热区主要栽培作物资源图文数据库的设计与实现

摘 要：为构建一个界面友好、操作方便、普适性强的热区主要栽培作物资源图文数据库，以图文形式展示热区作物的丰富性，为热作农业的科研提供支撑，为“三农”提供服务。本文采用B/S架构，以PowerEasy SQL为后台数据库，设计并实现热区主要栽培作物资源图文数据库系统。构建了热区主要栽培作物资源图文数据库，该数据库涵盖了我国热区8省区（云南、海南、广东、广西、福建、台湾、四川、贵州）本区域内近年来多个主要栽培或特色作物品种，包括热带、南亚热带经济作物、果树、香辛饮料、花卉、南药、牧草、特色瓜菜等的特性特征、栽培技术、病虫害防治等信息，实现了热区主要栽培作物资源数据的元数据配置、管理、查询及数据维护等功能。该数据库具有界面友好、操作方便、兼容性强、可扩展性好等优点，规范了热区主要栽培作物数据资源的数字化管理，为热区主要栽培作物数据资源建立了统一的服务平台，适合科研人员、种植企业、种植户等进行信息查询。

关键词：热区；作物栽培；品种；数据库；设计；实现

中图分类号：S59 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20161132199

中国热区指我国热带和南亚热带地区[1]，主要分布在海南、广东、广西、台湾等省区（约N18°～24°），以及云南、贵州、四川的干热河谷区域[2]。热区资源是世界性稀缺资源，我国可以用于热作栽培的面积不足0.07亿hm2，土地面积虽约占全国总面积的5%，但植物种类却占全国植物种类的30%以上[3]。热区主要栽培作物要包括热带经济作物（主要包括橡胶、椰子、油棕、剑麻、木薯、甘蔗等）、亚热带经济作物（主要包括粮食、油料、糖料、麻类、坚果、食用菌等）、果树、香辛饮料、花卉、南药、牧草、特色瓜菜等，种类及品种繁多而且新品种在不断增加。因此，开发和实现热区主要栽培作物图文数据库，收集、保存、规范管理热区主要栽培作物资源信息在加强热作资源的数字化管理、信息共享、服务产业和“三农”等方面有极其重要的意义。目前，关于我国热区主要栽培作物数据库的研究与开发鲜见报道，仅见单种作物栽培的数据库构建。张鉴滔等（2010）以Microsoft SQL Server 2005 为平台，建立了南方蜜梨栽培管理信息系统；魏广彬等（2011）建立了水稻栽培数据库；宋林等（2012）运用ArcGIS空间数据库技术和SQL Server技术建立了海南橡胶栽培移动信息服务平台；贺娜等（2015）采用Visual Studio 2010 中的C 语言，以及SQLite 数据库建立了核桃品种资源及栽培信息库系统。热作资源珍贵而丰富，由于缺乏规范管理，导致资源描述规范和数据标准混乱。对热区主要栽培作物图文数据库的功能与结构进行分析，设计相关数据指标和采集标准，构建一个界面友好、操作简便、普适性强的数据库，在规范热作资源的数字化管理、促进热作资源的信息共享、为热区农业科研和生产提供支撑等方面发挥积极的作用。鉴此，采用B/S架构，以PowerEasy SQL为后台数据库，构建热区主要栽培作物资源图文数据库，该数据库涵盖了我国热区8省区（云南、海南、广东、广西、福建、台湾、四川、贵州）本区域内近年来多个主要栽培或特色作物品种，包括热带、亚热带经济作物、果树、香辛饮料、花卉、南药、牧草、特色瓜菜等，其包含的信息主要有作物品种学名、别名、科属、特性特征、栽培技术、病虫害防治、分布状况、主要用途、开发利用前景、资料来源等内容。

1 数据来源与标准

1.1 数据来源

热区主要栽培作物图文数据库由国家农业科学数据共享中心热带作物分中心（http：//trop.agridata.cn/）（以下简称“分中心”）构建，依托单位是中国热带农业科学院科技信息研究所，主要承担热区作物科学数据库的资源建设，实现为热带农业科技创新和发展提供信息支撑。分中心先后与主要的热区省份——广西、福建、台湾（委托福建）、贵州、四川、云南、广东等省区的相关科研单位联合开展相关的数据收集与整理，簽订了热作数据资源收集与整理的委托协议书，收集本省区内大面积种植的具有代表性或具有本地独有的、特色的热作资源数据信息。数据来源方式包括科研调查、实地调研、试验监测、品种审定公告、专家咨询、文献查询、网络检索等。通过对获取的数据进行结构化整理、分析、审核，最后按照数据模型储数据，从而实现了数据的共享、管理及可视化和应用分析。

1.2 数据标准与依据

本标准主要参考了都柏林核心元数据（Dublin Core）标准，联合国粮农组织（FAO）农业元数据标准AgMES（http：//www.fao.org/agris/AgMES），美国农业部事实上的农业元数据标准（http：//dlnt20.fsa.usda.gov/scdm/DP/Parent3.htm），澳大利亚政府定位服务元数据集，NREDIS信息共享元数据内容标准草案（国家信息中心），国际标准化组织ISO11788-1-1997 农业信息系统间的电子数据交换以及科学数据共享工程技术标准（SDS/T 2112—2004）-科学数据共享元数据，农业科学数据共享元数据标准等的内容。

数据采集依据参照：国家自然科技资源平台植物种质资源共性描述规范（试行）；农业科学数据检查和质量管理办法；农作物种质资源基本描述规范和术语；热带经济作物种质资源描述规范；热带、南亚热带果树种质资源描述规范；热带牧草种质资源描述规范；热带花卉种质资源描述规范；南药种质资源描述规范。在此基础上制定了《热区主要栽培作物数据库结构说明和采集标准》，从数据采集的范围、数据要求、字段的描述说明等方面进行了规定。

2 系统功能

热区主要栽培作物数据库系统的主要功能是对热区主要的栽培作物品种以及特色作物品种图片和文本信息进行存储管理，以友好的界面显示相关信息，并提供数据查询、数据库管理等功能。总体来说，可以划分为热区主要栽培数据管理、数据查询处理、数据库属性配置和数据库维护等4大功能模块。数据库系统将数据库属性配置设置为独立模块，可极大提高系统的兼容性和可扩展性。

2.1 数据管理功能模块

数据库管理功能是系统运行的基础，主要包括热作资源的基本信息、植物学性状、农艺学性状、生态学性状、栽培技术和病虫害防治等6个类别文本信息和图片信息的增加、修改及删除[4]。

2.2 数据查询功能模块

热作资源数据的查询是热区主要栽培作物资源图文数据库系统的主要功能之一，用户可以根据需要设置查询字段或关键词，实现相关作物资源的查询。

2.3 元数据配置功能模块

元数据配置功能用于热作资源数据库字段、图片及子数据库的配置。通过元数据配置，可以实现热作资源的分类管理，使数据库更具有兼容性和可扩展性。热区主要栽培作物图文数据库所涉及的数据类型主要有文本、数字、时间和图片型。为了提高数据查询显示的效率，减轻数据库的存储负责，保证系统的运行效率，把热区主要栽培作物图文数据库的数据类型分为整型、浮点型、日期型和字符型，分别采用结构相似的4个表来存储。在数据库中构建一个图片索引表来存储图片的路径信息，显示图片时，直接从文件系统中读取图片信息。

2.4 用户管理及数据库维护功能

为确保数据库的安全性和稳定性，也便于用户管理，系统用户采用分级管理的方法，不同级别的用户拥有不同权限，数据库用户分为浏览用户、会员用户及数据库管理员3类。数据库维护功能主要包括数据库日常备份和还原操作。

3 数据库设计

3.1 数据库内容

该系统采用B/S架构，基于PowerEasy SQL为后台数据库来设计实现的。热区主要栽培作物资源图文数据库主要包含以下几个方面的数据：基本描述数据：描述作物品种的基本属性信息，包括品种中文名称、拉丁学名、别名、科属、品种来源、原产地、用途和开发利用前景等；植物学性状数据：描述作物品种资源的主要植物学形态特征特性以及生长发育、繁殖的特点和有关性状，包括作物的根、茎、叶、花、果等的外形、形态、颜色、株高以及相应的图片，花果种子发育、生育期、分蘖或分枝特性、受精等特点特性；农艺学性状数据：描述作物品种资源与农业生产密切相关的主要生物学特征，包括物候期、开花习性、产量、种植面积、丰产性和保鲜期等；生态学性状数据：描述作物品种对环境条件的要求的特性，包括海拔、土壤、光照、温度、湿度、抗逆性等。栽培技术数据：提供相关的作物品种的栽培技术，主要包括常规、特殊（高效、高产、早熟、无土等）的栽培技术信息等；病虫害防治技术数据：提供作物品种的病虫害防治技术数据，主要包括病虫害名称、症状、病原、侵染部位和途径、防治方法和技术等。共分为14个字段，见表1，对热区主要栽培的热带、亚热带作物进行描述。

3.2 数据库结构

4 系统实现与应用

4.1 数据库实现

热区主要栽培作物图文数据库系统以PowerEasy SQL为后台数据库，采用B/S架构模式进行开发。PowerEasy SQL是动易公司推出的一个图形用户应用软件框架，在图形界面开发、数据库访问等方面具有实现过程简单、代码量少、移植性高等优点，现已被广泛应用于各种系统软件的开发[5]。

4.2 数据库应用

热区主要栽培作物资源图文数据库目前已经正式投入使用。图1是数据库系统运行主界面和该库的查询界面，可通过点击相应的作物品种查看相关的数据信息，也可以在工具栏输入关键词搜索想查看的作物品种数据。

图2是热区主要栽培作物资源图文数据库后台数据库的添加界面，通过添加界面可以添加数据信息，也可以对已添加的数据信息进行重新编辑修改，实现了常用数据管理功能，对数据进行快速操作。

5 结论

本项目搜集了我国热区主要栽培的或特色的热带、亚热带作物资源，近1000余条作物品种的相关信息。搭建了以B/S架构，以PowerEasy SQL为后台数据库，设计并实现了热区主要栽培作物资源图文数据库系统。该系统投入使用后，具有以下优点：界面友好，操作方便。具有美观的图形用户界面和简便的工具栏、菜单，快捷方便。兼容性强，扩展性好。安全系数高。采用3级用户权限管理模式，有效保证系统的稳定性和数据的安全性。资源基础数据信息设置规范完善。该数据库建设前经过了需求分析，字段的設置规范合理，数据信息完善，易于理解，为热区科研和生产提供高品质的数据信息。该数据系统的建立，其地理空间跨度大，作物品种数量及涵盖的信息量也较大，为热区栽培作物资源的数据建立了一个统一的服务平台[6]。该数据库系统的设计和实现效果符合项目需求，实现了数据库系统用户访问、数据共享、数据查询等多种功能，大大提高了工作效率。

该数据库系统的数据审核还依赖人工审核，不能实现智能审核，这是大数据时代农业数据库构建的一个共同的难点和需要突破的地方。原因主要有以下几方面：农业系统的各类数据库还处于起步和发展阶段，数据库的处理软件还在不断完善中，只能完成部分逻辑审核，还不能实现数据的智能批量审核；各个主题库的结构和采集标准都不太一样，难以用数据软件统一进行审核；有些数据信息存在的问题具有隐蔽性和复杂性，单靠数据软件的审核也难以发现问题[7]。热区主要栽培作物数据库建成后，难免有一些不足或数据的错漏，因此，需要不断地改进和完善，提高数据库的质量。

参考文献

[1]傅国华.论中国热带农业分层次发展[M].北京：中国经济出版社，2006.

[2]邱小强，张慧坚，常偲偲.中国热带作物产业发展的战略思考[J].中国农学通报，2011，27（6）：362-367.

[3]农业部关于印发《全国热作产业发展第十二个五年规划》的通知（农垦发[2011]5号）[Z].中华人民共和国农业部公报，2011-11-20.

[4]王琴飞，尹俊梅，陈金花，等.热带花卉种质资源图文数据库系统的设计与实现[J].南方农业学报，2011，42（3）：336-339.

[5]张露，马丽.数据库设计[J].安阳工学院学报，2007（4）：76-79.

[6]张莉，任银玲，李国领，等.河南省小麦品种信息数据库的构建[J].河南农业科学，2011，40（10）：149-152.

[7]徐小俊.关于热带作物科学数据库数据审核的探讨[J].热带农业工程，2014（38）：32-35.

作者简介：徐小俊（1978-），女，硕士，助理研究员，研究方向：热作数据资源建设。