特色林業(yè)有害生物標本數(shù)字化建設(shè)研究

時間:2022-07-25 08:59:50

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特色林業(yè)有害生物標本數(shù)字化建設(shè)研究

新疆特色林業(yè)有害生物標本是新疆林果業(yè)病蟲害防治技術(shù)及森林保護專業(yè)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(tǒng)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(shù)字信息化平臺共建共享的方法,將二維碼圖像識別技術(shù)運用到標本展示過程中,實現(xiàn)標本資源的數(shù)字化、廣泛運用,為森林保護專業(yè)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(fā)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(yè)外來有害生物的防范和提高林業(yè)有害生物檢疫鑒定和風險評估工作能力,健全林業(yè)有害生物遠程診斷系統(tǒng),充分發(fā)揮學校智力資源優(yōu)勢,2009年3月“新疆維吾爾自治區(qū)林業(yè)有害生物檢疫鑒定和風險評估中心”在新疆農(nóng)業(yè)大學林學與園藝學院正式成立。林業(yè)有害生物檢疫鑒定和風險評估中心不僅承擔地、州級林業(yè)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(guān)專家對可能入侵或已經(jīng)入侵的危險性林業(yè)有害生物進行風險分析,評定風險等級,提出預(yù)防措施與控制技術(shù);不斷加強林業(yè)有害生物標本交換,促進科學研究和交流;并開展林業(yè)外來有害生物的控制與檢測技術(shù)研究,提供防控技術(shù)和決策咨詢服務(wù)。為了更好的服務(wù)林業(yè)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(yè)本科生及研究生教學活動,支撐教師的科學研究,搭建林業(yè)有害生物知識科普平臺,2017年林學與園藝學院成立林業(yè)有害生物標本陳列室,共收集了全疆林業(yè)有害生物標本一萬余份,從中挑選了能夠體現(xiàn)我區(qū)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(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,信息化教學成為教育發(fā)展的新趨勢,而數(shù)字化資源共建共享平臺是實現(xiàn)信息化教學的基礎(chǔ)。數(shù)字化教學資源共享平臺是指在教育領(lǐng)域全面深入地運用現(xiàn)代信息技術(shù)來促進教育改革和教育發(fā)展,實現(xiàn)教育資源共建、共享,促使教學資源的統(tǒng)一管理,最終實現(xiàn)信息化教學的一個綜合信息管理系統(tǒng),具有數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和多媒體化的特點[1]。鑒于陳列室內(nèi)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(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)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(xiàn)狀,本研究擬采用數(shù)字信息化平臺共建共享的方法,利用媒體信息文庫的構(gòu)建、集約林果有害生物標本資源,組建林學與園藝學院林業(yè)有害生物標本陳列室內(nèi)主要有害生物的共享平臺,將二維碼圖像識別技術(shù)運用到標本展示過程中,實現(xiàn)陳列室內(nèi)標本資源的數(shù)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(yè)實習,新疆各地、州級林業(yè)主管部門送檢的林業(yè)有害生物標本以及專業(yè)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(yè)有害生物標本60余份,包括新疆分布的與林業(yè)有關(guān)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(chǔ)信息進行收集,再根據(jù)森林保護相關(guān)專業(yè)課程實踐教學知識點并參考相關(guān)文獻,充分運用互聯(lián)網(wǎng)收集、整理擴充標本學術(shù)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(tài)特征與培養(yǎng)性狀、發(fā)生規(guī)律[3]。蟲害標本信息收集方面包括害蟲簡介、形態(tài)特征、危害癥狀、發(fā)生規(guī)律等。將各標本進行大致分類,設(shè)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(yè)有害生物標本的數(shù)字化處理

2.1標本的圖片處理

用數(shù)碼設(shè)備(如照相機、掃描儀、攝像機等)對新疆特色林業(yè)32份病害,28份蟲害標本進行圖片采集,主要包括器官形態(tài)、個體形態(tài)、解剖結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu),對圖片亮度、清晰度等參數(shù)做適當調(diào)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(qū)標本展示情況,通過格式工廠對音視頻進行轉(zhuǎn)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(chuàng)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(yè)有害生物標本陳列室原標本盒、“森林保護專業(yè)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。

2.4初步建設(shè)內(nèi)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(jù)其標本形態(tài)、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(shù)字化處理并制作相關(guān)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(tài)特征、危害癥狀、發(fā)生規(guī)律,進行數(shù)字化處理并制作相關(guān)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(fā)病癥狀及病原菌形態(tài)特征與培養(yǎng)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(qū)的發(fā)生情況,并就新疆阿克蘇地區(qū)、巴音郭楞蒙古自治州、喀什地區(qū)、哈密等地區(qū)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(chǎn)區(qū)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(qū);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(tài)特征與培養(yǎng)性狀,棗果黑斑病在PDA培養(yǎng)基上25℃培養(yǎng)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(fā)生規(guī)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(nèi)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(yè)有害病害、蟲害標本二維碼。

3存在的問題及展望

3.1標本種類不全面

陳列室內(nèi)許多標本年代久遠,有一定褪色、發(fā)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(shù)字化采集;標本種類有限,加之每年都有被發(fā)現(xiàn)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(shù)方面的深入研究有所改變,需要及時更正相關(guān)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(shù)界有關(guān)動態(tài)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?shù)仍蛟斐蓳p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(shù)碼設(shè)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(diào)整,標本輪廓不清楚,沒有質(zhì)感。林木病蟲害標本的數(shù)字化處理是一個長期、不斷更正、系統(tǒng)的過程,與二維碼技術(shù)的運用還有很多地方需要完善,標本的數(shù)字化處理也仍處在探索階段,我們還要尋求不同的技術(shù)手段與森林保護專業(yè)標本結(jié)合,實現(xiàn)資源共享,優(yōu)勢互補。

引用

[1]樊幫林,蔡運.病理實驗信息化教學資源庫建設(shè)研究[J].齊齊哈爾醫(yī)學院學報,2018,39(19):2336-2339.

[2]徐方媛,田永虎,蔣萍,等.新疆農(nóng)業(yè)大學林業(yè)有害生物標本庫建設(shè)的思考[J].課程教育研究,2017(33):123-124.

[3]李會平,呂晶,黃大莊,等.林木病理學教學標本數(shù)字化資源庫的構(gòu)建[J].中國林業(yè)教育,2008(5):52-54.

[4]韓長志,白雪珍.基于二維碼技術(shù)的“普通植物病理學”課程教學改革與實踐[J].實驗科學與技術(shù),2016,14(6):134-138.

[5]曾麗平,吳和平,盧小敏,等.基于“二維碼技術(shù)—手機App”的病理學實驗教學改革實踐與研究[J].衛(wèi)生職業(yè)教育,2020,38(2):52-53.

[6]楊廣玲,張衛(wèi)光,董會.淺談植物病害教學標本的建設(shè)和管理[J].實驗科學與技術(shù),2012,10(5):154-156.

[7]郝培應(yīng),朱誠,王飛娟.植物電子標本庫建設(shè)的若干問題探析[J].高教論壇,2013(11):43-45.

作者:馬榮 李婉婷 王安然 辛蓓 孫洪濤 向瑋 單位:新疆農(nóng)業(yè)大學林學與風景園林學院