技术与设备的双重挑战

开发软件遇难题

林木种质资源是指林木遗传多样性资源和选育新品种的基础材料，包括森林植物的栽培种、野生种的繁殖材料以及利用上述繁殖材料人工创造的遗传材料，对生态建设和林业经济具有重要战略意义。随着物联网、大数据、人工智能、云计算等新一代信息技术的快速发展和应用，利用数字化方式评估林木种质资源已然成为一种趋势。

李彦杰是中国林业科学研究院亚热带林业研究所（以下简称“亚林所”）副研究员。硕士阶段，他开始涉足近红外光谱领域，在Journal of Near Infrared Spectroscopy（《近红外光谱学杂志》）等高级别期刊上发表了论文。之后，他获得全额奖学金，远赴新西兰坎特伯雷大学攻读博士学位，接受系统化和深层次教育，在林木表型组学领域深入开展研究。

【中国林业科学研究院亚热带林业研究所】

在博士研究阶段，他首次接触到R语言。通过兴趣和导师的指引，加上深入学习和应用后，他在这个全新且未知的领域越闯越深入，逐渐发现了R语言在科研数据处理和分析方面的便利性。在读博的四年以及随后在新西兰农科院的一年博后期间，李彦杰的研究内容从近红外点源光谱领域扩展到了多光谱、高光谱，乃至无人机遥感等多个层面。他表示，海外求学经历不仅拓宽了他的研究视野，还为他现今专注的林木表型组学研究奠定了坚实的基础。

针对如何实现林木表型高通量、高精准鉴定与评价的关键问题，李彦杰计划开发出一款基于R语言和无人机的技术，专门用于林木种质资源高通量表型测量的软件平台。然而在研究过程中，李彦杰团队遇到了技术与设备的双重挑战：“我们迫切需要先进的技术和设备来准确地测量和分析林木的特性，捕捉清晰的图片和光谱信息、快速准确地处理和分析大量的图片和数据。”

为解决科研中遇到的难题，李彦杰了解到浙江省大型仪器开放共享平台（下面简称“大仪共享平台”）汇集了全省高校、科研院所等30万元以上可共享的大仪设备近1.8万台。利用大仪共享平台上的诸多科研仪器，李彦杰团队找到了新的解决方案。

科技协同共享仪器  

无人机遥感助力林木表型检测

通过使用共享仪器，可见-近红外-高光谱成像无损检测系统，李彦杰建立了以无人机遥感为核心的林木表型高通量测定与评价技术，开发基于R语言和无人机平台的林木三维高程与图像光谱数据自动化提取软件。这不仅能帮助科研人员更高效地进行数据处理和分析，也有助于推动林木遗传育种研究的快速发展。

【精灵4多光谱无人机】

对比之前需要耗费大量的时间和资源来获取有限的林木表型数据，在共享仪器的帮助下，李彦杰团队克服了传统手段在数据收集准确性和效率上的限制，极大地加速了研发进程。经过多次实验，李彦杰团队快速准确地收集到高质量的林木的图像和光谱信息，攻克了林木高通量田间表型关键评价技术，实现种源/家系试验林的树高、胸径、冠幅和多种生理性状等林木表型数据的高通量、高效、非破坏、高精度的采集，数据获取效率提高70倍以上。

【李彦杰博士操作精灵4多光谱无人机】

依靠遥感技术、光谱技术、计算机视觉等多种学科手段，李彦杰团队深入开展了林木表型组学相关研究，分别是林木图像光谱数据高效获取、林木表型数据信息解译与模型构建新方法以及林木种质资源表型的精准鉴定与评价。

此次共享为种质资源数字化鉴定与评价提供了坚实的理论基础。研究成果被《中国科普网》等媒体广泛报道，被中国科技期刊卓越行动计划高起点新刊、中科院一区TOP期刊Plant Phenomics（《植物表型组学》）等期刊收录高质量SCI文章13篇（一区SCI 6篇），中文核心期刊2篇，编著“R语言基础于光谱建模”电子书1部。

【部分研究成果】

仪器共享见成效

种质资源保护迎来新可能

科研设施与仪器是促进科技创新、拓展认知疆域的重要工具。近年来，科研仪器开放共享不仅在实践中促进了资源高效利用，更成为了推动科学研究、促进学术交流和实现社会效益的重要方式。仪器共享可以将先进的科研资源带到更广泛的领域和社区，支持更多有价值的研究项目，从而为社会的发展和进步做出贡献，李彦杰说道：“仪器共享让不同团队、不同领域之间实现合作成为可能，在科研过程中更好地发挥双方优势。”

【科研团队进行仪器操作】

据了解 ，浙江省种质资源保护利用工作一直走在全国前列。从去年开始，浙江计划用三年时间，基本摸清200个重点乡土林草植物种质资源家底，较为系统地掌握全省主要林草植物种质资源栽培利用状况，全面掌握已保存林木种质资源现状，初步建成完善的林草种质资源数据信息管理系统，建立种质资源收集保存、鉴定评价、创新利用一体化的长效管理机制。

目前，亚林所通过提供仪器共享服务，已经帮助了多个团队和项目在科技创新和解决实际问题方面取得了进展。为荒漠化治理、生态修复、经济林性状快速监测、以及菌种识别等研究提供了先进的数据收集和分析工具，从而帮助他们更好地理解和监测植被生长和环境变化。

未来，浙江省大型仪器开放共享平台将继续升级和扩展仪器共享服务，以满足不断增长的需求和支持更多的科研和应用项目。同时，亚林所林木种质资源研究组组长栾启福表示，他们也将寻求与其他研究机构和企业合作，共同开发新的技术和方法，以解决育种和生态等方面的实际问题，为浙江省的种业创新打下坚实基础。

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