1928年中央研究院成立之后,即于4月间组织广西科学考察团,调查广西地质、生物及农林状况,采集标本。其中生物调查,由中国科学社生物研究所为之筹划并派员参加。植物组由秦仁昌负责,动物组由方炳文、常麟定率领。考察团在广西工作至当年12月结束,所获甚丰,尤以动植物标本最富价值。此次采集,为时逾八月,途经桂省之北、而西北、而西、而西南,采集地域跨十有五县,共获植物标本3400余号,约3万余份。木本植物约逾全数之半,余则为草本及蕨类植物。鉴于广西科学调查所获至为丰富,中央研究院认为非聘请专家从事研究不可,否则不足以尽调查之能事,遂决定创办博物馆,以作研究和展览之所。1929年1月,院长蔡元培聘李四光、秉志、钱崇澍、颜复礼、李济、过探先及钱天鹤七人为博物馆筹备处筹备委员会委员,以钱天鹤为常务委员。是月30日,筹备委员会开会,决定博物馆定名为“国立中央研究院自然历史博物馆”。经一年之筹备,1930年1月博物馆正式成立,钱天鹤为博物馆主任。1933年6月钱天鹤辞职他去,改由徐韦蔓兼任。此后钱天鹤一直担任博物馆及后来动植物研究所和植物研究所通讯研究员。在自然历史博物馆开始筹备之时,即购得南京成贤街46号一处地产,占地9亩余,随即将民房改建为博物馆办事处及陈列所,于6月完工。下半年又兴建两层洋房一所,专为办公和陈列标本之用。1931年5月又兴建陈列室,为钢筋水泥地板两层洋楼。自然历史博物院原址馆内设立植物组、动物组,其主要人员即聘请前曾参加广西科学考察团人员。植物组由技师秦仁昌主持,成员有采集员陈长年,绘图员冯展如等几人。刊行《国立中央研究院自然历史博物馆丛刊》(SinensiaContributions from the Metropolitan Museum of Natural History,Academia Sinica)。1930年4月,秦仁昌得到中基会资助,往丹麦哥本哈根京城大学,跟随克瑞斯登特(C. Christensen)作蕨类植物研究一年,期间曾代表中央研究院往英国伦敦剑桥大学参加第五次世界植物学大学。1932年春秦仁昌还往欧洲各国博物馆、植物园访学,结束之后回国,但其并未重回中央研究院,而是加入静生生物调查所。在秦仁昌出国之前,推荐中山大学农林植物研究所蒋英来自然历史博物馆任助理员,并代理植物组事务。蒋英到馆之后,即担任贵州自然科学调查团之植物采集工作。蒋英在贵州工作自1930年4月始,至1931年3月返回南京,为时阅十一月余,所采植物标本7000余号,10万余份。自贵州返回南京之后,蒋英即着手对植物标本室之组织和管理,予以改良。同时对馆藏标本除蕨类植物外进行初步鉴定,然后再为校订,有疑问者,再请国内外各科专家订正。蒋英本人致力于中国夹竹桃科研究有年,在其入馆之后,也为展开。在《丛刊》发表《广西Pottsia属植物之一新种》。又夹竹桃科与萝藦科有密切之关系,其亲缘产地,均在热带和亚热带,故蒋英在研究夹竹桃科的同时,也肆力于萝藦科研究。1932年蒋英还往江西采集,因受治安影响,未能如愿。1933年7月,蒋英应中山大学农林植物研究所所长陈焕镛之聘,重回中山大学任教,并在农林植物研究所继续其研究。1931年10月钟观光来博物馆任植物编辑员二年。钟观光已年过六旬,藉此职务可以助其安心著述,成论文三篇:《论植物邦名之重要及其整理法》《植物学名词审查本植物属之校订》,刊于《丛刊》第三卷第一期,另一文《论中日两国植物学家之异趣》,则在中央无线电台播出钟观光讲演录音。在自然历史博物馆时期,至1933年底,高等植物标本有3万余号,主要来自本馆在广西、贵州、江西等地之采集,及持此付号标本与国内外生物学研究机构交换而来。
二、动植物研究所(1934-1944年)时期
1934年丁文江任中研院总干事,拟将中国科学社生物研究所与中央研究院自然历史博物馆合并。不为秉志所赞同,但同意派其门生,原生动物学家王家楫出任博物馆主任,还愿调多人到馆供职或兼职。王家楫到馆后,根据中研院组织法,于7月1日将自然历史博物馆更名为动植物研究所。并重新聘定研究人员,植物组专任研究员为真菌学家邓叔群担任,兼任研究员有裴鉴、耿以礼,助理员有单人骅。改组之后的动植物研究所就研究领域与中国科学社生物研究所和静生生物调查所实现分工,其研究内容主要为海洋生物,故于高等植物研究仅有如下裴鉴、耿以礼、单人骅等数人而已。裴鉴于1931年回国,入中国科学社生物研究所任植物部研究员,此来动植物研究所,其研究课题为马鞭草科及其他高等植物分类,1934年完成“铁线莲之探讨”、“中国金粟兰属之分类”等文。裴鉴留学归国后,即按其导师梅尔(E. D. Merrill)收集资料方式,将所搜集到的资料,用英文打字机打在卡片上,按植物科、属、种排列。每见新的材料,随时加以补充。此卡片资料形成两套,一套存生物所,一套存动植物所,供所内外人员使用。其后,单人骅亦按此方式搜集,以至形成一份珍贵之遗产。耿以礼于1934年初回国,被中央大学和中央研究院动植物研究所合聘为教授兼研究员。耿以礼自1927年开始对中国禾本科植物作分类学研究,在美留学也是专攻禾本科。1934年完成“欧亚产禾本科之一新属Cleistogeues”、“竹类植物之新种”两文,皆刊于《丛刊》第五卷与第六卷上。1935年耿以礼利用动植物所所藏标本,完成中国西南诸省苦竹属新种之研究,发现新种六种。1935年,耿以礼由胡先骕推荐,加入美国农部罗列氏(Roerich)采集团,赴内蒙百灵庙采集标本与收集牧草种子。后于1938年在美国华盛顿科学院期刊(第28卷7期)发表“绥远百灵庙禾本植物之新种”一文。1937年7月抗日战争全面爆发,动植物研究所为避免遭到日军轰炸起见,奉命于8月下旬将标本物品迁移至湖南南岳。是年年底又从南岳迁至广西阳朔。在阳朔一年,1938年年底,又由阳朔迁至四川北碚。在此三次迁移中,重要之书籍、仪器及模式标本,皆无重大损失。而大多数标本尚留南京所中,运至后方者,不过全数之五分之一。留在所中标本,在京沪沦陷后,被日人移往上海自然科学研究所。由于高等植物分类学不是所中主要研究内容,主要研究人员也由兼任研究员承担。播迁之时,全所职员有半数被疏散,兼任研究员停聘,植物分类学研究虽未曾间断,仅靠助理员单人骅一人支撑。单人骅于1934年中央大学生物系毕业,即入中央研究院动植物研究所任助理研究员。单人骅入所后,主要是管理植物标本,并在裴鉴指导之下,作中国伞形科植物调查,预备将该科植物作一系统研究。其后于1936年和1937年分别在动植物所《丛刊》上发表“中国伞形科植物之调查”(一、二)两篇论文。到达北碚之后,单人骅研究内容仍然继续其伞形科植物研究。1943年对贵州、四川、云南所产石胡荽亚科及变豆菜亚科所属种类予以调查。1942年1月添聘吴印禅为专任研究员,但工作未久,即便离去。在动植物所时期,未曾作大规模之采集,仅在迁徙辗转途中,就近进行采集。