資源庫的使用率與影響力提上新臺階。

第二方面，關(guān)注科普教育與專業(yè)培訓(xùn)。每個標本館都應(yīng)該成為科普教育的場所，積極引進、消化和普及國內(nèi)外最新植物系統(tǒng)學(xué)成果，在技術(shù)層面直觀展示當下最準確、國內(nèi)亟待更新的植物分類與系統(tǒng)學(xué)知識。積極在全國范圍組織開展植物分類與鑒定、植物保育、植物資源本底調(diào)查等理論與技能培訓(xùn)活動（https：//www.cubg.cn/training/），形成重要野生資源植物科研和保育協(xié)作網(wǎng)絡(luò)。

第三方面，積極研發(fā)新技術(shù)產(chǎn)品。密切關(guān)注相關(guān)領(lǐng)域需求，為校園（http：//site.nsii.org.cn/campusflora.html）、研究所/標本館、植物園等研發(fā)推廣新技術(shù)產(chǎn)品，提高社會服務(wù)效益。

CSH目前有植物學(xué)相關(guān)研究人員和管理人員40人，研究領(lǐng)域涉及植物分類學(xué)、植物系統(tǒng)進化、生物多樣性保護、生物多樣性信息學(xué)、藥用植物次生代謝等，專職館員4人，負責(zé)日常采集和各類館務(wù)。2010—2020年期間，依托標本及相關(guān)資源的支持，出版論著25部，發(fā)表各類科研論文150篇。過去的6年，CSH承辦和協(xié)辦了一系列植物分類學(xué)相關(guān)的培訓(xùn)班，包括連續(xù)6屆中國植物園聯(lián)盟植物分類與鑒定培訓(xùn)班（2014—2019）、4屆上?？萍即髮W(xué)生物學(xué)野外綜合實習(xí)（2016—2019）、4屆IABG亞洲植物園發(fā)展與管理培訓(xùn)班（2016—2019），還舉辦了2屆亞洲植物標本館學(xué)術(shù)研討會（2017—2018）。在信息化時代，CSH希望基于傳承與創(chuàng)新，讓標本館煥發(fā)新的生機！

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（責(zé)任編輯 周翠鳴）