中国主要农作物种子质量网络信息系统的开发

江绪文+韩辉+宋希云+李贺勤+李浩+袁桢+王玺+赵光武+王建华

摘 要：为促进中国主要农作物市售种子质量信息的共享与应用，研发了基于B/S架构 + ASP.NET + Microsoft SQL Server的中国主要农作物种子质量网络信息系统，其服务器端程序集和用户端（浏览器端）分别应用C#语言和XHTML + JavaScript开发，主要包括共性数据查询、种子质量评价鉴定核心数据查询、种子及幼苗图像查询、种子质量信息交流4种功能。利用该系统实现了2012年以来我国玉米主产区各年度主要市售玉米品种样品种子质量信息的查询与交流，有效解决了长期以来我国在市售玉米种子质量数据信息收集、使用和管理上缺乏平台、用户对种子质量信息了解不全面等系列问题。该系统的开发、应用及完善将在保障我国种子质量，促进现代种业快速发展中发挥重要作用。

关键词：种子质量；主要农作物；玉米；信息系统；浏览器/服务器模式

中图分类号：S126文献标识号：A文章编号：1001-4942（2016）12-0151-05

Abstract For promoting the application and sharing of seed quality information for main crops in China， a web-based Chinese main crops seed quality information system was developed by using B/S architecture + ASP.NET + Microsoft SQL Server. The C# and XHTML + JavaScript were used to program the server-side and client-side assemblies respectively. This system provide four kinds of functions including common data query， seed quality evaluation and identification index data query， seeds and seedlings image query， and seed quality information communication. Using this system， it was realized to query and communication of sample seeds of main saled maize varieties in the main production areas from 2012， and the problems were effectively solved such as the lack of platforms for maize seed quality information collection， utilization and management and the not all-inclusive information of seed quality known by user. The development， application and improvement of this system would be functional to guarantee the seed quality and promote the rapid development of modern seed industry.

Keywords Seed quality； Main crops； Maize； Information system； Browser/server model

种业是国家战略性和基础性核心产业，种子质量作为作物产量和品质提升的关键因素已成为现代种业竞争的核心[1]。近年来，在世界种子市场份额激烈竞争中，我国种业面临严峻挑战和巨大压力，种子质量偏低是我国与国外种子企业相比处于劣势的重要原因，也是现代种业快速健康发展中亟待解决的关键问题[1，2]。良种包括优良的品种和优质的种子两个方面[5]，现阶段如何进一步将优良品种转化为优质种子、充分发挥良种增产潜力，将成为现代种业发展的一项新突破。而开展中国主要农作物种子质量调研是现代种业一项长期持续的种子质量保障重要措施。

玉米作为我国第一大粮食作物，种植面积已达到0.33亿公顷，在粮食安全中具有重要地位[3，4]。在国家公益性行业（农业）科研专项“主要农作物高活力种子生产关键技术研究与示范”支持下，我们研究确定了多项种子质量评价指标及其鉴定方法[6，7]，并自2012年以来连续4年对我国黄淮海、华北、西南、东北、西北5个玉米主产区的市售玉米品种种子样品进行收集，并全面调研了其种子质量情况，获得了大量种子质量信息[8，9]，迫切需要一个能够存储和管理日益增长的海量信息并满足各类用户信息查询与交流需求的系统平台，但目前国内缺少此类平台，限制了对种子质量信息快速有效的查询应用和对现阶段市售玉米种子质量情况的充分了解。在此背景下，依托青岛农业大学青岛市主要农作物种质创新与应用重点实验室，并参考现有的优秀农作物种质数据库建设经验[10-13]，采用当前体系成熟、应用广泛的技术和方法，结合实际需要，我们开发了中国主要农作物种子质量网络信息系统，为我国市售主要农作物（本文以玉米为例）种子质量数据信息的查询及交流提供了平台，为种子管理、种子生产加工技术提升、种子质量保障关键技术研究等方面提供了数据支撑，促进了我国现代种业的快速健康发展。

1 系统设计、架构和开发环境

1.1 系统设计

我们以Windows Server 2008 + ASP.NET+ Microsoft SQL Server为开发技术体系，基于browser/server 架构开发了具有人性化技术特点的数据信息管理查询网络系统，可为用户提供高效便捷的信息查询服务。

1.2 系统架构

该系统架构采用了B/S（browser/server）模式，具备系统数据维护、更新即时生效的优势，用户利用Web页面即可登陆本系统查询界面进行数据访问和查询（图1）。信息系统在业务应用上采取了3层结构：数据访问层、领域层和界面层，界面层负责用户信息预处理，基于Web实现与用户交互；领域层负责数据信息查询具体操作；数据访问层负责对数据库进行操作，执行数据图像信息查询，并向领域层返回查询结果。这使系统结构更加明确，系统部署、维护和升级成本大幅降低、使用更加灵活、操作更为简便。

1.3 系统开发环境

1.3.1 硬件环境 系统开发硬件环境基于X3650M5服务器及其附属系统，主要参数为双CPU：Intel Xeon E5-2603V3，六核；内存：32 GB DDR3 1333 ECC；RAID 5存储系统：3×1TB SAS硬盘；网卡：双以太1 000 M。

1.3.2 软件环境 Windows 7操作系统环境下，采用Microsoft Visual Studio 2013、Macromedia DreamWeaver 8和Macromedia FireWoks 8作为开发平台，应用JavaScript和ASP.NET语言分别编写浏览器和服务器端代码，利用Adobe Photoshop CS3 软件进行图像处理，通过Web Development将.NET代码编译成MSIL（Microsoft Intermediate Language）程序集上传至服务器完成软件开发。在Windows Server 2008操作系统环境下，以IIS（Microsoft Internet Information Server）作为网站服务器，用户可直接或通过Windows身份验证访问SQL数据库服务器，实现数据信息的查询和发布。

2 系统实现

2.1 用户权限管理

为了增强系统数据安全性和满足不同用户数据信息查询需求，将用户类型分为开放用户、注册用户和超级用户三种，开放用户为默认用户模式，可进行共性数据查询；注册用户不仅具有开放用户权限，密码登陆后还可进行特性数据查询，包括更加详细的种子质量评价鉴定数据、图像等信息，该用户类型主要面对种子管理部门、种子生产企业及相关科研单位等；超级用户即计算机管理员身份，具备系统最高权限，如：系统数据更新、维护等。

2.2 数据库构建

本系统以Microsoft SQL Server 2008 作为数据库解决方案，构建了共性和特性2个底层数据库，数据库字段设计和数据录入方式根据系统相关规定进行。共性数据库包含玉米样品种子的基本描述信息及品种介绍，而特性数据库包含较为全面的种子质量评价鉴定指标数据、图像等信息，两者所包含的字段及其分类如表1所示。

2.3 系统功能划分

中国主要农作物种子质量信息系统根据作物的不同可分成玉米、小麦、水稻等种子质量信息子系统，本文以玉米为例介绍系统功能的分解情况。玉米种子质量子系统在2个底层数据库（共性数据库和特性数据库）基础上，根据用户类型及需求，细化了应用范围，有针对性地设计了“共性数据查询”、“种子质量评价鉴定核心数据查询”、“种子幼苗图像查询”、“种子质量信息交流”4个模块。其中，“种子质量评价鉴定核心数据查询” （是系统的核心功能）、“种子幼苗图像查询”模块基于特性数据库，面向注册用户。“种子幼苗图像查询”是对“种子质量评价鉴定核心数据查询”的优化和扩展，以“数据+图像”方式更好地反映样品种子质量情况。系统支持不同品种、生产年份、制种企业等样品间种子质量信息的比较分析。“共性数据查询”基于共性数据库，主要面向开放用户，包括样品品种名称及品种介绍、样品收集地、包装样式（按重量包装、按粒包装、散装）等，查询字段较少，多为基本信息。“种子质量信息交流”能够以在线的方式给用户提供种子质量相关信息，同时整理保存用户反馈的种子质量信息，最终实现玉米种子质量信息网络化共享模式。

2.4 系统数据维护

超级用户密码登录后通过系统数据信息后台管理界面（图2）完成信息添加、修改、更新、删除等操作，并定期对用户反馈的种子质量信息进行归纳整理、分析答复。在数据信息补充修改功能实现上，一方面可以直接在对话框中进行修改，另一方面对于大批量数据信息来说，则可按照系统提供的格式模版，借助Excel将目标数据、图像等信息整理好后直接上传、保存、发布。此外，为提高系统数据信息安全性，系统具备定期自动数据备份功能。

3 系统应用

以玉米为例进行应用说明。首先登录中国主要农作物种子质量信息系统，直接登入或密码登入，若需获得注册用户权限，登入注册后即可。密码登录后选择作物类型——玉米，即可进入玉米种子质量子系统查询界面，然后根据需要选择目标模块。以核心模块“种子质量评价鉴定核心数据查询”为例，Web界面上有“种子发芽性状”、“幼苗生长指标”、“种子物理性状”、“种子化学性状”、“植株性状”5个字段，根据查询目标进行选择，以“种子发芽性状”为例，用户通过下拉框选择查询字段，并在右侧的文本框中输入相应内容，在“生产年份”文本框中选择或直接输入年份后点击查询即可。在获得种子发芽性状指标数据同时点击图片按钮即可获得对应的图片信息。查询结束后，点击“导出”按钮，系统自动将用户在该模块下查询的目标数据及图像信息以报告形式导出，供用户保存打印，点击“全部导出”系统自动将各模块的目标数据信息全部导出供用户保存打印。此外，系统还支持用户进行种子质量信息交流，特殊需求可通过电话、邮箱直接与我们联系。图3为中国主要农作物种子质量信息系统工作流程。

4 讨论与结论

中国主要农作物种子质量信息系统玉米子系统解决了长期以来我国市售玉米种子质量信息不足、缺失、分散、难以集中查询应用的局面。该系统能够将我国各年度主要市售玉米种子质量信息进行分类汇总，为种子管理、生产、种子质量研究等方面提供了数据支撑，在保障和提升玉米种子质量上具有良好的促进作用。

为方便用户登入玉米种子质量子系统中查询信息，我们基于B/S架构 + ASP.NET + Microsoft SQL Server，在模块建设、种子质量评价鉴定字段设计、查询页面设计、功能实现等方面进行了研发与创新，特别是前期在种子质量评价鉴定指标的筛选和最适鉴定方法的确定方面（如：抗冷测定、加速老化测定、抗盐测定、抗旱测定等）开展了大量研究工作，建立了实用、合理、科学的种子质量评价技术体系。另外，本系统在信息上传、修改、导出规范等方面的设计与实现，大大提高了信息查询和共享效率，降低了系统维护成本。

虽然系统开发中许多地方都具有一定的创新性，为其他相关系统的研发提供了参考，但随着现代计算机、数据库及网络技术的快速发展，该系统在综合化、智能化、人性化方面还有待进一步完善，其他作物种子质量子系统也还需继续建设，今后还将在底层数据库之上继续开发种子质量全程控制系统，涉及种子生产、加工、销售和种植各个环节，充分、全面、详尽、连续追踪我国主要农作物种子质量信息，做好种子质量相关数据库的链接共享工作，共同为保障我国种子质量提供数据支撑和决策辅助。

参 考 文 献：

[1] 佟屏亚. 中国玉米种业形势和发展前景[J]. 玉米科学， 2012， 20（2）： 144-148.

[2] 王全辉， 李争. 中国种业发展现状问题及其政策建议[J]. 中国农学通报， 2012， 28（35）： 148-151.

[3] 孟春红， 路振广. 粮食安全与玉米增产潜力的研究[J]. 中国农村水利水电， 2012（9）： 19-23.

[4] 郭庆海. 中国玉米主产区的演变与发展[J]. 玉米科学， 2010， 18（1）： 139-145.

[5] 王建华， 张春庆. 种子生产学[M]. 北京：高等教育出版社， 2006： 2-3.

[6] 王建华， 赵光武， 孙群， 等. 大数据告诉你如何选好种——2014年我国主要农作物种子田间出苗潜力调查报告[N]. 农民日报， 2015-03-02.

[7] 王建华， 赵光武， 王玺， 等. 验出高活力种子金身——低温、干旱、盐胁迫、加速老化，模拟逆境下的种子发芽试验[N].农民日报， 2016-03-14.

[8] 江绪文， 李贺勤， 王晓琨， 等. 2014年我国玉米主产区种子质量研究[J]. 中国种业， 2015（2）： 44-48.

[9] 王晓琨， 李贺勤， 江绪文， 等. 山东市售玉米杂交种子质量分析与建议[J]. 山东农业科学， 2015， 47（1）： 33-35.

[10]曹永生， 方沩. 国家农作物种质资源平台的建设和应用[J]. 生物多样性， 2010， 18（5）： 454-460.

[11]曹永生， 陈育， 孔繁胜.中国作物种质资源信息共享网络的建立[J].资源科学，2001，32（1）：46-48.

[12]Tanksley S D， McCouch S R. Seed banks and molecular maps： unlocking genetic potential from the wild [J]. Science， 1997， 277（22）： 1063-1066.

[13]任民， 张兴伟， 张久权， 等. 中国烟草种质资源网络信息系统的开发[J]. 农业工程学报， 2010， 26（3）： 209-215.